RU2120837C1 - Способ регулирования уровня жидкого металла в кристаллизаторе установки непрерывной разливки металлов и устройство для его осуществления - Google Patents

Способ регулирования уровня жидкого металла в кристаллизаторе установки непрерывной разливки металлов и устройство для его осуществления Download PDF

Info

Publication number
RU2120837C1
RU2120837C1 RU95122436A RU95122436A RU2120837C1 RU 2120837 C1 RU2120837 C1 RU 2120837C1 RU 95122436 A RU95122436 A RU 95122436A RU 95122436 A RU95122436 A RU 95122436A RU 2120837 C1 RU2120837 C1 RU 2120837C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
level
sensors
liquid metal
mold
metal
Prior art date
Application number
RU95122436A
Other languages
English (en)
Other versions
RU95122436A (ru
Inventor
Банни Тьерри
Друо Жоэль
Мартан Жан-Франсуа
Надиф Мишель
Беклер Дидье
Дюссе Эрве
Мушет Аллан
Томардель Одиль
Original Assignee
Соллак
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Соллак filed Critical Соллак
Publication of RU95122436A publication Critical patent/RU95122436A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2120837C1 publication Critical patent/RU2120837C1/ru

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22DCASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/16Controlling or regulating processes or operations
    • B22D11/18Controlling or regulating processes or operations for pouring
    • B22D11/181Controlling or regulating processes or operations for pouring responsive to molten metal level or slag level
    • B22D11/186Controlling or regulating processes or operations for pouring responsive to molten metal level or slag level by using electric, magnetic, sonic or ultrasonic means
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22DCASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/16Controlling or regulating processes or operations
    • B22D11/20Controlling or regulating processes or operations for removing cast stock
    • B22D11/201Controlling or regulating processes or operations for removing cast stock responsive to molten metal level or slag level
    • B22D11/205Controlling or regulating processes or operations for removing cast stock responsive to molten metal level or slag level by using electric, magnetic, sonic or ultrasonic means

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Continuous Casting (AREA)
  • Control Of Non-Electrical Variables (AREA)
  • Casting Support Devices, Ladles, And Melt Control Thereby (AREA)
  • Confectionery (AREA)
  • Physical Vapour Deposition (AREA)
  • Mirrors, Picture Frames, Photograph Stands, And Related Fastening Devices (AREA)
  • Measurement Of Levels Of Liquids Or Fluent Solid Materials (AREA)
  • Peptides Or Proteins (AREA)
  • Investigating Or Analysing Biological Materials (AREA)
  • Medicines Containing Material From Animals Or Micro-Organisms (AREA)

Abstract

Изобретение относится к непрерывной разливке металлов. Задача, решаемая в изобретении, - повышение качества регулирования. Объектом изобретения является способ регулирования уровня мениска жидкого металла в кристаллизаторе установки непрерывной разливки металла, в соответствии с которым осуществляется прием электрических сигналов, выдаваемых по меньшей мере одной парой датчиков, располагающихся непосредственно над упомянутым мениском, причем упомянутые сигналы представляют собой функцию соответствующих расстояний (h1, h2) между упомянутыми датчиками и упомянутым мениском. Осуществляется комбинирование этих двух сигналов так, чтобы получить в результате этой операции единственный сигнал, являющийся репрезентативным по отношению к условному уровню упомянутого мениска, и этот сигнал подается на средства управления устройства регулирования расхода жидкого металла, поступающего в кристаллизатор, для того, чтобы упомянутые средства управления приводили в действие упомянутое устройство регулирования так, чтобы довести упомянутый условный уровень мениска до некоторого заданного значения (h). При этом изобретение отличается тем, что осуществляется нормализация каждого сигнала, выдаваемого упомянутыми датчиками, с целью исключения колебаний, имеющих одновременно частоту, превышающую некоторое первое пороговое значение, и амплитуду ниже некоторого второго порогового значения. 2 с. и 6 з.п.ф-лы, 1 ил.

