SU1047584A1

SU1047584A1 - Automatic control system for billet continuous casting machine

Info

Publication number: SU1047584A1
Application number: SU823440066A
Authority: SU
Inventors: Станислав Иванович Жуковский; Анатолий Григорьевич Собко; Владимир Михайлович Артынский; Борис Иванович Сахнов
Original assignee: Киевский институт автоматики им.ХХУ съезда КПСС
Priority date: 1982-05-18
Filing date: 1982-05-18
Publication date: 1983-10-15

Abstract

СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ МАШИНОЙ НЕПРЕРЬтНОГО ЛИТЬЯ ЗАГОТОВОК, содержаща установленный в кристаллизаторе датчик теплового потока и соединенные с ним фО1 мирователь скорости изменени теплового потока, сумматор, регул тор, подсоединенный к исполнительному механизму, отличающа с тем, что, с . целью улучшени качества головной части слитка и предотвращени аварийных ситуаций, она снабжена датчиком и Зсщатчиком уровн металла в кристаллизаторе , вторым сумматором, двум нуль-органами, двум переключат.ел ми , двум задатчиками и интегратором , причем второй«выход датчика теплового потока соединен с входом первого нуль-органа, выход которого подсоединен к первому входу первого переключател , выход первого задатчика через интегратор - к второму входу первого переключател , выход второго задатчика - к третьему входу первого переключател , выход которого соединен с вторым входом первого .сумматора , выход которого подсоединен к первому входу второго переключател , первый выход датчика уровн подс.оединен через второй сумматор к второСЛ С му входу второго переключател , а второй выход датчика уровн подсоединен к третьему входу второго riepe .ключател через второй нуль-орган, выход второго переключател соединен с регул тором, а выходы задатчика к вторым входам уровн подсоединены второго нуль-органа и второго сумматора .. . JJ и.-. --- 4;: сл 00 4THE AUTOMATIC CONTROL SYSTEM OF THE MACHINE OF THE CONTINUOUS CASTING, containing a heat flow sensor installed in the crystallizer and connected to it a FO1 world rate of heat flow change rate, an adder, a regulator connected to the actuator, characterized in that, p. In order to improve the quality of the head part of the ingot and prevent emergencies, it is equipped with a sensor and metal level gauge in the mold, a second adder, two zero-organs, two switches, two setters and an integrator, the second "output of the heat flow sensor connected to the input the first zero-body, the output of which is connected to the first input of the first switch, the output of the first setting device through the integrator to the second input of the first switch, the output of the second setting device to the third input of the first a switch whose output is connected to the second input of the first accumulator, the output of which is connected to the first input of the second switch, the first output of the level sensor is connected via a second adder to the second output of the second switch, and the second output of the level sensor is connected to the third input of the second riepe a switch through the second null-organ, the output of the second switch is connected to the controller, and the controller outputs to the second level inputs are connected to the second zero-organ and the second adder ... JJ and.-. --- 4 ;: sl 00 4

