Устройство для измерения толщины затвердевшей оболочки непрерывного слитка Советский патент 1982 года по МПК B22D11/16 

межуточной емкости и температуры поверхности ели ка на входе а секцию, расходомеры охлаждакщей воды на каждую секцию, сигналы которых используются для регулирования расхода воды по секциям зоны вторичного охлаждения.

Недостатком этого устройства является отсутствие информации о толщине затвердевшей оболочки слитка по длине зоны втрричного охлаждения.

Целью изобретения является повышение быстродействия и точности измерения.

Указанная цель достигается тем, что устройство для измерения тол1Чины затвердевшей оболочки непрерывного слитка на выходе секции зоны вторичного охлаждения, содержащее расходомер охлаждающей воды на Предыдущую и данную секции, измерител ь скорости вытягивания слитка, температуры жидк го металла.и температуры поверхности слитка на входе в секцию, дополнител но снабжено измерителем температуры охлаждающей воды на сливе, блоком задатчиков теплрфизических параметров металла, охлаждающей воды и геометрических размеров слитка, блоком вычисления коэффициентов дифференциального уравнения, блоком решения дифференциального уравнения, блоком памяти и генератором импульсов, блоком и арифметическим устройством, ключом, измерителем температуры поверхности слитка на входе в секцию.

На фиг. 1, 2, 3 показана схема устройства для измерения толщины затвердевшей оболочки непрерывного слитка

Из промежуточного ковша 1 жидкая сталь поступает в кристаллизатор 2, откуда тянутцая клеть 3 вытягивает затвердевающий непрерывный слиток 4 в зону вторичного охлаждения, содержащую несколько секций, объединённых в группы форсунок 5. Устройство содержит расходомер 6, термометр 7, измеритель 8 температуры поверхности слитка на входе в секцию, измеритель 9 температуры жидкой стали, измеритель 10 скорости вытягивания слитка, генератор импульсов, термометр 12 для измерения температуры воды на сливе, вычислительный блок 13 коэффициентов дифференциального уравнения, блок 14 задатчиков теплофизических параметров металла и охлаждающей воды и

геометрических размеров слитка, арифметическое устройство 15 решени.я дифференциального уравнения, блок 16 памяти, ключ 17, выход 18 устройства, сумматоры 19, 20 с регулируемыми коэффициентами суммирования входных величин, блок вычитания 21, блок умножения 22, блок деления 23, блок 24 регулируемого коэффициента передачи, интегратор 25, логическая схема И 26, блок вычисления экспоненты 27, ключ 28.

Устройство работает следующим образом. .

Перед началом литья на блоке 14 зазадатчиков устанавливают значения теплофизически 4 параметров металла, воды и геометрических размеров слитка (ширина и толщина)„ После начала литья, когда из зоны действия измерителя 8 температуры поверхности слитка выйдет затравка и войдет слиток,

ключ 17 открывает доступ импульсам генератора 1 Г к вычислительному блоку 13. ,

Генератор 11 в процессе литья выдает импульсы через интервалы времени, соответствующие прохождению через тянущую клеть 3 (а следовательно, и черей зону действия измерителя 8 температуры поверхности слитка) элементов длиной д1 секции слитка. Дпина uZ. зависит от режима литья

и может быть рассчитана по формуле .

, W

где Lf - длина секции зоны вторичного охлажденияi N - целое- число. Величина N зависит от требуемой точности измерения и определяется экономически целосЬобразной погрешностью измерения толщины. В зависимости от значенияМ кривая, аппроксимирукяцая точную зависимость изменения во времени (по длине 380) толины затвердевшей оболочки слитка, может быть расположена под ней (при малом N) и над ней (при большом N). ри значениях N , равных 4-8, опрееленных расчетами, аппроксимирущая кривая накладывается на кривую точной зависимости, незначительно ыступая за ее пределы. При этом , тклонение от точной зависимости не превышает 2-4%.

