Устройство для измерения толщины затвердевшей оболочки непрерывного слитка

Устройство для измерения толщины затвердевшей оболочки непрерывного слитка

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Сотоэ Советских

Социалистических

Ресттубттик

ОП ИСАНИЕ

ИЗЬБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ()910336 (61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 06.08. 79 (21) 2838815/22-02 с присоединением заявки № (28) Приоритет

Опубликовано 07.03.82. Бктллетень № 9 (51}M. Кл. . В 22 0 11/16

Гееударстекиный комитет ео делан нзооретеннй н открытий (53) УДК 621. 746..27(088.8) Дата опубликования описания07.03 .82.!.

А. Г.Абиев, В.11.Локтионов, А.M.Ìåëèê-Шахназар6в, г

А.С.Оганесов, В.А.Решетников и В.А.Зиновьев j: " (72) Авторы изобретения

Липецкий филиал Центрального проектно-конс орского бюро по системам автоматизации производства и Липецкий политехнический институт (71)Заявители

1 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТОЛЩИНЫ

ЗАТВЕРДЕВШЕЙ ОБОЛОЧКИ НЕПРЕРЫВНОГО

СЛИТКА

Изобретение относится к черной металлургии, конкретнее непрерывному литью слитка.

Известно устройство для измерения толщины затвердевшей оболочки непрерывного слитка в зоне вторичного охлаждения машины непрерывного литья, основанное на использовании ультразвуковых колебаний, радиоактивных излучений и измерении электропроводимости затвердевшей оболочки (1).

Вследствие наличия на поверхности слитка слоев окалины и водяного пара, толщина и теплофиэические параметры которых изменяются в процессе литья, 15 а также вследствие конструктивной сложности размещения преобразователей непосредственно у слитка, известным устройствам свойственны значительные погрешности измерения толщины затвердевшей оболочки слитка.

Известно также устройство для определения толщины затвердевшей оболочки непрерывного слитка, основанное на методах численного решения с помощью 3ВМ дифференциального уравнения теплопроводности (21. Время численного решения дифференциального уравнения теплопроводности на

ЭВМ зависит от примененной разностной схемы и значения допустимой погрешности определения толщины. Например,, при допустимой погрешности

1,5Х для слитка толщиной 250 мм при длине зоны вторичного охлаждения

20 м количество узлов в сетке составит (0,3...0,5) . 10, что приведет к значительному запаздыванию во времени результатов расчета и вследствие этого — большим динамическим погрешностям измерения в реальных усло" виях литья.

Наиболее близким по технической сущности является устройство для автоматизированного управления машиной непрерывного литья заготовок, содержащее измерители скорости вытягивания . слитка, температуры металла в проточности измерения и определяется экономически целосообразной погрешI ностью измерения толщины. В зависимости от значения К кривая, аппроксимирующая точную зависимость изменения во времени (по длине 380) толщины затвердевшей оболочки слитка, может быть расположена под ней (при малом N) и над ней (при большом Й).

50, При значениях М равных 4-8 опреЭ Э деленных расчетами, аппроксимирующая кривая накладывается на кривую точной зависимости, незначительно выступая за ее пределы. При этом отклонение от точной завиеимости не .превышает 2-4%.

В процессе литья IIo измеренным значениям температуры жидкого металла, поверхности слитка, температуры

Э 9103 межуточной емкости и температуры поверхности сли ка иа входе в секцию, расходомеры охлаждающей воды на каждую секцию, сигналы которых используются для регулирования расхода во5 ды по секциям зоны вторичного охлаждения.

Недостатком этого устройства является отсутствие информации о толщине затвердевшей оболочки слитка по длине зоны вторичного охлаждения.

Целью изобретения является повышение быстродействия и точности измерения.

Указанная цель достигается тем, что устройство для измерения толщины затвердевшей оболочки непрерывного слитка на выходе секции зоны вторичного охлаждения, содержащее расходомер охлаждающей воды на предыдущую

20 и данную секции, измеритель скорости вытягивания слитка, темгературы жидкого металла и температуры поверхности слитка на входе в секцию, дополнительно снабжено измерителем температуры охлаждающей воды на сливе, блоком задатчиков теплофизических параметров металла, охлаждающей воды и геометрических размеров слитка, блоком вычисления коэффициентов дифферен30 циального уравнения, блоком решения дифференциального уравнения, блоком памяти и генератором импульсов, блоком и арифметическим устройством, ключом, измерителем температуры поверхности слитка на входе в секцию.

