SU1320010A1 - Способ автоматического управлени режимом работы кристаллизатора машины непрерывного лить заготовок и устройство дл его осуществлени - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к непрерывной разливке металлов. Цель изоб- ретени  - повышение качества слитка. Сущность изобретени  заключаетс  в том, что в процессе разливки измеритель 1 измер ет температуру рабочей стенки 2 кристаллизатора в точке, расположенной на рассто нии от нижнего торца кристаллизатора, равном 0,01-0,15 его высоты. Сигнал с измерител  1 поступает в блок 3 сравне - ни , на второй вход которого поступает сигнал с функционального преобразовател  5. Сигнал с выхода блока 3 сравнени  через усилитель 6 и исполнительный механизм 7 измен ет угол наклона рабочей стенки кристаллизатора . 2 с о По ф-лы, 1 ил., 1 табл. & (Л С

Description

Изобретение относитс  к непрерывной разливке металлов.

Целью изобретени   вл етс  повы- гаение качества слитка.

На чертеже приведена функциональна  . схема устройства, предназначенного дл  управлени  режимом работы кристаллизатора.

Устройство содержит измеритель 1 температуры стенки 2 кристаллизатора , блок 3 сравнени , таймер 4, функциональный преобразователь 5, усилитель 6 и исполнительный механизм 7. Таймер 4, функциональный преобразователь 5, блок 3 сравнени , усилитель 6 и исполнительный механизм 7 соединены последовательно. Выход измерител  1 температуры рабочей стенки кристаллизатора соединен с вторым входом блока 3 сравнени . В качестве измерител  1 температуры рабочей стенки используетс  стандартна  хро- мель-алюмелева  термопара. Функциональный преобразователь 5 представл ет собой нелинейный блок, реализующий зависимость у а . где X - значение входного сигнала; у - значение выходного сигнала.

В качестве исполнительного механизма используетс  гидропривод, остальные блоки могут быть использованы из системы ККЭСР.

Способ управлени  режимом работы кристаллизатора машины непрерывного лить  заготовок осуществл ют следующим образом.

Способ включает регулирование угла наклона рабочей стенки кристаллизатора на основе замера ее температуры и продолжительности работы кристаллизатора . Иод продолжительностью работы кристаллизатора подразумевают чистое врем  его работы непосредственно в процессе разливки, начина  с момента начала первой разливки после установки кристаллизатора до момента осуществлени  регулировани . Температуру рабочей стенки измер ют на рассто нии от нижнего торца кристаллизатора , равном 0,01 - 0,15 его высоты . Этот диапазон установлен экспериментально из услови  получени  наиболее достоверной информации о тепловых процессах, протекающих в зоне контакта слитка с кристаллизатором .

Как следует из таблицы, при рассто нии от нижнего торца кристаллизатора , меньшем 0,150 его высоты, диапазон изменени  температуры рабочей стенки при изменении угла ее наклона на 0,1 рад не превьшает 10 К. С учетом того, что погрешность замера тем- пературы составл ет 1,5-2 К, то чность регулировани  угла наклона рабочей стенки при установке термопар в этих зонах будет невысока . Небольшой диапазон изменени  температуры в нижней

части кристаллизатора св зан с тем, что существенное вли ние на результат замера оказывает вторичное охлаждение интенсивность которого от угла наклона рабочей стенки не зависит,Прирассто нии от нижнего торца кристаллизатора , большей 0,15 его высоты, оболочка слитка под действием ферроста- тического давлени  достаточно плотно прижимаетс  к рабочей стенке в широком диапазоне изменени  угла ее наклона , поэтому температура стенки измен етс  незначительно.

В процессе работы кристаллизатора стенка изнашиваетс , при этом точка

замера постепенно будет приближатьс  к слитку, вследствие чего оптимально- му углу наклона рабочей стенки будет соответствовать более высокое значение измер емой температуры. Приращение температуры U.T линейно зависит от величины износа h:

&Т Kh,

(1)

где К - коэффициент, завис щий от 5 теплопроводности материала рабочей стенки и от рассто ни  от точки замера температуры до нижнего

торца кристаллизатора.

