Způsob identifikace a automatické stabilizace metalurgické délky v kontislitku plynulého lití oceli a uspořádání pro jeho provádění

Oblast techniky

Vynález se týká způsobu identifikace a automatické stabilizace metalurgické délky v kontislitku plynulého lití oceli, který umožňuje řízení technologie plynulého odlévání oceli v reálném čase, zvláště řízení rychlosti lití, výšky hladiny v krystalizátoru, intenzity primárního a sekundárního chlazení.

Dosavadní stav techniky

V současné době neexistuje jednoduchý, přesný a rychlý model, který by stanovoval metalurgickou délku (délku kapalného klínu v kontislitku) v reálném čase a byl optimální pro řízení procesu plynulého lití oceli. Modely, které se pro tyto účely používají, jsou založeny na výpočtech tepelných dějů, jsou však příliš složité a náročné. Metalurgická délka se přitom stanovuje pouze přibližně pomocí empirických vztahů, v nichž je nutné řadu parametrů pouze odhadovat. Další možností je výpočet metalurgické délky pomocí matematického modelu se systémem využívajícím barvových pyrometrů, kterými je měřena povrchová teplota kontislitku po očištění malé plochy kontislitku těsně pod krystalizátorem a následně je přepočítávána na metalurgickou délku. Tato metoda je zatížena chybami vznikajícími subjektivním hodnocením tepelného stavu kontislitku.

Podstata vynálezu

Uvedené nevýhody odstraňuje předložený způsob identifikace a automatické stabilizace metalurgické délky v kontislitku plynulého lití oceli, jehož podstatou je, že se ke stanovení metalurgické délky využívá rezonančních vlastností podélně rozkmitaného kontislitku. Přitom se k analýze využívají vibrace vyvolané třením mezi stěnou krystalizátoru a povrchem kontislitku, které jsou generovány sinusovým pohybem krystalizátoru. Odezva na tyto vibrace je snímána piezokeramickým snímačem umístěným ve vodním sále na výstupním potrubí primárního chladicího okruhu krystalizátoru. Vibrace jsou dále registrovány v paměťovém zařízení a analyzovány úzkopásmovým analyzátorem s využitím rychlé Fourierovy transformace (FFT). Výstup z FFT je frekvenční charakteristikou amplitudovou, ze které se odečte rezonanční frekvence kontislitku. Tato střední integrovaná hodnota se derivuje v čase a využívá se pro automatickou stabilizaci metalurgické délky pomocí akčního členu regulačního obvodu rychlosti lití oceli. Tímto je realizován systém optimálního řízení celého technologického procesu plynulého lití oceli za předpokladu, že intenzita primárního a sekundárního chlazení kontislitku a výška hladiny oceli v krystalizátoru bude konstantní. Alternativně lze využít zařízení pro analýzu vibrací snímaných piezokeramickým snímačem na výstupu chladicí vody primárního chladicího okruhu krystalizátoru tak, že na výstup piezokeramického snímače je připojeno paměťové zařízení a následně širokopásmový analyzátor s FFT. Výstup z analyzátoru FFT je frekvenční charakteristika amplitudová, a lze z ní odečíst jak rezonanční frekvenci a příslušné amplitudy týkající se kontislitku, tak také amplitudy na rezonanční frekvenci konstrukčních prvků technologického zařízení, které v průběhu technologického procesu zůstávají konstantní. Jejich vzájemný poměr je nazýván simplexem, jehož hodnota pak určuje se statistickou přesností délku kapalného klínu v kontislitku, tedy tzv. metalurgickou délku, která je regulovanou veličinou obvodu automatické stabilizace, kde akční veličinou je rychlost lití.

- 1 CZ 307529 B6

Objasnění výkresů

Obrázek 1 znázorňuje schématické znázornění příkladného provedení zařízení k provádění způsobu podle příkladu 1. Obrázek 2 znázorňuje schématické znázornění příkladného provedení zařízení k provádění způsobu podle příkladu 2.

Příklady uskutečnění vynálezu

Příklad 1

Způsob identifikace a automatické stabilizace metalurgické délky v kontislitku plynulého lití oceli se příkladně provádí analýzou vibrací vyvolaných třením mezi stěnou krystalizátoru a povrchem kontislitku. Tyto vibrace jsou generovány sinusovým pohybem krystalizátoru. Odezva na tyto vibrace je snímána piezokeramickým snímačem umístěným ve vodním sále na výstupním potrubí primárního chladicího okruhu krystalizátoru. Vibrace jsou dále registrovány paměťovým zařízením a analyzovány úzkopásmovým analyzátorem s využitím rychlé Fourierovy transformace (FFT). Výstup z FFT je frekvenční charakteristikou amplitudovou, ze které se odečte hodnota rezonanční frekvence kontislitku. Tato střední integrovaná hodnota se derivuje v čase a využije se pro automatickou stabilizaci metalurgické délky pomocí akčního členu rychlosti lití oceli. Tím se realizuje systém optimálního řízení celého technologického procesu plynulého lití oceli za předpokladu, že intenzita primárního a sekundárního chlazení (tzv. voní sál) a výška hladiny oceli v krystalizátoru budou konstantní.

U příkladného provedení zařízení podle tohoto příkladu jsou vibrace vyvolané třením mezi stěnou krystalizátoru 1 a povrchem kontislitku 8 zaznamenávány piezokeramickým snímačem 3, umístěným na výstupním potrubí 21 okruhu 2, primárního chlazení krystalizátoru 1. Součástí chladicího okruhu 2 krystalizátoru 1 je vodní čerpadlo 22 pro oběh chladicí vody v krystalizátoru 1. Výstup 31 piezokeramického snímače 3 je připojen na vstup 41 paměťového zařízení 4, kterým je registrován celkový průběh vibračního spektra vyvolaného třením mezi stěnou krystalizátoru 1 a povrchem kontislitku 8. Zjištěné hodnoty vibrací jsou dále analyzovány úzkopásmovým analyzátorem 51 s FFT, pomocí něj se indikuje rezonanční frekvence kontislitku 8, jehož střední integrovaná hodnota je derivována na výpočetním zařízení 6, které představuje počítač, v čase a je využívána jako regulovaná veličina v obvodu 7 automatické stabilizace metalurgické délky s akční veličinou rychlosti lití oceli.

Příklad 2

Příkladné provedení zařízení podle tohoto příkladu se liší od příkladu 1 tím, že úzkopásmový analyzátor je nahrazen širokopásmovým analyzátorem 52 s FFT, pomocí něj je získána střední integrovaná hodnota, která se derivuje na výpočetním zařízení 6 a dále je porovnávána se střední integrovanou hodnotou rezonančních vlastností těch částí systému plynulého lití oceli, které v průběhu technologického procesu zůstávají konstantní. Hodnota jejich vzájemného poměru určuje se statistickou přesností délku kapalného klínu v kontislitku, tedy tzv. metalurgickou délku, která je regulovanou veličinou obvodu 7 automatické stabilizace, kde je akční veličinou rychlost lití.

Průmyslová využitelnost

Vynálezu lze využít pro optimální řízení plynulého lití oceli v reálném čase, kdy je způsob identifikace a automatické stabilizace metalurgické délky v kontislitku založen na využití rezonančních vlastností rozkmitaného kontislitku.