Description

Предлагаемое изобретение касается установок для непрерывной разливки металлов, в частности установок непрерывной разливки стали. Говоря более конкретно, данное изобретение касается регулирования уровня жидкого металла, находящегося в кристаллизаторе установки непрерывной разливки металлов.
В установке непрерывной разливки стали жидкий металл, который истекает из разливочного ковша, сначала поступает транзитом в промежуточный резервуар, называемый промежуточным ковшом. Одна из функций этого промежуточного ковша состоит в том, чтобы ориентировать расплавленный металл в направлении единственного качающего кристаллизатора или, в более общем случае, в направлении нескольких качающихся кристаллизаторов установки непрерывной разливки металла, в которых начинается отверждение изделий черной металлургии (слябов или плоских слитков, блюмов или других заготовок). Над каждым из кристаллизаторов расплавленный металл вытекает из промежуточного ковша через специальное выходное отверстие и образует таким образом разливочную струю, которая проникает в данный кристаллизатор, проходя сквозь мениск, то есть поверхность или зеркало жидкого металла, уже находящегося в данном кристаллизаторе. На траектории своего движения между промежуточным ковшом и кристаллизатором упомянутая разливочная струя жидкого металла заключена в трубу из огнеупорного материала, называемую разливочным стаканом. Верхний конец этого разливочного стакана прикрепляется к днищу промежуточного ковша, тогда как его нижний конец проходит сквозь мениск и погружается в жидкий металл.
Главная функция разливочного стакана состоит в том, чтобы защитить струю жидкого расплавленного металла от его окисления атмосферным воздухом, а также не допустить того, чтобы в процессе пересечения этой струей мениска она увлекала за собой часть шлака, покрывающего поверхность металла в кристаллизаторе, что могло бы нарушить чистоту отливаемого изделия, и наконец, придать течению жидкого металла в кристаллизатор конфигурацию, благоприятствующую удовлетворительному отверждению данного изделия. Для этого нижний конец упомянутого разливочного стакана может содержать множество специальных боковых отверстий или отверстий разливочного стакана, ориентированных каждое в одну или в другую сторону данного кристаллизатора.
Одним из основных параметров при получении бездефектной продукции является стабильность уровня мениска в кристаллизаторе установки непрерывной разливки металла. Если эта стабильность уровня не обеспечивается удовлетворительным образом, то отверждение изделия осуществляется в крайне изменчивых условиях. Так, может оказаться, что отвержденная толщина данного изделия локального слишком мала и появляется опасность, более или менее значительная, разрыва затвердевшей корки слитка. При этом в лучшем случае получается изделие с посредственным качеством поверхности, а в худшем случае жидкий металл может выливаться через образовавшиеся таким образом разрывы (явление, называемое "прорывом") и вызвать остановку процесса разливки и тяжелые повреждения данной установки.
Средний уровень мениска обусловлен расходом расплавленной стали, выливающейся из промежуточного ковша, и скоростью, с которой данное изделие в процессе отверждения металла извлекается из данного кристаллизатора. Регулировка расхода жидкой стали, вытекающей из промежуточного ковша и попадающей в данный кристаллизатор, обычно осуществляется с помощью стопора, изготовленного из огнеупорного материала. При этом конический носок этого стопора в большей или меньшей степени перекрывает выходное отверстие промежуточного ковша. Даже в том случае, если необходимо поддерживать этот расход жидкого металла на постоянном уровне, все равно необходимо изменять текущее положение носка этого стопора с тем, чтобы учесть происходящие постепенно или мгновенно изменения других параметров разливки.
Такими изменениями могут быть, например, изменение уровня жидкого металла в упомянутом промежуточном ковше, постепенный износ боковых отверстий разливочного стакана или их закупоривание неметаллическими включениями, а также внезапное откупоривание этих отверстий в том случае, когда упомянутые включения отрываются от стенок разливочного стакана.
Для обеспечения удовлетворительного регулирования уровня жидкого металла в кристаллизаторе установки непрерывной разливки металла необходимо использовать специальную автоматическую систему, которая могла бы управлять пространственным положением упомянутого стопора. Такая система автоматического управления обеспечивает перемещение в вертикальной плоскости упомянутого стопора в зависимости от результатов сравнения желаемого в данном случае уровня расположения мениска и фактически измеренного уровня этого мениска. Это измерение фактического уровня расположения мениска жидкого металла в кристаллизаторе обеспечивается обычно при помощи единственного оптического или индуктивного датчика. Такой датчик выдает электрический выходной сигнал, который после соответствующей обработки может быть использован для управления пространственным положением упомянутого стопора.
Именно в случае непрерывной разливки металла для изготовления слябов проблема регулирования уровня мениска в кристаллизаторе является наиболее сложной для решения. Действительно, кристаллизаторы для получения слябов являются длинными и узкими и в каждый данный момент времени флюктуации уровня мениска могут быть весьма различными в разных частях данного кристаллизатора. В этом случае показания, получаемые от единственного датчика, измеряющего упомянутый уровень, не являются вполне репрезентативными по отношению к упомянутым флюктуациям уровня расположения мениска. С другой стороны, в установках непрерывной разливки металла нижний конец разливочного стакана содержит, как правило, два диаметрально противоположных боковых отверстия, каждое из которых ориентировано и соответствующим образом направляет струю жидкого металла в сторону одной из малых сторон данного кристаллизатора. Однако два этих боковых выходных отверстия разливочного стакана не закупориваются и не расширяются строго идентичным образом в течение всего процесса непрерывной разливки металла. Таким образом, потоки жидкого металла в данном кристаллизаторе могут распространяться несимметричным образом и волнистость, которая вследствие этого возникает на мениске, имеет весьма различную конфигурацию по одну и по другую стороны от разливочного стакана в каждый данный момент времени.
В частности, в том случае, когда одно из боковых отверстий разливочного стакана внезапно открывается и если это открытие соответствующего выпускного отверстия происходит с той стороны разливочного стакана, где располагается датчик измерения уровня мениска, это открытие придает соответствующему возмущению преувеличенное значение по сравнению с реальным изменением среднего уровня мениска, вызываемым этим открытием.
И наоборот, в том случае, когда внезапное откупоривание бокового выходного отверстия разливочного стакана происходит со стороны, противоположной расположению упомянутого датчика уровня мениска, этот датчик практически не реагирует на изменения, происходящие в момент этого откупоривания, или реагирует весьма ослабленным образом. В обоих упомянутых выше случаях стопор промежуточного ковша не имеет возможности управляться наилучшим образом и не позволяет обеспечить надлежащую реакцию на происходящие таким образом изменения ситуации.
В настоящее время уже предложено (см. документ JP 02137655) использовать для решения упомянутой выше задачи не один, а два датчика, располагающихся по обе стороны от разливочного стакана, погруженного в расплавленный металл, находящийся в данном кристаллизаторе, и перемещающихся вдоль продольной оси кристаллизатора. Скорость истечения жидкого металла в этом случае управляется в функции просто разности между выходными сигналами, выдаваемыми каждым из этих датчиков. Если такая конфигурация и представляет собой определенный прогресс по отношению к схеме с одним единственным датчиком, то это еще не означает, что она является вполне достаточной для удовлетворительного учета (не страдающего ни переоценкой, ни недооценкой реального состояния) всех реальных возмущений стабильного состояния мениска.
Цель данного изобретения состоит в том, чтобы предложить метод регулирования уровня жидкого металла, учитывающий локальные возмущения мениска при помощи корректной оценки их влияния в реальной обстановке на средний уровень жидкого металла в данном кристаллизаторе. Этот метод позволяет, кроме того, существенным образом уменьшить амплитуду вредных флюктуаций уровня мениска, неблагоприятным образом влияющих на качество получаемых слябов, и все это с учетом всего мениска в целом.
Для достижения поставленной цели объектом предлагаемого изобретения является способ регулирования уровня мениска жидкого металла в кристаллизаторе установки непрерывной разливки металла, в соответствии с которым осуществляется прием электрических сигналов, выдаваемых по меньшей мере одной парой датчиков, располагающихся над упомянутым мениском. При этом упомянутые выше электрические сигналы датчиков представляют собой функцию соответствующих расстояний или дистанций (h1, h2) между этими датчиками и упомянутым мениском. Два полученных таким образом сигнала комбинируются таким образом, чтобы получить в результате единый сигнал, являющийся репрезентативным по отношению к некоторому условному уровню расположения упомянутого мениска. Этот комбинированный сигнал подается в средства управления устройством регулирования расхода жидкого металла, попадающего в данный кристаллизатор. Для осуществления такого регулирования упомянутые средства управления приводят в действие упомянутое выше устройство таким образом, чтобы перевести этот условный уровень контролируемого мениска к предварительно определенной или заданной величине (h). Предлагаемый в данном изобретении способ регулирования уровня мениска жидкого металла в кристаллизаторе установки непрерывной разливки металлов отличается тем, что осуществляется специальная обработка каждого электрического сигнала, исходящего от упомянутых выше датчиков, с целью исключения из этого сигнала колебаний, имеющих одновременно частоту, превышающую некоторое пороговое значение (F), и амплитуду менее некоторого порогового значения (D).
В предпочтительном варианте реализации осуществляется комбинирование упомянутых выше сигналов следующим образом:
- рассчитывается величина
Figure 00000002
и ее абсолютное значение или модуль
Figure 00000003

