Система автоматизации совмещенного литейно-прокатного агрегата непрерывного действия Советский патент 1981 года по МПК B22D11/16 

(54) СИСТЕМА АВТОМАТИЗАЦИИ СОВМЕЩЕННОГО

ЛИТЕЙНО-ПРОКАТНОГО АГРЕГАТА НЕПРЕРЫВНОГО . Изобретение относится к металлургии, в частности к непрерывному литью металлов. Известен агрегат с совмещенными Процессами непрерывного литья и прокатки, содержащий в основной техноло гической линии машину непрерывного литья с кристаллизатором, совершающим возвратно-поступательное перемещение слитка с определенной частотой и одну или несколько прокатных клетей, работающих в режиме безударного обжатия заготовки. На таком агрегате обеспечивается синхронизация скоро тей всех механизмов (в частности механизма качания кристаллизатора, тя нуще-праВИЛЬНОго устройства, направляющих роликов и валков прокатного стана), связанных непрерывной заготовкой со скоростью литья l . Однако при наличии в ли11ии совмещенного агрегата прокатного стана, работающего в режиме обжатия, сопровождающегося ударами валков по загоДЕЙСТВИЯтовке, для совмещения процесса литья и прокатки наличие обычных средств синхронизации скоростей основных механизмов, связанных непрерьюнолитой заготовкой, недостаточно. При прокатке на планетарном стане на движущуюся непрерывнолитую заго- товку накладывается дополнительное возвратно-поступательное перемещение с частотой, равной частоте ударов рабочих валков о заготовку, и с двойной амплитудой, равной 0,2-0,5 мм, зависящей от соотношения скоростей подачи заготовки в стан и рабочих валков сепараторов, от температуры заготовки и других факторов. Установлено, что, если амплитуда вибрационного перемещения движущейся непрерьюнолитой заготовки относительно кристаллизатора достаточно мала (не более 0,2 мм), процесс совмещения литья и прокатки может проходить нормально. Вибргщионное перемещение заготовки с более высокой амшш3тудой вызывает достаточно высокие напряжения-растяжения в применисковой части тонкой оболочки слитка, находящейся в сцеплении со стенками кристал лизатора, и приводит к ее разрыву, а затем и прорыву жидкого металла под кристаллизатором, т.е. к нарушению нормального процесса совмещения. Следовательноэ для того, чтобы относительное вибрационное перемещение между слитком и кристаллизатором не превышало допускаемой величины, необходимо последнему сообщать дополнител ное к основному перемещение с частотой, соответствующей частоте ударов рабочих валков планетарного стана по непрерывнолитой заготовке в той же фазе, для чего может быть использован вибратор, установленный на раме кристаллизатора. Однако использование только вибратора для дополнительного перемещения кристаллизатора не может решить поставленной задачи, так как вибратор наводит постоянную заранее установленную частоту и амплитуду перемещения. Применение вибратора с постоянны ми параметрами перемещения приводит к тому, что заготовка подвергается двум несогласованным между собой вибрационным воздействиям, а именно воздействию от удара рабочих валков стана, при котором частота и амплитуда перемещения заготовки могут меняться в определенных пределах, и воздействию от .вибратора, частота и амплитуда которого постоянны. При этом относительное виброперемещение между кри таллизатором и слитком будет превышать допустимую величину, что приведет к нарушению нормального процесса совмещения о Цель изобретения - обеспечение не прерывности процесса работы совмещен ного литейно-прокатного агрегата и увеличение производительности. Указанная цель достигается тем, что система автоматизации совмещенно го лнтейно-прокатного агрегата непре рывного действия, включающая машину непрерывного литья с кристаллизатором, установленным на механизме возвратно-поступательного перемещения, а также тянуще-правильньш устройством, и планетарный стан с подающей клетью, расположенные последовательно вдоль технологической линии, снаб жена устройством дополнительного перемещения кристаллизатора, включающим вибратор,установленный на раме качания кристаллизатора,с блоком управления, работающим от системы автоматического регулирования, на входы которой подаются сигналы от датчика измерения частоты и амплитуды прокатываемой непрерывнолитой заготовки и датчика установки амплитуды перемещения кристаллизатора. На фиг. 1 представлен совмещенный литейно-прокатный агрегат, общий вид; на фиг. 2 - структурная злектрическая схема блока управления и системы автоматического регулирования. Литейно-прокатный агрегат включает машину непрерьшного литья, содержащую кристаллизатор 1, в который жидкий металл 2 поступает из промежуточной емкости 3, механизм 4 возвратно-поступательного перемещения кристаллизатора с приводом 5, тянуще-правильное