В процессе литья по измеренным значениям температуры жидкого метала, поверхности слитка, температуры 5 охлаждающей воды на входе и выходе, скорости вытягивания слитка, ра хода воды и теплофизических парамет ров металла и по импульсу генератора I1 запускается вычислительный блок 13 и по уравненням: . Х- cir Я-ЯкР вычисляет коэффициенты а , Ъ дифференциального уравнения , U) где i - изменение толщины затвердевшей оболочки рассматриваемого сечения слитка при прохождении им участка , . OftPftik- -Q .: . Ч лип-Т -) где К Kg - коэффициенты , б - разность расходов охлаждающей воды на данную и предьщущую секции TY - температура поверхности слитка-, Тц - температура;жидкой ста I t температура о шамдающей воды на сливе и в трубо проводе; X,P,Q,TU коэффициент теплопровод ности, плотность, тепло та и.температура затвёр девания металла соответ ственно v TO - теплоемкость и плотност охлаждающей водьг, R - половина толщины слитка Значения коэффициентов с( , Ь из вычислительного блока 13 поступают входы арифметического устройства 15 Одновременно интегратор 25 оуммирует количество импульсов на выходе генератора II и, когда оно станет равным U1 , срабатывает логическая схема И, которая сбрасывает показан интегратора 25 на нуль и выдает так сигнал в арифметическое устройство 15, открывая ключи 28. По этому сиг налу блок 27 арифметического устройства 15 вычисляет значнеие экспоненты (l-f), а на выходе блока умножения 22 арифметического устрой6ства получается значение изменения толщины слитка, которое будет иметь место при данных параметрах литья Одновременно через ключи 28 значения коэффициентов дифференциального уравнения и толщинь затвердевшей оболочки непрерывного слитка передаются в блок памяти 16, куда также поступают номер элемента д1 , измеряемый интегратором 25 по количеству срабатываний логической схемы И 26. . На выход 18 поступает значение ТОЛ1ДИНЫ I , которое оно будет иметь на выходе секции при установившемся режиме литья. Полученный сигнал может быть испс ьзован в системе управления тепловь1м режимом слитка в зоне вторичногЬ охлаждения. Толщина затвердевшей оболочки слитка на выходе других секций может - быть определена с помощью аналоговых устройства По предварительным расчетам использование изобретения дает экономический эффект 50-70 тыс. руб. Формула изобретения 1. Устройство для измерения толщины затвердевшей оболочки непрерывного слитка на выходе секции зоны вторичного охлаждения, содержащее расходомер охлаждакщей воды на предыдущую и данную секции, измеритель . скорости вытягивания слитка, температуры жидкого металла и температуры поверхности слитка на входе в секцию, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия и точности измерения, а также качества получаемых слитков, оно допотГнительно содержит измеритель температуры охлаждающей воды на сливе, блок задатчиков теплофизических параметров металла, охлаждающей воде и геометрических размеров, слитка, блок вычислительнык коэффициентов дифференциального уравнения, блок решения дифференциального уравнения, блок памяти и генератор импульсов, причем выход измерителя температуры охлаждающей воды соединен входом блока вычисления коэффициентов дифференциального уравнения, выход блока задатчиков теплофизических параметров металла, охлаждающей воды и.геометрических размеров слитка соединен с входом блока вычисления коэффициентов, выход блока вычисления соединен с входом блока решения дифференциального уравнения, другой вход которог соединен с выходом блока памяти, выход измернтеля скорости соединен с входом генератора импульсов, выход генератора импульсов соединен с ключом, а выход ключа соединен с блоком вычисления коэффициентов.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что блок вычисления коэффициентов дифференциального уравнения содержит блоки умножения, блоки деления, блоки суммирования, блоки вычитания, блок интегрирования, блок И, блок регулируемого коэффициента передачи, причем выход первого блока умножения соединен с входом второго блока умножения, выход которого соединен с входом первого блока деления, выход которого соединен с входом второго блока деления и входом пятого блока умножения, выход первого сумматора соединен с входом четверто-го блока деления, выход которого соединен с входом пятого блока умножения, выход которого соединен с входом блока регулируемого коэффициента передачи, выход которого соединен с входом пятого блока деления, выход которого соединен с входом шестого блока умножения, выход второго сумматора со.единен с входом третьего блока деления, выход которого соединен с входом третьего блока умножения,, выход которого соединен с входом четвертого блока умноже1шя и пятого блока деления, выход первого блока вычитания соединен с входом шестого блока умножения, выход седьмого блока умножения соединен с входом четвертого блока деления, выход третьего блока вычитаниясоединен с

входом девятого блока умножения выход которого соединен с входом десятого блока умножения, выход которого соединен с входом шестого блока деления, выход которого соединен с входом блока регулируемого коэффициента передачи, выход второго блока вычитания соединен с входом восьмого блока умножения, выход которого соединен с входом шестого блока деления, выход блока интегрирования соединен с входом блока И, выход которого соединен с входом блока интегрирования.

3. Устройство по п. 1., отличающееся тем, что, блок решения дифференциального уравнения содержит блок вычисления экспоненты, блок умножения интегратор и

ключи, причем вход блока вычисления экспоненты соединен с входом второго ключа, выход блока вычисления экспоненты соединен с входом третьего ключа, выход которого соединен с входом

блока умножения, другой вход которого соединен с входом блока умножения, другой вход которого соединен с входом первого ключаi вход третьего ключа соединен с входами первого и

второго ключа и входом интегратора.

Источники информации,, принятые во внимание при экспертизе

1.Краснов . Оптимальное управление режкмзмк непрерывной разливки стапи, М., Металлургия, 1975, с. 183-198, с. 253-264.

2.Краснов Б.И., Грабарь Л.П., Свердлова Н.Ю. Задача оптимального теплообмена в зоне вторичного охлаждения слябовых УНРС, сб. Автоматизация Металлургического производства, № 2, М., Металлургия, 1974, с. 89-95. От f/ю/га 3Odffm От f nffe A/e tfiffftf г 0fnfff. i/vxof /

/

(У jO)fOl/jf ОУО/ -9 угг//г ЛА/9 Ш(}