- производится сравнение модуля
Figure 00000004
с двумя предварительно определенными величинами (дифф. мин) и (дифф.макс), причем соблюдается условие (дифф.мин<дифф.макс);
- в том случае, когда модуль дифф.мин, берется упомянутый условный уровень мениска, равный
Figure 00000006
;
- в том случае, когда модуль
Figure 00000007
дифф.макс, берется упомянутый условный уровень мениска, равный величине (Δhмакс.), которая представляет собой наибольшую по абсолютной величине разность (h1 - h) или (h2 - h);
- в том случае, когда соблюдается соотношение дифф.мин
Figure 00000008
дифф.макс, берется упомянутый выше условный уровень мениска, равный
Figure 00000009
где α представляет собой величину, определяемую выражением
Figure 00000010

Объектом предлагаемого изобретения является также устройство, предназначенное для практического осуществления описанного выше способа. Как будет понятно из приведенного ниже описания, данное изобретение состоит в осуществлении специальной обработки электрических сигналов, исходящих от упомянутых выше датчиков, перед их комбинированием, причем из этих сигналов исключаются колебания высокой частоты и малой амплитуды, после чего осуществляется комбинирование этих сигналов в единственный сигнал надлежащим в данном случае образом.
Предлагаемое изобретение будет лучше понятно из приведенного ниже описания, в котором приводятся ссылки на единственный приведенный чертеж. На чертеже приведено схематическое изображение в разрезе промежуточного ковша и кристаллизатора установки непрерывной разливки металла, предназначенного для изготовления слябов и оборудованного устройством в соответствии с предлагаемым изобретением.
Расплавленная сталь 1 в жидком состоянии, содержащаяся в промежуточном ковше 2, изливается через выходное отверстие 3, выполненное в днище 4 упомянутого промежуточного ковша 2, в качающийся кристаллизатор 5, не имеющий дна. Боковые стенки 6 и 7 кристаллизатора подвергаются энергичному охлаждению при помощи внутренней циркуляции охлаждающей воды. Против этих охлаждаемых стенок 6 и 7 начинается образование затвердевшей корки 8 слитка. Эта затвердевшая часть постепенно распространяется на все сечение отличаемого в данном случае сляба по мере того, как этот сляб извлекается из данной установки, что схематически показано стрелкой 9 на приведенном чертеже.
На траектории своего движения между промежуточным ковшом 2 и кристаллизатором 5 жидкая сталь 1 защищена от внешних воздействий трубчатым разливочным стаканом 10, изготовленным из огнеупорного материала типа науглероженной окиси алюминия. Верхняя часть этого разливочного стакана 10 прикреплена к днищу 4 промежуточного ковша и представляет собой продолжение его выходного отверстия 3. Нижняя часть этого разливочного стакана 10 снабжена двумя боковыми выходными отверстиями 11, 12, через которые изливается жидкая сталь 1, причем каждое из этих отверстий ориентировано в направлении одной из стенок 7 данного кристаллизатора.
Упомянутый выше разливочный стакан 10 проходит сквозь мениск 13 жидкого металла в кристаллизаторе таким образом, чтобы подвести расплавленный металл 1 к сердцевине кристаллизатора 5 (на чертеже для ясности рисунка не показан слой шлака, который обычно покрывает сверху упомянутый мениск 13). Выходное отверстие 3 промежуточного ковша частично перекрыто (или перекрыто полностью в том случае, когда процесс разливки остановлен) при помощи стопора 14, имеющего конец в целом конической формы. Положение этого стопора по высоте над упомянутым выходным отверстием регулируется при помощи устройства 15.
Пространственное положение по высоте упомянутого выше стопора 14, согласованное со скоростью извлечения готового слитка из кристаллизатора 5, определяет тот средний уровень, на котором располагается упомянутый мениск 13 в данном кристаллизаторе 5. На чертеже пунктиром показан заданный уровень 16, который желательно поддерживать постоянно в процессе отливки данного сляба.
Поддержание упомянутого среднего уровня мениска обеспечивается при помощи устройства, которое более подробно будет описано ниже. Это устройство содержит прежде всего два датчика уровня жидкого металла 17 и 18 известного типа, например это могут быть датчики, основанные на измерении токов Фуко. Эти датчики располагаются по обе стороны от разливочного стакана 10 и в предпочтительном варианте реализации на равных расстояниях от этого разливочного стакана и выше большой средней оси поперечного сечения данного кристаллизатора 5. В общем случае нижние концы этих датчиков располагаются на одинаковой высоте над поверхностью расплавленного металла.
В представленной схеме датчик 17 выдает электрический сигнал, репрезентативный по отношению к расстоянию h1 между концом этого датчика, обращенным вниз, и мениском 13 поверхности расплавленного металла в кристаллизаторе, а датчик 18 выдает электрический сигнал, являющийся репрезентативным по отношению к расстоянию h2 между нижним концом этого датчика и упомянутым мениском 13. В идеальном случае упомянутые расстояния h1 и h2 должны быть равны расстоянию h между нижними концами упомянутых выше датчиков 17 и 18 и заданным уровнем мениска 16. На практике же это достаточно редкий случай, поскольку упомянутый мениск 13 всегда характеризуется волнистостью с большей или меньшей амплитудой в зависимости от изменений расхода жидкого металла 1, истекающего из разливочного стакана 10, от колебаний самого кристаллизатора 5, от изменений скорости извлечения готового изделия из кристаллизатора и т. д.
Эти колебания практически никогда не бывают симметричными (в частности, из-за того, что износ или закупоривание боковых отверстий разливочного стакана 11 и 12 могут быть существенно различными по тем или иным причинам), и величины h1 и h2 в общем случае не равны друг другу. Это обстоятельство объясняет уже отмеченную выше невозможность осуществлять достаточно надежное регулирование уровня расположения мениска 13 жидкого металла в кристаллизаторе, основываясь только на информации, получаемой от одного единственного датчика.
Аналоговые информационные сигналы, выдаваемые датчиками 17 и 18, направляются в аналого-цифровые преобразователи 19 и 20, откуда эти сигналы выходят уже в цифровой форме. Каждый из этих цифровых сигналов направляется в устройство цифровой фильтрации 21 и 22, которое функционирует следующим образом. Сигналы, выдаваемые датчиками 17 и 18 и являющиеся репрезентативными по отношению к изменениям уровня мениска 13, который они определяют, представляют собой сумму многочисленных колебаний различных частот и амплитуд. В этих сигналах можно выделить колебания относительно малых частот, не превышающих некоторого порогового значения, произвольно устанавливаемого на уровне 0,02 Гц, и колебания более высокой частоты, превышающей 0,02 Гц и могущей достигать нескольких герц.
Считается, что для осуществления удовлетворительного регулирования уровня расположения мениска 13 предпочтительно не учитывать возмущения, которые имеют одновременно относительно высокую частоту (превышающую 0,02 Гц) и относительно малую амплитуду. Действительно, в качестве вредных для качества поверхности получаемых слябов рассматриваются возмущения мениска с относительной малой частотой (то есть с частотой менее 0,02 Гц) и возмущения высокой частоты, но обладающие относительно высокой амплитудой. То обстоятельство, что возмущения мениска с высокой частотой и малой амплитудой не принимаются во внимание, позволяет не нагружать слишком сильно и в определенном смысле бесполезно упомянутое устройство регулирования расхода жидкого металла и тем самым ограничить или уменьшить его износ.