На фиг. 1, 2, 3 показана схема устройства для измерения толщины затвердевшей оболочки непрерывного слитка.

Из промежуточного ковша 1 жидкая сталь поступает в кристаллизатор 2, откуда тянущая клеть 3 вытягивает затвердевающий непрерывный слиток

4 в зону вторичного охлаждения, содержащую несколько секций, объединенных в группы форсунок 5. Устройство содержит расходомер 6, термометр 7, измеритель 8 температуры поверхности слитка на входе в секцию, измеритель 9 температуры жидкой стали, измеритель 10 скорости вытягивания слитка, генератор И импульсов, термометр 12 для измерения.температуры воды на сливе, вы-. числительный блок 13 коэффициентов дифференциального уравнения, блок

14 задатчиков теплофизических параметров металла и охлаждакицей воды и

36 4 геометрических размеров слитка, арифметическое устройство 15 решения дифференциального уравнения, блок 16 памяти, ключ 17, выход 18 устройства, сумматоры 19, 20 с регулируемыми коэффициентами суммирования входных величин, блок вычитапия 21, блок умножения 22, блок деления 23, блок 24 регулируемого коэффициента передачи, интегратор 25, логическая схема И 26, блок вычисления экспоненты 27, ключ 28.

Устройство работает следующим образом.

Перед началом литья на блоке 14 зазадатчиков устанавливают значения теплофизических параметров металла, воды и геометрических размеров слитка (ширина и толщина). После начала литья, когда из зоны действия измерителя 8 температуры поверхности слитка выйдет затравка и войдет слиток, ключ 17 открывает доступ импульсам генератора 11 к вычислительному блоку 13.

Генератор 11 в процессе литья выда- . ет импульсы через интервалы времени, соответствук1цие прохождению через тянущую клеть 3 (а следовательно, и череЗ зону действия измерителя1

8 температуры поверхности слитка) элементов длиной Ь1 секции слитка.

Длина д2 зависит от режима литья и может быть рассчитана по формуле

hl = —, (11 II где L — длина секции зоны вторичного охлаждения;

Й - целое. число.

Величина М зависит от требуемой

910336 охлаждающей воды на входе и выходе, скорости вытягивания слитка, расхода воды и теплофизических парамет- ров металла и по импульсу генератора 11 запускается вычислительный блок 13 и по уравнениям: (к (кт+x т„к т„) рlq, рч . к к т +т,„+ „

Ь Ъ

Ь=, .,„Р ч.ь вычисляет коэффициенты d . дифференциального уравнения

+ f =bQ 1 .(1) ат где К.1 К 5 — коэффициенты;

8 — разность расходов охлаждающей воды на данную и предьдущую секции

Тп — температура поверхности слитка;

Т - температура жидкой стаЦ ли tq - температура охлат цавцей воды на сливе и в трубопроводе; Т вЂ” коэффициент теплопровод3Р 1л\ к ности, плотность, теплота и, температура затвердевания металла соответственно;

C g8 — теплоемкость и плотность б1 охлаждающей водь..;

R — - половина толщины слитка.

Значения коэффициентов a, tp йз вычислительного блока 13 поступают н входы арифметического устройства 15.

Одновременно интегратор 25 оуммирует количество имнульсов на выходе генератора ll и, когда оно станет равным g2,, срабатывает логическая схема И, которая сбрасывает показани интегратора 25 на нуль и выдает такж сигнал в арифметическое устройство

15, открывая ключи 28. По этому сигналу блок 27 арифметического устройства 15 вычисляет значнеие экспоненты (1- ), а на выходе блока. умножения 22 арифметического устройФормула изобретения