устройство 6, которое осуществляет вытягивание непрерывнолитой заготовки 7, а также планетарный стан 8, содержащий сепараторы 9, на которых установлены рабочие валки 10, и подающую клеть I1, расположенные последовательно вдоль технологической линии. Агрегат снабжен устройством дополнительного перемещения кристаллизатора, которое включает датчик 12 измерения частоты и ампхштуды, блок 13 управления и соединенную с ним систему 14 автоматического регулирования, задатчик 15 установки амплитуды перемещения кристаллизатора и вибратор 16. Литейно-прокатный агрегат работает следующим образом. В кристаллизатор 1 поступает жидкий металл 2 из промежуточной емкости 3. Кристаллизатор совершает возвратно-поступательное перемещение с частотой t от механизма 4 качания с помощью привода 5. Из кристаллизатора 1 вытягивается тянуще-правильным устройством 6 непрерывнолитая заготовка 7 с затвердевшей оболочкой и направляется в планетарный прокатный стан 8, содержащий сепараторы 9 с рабочими валками 10, с помощью валков подающей клети 11. Прокатка на планетарном стане осуществляется, когда рабочие валки 10 начинают обжимать заготовку. С этого момента на заготовку накладывается дополнительное возвратно-поступательное перемешение с частотой, равной (25-100) т и с амплитудой, которая может быть переменной, и как указывалось ранее, зависит от ряда факторов Для обеспечения непрерывности рабо чего процесса совмещенный литейнопрокатный агрегат снабжается устройством дополнительного перемещения кристаллизатора, которое работает следующим образом. Датчик 12 измеряет частоту и ампли туду дополнительного перемещения заготовки, возникающего от удара рабочих валков 10, и подает сигналы на один из входов системы 14 автоматического регулирования. На второй вход системы 14 поступает задание от задатчика 15 установки амплитуды перемещения кристаллизатора в относительных единицах от фактически измеряемой датчиком 12 амплитуды перемещения заготовки. Система 14 автоматического регулирования, обрабатьшая данные, по ступающие с датчика 12 и датчика 15 установки амплитуды, подает соответствующий сигнал на блок управления ви ратором, который осуществляет дополни тельное возвратно-поступательное пере мещение кристаллизатора с соответствующей частотой и амплитудой. Блок 13 управления (фиг. 2) представляет собой четырехплечий мост, в одной диагонали которого содержится регулируемый источник 17 постоянного тока с системой 18 управления. Выход источника 17 положительным полюсом соединен с анодами тиристоров 19 и 20, образующих два плеча моста, а отрицательным полюсом - с другими двумя плечами моста, в одно из которых входит резистор 21. Другой конец резистора 21 соединен с катодом тиристора 20 и конденсатором, образующими вторую диагональ моста. В другое плечо моста входят последовательно соединенные щунт 22 с амперметром 23, добавочный резистор 24, диод 25 и резистор 26 разрядной цепи, второй конец последнего соединен с катодом тиристора 19 и с конденсатором 27, параллельно с элементами 25 и 26 соединей вибратор 16. Система 14 автоматического регулирования содержит три канала управления . Первый канал включает выпрямитель 28, вход которого соединен с выходом датчика 12, а выход - с одним из входов множительно-делительного блока 29, второй вход которого соединен с выходом задатчика 15 амплитуды выход - с входом системы 18 управления, согласук щий элемент 30, вход которого соединен с датчиком 12, своим выходом соединен со вторым и третьим каналами управления, один из которых содержит последовательно соединенные логический элемент 31 с функцией НЕ, усилитель 32 и формирователь 33 импульсов, выход которого соединен с управляющим электродом тиристора 20. Другой канал управления содержит последовательно соединенные усилитель 34 и формирователь 35 импульсов, выход которого соединен с управляющим электродом тиристора 19. Блок управления и- система регулирования работают следующим образом. Сигналы синусоидальной формы, поступающие с датчика 12, в согласующем элементе 30 преобразуются в сигналы прямоугольной формы, которые имеют место при положительной полуволне синусоидального сигнала. Сигналы прямоугольной формы Преобразуются в формирователях 33 и 35 в импульсы,которые поступают на управляющие электроды тиристоров 19 и 20, причем благодаря наличию элемента 31 на управЛЯЮЩ1Й электрод тиристора 9 поступает импульс при положительной полуволне синусоидального сигнала с датчика 12, а на управляющий электрод тиристора 20 - при отрицательной полуволне сигнала. При поступлении с формирователя 35 импульса на управляющий электрод тиристора 19 последний открывается , при этом включается вибратор 16 и через тиристор 19 и