Для того, чтобы исключить эти возмущения из обрабатываемых сигналов упомянутых выше датчиков, каждый из этих сигналов подается в устройство нормализации 21, 22. Эти устройства нормализации 21 и 22 являются идентичными и функционируют следующим образом. Выходной сигнал каждого из датчиков 17, 18 после его преобразования в цифровую форму при помощи одного из преобразователей 19, 20 обрабатывается низкочастотным фильтром, который отсекает совсем или по меньшей мере существенно ослабляет сигналы с частотой, превышающей некоторое пороговое значение F, равное, например, 0,02 Гц. Существующие низкие частоты вычитаются затем из исходного, не подвергавшегося фильтрации сигнала для того, чтобы получить новый сигнал, содержащий теперь только наиболее высокие частоты исходного сигнала. Этот новый сигнал проходит затем через мертвый диапазон, который существенно ослабляет или отсекает составляющие, амплитуда которых не превышает некоторого предварительно определенного порогового значения D, принимаемого равным, например, 3 мм. И наконец, к обработанному таким образом сигналу добавляются низкие частоты, полученные на выходе упомянутого низкочастотного фильтра. Таким образом воссоздают сигнал, подобный исходному сигналу, подаваемому датчиками 17 и 18, с точностью до устраненных в нем составляющих, имеющих одновременно относительно высокую частоту (превышающую пороговое значение F = 0,02 Гц) и относительно малую амплитуду (меньше, чем D = 3 мм).
Восстановленные таким образом электрические сигналы датчиков направляются затем в комбинационное устройство 23, где из них комбинируется или синтезируется некоторый единый сигнал таким образом, чтобы выдать в конечном счете информацию, необходимую для управления перемещением в пространстве стопора 14.
Этот сигнал представляет собой некоторым образом условный средний уровень жидкого металла в данном кристаллизаторе. Он направляется в цифровой регулятор 24, который в свою очередь выдает сигнал в устройство 15, причем этот сигнал позволяет упомянутому устройству 15 регулировать надлежащим образом положение конического носка стопора 14 по отношению к выходному отверстию 3, то есть регулировать расход жидкого металла, подающегося в данный кристаллизатор 5. Таким образом обеспечивается приведение условного уровня жидкого металла в данном кристаллизаторе к заданной величине в том случае, когда выявляется расхождение между фактическим и заданным уровнями.
В предпочтительном варианте реализации аналого-цифровые преобразователи 19 и 20, устройства нормализации 21 и 22, комбинационное устройство 23 и цифровой регулятор 24 могут быть расположены внутри одного блока 25. Устройства, располагающиеся по ходу обрабатываемого сигнала за преобразователями 19 и 20, могут также быть образованы единственной платой или картой цифровой обработки, спроектированной и запрограммированной для выполнения каждой из ее описанных выше функций.
Выбор способа, при помощи которого осуществляется комбинирование упомянутых выше сигналов двух датчиков в устройстве 23, представляет собой весьма важное обстоятельство, существенно влияющее на качество получаемого в результате этого конечного результата, то есть на качество соответствующего регулирования уровня мениска 13. На первый взгляд можно было бы удовлетвориться тем, чтобы брать в качестве управляющего сигнала для перемещения упомянутого стопора 14 просто среднее значение сигналов двух упомянутых выше датчиков, в определенном смысле отражающее отклонение фактического уровня мениска от его заданного уровня. Однако в этом случае существует опасность минимизации существенности или важности некоторого сильного возмущения уровня мениска постольку, поскольку это изменение или возмущение происходит только с одной стороны данного кристаллизатора.
Таким образом, представляется более полезным комбинировать упомянутые сигналы датчиков уровня некоторым более сложным образом. Необходимо, однако, исключить и впадание в другую крайность, то есть придание излишней значимости возмущению амплитуды, ограниченному лишь одной стороной кристаллизатора. В этом случае через системы регулирования можно снова прийти фактически к описанному ранее случаю управления по сигналам одного единственного датчика.
Для достижения поставленной цели заявителями предложен описанный ниже метод, который позволяет получить вполне удовлетворительные результаты.
Как уже было сказано выше, символом h обозначается расстояние, подлежащее выдерживанию в идеальном варианте и разделяющее мениск 13 и датчики измерения его уровня 17, 18, причем это расстояние соответствует заданному уровню 16 расположения мениска. Кроме того, символами h1 и h2 обозначены фактически измеренные расстояния между этими датчиками 17 и 18 и мениском 13. Разности (h1 - h) и (h2 - h) выражают отклонения уровней жидкого металла в данном кристаллизаторе непосредственно под датчиками 17 и 18 от заданного уровня 16. Если эти разности являются положительными, то уровень металла в месте измерения располагается ниже заданного уровня 16. Если же эти разности являются отрицательными, то уровень металла в месте его измерения располагается выше упомянутого заданного уровня.
Упомянутое выше устройство комбинирования сигналов датчиков прежде всего осуществляет вычисление в момент времени t среднего арифметического значения
Figure 00000011
упомянутых разностей (h1 - h) и (h2 - h) или величины
Figure 00000012
Абсолютная величина параметра
Figure 00000013
обозначаемая
Figure 00000014
сопоставляется затем с двумя предварительно определенными величинами, которые она может принимать. Эти величины обозначены следующим образом: минимальная из них имеет обозначение дифф.мин., а наибольшая обозначается дифф.макс..
При этом могут иметь место три следующих случая.
1) Если величина
Figure 00000015
дифф.мин., то сигнал, который подается на устройство регулирования 24, соответствует упомянутой величине
Figure 00000016
Таким образом, в данном случае считается, что отклонение фактически измеренного уровня от упомянутого заданного уровня мениска 16 надлежащим образом выражается простым средним арифметическим величин отклонений от этого заданного уровня, измеренных каждым из датчиков 17 и 18.
2) Если величина
Figure 00000017
дифф.макс., то сигнал, подаваемый на устройство регулирования 24, соответствует наиболее высокой по абсолютной величине из упомянутых разностей (h1 - h) и (h2 - h), которая обозначается символом Δhмакс.. В этом случае учитывается исключительно та величина, которая выражает наиболее значительное отклонение от заданной величины уровня мениска.
3) Если соблюдается соотношение дифф.мин.
Figure 00000018
дифф.макс., то сигнал, который подается на устройство регулирования 24, соответствует некоторому компромиссу между величинами
Figure 00000019
и Δhмакс., вычисленному таким образом, чтобы обеспечить постепенный переход между двумя упомянутыми выше способами регулирования. Для достижения поставленной таким образом цели этот компромиссный сигнал принимается равным
Figure 00000020
где параметр α определяется следующим образом:
Figure 00000021

