SU1453376A1

SU1453376A1 - Arrangement for controlling the temperature duty of induction furnace

Info

Publication number: SU1453376A1
Application number: SU874289382A
Authority: SU
Inventors: Николай Сергеевич Церковницкий; Владимир Святославович Богушевский; Игорь Викторович Присяжнюк; Игорь Леонидович Лигоцкий
Original assignee: Киевский институт автоматики им.ХХУ съезда КПСС
Priority date: 1987-06-08
Filing date: 1987-06-08
Publication date: 1989-01-23

Abstract

Изобретение относитс к автоматическому регулированию температуры, в частности к регулированию температурного режима индукционной тигельной печи. Цель изобретени - повышение ка чества управлени за счет выбора оптимальной мощности нагрева печи в период расплавлени металла. Дл этого в устройстве дл управлени температурным режимом индукционной печи имеютс задатчик 12 массы шихты, задат- чик 13 вида шихты, задатчик 11 температуры , датчик 14 момента расплава, датчик 21 загрузки шихты, а также позиционные регул торы 5, 9, которые через блок 7 управлени с- помощью исполнительного элемента 25 управл ют индуктором 15 при изменении температурного режима нагрева печи 2. 1 ил. С $ (ЛThis invention relates to automatic temperature control, in particular, to temperature control of an induction crucible furnace. The purpose of the invention is to improve the quality of control by choosing the optimal heating power of the furnace during the period of metal melting. For this purpose, the device for controlling the temperature mode of the induction furnace has a charge mass setting unit 12, a charge type setting unit 13, a temperature setting unit 11, a melt moment sensor 14, a charge loading sensor 21, and position controllers 5, 9, which through block 7 control with the help of the actuating element 25 is controlled by the inductor 15 when the temperature of heating of the furnace 2 is changed. 1 sludge. With $ (L

Description

Изобретение относится к автоматическому регулированию температуры, в частности к регулированию температурного режима индукционной тигельной _ печи.The invention relates to automatic temperature control, in particular to regulating the temperature of the induction crucible _ furnace.

Целью изобретения является повыше_>ние качества управления за счет выбора оптимальной мощности нагрева печи в период расплавления металла. эд _s На чертеже показана структурная схема устройства.The invention is _taller> by selecting the optimum heating power of the furnace during the melting of the metal of quality control. ed _s The drawing shows a block diagram of the device.

Устройство содержит датчик 1 температуры (представляющий собой тер- эд мопару, установленную в футеровке печи 2), соединенный через первый измерительный преобразователь 3, сумматор 4, первый позиционный регулятор 5 и первый ключ 6с блоком 7 управле-20 ния. Вход блока 7 управления соединен также через второй ключ 8, второй позиционный регулятор 9с блоком 10 умножения..Второй вход сумматора 4 Соединен с задатчиком 11 температу- 25 ры, а первый и второй входы блока 10 умножения - соответственно с задатчиком 12 массы шихты и задатчиком 13 вида щихты (задатчики 11-13 представляют собой потенциометрические задатчики эд напряжения). Кроме того, устройство содержит последовательно соединенные датчик 14· момента расплавления шихты (представляющий собой холостой виток индуктора 15 индукционной тигельной печи, например, ИЧТ-10), второй измерительный преобразователь 16, блок 17 дифференцирования, пороговый элемент 18, элемент И 19 и коммутатор 20. Первый и второй выходы ком- дд мутатора 20 соединены соответственно с вторыми входами первого 6 и второго 8 ключей. Датчик 21 загрузки шихты соединен с блоком 22 памяти, второй вход которого соединен с первым 45 выходом коммутатора 20, а выход - с вторым входом элемента И 19. Первый вход блока 23 сравнения соединен с первым измерительным преобразователем 3, второй вход с задатчиком 11 эд температуры, а выход - с блоком 24 сигнализации (представляющим собой, например, сигнальную лампу накаливания) . Блок 7 управления соединен через исполнительный элемент 25 (пред- $$ ставляющий собой питающий трансформа— . тор, например, ЭТДЦН-3200, оборудо- . ванный переключателем ступеней напряжения ПСН) с индуктором 15.The device comprises a temperature sensor 1 (which is a thermocouple mounted in the lining of the furnace 2), connected through the first measuring transducer 3, the adder 4, the first positioner 5 and the first key 6 to the control unit 7. The input of the control unit 7 is also connected via the second key 8, the second positional controller 9 with the multiplication unit 10 .. The second input of the adder 4 is connected to the temperature setpoint 11, and the first and second inputs of the multiplication unit 10 are respectively connected to the charge mass adjuster 12 and the setpoint 13 types of shields (11-13 adjusters are potentiometric ed voltage adjusters). In addition, the device contains a series-connected sensor 14 · the moment of melting of the charge (which is a blank coil of the inductor 15 of the induction crucible furnace, for example, IChT-10), the second measuring transducer 16, the differentiation unit 17, the threshold element 18, the element And 19 and the switch 20 The first and second outputs of the command of the mutator 20 are connected respectively to the second inputs of the first 6 and second 8 keys. The charge loading sensor 21 is connected to a memory unit 22, the second input of which is connected to the first 45 output of the switch 20, and the output is connected to the second input of the I element 19. The first input of the comparison unit 23 is connected to the first measuring transducer 3, the second input to the setpoint 11 ed temperature and the output is with an alarm unit 24 (which is, for example, an incandescent signal lamp). The control unit 7 is connected through an actuating element 25 (representing a supply transformer — a torus, for example, ETDTSN-3200, equipped with a PSN voltage stage switch) with an inductor 15.