резистор 21 заряжается конденсатор 27. В следующий полупериод импульс с формирователя 33 поступает на управляющий электрод тиристора 20, при этом последний открывается и происходит интенсивный разряд конденсатора 27, на катоде тиристора 19 оказывается положительный потенциал и он закрьшается, отключая от источника 17 вибратор 16. Амперметр 23 служит для контроля величины тока в цепи вибратора. При работе в режиме воздействия вибратора 16 на кристаллизатор с помощью задатчика 15 и мно хительно-делительного блока 29 при заданной амплитуде сигнала с датчика 12 устанавливается такое напряжение на выходе источника 17, при котором обеспечивается заданная амплитуда вибратора 16. Пример. Известно, что двойная амплитуда вибрационного перемещения заготовки при совмещении процессов литья и прокатки может изменяться ,в пределах 0,2-0,5 мм и для нормалького непрерывного процесса совмещения не должна превышать 0,2 мм. Можно записать S ISj-S pKtS , где S - величина относительного перемещения между заготовкой и кристаллизатором; Э соответственно двойные амплитуды перемещения заготовки и кристаллизатора S - допустимая величина относительного перемещения между з готовкой и кристаллизатором. Для соблюдения условия, выраженно го формулой (1), необходимо, чтобы двойная амплитуда перемещения кристал лизатора при частоте вибрации заготовки в той же фазе составляла 0,615 4 от двойной амплитуды перемещения заготовки, т.е. Ькр-СО,6-1Л)5з. Если, например, 0,2 мм, то по формуле (1) находим S (0,2-(0,6-1,4VO,2 0,08 мм Если Stu 0,5 мм, то S-(0,5-(0,6-,,5) 0,2 мм q Допустим, что в процессе совмещения в какой-то момент времени двойна амплитуда вибрации заготовки превыси ла допустимую величину и составляет S . 0,4 мм, а частота равна . Да чик 12, фиксируя эти значения, подает их на систему 14, В задатчик установки амплитуды перемещения кристаллизатора может бы быть заложена величина в пределах 056-1,4. Пусть в нашем случае заложе на величина О,В, Следовательно, сист ма 4 обрабатьюает сигнал, соответст вующий величине двойной амплитуды, равной 0,4 X 0,8 0,32 мм и частоте t, о Этот сигнал поступает на блок 3 управления и создает перемещение кристаллизатора на величину 0,32 мм с частотой f, , причем в той же фазе. А это значит, что векторы п ремещений кристаллизатора и заготовк вдоль ее оси совпадают. Согласно формуле (П получим 5 (0,4-0,8x0,4) 0,08 Если же в задатчик установки ампл туды заложена величина 1,0, то в это 3 случае S (0,4-1x0,4)0,т.е. вибрационное перемещение заготовки относительно кристаллизатора отсутствует. Экономический эффект, получаемый при внедрении предлагаемого совмещенного литейно-прокатного агрегата непрерывного действия, составит ориентировочно 420 тыс. руб. Формула изобретения 1, Система автоматизации совмещенного литейно-прокатного агрегата непрерывного действия, включающая машину непрерывного литья с кристаллизатором, установленным на механизме возвратно-поступательного перемещения, а также тянуще-правильным-устройством, и планетарный стан с подащей клетью, расположенные последовательно вдоль технологической линии процесса, отличающаяся тем, что, с целью обеспечения непрерьшности процесса и увеличения производительности -агрегата, он дополнительно снабжен устройством дополнительного перемещения кристаллизатора, включающим вибратор с блоком управления и. соединенной с ним системой автоматического регулирования, один вход которой соединен с, датчиком измерения частоты и амплитудь прокатываемой заготовки, а другой с датчиком установки амплитуды перемещения кристаллизатора 2. Система по п. 1, отличающаяся тем, что система автоматического регулирования содержит выпрямитель , множительно-делительный блок, согласующий алемент, элемент НЕ, усилитель, формирователь импульсов, второй усилитель, второй формирователь импульсов,, причем вход выпрямителя соединен с датчиком изменения частоты и амплитуды, выход выпрямителя соединен с первым входом множительно-делительного блока, второй вход которого соединен с задатчиком установки амплитуды, а выход - со входом блока управления, вход согласугощего элемента соединен с выходом датчика изменения частоты и амплитуды, выход соединен со входом элемента НЕ и входом второго усилителя, выход элемента НЕ соединен со входом первого усилителя, вьпсод которого соединен со входом первого формирователя импульсов, выход формирователя импульсов соединен со входом блока управления , выход второго усилителя соединен со входом второго формирователя импульсов, а выход - со входом блока управления.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

I. Авторское свидетельство СССР 261345, кл. В 22 О П/16, 1972.

D-rCD-HZb-л

If f3

«IA I sk I

«LJ

fa