Вслед за произведенными таким образом вычислениями устройство регулирования 24 и средства управления 15 заставляют упомянутый стопор 14 перемещаться таким образом, чтобы определенным образом скорректировать расхождение между заданной величиной 16 и условным уровнем мениска, представленным электрическим сигналом, поступающим из устройства комбинирования и сформированным упомянутым выше образом. Описанная операция повторяется затем в момент времени t+Δt, причем величина Δt равна, например, 0,1 сек. Таким образом обеспечивается квазинепрерывное регулирование уровня жидкого металла в данном кристаллизаторе.
В качестве примера предположим, что заданный уровень мениска 16 располагается на расстоянии h = 75 мм от двух упомянутых выше датчиков измерения этого уровня 17 и 18. Положим при этом, что величина дифф.макс. = 1 мм и величина дифф.мин. = 5 мм.
а) Если датчик 17 измеряет высоту h1 = 70 мм, а датчик 18 измеряет высоту h2 = 79 мм, то имеем (h1 - h) = -5 мм, а также имеет (h2 - h) = +4 мм. В этом случае получается, что
Figure 00000022
-0,5 миллиметра. И поскольку величина
Figure 00000023
0,5 мм оказывается меньше величины дифф.мин., устройство регулирования 24 подает в устройство управления 15 сигнал, заставляющий привести в действие упомянутый стопор таким образом, чтобы компенсировать отклонение величиной
Figure 00000024
-0,5 мм по отношению к заданному уровню мениска 16. В данном случае не учитывается величина Δhмакс= (которая в этой ситуации равна -5 мм).
b) Если датчик 17 измеряет величину h1 = 70 мм и датчик 18 измеряет величину h2 = 91 мм, то имеем (h1 - h) = -5 мм и (h2 - h) = +16 мм. Тогда получает Δhмакс= +16 мм и
Figure 00000025
= +5,5 мм. Поскольку
Figure 00000026
5,5 мм превышает величину дифф. макс., устройство регулирования в этом случае выдает в управляющее устройство 15 сигнал, заставляющий это устройство привести в действие стопор 14 таким образом, чтобы компенсировать отклонение величиной Δhмакс= +16 мм по отношению к заданному уровню 16.
с) Если датчик 17 измеряет величину h1 = 70 мм, а датчик 18 измеряет величину h2 = 85 мм, то получаем (h1 - h) = -5 мм и (h2 - h) = +10 мм. В этом случае получается, что Δhмакс= +10 мм и
Figure 00000027
= +2,5 мм. Поскольку в данном случае величина
Figure 00000028
= 2,5 мм заключена в диапазоне между величинами дифф.мин. и дифф. макс., необходимо выполнить вычисление величины
Figure 00000029
. В этом случае устройство регулирования 24 выдает в устройство управления 15 сигнал, заставляющий это устройство приводить в действие стопор 14 таким образом, чтобы компенсировать отклонение, выражаемое величиной αΔhмакс+(1-α)M = 0,375 • 10 + (1 - 0,375) • 2,5 = 5,3 мм по отношению к заданному уровню мениска 16.
Напомним здесь, что способ комбинирования упомянутых выше измеренных сигналов датчиков 17 и 18, который только что был описан, представляет собой всего лишь пример возможной реализации, и могут быть рассмотрены и другие варианты этого комбинирования. Кроме того, численные величины параметров функционирования используемых в данном случае устройств нормализации и комбинирования сигналов, поступающих от упомянутых датчиков, представляют собой всего лишь пример и должны быть уточнены в зависимости от конкретных условий каждой данной установки непрерывной разливки металла по результатам анализа качества получаемых таким образом изделий.
В качестве варианта можно, например, отказаться от операции перевода в цифровую форму сигналов, поступающих от упомянутых датчиков 17 и 18, перед их обработкой и осуществлять нормализацию и комбинирование этих сигналов при помощи чисто аналоговых средств. Однако, само собой разумеется, что в этом случае не удается регулировать с той же точностью и особенно быстро изменять в случае необходимости различные эксплуатационные параметры данной установки непрерывной разливки стали, такие, например, как параметры устройства нормализации, ширину мертвого диапазона и частоту отсечки фильтра, а также, для устройства комбинирования сигналов, величины параметров дифф.мин. и дифф. макс..
Кроме того, могут быть использованы любые типа датчиков, способных выдавать электрический сигнал, представляющий собой функцию удаления этих датчиков от упомянутого мениска, а не только упомянутые выше датчики, работающие по принципу измерения токов Фуко.
С другой стороны, вполне может быть рассмотрен вариант использования нескольких пар датчиков упомянутого выше типа, распределенных определенным образом по длине данного кристаллизатора в том случае, если есть необходимость в повышении точности определения неравномерностей фактического уровня мениска. Можно также использовать описанное выше устройство в кристаллизаторе квадратной формы, предназначенном для получения блюмов или заготовок другого типа.
И наконец, само собой разумеется, что описанное выше предлагаемое устройство регулирования уровня жидкого металла в кристаллизаторе установки непрерывной разливки металла может быть использовано также в такой установке непрерывной разливки, где расход жидкого металла, в частности стали, выходящего из упомянутого промежуточного ковша, регулируется при помощи устройства, отличного от упомянутого выше стопора с коническим концом, например, при помощи золотникового регулятора.