0

Например, при изменении температуры

медной стенки в точке, расположенной на рассто нии от нижнего торца кристаллизатора , равном 0,08 его высоты, К 225 К/м. Дл  стенки, выполненной из нержавеющей стали, К 12 К/м. Экспериментально установлено, что износ увеличиваетс  по степенной зависимости

50

п bt ,

(2)

где b, а 3 - коэффициенты, завис щие от износостойкости материала стенки

о / 1 ГЧ

b 1,1 X 10 - 2,6 X 10

0,20 ,8. -Например, дл  медной стенки Ь 1,8 X 10 ; а 0,57.

Из (1) и (2) следует, что приращение температуры также будет измен тьс  по степенной зависимости

AT

V Й,

aj

(3)

15

где a,j Kb.

Зависимость h bt характеризует износ рабочей стенки кристахшизатора практически при любом угле.ее накло- на. Численные значени  параметров Ь и а, завис т в основном от износостойкости материала рабочей стенки. Но на них скрывают некоторое вли ние .д угол наклона рабочей стенки и скорость выт гивани  слитка.

В таблице представлены экспериментальные данные, показьгаающие зависимость коэффициентов Ь и а от угла наклона медной рабочей стенки кристаллизатора при средней скорости выт гивани  слитка 0,8 м/мин.

Поскольку способ предусматривает поддержание угла наклона рабочей стенки на посто нном (оптимальном) уровне, то изменением Ь и а j в про- цессе управлени  можно пренебречь.

В процессе управлени  измеренную температуру следует сравнивать со значением Т, соответствующим оптимальному углу наклона рабочей стенки , т.е. угол наклона регулировать в зависимости от величины разности

ST (Т - Т ).

Текущее оптимальное значение определитс  выражением

TO

т„ + лт.

где Тд - начальное оптимальное значение температуры.

Из (1) - (5), помен в обозначени , получим

ST Т - (а.

+ а

Г ).

Коэффициенты а , а, а в следующем диапазоне: а , 80-160 К;

2,8-10 - 2,3-10 Величина а.

-3

зависит от материала

рабочей стенки кристаллизатора и от

начального рассто ни  от точки уста новки термопары до рабочей поверхности кристаллизатора. С увеличением указанного рассто ни  величина а уменьшаетс , чем вьше теплопроводность материала рабочей стенки ,тем больше значение а, .

Коэффициент а2 зависит от теплопроводности и износостойкости материала стенки. С увеличением теплопроводности величина а возрастает, а при увеличении износостойкости - снижаетс .

Значение коэффициента а целиком определ етс  износостойкостью материала рабочей стенки кристаллизатора . При увеличении износостойкости значение а возрастает.

Информационный алгоритм разработан с учетом закона Фурье и на основе изученной экспериментальным путем закономерности износа рабочей стенки кристаллизатора во времени. Как было установлено, величина износа измен етс  во времени в соответствии состе- пенной функцией h Ь , где Ь - коэффициент , завис щий от износостойкости материала стенки, Ь 1, 2,6-10 , причем большее значение соответствует материалу, обладающему большей износостойкостью.

Таким образом, информационный сигнал характеризует тепловое состо ние

рабочей стенки кристаллизатора в обобщенном виде, он пропорционален тепловому потоку от слитка. В этой св зи способ позвол ет регулировать тепло- отвод от слитка как в номинальных ус30 лови х, так и при наличии ромбичностн слитка и его перекосов. Последнее оказываетс  возможным вследствие того , что кажда  стенка кристаллизатора оснащена индивидуальной системой ре35 гулировани , т.е. система симметрична относительно оси кристаллизатора (втора , симметрична  часть системы на фигуре условно не показана).

Вследствие ромбичности или перекосов к какой-либо рабочей стенке оболочка слитка или ее часть прижимаютс  более плотно, что вызывает увеличение измер емой температуры. В соответствии с информационным алгоритмом выбирают вырабатываетс  управл ющий сигнал на измерение угла наклона рабочей стенки . Причем регулирование осуществл етс  дифференцированно по каждой стенке.

Устройство работает следующим образом .