Description

Изобретение относитс к средства автоматизации технологических проце сов в металлургии и предназначено дл автоматического управлени скоростью наполнени кристаллизатора в пусковом режиме разливки на машине непрерывного лить заготовок (МНЛЗ) в частности дл лить стали. Известна система автоматического управлени скоростью наполнени кри таллизатора при пуске, состо ща из датчика уровн металла в кристалли ,:заторе, формировател скорости изме нени уровн металла в кристаллизаторе , элемента сравнени , суммирующего сигнал текущего и заданного зн чени скорости изменени уровн металла в кристаллизаторе (от з.гцдатчи ка), исполнительного органа, измен ю щего поступление жидкого металла в кристаллизатор в направлении заданн скорости изменени уровн металла в кристаллизаторе 1. Однако зона измерени радиоизото ных датчиков уровн металла в кристаллизаторе ограничена (100-200 мм) поэтому дл реализации известной сис темы автоматического управлени ско ростью наполнени кристаллизатора при пуске необходима разработка специального датчика уровн металла с диапазоном измерени на всю высоту кристаллизатора (пор дка 1,0-1,5 м) что вл етс ОСНОВНЕЛМ недостатком известного устройства. Наиболее близкой к изобретению по технической сущности и достигаемо му результату вл етс система, содержаща датчик теплового потока, соединенный с входом формировател скорости изменени теплового -потока выход которого совместно с выходом задатчика подключен на вход сумматора , подключенного к входу регул тора соединенного с исполнительным органом . Известна система предусматрива ет поддержание заданной скорости с изменени теплового потока путем регулировани поступлени металла в кристаллизатор 2. Недостатком известной системы автоматического управлени скоростью наполнени кристаллизатора вл етс опасность перелива кристаллизатора, т.е. возникновение аварийной ситуации в момент начала поступлени металла из ковша (особенно при литье непосредственно из сталераэливочного ковша в кристаллизатор,т.е.без промежуточного ковша).Это св зано с тем, что информаци о скорости изменени теплового потока, в св зи с инерционностью объекта, имеет значительное запаздывание. Учитыва , что скорость исполнительного механизма составл ет до 50 мм/с, а его ход 200 мм, при рабочей длине стопорной характеристики 5-10 мм, то, в св зи с инерционностью измерени теплового потока перемещение стопора будет значительным , что приведет к интенсивному произвольному заполнению кристаллизатора металлом и к возникновению аварийной ситуации, т.е. переливу жидким металлом кристаллизатора. Цель изобретени - улучшение качества головной части слитка и пре,дотвращение аварийных ситуаций, Поставленна цель достигаетс тем, что система управлени машиной непрерывного лИть загготовок, -содержаща установленный в кристаллизаторе дат:чик теплового потока, и соединенные с ним формирователь скорости изменени теплового потока, сумматор, регул тор , подсоединенные к исполнительному механизму, снабжено датчиком и задатчиком уровн металла в кристаллизаторе , вторым сумматором, двум нуль-органами, двум переключател ми , двум з адатчика.ми и интегратором , причем второй выход датчика теплового потока соединен с входом первого нуль-органа, выход которого подсоединен к первому входу первого переключател , выход первого задатчика через интегратор - к второму входу первого переключател , выход второго задатчика - к - третьему входу первого переключател , выход которого соединен с вторым входом первого сумматора , выход которого подсоединен к первому входу второго переключател , первый выход да.тчика уровн подсоединен через второй сумматор к второму входу второго переключател , а второй выход датчика уровн подсоединен к третьему входу второго переключател через второй нуль-орган, выход второго.переключател соединен с регул тором , а выходы задатчика уровн подсоединены к вторым входам второго нуль-органа и второго.сумматора. В результате применени системы управлени МНЛЗ обеспечиваетс улучшение качества головной части слитка и исключаютс аварийные- ситуации,) св занные с переливом кристаллизатора жидким металлом. Это достигаетс тем, что благодар введению дополнительных блоков, и св зей между ними, ,-исключаетс возможность перехода сто- пора через рабочую характеристику путем задани соответствующей скорости перемещени исполнительного меха-: низма,получением сигнала о наличии ме- талла в кристаллизаторе, обеспеченйем заданной скорости наполнени кристаллизатора металлом и стабилизаци его в стационарном режиме разливки. На чертеже, представлена структурна схема системы автоматического управлени МНЛЗ. Система автоматического управлени МНЛЗ содержит датчик 1 тепловогоThe invention relates to automation of technological processes in metallurgy and is intended to automatically control the speed of filling of the mold in the start-up mode of casting on a continuous casting machine (CCM), in particular for steel casting. A known system of automatic control of the filling speed of the crystallizer at start-up, consisting of a metal level sensor in the crystal, closure, a shaper of the rate of change of the metal level in the mold, a reference element, summing the current signal and a set value of the rate of change of the metal level in the crystallizer (from g.d. of the sensor), an executive body that changes the flow of liquid metal into the mold in the direction of the set rate of change in the level of the metal in the mold 1. However, the measurement zone radioisolate metal level sensors in the crystallizer are limited (100–200 mm), therefore, to implement a known system of automatic control of the mold filling rate at start-up, it is necessary to develop a special metal level sensor with a measuring range for the entire height of the crystallizer (about 1.0-1, 5 m) which is the main disadvantage of the known device. Closest to the invention to the technical essence and the achieved result is a system comprising a heat flow sensor connected to an input of a shaper of change in heat flow rate, the output of which, together with the output of the setter, is connected to the input of an adder connected to the regulator input connected to the executive body. The known system provides for maintaining a predetermined rate from a change in the heat flux by controlling the flow of metal into the mold 2. A disadvantage of the known system of automatic control of the mold filling rate is the danger of overflow of the mold, i.e. the occurrence of an emergency at the moment when the metal starts to flow from the ladle (especially when casting directly from the steel-foundry ladle into the mold, i.e. without an intermediate ladle). This is due to the fact that information on the rate of change of heat flux, due to the inertia of the object has a significant lag. Taking into account that the speed of the actuator is up to 50 mm / s, and its stroke is 200 mm, with a working length of a stopper characteristic of 5-10 mm, then due to the inertia of measuring the heat flux, the movement of the stopper will be significant, which will lead to intensive arbitrary filling the mold with metal and to the occurrence of an emergency, i.e. overflow liquid metal mold. The purpose of the invention is to improve the quality of the head part of the ingot and pre, prevent emergency situations. The goal is achieved by the fact that the control system of the continuous casting machine, containing a heat flow detector installed in the date crystallizer, and a heat flux rate generator connected to it, an adder , the regulator connected to the actuator is equipped with a sensor and a level indicator of the metal in the mold, a second adder, two zero-organs, two switches, two with adatchikami and integrator, with the second output of the heat flux sensor connected to the input of the first null organ, the output of which is connected to the first input of the first switch, the output of the first setpoint through the integrator to the second input of the first switchboard, the output of the second setter to the third input the first switch, the output of which is connected to the second input of the first adder, the output of which is connected to the first input of the second switch, the first output of the level sensor is connected via the second adder to the second input of the second The second output of the level sensor is connected to the third input of the second switch through the second null organ, the output of the second switch is connected to the controller, and the outputs of the level gauge are connected to the second inputs of the second zero organ and the second summator. As a result of using the caster management system, the quality of the head part of the ingot is improved and emergency situations are eliminated, due to the liquid metal overflow of the crystallizer. This is achieved due to the introduction of additional blocks, and the connections between them, it eliminates the possibility of transition of the workstation through the performance characteristic by setting the appropriate speed of the actuator, receiving a signal about the presence of metal in the crystallizer. the rate of filling the mold with metal and stabilizing it in the stationary mode of casting. In the drawing, a block diagram of an automatic caster control system is shown. The automatic caster control system contains a thermal sensor 1