Claims (7)

1. Способ регулирования уровня жидкого металла в кристаллизаторе установки непрерывной разливки металлов, включающий формирование электрических сигналов по меньшей мере от одной пары датчиков, расположенных над жидким металлов в функции расстояния h1 и h2 между каждым датчиком и уровнем жидкого металла в месте расположения датчиков, комбинирование электрических сигналов от датчиков для получения одного сигнала, соответствующего условному уровню жидкого металла, подачу сигнала, соответствующего условному уровню жидкого металла, на средства управления устройством регулирования расхода жидкого металла в кристаллизатор для приведения условного уровня жидкого металла к величине h, заданной по технологии, отличающийся тем, что нормализуют электрический сигнал от каждого из датчиков с исключением из электрического сигнала составляющих, имеющих одновременно частоту, превышающую первое пороговое значение, и амплитуду, меньшую второго порогового значения.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при комбинировании электрических сигналов от датчиков вычисляют параметр M по математическому выражению
Figure 00000030

определяют абсолютное значение
Figure 00000031
сравнивают значение
Figure 00000032
с двумя предварительно определенными пороговыми значениям дифф.мин. и дифф.макс., при этом величина дифф. мин меньше величины дифф. макс., если величина
Figure 00000033
то условный уровень металла принимают равным величине
Figure 00000034
, если величина
Figure 00000035
дифф.макс., то условный уровень металла принимают равным величине Δhмакс., которая представляет собой наибольшее по абсолютной величине значение разностей (h1-h) и (h2-h), если дифф.мин.
Figure 00000036
дифф.макс., то условный уровень металла принимают равным величине
Figure 00000037