В зависимости от используемой шихты (ее количества, размеров отдельных кусков) и подводимой к печи мощности возможен значительный перегрев жидкого металла при наличии в кем шихты. Это требует выбора необходимой мощности печи как функции количества и размеров шихты:Depending on the charge used (its quantity, the size of individual pieces) and the power supplied to the furnace, significant overheating of the liquid metal is possible if there is charge in anyone. This requires the selection of the required furnace capacity as a function of the quantity and size of the charge:

Р - K«M_wf(d), где Р - мощность индукционной печи, КВт;P - K “M _w f (d), where P is the power of the induction furnace, kW;

К - коэффициент пропорциональности, КВт/кг-м;K is the coefficient of proportionality, kW / kg-m;

М_тш- масса твердой шихты, кг;M _TSH - the mass of the solid mixture, kg;

f(d) - функция, зависящая от размеров отдельных кусков шихты, м.f (d) is a function depending on the size of individual pieces of the mixture, m

В простейшем случае функция f(d) может быть представлена как ступенчатая, соответствующая трем видам шихты: мелкокусковая (d = 0-0,3 м), среднекусковая (d = 0,3-0,6 м) и крупнокусковая (d 7 0,6 м).In the simplest case, the function f (d) can be represented as a step function corresponding to three types of charge: small-sized (d = 0-0.3 m), medium-sized (d = 0.3-0.6 m) and large-sized (d 7 0 , 6 m).

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

В момент загрузки шихты импульсный сигнал от датчика 21 загрузки шихты поступает на первый вход блока 22 памяти, где запоминается. С выхода блока 22 памяти на второй вход элемента И 19 поступает логическая 1. При наличии твердой шихты в расплаве величина ЭДС, наводимой в холостом витке индуктора 15, будет значительно изменяться в зависимости от изменения Наводимой ЭДС, величина которой связана с количеством нерасплавившейся шихты вследствие различной толщины поверхностного слоя садки (глубины проникновения), где в основном циркулируют индукционные токи, для твердой и жидкой фаз. Таким образом, при загрузке и нахождении в расплаве твердой шихты изменяющийся сигнал от второго измерительного преобразователя 16, соединенного с датчиком 14 момента расплавления шихты, поступает на вход блока 17. С выхода его сигнал поступает на вход порогового элемента 18 и далее на вход элемента И 19. С выхода его на управляющий вход коммутатора 20 поступает логическая 1, что приводит к установлению первого ключа 6 на закрытие, а второго ключа 8 на открытие. При этом на управляющий вход блока 7 уп ³ 1453376 равления будет поступать (через второй ключ 8) сигнал с выхода второго позиционного регулятора 9. На вход второго позиционного регулятора 9 поступает сигнал, пропорциональный ' M_TUf(d) с выхода блока 10 умножения, на входы которого подаются сигналы от задатчиков 12 и 13 соответственно массы и вида шихты. Таким образом, в за-^д висимости от величины сигнала., определяемого величиной массы и видом шихты блок 7 управления изменяет мощность индуктора 15 (переключая ступени напряжения исполнительного эле- 15 мента 25 в соответствии с необходимой оптимальной мощностью).At the time of loading the charge, the pulse signal from the sensor 21 of the charge charge is supplied to the first input of the memory unit 22, where it is stored. From the output of the memory unit 22 to the second input of the element And 19 receives a logical 1. In the presence of a solid charge in the melt, the magnitude of the EMF induced in the idle coil of the inductor 15 will vary significantly depending on the change in the induced EMF, the value of which is associated with the amount of unmelted charge due to different the thickness of the surface layer of the charge (penetration depth), where induction currents mainly circulate, for solid and liquid phases. Thus, when loading and finding a solid charge in the melt, the changing signal from the second measuring transducer 16 connected to the sensor 14 of the charge melting moment is fed to the input of block 17. From the output, its signal is fed to the input of the threshold element 18 and then to the input of the And 19 element . From its output to the control input of the switch 20 receives a logical 1, which leads to the establishment of the first key 6 to close, and the second key 8 to open. At the same time, the signal from the output of the second position controller 9 will come to the control input of the unit 7 unit ³ 1453376 of the equalization (through the second key 8). The signal proportional to 'M _TU f (d) from the output of the multiplication unit 10 will be input to the second position controller 9 the inputs of which are fed signals from the setters 12 and 13, respectively, of the mass and type of charge. Thus, depending on the magnitude of the signal., Determined by the mass value and the type of charge, the control unit 7 changes the power of the inductor 15 (by switching the voltage levels of the actuating element 15 in accordance with the required optimal power).