потока от металла 2 к кристаллизатору 3, включенный на вход формировател 4 скорости изменени теплового потока, В начальный период разливки . дном кристаллизатора служит затравка 5. Второй выход датчика 1 тепло- . вого потока соединен с входом первого нуль-органа 6, выход которого подключен к первому входу первого переключател 7, Выход первого задатчика 8 {скорости перемещени регулирующего органа) подключен к входу интегратора 9, выход которого подключен к второму входу, а выход второго задатчика 10 (-скорости изменени теплового потока) - к третьему входу переключател 7, выход которого совместно с выходом формировател 4 подсоединен к. входам первого сумматора И, который в свою очередь подключен к первому входу второго переключател 12. Выходы датчика 13 уровн металла 2 в кристаллизаторе 3. подсоединены J первым входам второго нульоргана 14 и второго сумматора 15, к вторым входам которых подключен задат .чик 16 уровн , а выходы подключены к входам второго переключател 12, выход которого соединен с регул тором 17, соединенным с исполнительным механизмом .18, перемещающим стопор 19 сталеразливочного ковша 20.flow from metal 2 to the mold 3, included at the input of the former 4, the rate of change of heat flux, In the initial period of casting. the bottom of the mold is the seed 5. The second output of the sensor 1 is heat-. The first flow is connected to the input of the first null organ 6, the output of which is connected to the first input of the first switch 7, the output of the first unit 8 {regulator movement speed) is connected to the input of the integrator 9, the output of which is connected to the second input and the output of the second unit 10 ( -the rate of change of heat flux) - to the third input of switch 7, the output of which, together with the output of shaper 4, is connected to the inputs of the first adder AND, which in turn is connected to the first input of the second switch 12. Outputs yes The metal 13 level 13 in the crystallizer 3 is connected. J are connected to the first inputs of the second nullorgan 14 and the second adder 15, to the second inputs of which a preset 16 level switch is connected, and the outputs are connected to the inputs of the second switch 12, the output of which is connected to the regulator 17 connected with an actuator .18 that moves the stopper 19 of the casting ladle 20.

Реализаци предлагаемой системы автоматического управлени МНЛЗ может быть осуществлена на стандартной аппаратуре, выпускаемой промышленностью и разработанной Киевским институтом автоматики.The implementation of the proposed automatic CCM control system can be carried out on standard equipment manufactured by industry and developed by the Kiev Institute of Automation.

Предлагаема система автоматического управлени МНЛЗ работает следующим образом.The proposed automatic control system of the continuous casting machine works as follows.