при этом α вычисляют по следующему математическому выражению:
Figure 00000038

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что электрические сигналы от датчиков преобразуют в цифровую форму, комбинирование электрических сигналов от датчиков и их нормализацию осуществляют в цифровой форме.
4. Способ по любому из пп. 1 - 3, отличающийся тем, что первое пороговое значение принимают равным 0,02 Гц.
5. Способ по любому из пп. 1 - 4, отличающийся тем, что второе пороговое значение принимают равным 3 мм.
6. Устройство регулирования уровня жидкого металла в кристаллизаторе установки непрерывной разливки металлов, содержащее по меньшей мере одну пару датчиков, расположенных непосредственно над жидким металлом для формирования электрических сигналов, соответствующих расстоянию от каждого из датчиков до уровня жидкого металла, средство для комбинирования электрических сигналов, выход которого соединен со средством управления устройством регулирования расхода жидкого металла в кристаллизатор, отличающееся тем, что оно снабжено средствами для нормализации электрических сигналов от датчиков с исключением из электрического сигнала составляющих, имеющих одновременно частоту, превышающую первое пороговое значение, и амплитуду, меньшую второго порогового значения, каждое средство для нормализации электрических сигналов по входу соединено с датчиком, а по выходу - со средством для комбинирования электрических сигналов.
7. Устройство по п. 6, отличающееся тем, что оно снабжено средствами для преобразования сигналов с датчиков в цифровую форму, а средства для комбинирования и нормализации сигналов выполнены в виде средств цифровой обработки.
8. Устройство по п. 6 или 7, отличающееся тем, что датчики выполнены с возможностью измерения таков Фуко.
RU95122436A 1993-03-30 1994-03-17 Способ регулирования уровня жидкого металла в кристаллизаторе установки непрерывной разливки металлов и устройство для его осуществления RU2120837C1 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR9303872A FR2703277B1 (fr) 1993-03-30 1993-03-30 Procédé et dispositif de régulation du niveau de métal liquide dans une lingotière de coulée continue des métaux.
FR9303872 1993-03-30

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU95122436A RU95122436A (ru) 1998-01-10
RU2120837C1 true RU2120837C1 (ru) 1998-10-27

Family

ID=9445662

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU95122436A RU2120837C1 (ru) 1993-03-30 1994-03-17 Способ регулирования уровня жидкого металла в кристаллизаторе установки непрерывной разливки металлов и устройство для его осуществления

Country Status (21)

Country Link
US (1) US5605188A (ru)
EP (1) EP0691895B1 (ru)
JP (1) JP3245423B2 (ru)
KR (1) KR100312807B1 (ru)
CN (1) CN1046224C (ru)
AT (1) ATE149108T1 (ru)
AU (1) AU681634B2 (ru)
BR (1) BR9406134A (ru)
CA (1) CA2159475C (ru)
CZ (1) CZ284394B6 (ru)
DE (1) DE69401811T2 (ru)
DK (1) DK0691895T3 (ru)
ES (1) ES2100705T3 (ru)
FI (1) FI102151B1 (ru)
FR (1) FR2703277B1 (ru)
GR (1) GR3022815T3 (ru)
NO (1) NO305856B1 (ru)
RU (1) RU2120837C1 (ru)
SK (1) SK281795B6 (ru)
UA (1) UA37227C2 (ru)
WO (1) WO1994022618A1 (ru)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2506141C2 (ru) * 2009-06-24 2014-02-10 Сименс Акциенгезелльшафт Способ регулирования уровня расплава кристаллизатора непрерывного литья
RU2520459C2 (ru) * 2010-01-15 2014-06-27 Сименс Акциенгезелльшафт Способ регулирования для зеркала расплава в кристаллизаторе непрерывной разливки

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1070745C (zh) * 1998-09-18 2001-09-12 重庆钢铁(集团)有限责任公司 连铸机结晶器液面控制系统
SE0301049A0 (en) * 2002-11-29 2004-05-30 Abb Ab Control system, computer program product, device and method
ES2362182T3 (es) 2002-11-29 2011-06-29 Abb Ab Sistema de control, dispositivo y procedimiento para regular el flujo de metal líquido en un dispositivo para la fundición de un metal.
CN1761926B (zh) * 2003-03-21 2010-09-01 皇家飞利浦电子股份有限公司 对关于用户和数据之间的关联的信息给出用户访问的方法和设备
KR101177813B1 (ko) * 2004-12-30 2012-08-30 주식회사 포스코 연속주조기 내의 단주기 탕면 변동 억제 방법
CN101704081B (zh) * 2009-11-24 2011-08-03 中冶连铸技术工程股份有限公司 抑制薄板坯连铸机漏斗型结晶器内钢水波动的方法及其容积补偿器
KR101167997B1 (ko) 2009-12-30 2012-07-24 주식회사 포스코 탕면 레벨 안정화 방법 및 탕면 레벨 안정화 시스템
DE102011085932A1 (de) * 2011-06-07 2012-12-13 Sms Siemag Ag Verfahren zum Regeln der Höhe des Gießspiegels in einer Kokille einer Stranggießanlage
WO2013183135A1 (ja) * 2012-06-07 2013-12-12 Jfeスチール株式会社 モールド内溶鋼湯面レベル制御方法
CN104281166B (zh) * 2013-07-04 2017-03-01 中国钢铁股份有限公司 连铸机的液位控制方法
JP6536384B2 (ja) * 2015-12-02 2019-07-03 日本製鉄株式会社 状態推定方法、湯面レベル制御方法、プログラム及び状態推定装置
IT201800006751A1 (it) * 2018-06-28 2019-12-28 Apparato e metodo di controllo della colata continua
DE212021000425U1 (de) 2020-07-23 2023-03-28 Novelis Inc. Erfassen von Ereignissen in einem Metallgiesssystem
KR102349042B1 (ko) * 2021-07-26 2022-01-11 주식회사 에이치아이이엔지 디지털 신호처리를 이용한 용탕몰드레벨 제어시스템