При полном расплавлении шихты сигнал от второго измерительного преобразователя 16 существенно меняться не 20 будет. Поэтому в данном случае с выхода блока 17 на вход порогового элемента 18 поступает сигнал, близкий к нулевому. При этом с выхода порогового элемента 18 на первый вход элемен 25 та И 19 поступает нулевой сигнал, что формирует логический 0 на входе коммутатора 20 и приводит к переключению первого ключа 6 на открытие, а второго ключа 8 на закрытие 30 (кроме того, по сигналу от первого выхода коммутатора 20 происходит сброс блока 22 памяти).На управляющий вход блока 7 управления теперь поступает через первый ключ 6 сигнал с _3&выхода первого позиционного регулятора 5, на вход которого поступает разностный сигнал с выхода сумматора 4. Таким образом, в зависимости от величины температуры металла, характе- ₄q ризуемой величиной сигнала, поступающего на первый вход сумматора 4 от датчика 1 температуры через первый измерительный преобразователь 3, и величин заданной температуры (пос- 45 тупающей на второй вход сумматора 4 от задатчика 11 температуры) блок 7 управления изменяет мощность индуктора 15 переключением ступеней напряжения исполнительного элемента 25. βθWhen the charge is completely melted, the signal from the second measuring transducer 16 will not change significantly 20. Therefore, in this case, a signal close to zero is received from the output of block 17 to the input of threshold element 18. In this case, from the output of the threshold element 18 to the first input of the element 25 and 19, a zero signal is supplied, which forms a logical 0 at the input of the switch 20 and leads to the switching of the first key 6 to open, and the second key 8 to close 30 (in addition, by a signal from the first output of the switch 20, the memory unit 22 is reset.) The control input of the control unit 7 now receives a signal from the _{3 &} output of the first position controller 5 through the first key 6, the input of which is the difference signal from the output of the adder 4. Thus, depending on ve values of the metal temperature, characterized by ₄ q the magnitude of the signal supplied to the first input of the adder 4 from the temperature sensor 1 through the first measuring transducer 3, and the values of the set temperature (arriving at the second input of the adder 4 from the temperature setpoint 11) the control unit 7 changes the power of the inductor 15 by switching the voltage stages of the actuating element 25. βθ

При достижении заданной температуры металла сигнал, поступающий на первый вход блока 23 сравнения от датчика 1 температуры через первый измерительный преобразователь 3, 55 сравняется с величиной сигнала, пос тупающего на второй вход блока 23 от задатчика 11 температуры, при этом с выхода блока 23 поступает сигнал на включение блока 24 сигнализации о готовности металла.When the specified metal temperature is reached, the signal supplied to the first input of the comparison unit 23 from the temperature sensor 1 through the first measuring transducer 3, 55 is equal to the value of the signal arriving at the second input of the unit 23 from the temperature setter 11, and a signal is received from the output of the unit 23 to turn on the block 24 alarm about the readiness of the metal.

Таким образом, предлагаемое устройство осуществляет включение оптимальной мощности индукционной печи на этапе расплавления твердой шихты и доводку металла по температуре до заданной с сигнализацией о его готовности.Thus, the proposed device enables the optimal power of the induction furnace at the stage of melting the solid charge and fine-tuning the metal at a temperature to a predetermined one with an alarm about its readiness.

Claims

SUMMARY OF THE INVENTION A device for controlling the temperature regime of an induction furnace, comprising a temperature sensor in series, a first measuring transducer, an adder connected to a temperature input by a second input, a first position controller and a first key, as well as a second key, a switch, a threshold element and a block connected in series control, actuator and inductor of an induction furnace, characterized in that, in order to improve the quality of control by choosing the optimal sensitivity of furnace heating during the period of metal melting, a series-connected sensor is introduced into it., charge mixtures, a memory unit and an And element, series-connected charge mass master, multiplication unit and a second position controller, charge-type master connected to the second input of the multiplication unit, and series-connected sensor of the moment of melt of the charge, the second measuring transducer and the differentiation unit connected by the output to the input of the threshold element, the output of which is connected to the second input element And, connected by the output to the control input of the switch, the first output of which is connected to the second input of the memory block and to the control input of the first key, and the second output is connected to the control input of the second key, connected by the information input to the output of the second position controller, the outputs of the first and second keys are combined and connected to the input of the control unit.