Измеритель 1 измер ет температуру рабочей стенки кристаллизатора и точ (4)

(5)

40

а, 0,2-0,8.

50

55

ке, расположенной на рассто нии от нижнего торца кристаллизатора, равном 0,01 - 0,15 его высоты. Сигнал, соответствующий измеренной температуре, поступает в блок 3 сравнени . Сигнал,

ст

50

55

ке, расположенной на рассто нии от нижнего торца кристаллизатора, равном 0,01 - 0,15 его высоты. Сигнал, соответствующий измеренной температуре, поступает в блок 3 сравнени . Сигнал,

соответствующий продолжительности работы кристаллизатора, с таймера 4 поступает в функциональный преобразователь 5. В блоке 3 сравнени  сигнал , поступивший с измерител  1, сравниваетс  с сигналом, вьфабатывае- мым функциональным преобразователем 5 и поступает на вход усилител , где усиливаетс  до мощности, необходимой дл  управлени  исполнительным меха- низмом 7 двигател , вращающего рабочую стенку кристаллизатора вокруг горизонтальной оси 8.

Пример ,. На машине непрерывного лить  заготовок разливают сталь в слитки сечением 0,25 х 1,2 м. Температуру рабочей стенки кристаллизатора измер ют в точке, расположенной на рассто нии 0,08 м от его нижнего торца и на рассто нии 0,005 м от ра- бочей поверхности. Дл  данного случа  а , а, 4,1 х ; а 0,57. Через 100 ч работы кристаллизатора ( 3,6 X ) измеренные значени  температуры Т 129°С. Тогда 5т. 129-С120 + 4,1 х 10 (3,6х 105)° )J 2,98 С. Сигнал, пропорциональный Б Т, после усилени  поступает на привод вращени  рабочей стенки кристаллизатора, при этом угол наклона стенки уменьшаетс .

Пусть через 200 ч работы кристаллизатора ( ir 7,2 X 10 с) Т 127 С. В этом случаеSТ 1,2°С, следовательно угол наклона рабочей стенки следует увеличить.

Техническое преимущество изобретени  заключаетс  в повышении степени достоверности информации о тепловых процессах, протекающих в кристаллизаторе , что позвол ет осуществить обоснованное регулирование угла наклона рабочих стенок.

Способ прошел стадию опытно про- мьшшенного опробовани  в услови х конверторного цеха металлургического комбината. Во врем  опробовани  удалось снизить пораженность металла по

Ъ.х 10

1,66 1,74 1,80 . 1,83 1,87

0,52 0,55 0,57 0,58 . 0,59 0,59

20010

fo f5 20 25 Q

35

перечными трещинами с 0,043 до 0,032%, продольными трещинами - с. 0,020 до 0,015%.

Claims (2)

1.Способ автоматического управле- ни  режимом работы кристаллизатора

машины непрерывного лить  заготовок, включающий регулирование угла наклона рабочей стенки кристаллизатора, отличающийс  тем что, с целью повьш1ени  качества слитка, измер ют продолжительность работы кристаллизатора и температуру его рабочей стенки на рассто нии от нижнего торца кристаллизатора, равном 0,01 - 0,15 его высоты, определ ют разность - (а + ), где Т - температура рабочей стенки; t - продолжительность работы кристаллизатора; а,, а у, - посто нные коэффициенты , завис щие от материала рабочей стенки и начального рассто ни  от точки замера температуры до поверхности рабочей стенки, и при возрастании этой разности угоЛ наклона рабочей стенки кристаллизатора уменьшают, а при СНИЖЕНИИ - увеличивают,

2.Устройство автоматического управлени  режимом работы кристаллизатора машины непрерывного лить  заготовок , содержащее блок сравнени , а также последовательно соединенные усилитель и исполнительный механизм, отличающеес  тем, что, С

снабжено измерителем температуры рабочей стенки кристаллизатора, а также последовательно соединенными таймером и функционалг ным преобразователем , причем выход измерител  температуры рабочей стенки кристаллизатора соединен с вхидом блока сравнени , второй вход которого соединен с выходом функционального преобразовател , а выход соединен с входом усилител .