В начале разливки переключатели 7 и 12 установлены в положении 1, при этом интегратор 9 соединен с сумматором 11, который через переключатель 12 соединен с регул тором 17. На за-, датчике 8 скорости перемещени стопора 19 устанавливают заданное значение скорости и включают систему. Непрерывно увеличивающийс сигнал с интегратора 9 (пропорциональный заданной скорости перемещени ) через переключатель 7, сумматор 11 и пере .ключатель 12 поступает на вход регул тора 17, .выдающий соответствующую . команду исполнительному механизму 18 на подъем стопора 19 (дл улучшени качества регулировани , в зависимости от режима работы: открыти , пусковой и стационарный, регул тор 17 переменной структуры, причём выбор . структуры производитс путем соответствующего соединени регул тора с контактами переключателей, дл упрощени эти св зи на схеме не показаны ) о На задатчике 8 устанавливают . такую скорость перемещени стопораAt the beginning of casting, switches 7 and 12 are set to position 1, with integrator 9 connected to adder 11, which is connected via switch 12 to regulator 17. On the back, sensor 8, the speed of movement of stopper 19, set the speed setpoint and turn on the system. The continuously increasing signal from the integrator 9 (proportional to the given moving speed) through the switch 7, the adder 11 and the switch 12 is fed to the input of the regulator 17, which gives an appropriate one. the command to the actuator 18 to raise the stopper 19 (to improve the quality of regulation, depending on the operation mode: open, starting and stationary, the variable structure regulator 17, the structure being selected by appropriately connecting the regulator with the switch contacts, to simplify these zi on the diagram not shown) o On the unit 8 is installed. such a speed of movement of the stopper

19, чтобы при попадании стопора на рабочий участок характеристики, он находилс на ней врем , достаточное дл получени информации с датчика 1 теплового потока о наличии жидкого металла 2 в кристаллизаторе 3 (например , при длине рабочей характеристики стопорной пары 5-10 мм и инерционности замера теплового потока до 2 с, врем нахождени стопора 19, so that when the stopper hits the working section of the characteristic, it is there enough time for it to receive information from the heat flow sensor 1 about the presence of liquid metal 2 in the mold 3 (for example, if the working characteristic length of the stopper pair is 5-10 mm and the inertia of the measurement heat flux up to 2 s; stopping time

0 на рабочей характеристике составл ет до 3 с, тогда скорость перемещени стопора составл ет до 3 мм/с, котора и устанавливаетс на задатчике 8). Задаваема скоростьперемещени сто-, пора зависит от диаметра стакана, 0 on the working characteristic is up to 3 s, then the speed of movement of the stopper is up to 3 mm / s, which is set on the setting device 8). The speed set by the movement of the sto- pore depends on the diameter of the glass,

5 т.е. величины характеристики стопорной пары и инерционности замера теплового потока. Попадание металла в кристаллизатор фиксируетс датчиком 1 теплового потока, сигнал с которого 5 i.e. the magnitude of the characteristics of the locking pair and the inertia of the measurement of heat flow. The ingress of metal into the mold is detected by the heat flow sensor 1, the signal from which

0 поступает на нуль-орган, который устанавливает переключатель 7 в полЬже ние II, при котором задатчик 10 скорости изменени теплового потока подключаетс на вход сумматора 11, 0 enters the null organ, which sets the switch 7 to field II, at which the setpoint 10 of the rate of change of the heat flow is connected to the input of the adder 11,

5 и на вход регул тора 17 поступает сигнал разбаланса (с сумматора 11) между заданной (с задатчика 10) и текущей (с формировател 4)скоростью изменени теплового потока, т.е. 5 and the input of the regulator 17 receives an unbalance signal (from the adder 11) between the given (from the setting unit 10) and the current (from the generator 4) the rate of change of the heat flux, i.e.

0 начинает функционировать система управлени скоростью наполнени металлом кристаллизатора (цепи подключени формировател 4 через переключатель 7 к -сумматору 11 на схеме не показа5 ны) . При изменении интенсивности наполнени металлом кристаллизатора 3 измен етс величина выходного сигнала датчика 1 теплового потока от металла к кристаллизатору и, следова0 тельно, уровень сигнала на выходе формировател 4 скорости .изменени теплового потока. В результате величина алгебраической разности между измеренной формирователем 4 и задант ной скоростью изменени теплового 0, the system for controlling the rate of filling the metal of the mold (the connection circuit of the former 4 through the switch 7 to the adder 11 is not shown in the diagram) functions. When the metal filling intensity of the crystallizer 3 changes, the output signal of the heat flux sensor 1 from the metal to the crystallizer changes and, therefore, the output signal of the speed generator 4 changes the heat flux. As a result, the magnitude of the algebraic difference between the measured driver 4 and the given rate of change of the thermal