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60216959A (ja) * 1984-04-13 1985-10-30 Nippon Steel Corp 連続鋳造モ−ルドレベル検出法
JPS63188463A (ja) * 1987-01-29 1988-08-04 Nippon Steel Corp 連続鋳造用モ−ルド内の溶鋼表面状況検出方法
JPH02137655A (ja) * 1988-11-15 1990-05-25 Sumitomo Metal Ind Ltd 溶鋼湯面変動の測定方法及びその制御方法
JPH0688113B2 (ja) * 1990-10-05 1994-11-09 新日本製鐵株式会社 溶融金属の湯面レベル検出装置
JPH04339551A (ja) * 1991-05-13 1992-11-26 Sumitomo Metal Ind Ltd 連続鋳造鋳型の湯面レベル異常検知方法
JP3373553B2 (ja) * 1992-06-18 2003-02-04 新日本製鐵株式会社 鋳型内湯面レベル制御方法

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2506141C2 (ru) * 2009-06-24 2014-02-10 Сименс Акциенгезелльшафт Способ регулирования уровня расплава кристаллизатора непрерывного литья
US8788084B2 (en) 2009-06-24 2014-07-22 Siemens Aktiengesellschaft Control method for the meniscus of a continuous casting mold
CN102458718B (zh) * 2009-06-24 2016-09-07 首要金属科技德国有限责任公司 用于连铸结晶器的浇铸液位的调节方法
RU2520459C2 (ru) * 2010-01-15 2014-06-27 Сименс Акциенгезелльшафт Способ регулирования для зеркала расплава в кристаллизаторе непрерывной разливки

Also Published As

Publication number Publication date
CZ284394B6 (cs) 1998-11-11
AU6261094A (en) 1994-10-24
JPH08508208A (ja) 1996-09-03
FI102151B (fi) 1998-10-30
FI102151B1 (fi) 1998-10-30
FI954578A (fi) 1995-09-27
CA2159475A1 (fr) 1994-10-13
FR2703277A1 (fr) 1994-10-07
DE69401811T2 (de) 1997-09-04
ATE149108T1 (de) 1997-03-15
SK121395A3 (en) 1996-03-06
US5605188A (en) 1997-02-25
EP0691895A1 (fr) 1996-01-17
DK0691895T3 (da) 1997-09-01
NO305856B1 (no) 1999-08-09
FR2703277B1 (fr) 1995-05-24
NO953859D0 (no) 1995-09-29
GR3022815T3 (en) 1997-06-30
BR9406134A (pt) 1995-12-12
ES2100705T3 (es) 1997-06-16
CN1046224C (zh) 1999-11-10
FI954578A0 (fi) 1995-09-27
EP0691895B1 (fr) 1997-02-26
CZ252395A3 (en) 1996-04-17
CA2159475C (fr) 2002-12-31
KR100312807B1 (ko) 2002-02-28
SK281795B6 (sk) 2001-08-06
CN1120323A (zh) 1996-04-10
JP3245423B2 (ja) 2002-01-15
AU681634B2 (en) 1997-09-04
DE69401811D1 (de) 1997-04-03
UA37227C2 (ru) 2001-05-15
WO1994022618A1 (fr) 1994-10-13
NO953859L (no) 1995-09-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2120837C1 (ru) Способ регулирования уровня жидкого металла в кристаллизаторе установки непрерывной разливки металлов и устройство для его осуществления
KR101047826B1 (ko) 제어 시스템, 컴퓨터 프로그램 제품, 장치 및 방법
CA2683965A1 (en) Method for continuously casting billet with small cross section
CA2599005A1 (en) Casting mould, process and device for casting metal melts
US3941281A (en) Control device for regulating teeming rate
US4890665A (en) Process for maintaining open a throttled discharge passage of a sliding closure unit during continuous casting
JPH0985407A (ja) 連続鋳造機におけるモールド内溶鋼レベル制御方法
JPH02200362A (ja) 連続鋳造装置におけるノズル詰まり予測方法およびノズル詰まり抑制方法
CA1082421A (en) Single piece annular nozzle to prevent alumina buildup during continuous casting of al-killed steel
KR100518324B1 (ko) 침적노즐 막힘 검출 및 방지 장치
US20080179036A1 (en) Continuous steel slab caster and methods using same
JPS6045026B2 (ja) モ−ルド内容鋼レベル制御方法
JPH09192803A (ja) 鋼の連続鋳造方法
JPS61226157A (ja) 溶融金属の連続的鋳造方法
ZA200303088B (en) Method and apparatus for controlling standing surface wave and turbulence in continuous casting vessel.
AU663568B2 (en) Method and device for pouring molten metal
JPS6343752A (ja) 堰を備えた溶湯容器
JPS63295048A (ja) 湯面変動制御装置
JPH06126409A (ja) スラブ連鋳鋳型への溶鋼供給方法
SU1353568A2 (ru) Способ управлени процессом непрерывной разливки металла и устройство дл его осуществлени
JP2857884B2 (ja) 鋳型内溶鋼レベル制御装置
JPH03151150A (ja) オープン鋳造におけるモールドレベル制御方法
JPS6040659A (ja) 溶融金属の鋳造方法
JPH0327300B2 (ru)
Lei et al. Optimization of flow field in slab continuous casting mould

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20070318