5 потока от задатчика 10 на выходе сумматора 11 измен етс . В соответствии с величиной поступившего сигнала регул тор 17 подает команду на исполнительный механизм 18, который пере0 мещает стопор 19, измен ющий поступление жидкого металла из разливочного ковша 20 в кристаллизатор 3. Изменение скорости поступлени жидкого металла в кристаллизатор опреде5 л етс отклонением скорости роста теплового потока от металла к кристаллизатору от заданного значени : с понижением скорости роста теплового потока она увеличиваетс , с уве0 личением - уменьшаетс . Постепенно повыша сь, металл в кристаллизаторе достигает зоны измерени уровн датчиком 13 и при достижении значени установленного на задатчике 16 уровн , срабатывает нуль-орган 14 и ус55, the flow from setpoint 10 at the output of adder 11 varies. In accordance with the magnitude of the incoming signal, the controller 17 sends a command to the actuator 18, which moves the stopper 19, which changes the flow of liquid metal from the casting bucket 20 to the mold 3. The change in the flow rate of the liquid metal to the mold is determined by the deviation of the heat flow growth rate from metal to mold from a predetermined value: with a decrease in the rate of growth of the heat flux, it increases, with an increase - decreases. Gradually increasing, the metal in the mold reaches the level measurement zone by the sensor 13 and when the value set at the unit 16 level is reached, the null organ 14 and the actuator 5

танавливает переключатель 12 в положение II, а выход переключател 7 отключает, т.е. начинает функционировать система стабилизации уровн металла в кристаллизаторе. При достижении заданного уровн металла в кристаллизаторе включаетс система управлени скоростью выт гивани слитка, котора обеспечивает заданную скорость извлечени слитка из кристаллизатора 3 (на схеме т:а системане показана). Задачей системы стабилизации уровн металла в кристаллизаторе вл етс обеспечение баланса между притоком металла в кристаллизатор и заданной скоростью выт гивани слитка. При по влении разбаланса измен етс уровень металла 2 в кристаллизаторе 3 и соответственно сигнал с датчика 13 уровн , сигнал с которого поступает на сумматор 15, где сравниваетс с сигналом задани , поступак цего с задатчика 16 уровн . В зависимости от величины и знака полученного разбаланса регул тор 17 вьщает соответствующие команды исполнительному механизму 18, кото)рый перемещает стопор 19 на величину , обеспечивающую заданный расход метсшла из ковша 20.Turns switch 12 to position II, and switch 7 turns off, i.e. The system of stabilization of the metal level in the mold begins to function. When the predetermined level of metal in the crystallizer is reached, the ingot speed control system is activated, which provides the predetermined rate of the ingot extraction from the crystallizer 3 (in the diagram m: and it is shown). The task of the metal level stabilization system in the crystallizer is to provide a balance between the metal influx into the crystallizer and a given ingot draw rate. When the imbalance occurs, the level of metal 2 in the mold 3 changes and, accordingly, the signal from the level sensor 13, the signal from which goes to the adder 15, where it is compared with the reference signal received from the level setting device 16. Depending on the magnitude and sign of the resulting imbalance, the controller 17 provides the appropriate commands to the actuator 18, which moves the stopper 19 by an amount that provides the specified flow rate from the bucket 20.

Экономический эффект от внедрени The economic effect of the introduction

одной автоматизированной системы управлени МНЛЗ, в которой, в частное-.one automated caster management system in which, in particular-.

ти используетс предлагаема системаThis system is used

управлени , составл ет 38,5 тыс.руб.management, is 38.5 thousand rubles.

Claims

AUTOMATIC CONTROL SYSTEM OF THE PREPARED CASTING MACHINE, containing a heat flux sensor installed in the mold and connected to it a heat flux rate generator, an adder, a regulator connected to the actuator, characterized in that, p. In order to improve the quality of the head of the ingot and to prevent emergencies, it is equipped with a sensor and a metal level adjuster in the mold, a second adder, two zero-elements, two switches, two switches and an integrator, the second output of the heat flux sensor connected to the input of the first zero -organ whose output is connected to the first input of the first switch, the output of the first master through the integrator to the second input of the first switch, the output of the second master to the third input of the first switch, the output of which is connected to the second input of the first adder, the output of which is connected to the first input of the second switch, the first output of the level sensor is connected through the second adder to the second input of the second switch, and the second output of the level sensor is connected to the third input of the second switch through the second zero organ, the output of the second switch is connected to the controller, and the outputs of the level adjuster n <^ are connected to the second inputs of the second zero-organ and the second adder.

4 ^ M SL

4 ^>