1. Устройство для измерения толщины затвердевшей оболочки непрерыв-

30 ного слитка на выходе секции зоны вторичного охлаждения, содержащее расходомер охлаждающей воды на предыдущую и данную секции, измеритель скорости вытягивания слитка, температуры жидкого металла и температуры поверхности слитка на входе в секцию, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия и точности измерения, а также качества получаемых слитков, оно дополнитель— но содержит измеритель температуры охлаждающей воды на сливе, блок задатчиков теплофизических параметров металла, охлаждающей воды и геометрических размеров слитка, блок вычиа 45 слительных коэффициентов дифференциального уравнения, блок решения дифференциального уравнения, блок памяти и генератор импульсов, причем выход измерителя температуры охлаж50 я - вычисления коэффициентов дифференцие ального уравнения, выход блока задат55 где — изменение толщины затвердевшей оболочки рассматриваемого сечейия слитка при прохождении им участка секции Ь В .1 t1)Ct.. 6= Х(т„-т„) S о

35 го

25 ства получается значение изменения толщины слитка, которое будет иметь место при даниых параметрах литья.

Одновременно через ключи 28 значения коэффициентов дифференциального уравнения и толщины затвердевшей оболоч-. ки непрерывного слитка передаются в блок памяти 16, куда также поступают номер элемента д 2, измеряемый интегратором 25 по количеству сраба- тываний логической схемы И 26.

На выход 18 поступает значение толщины, которое оно будет. иметь на выходе секции при установившемся режиме литья.

Полученный сигнал может быть испопьзован в системе управления тепловым режимом слитка в зоне вторичного охлаждения.

Толщина затвердевшей оболочки слитка на выходе других секций может быть определена с помощью аналоговых

\ устройств; По предварительным расчетам использование изобретения дает экономический эффект 50-70 тыс. руб. дающей воды соединен входом блока чиков теплофизических параметров металла, охлаждающей воды и.геометрических размеров слитка соединен с входом блока вычисления коэффициентов, выход блока вычисления соединен с входом блока решения дифференциаль7 91 ного уравнения, другой вход которого соединен с выходом блока памяти, выход измерителя скорости соединен с входом генератора импульсов, выход генератора импульсов соединен .с ключом, а выход ключа соединен с блоком вычисления коэффициентов.

2. Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что блок вычисления коэффициентов дифференциального уравнения содержит блоки умножения, блоки деления, блоки суммирования, блоки вычитания, блок интегрирования,: блок И, блок регулируемого коэффициента передачи, причем выход первого блока умножения соединен с входом второго блока умножения, выход которого соединен с входом первого блока деления, выход которого соединен с входом второго блока деления и входом пятого . блока умножения, выход первого сумматора соединен с входом четвертого блока деления, выход которого соединен с входом пятого блока умножения, выход которого соединен с входом блока регулируемого коэффициента передачи, выход которого соединен с входом пятого блока деления, выход которого соединен с входом шестого блока умножения, выход второго сумматора соединен с входом третьего блока деления, выход которого соединен с входом третьего блока умножения,. выход которого соединен с входом четвертого блока умножения и пятого блока деления, выход первого блока вычитания соединен с входом шестого блока умножения, выход седьмого блока умножения соединен с входом четвертого блока деления, выход третьего блока вычитания соединен с

0336 8 входом девятого блока умножения

В выход которого соединен с входом десятого блока умножения, выход которого соединен с входом шестого блока деления, выход которого соединен с входом блока регулируемого коэффициента передачи, выход второго блока вычитания соединен с входом восьмого блока умножения, выход ко10 торого соединен с входом шестого блока деления, выход блока интегрирования соединен с входом блока И, выход

- которого соединен с входом блока интегрирования.

15 3. Устройство по и. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, блок решения дифференциального уравнения содержит блок вычисления экспоненты, блок умножения интегратор и щ ключи, причем вход блока вычисления экспоненты соединен с входом второго ключа, выход блока вычисления экспоненты соединен с входом третьего ключа, выход которого соединен с входом

2$ блока умножения, другой вход к оторого соединен с входом блока умножения, другой вход которого соединен с входом первого ключа, вход третьего ключа соединен с входами первого и

36 второго ключа и входом интегратора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Краснов Б.И. Оптимальное управление режимами непрерывной разливу ки стали", М., "Металлургия", 1975, с. 183-198, с. 253-264.

2. Краснов Б.И., Грабарь JI.II., Свердлова Н.I0. "Задача оптимального теплообмена в зоне вторичного охлажgy дения слябовых УНРС, сб. Автоматизация "Металлургического производства", 1Ф 2, M., "Металлургия", 1974, с. 89-95.

9!0336

Pg Ю ГОиР ural

- 93ишлиэйьl ру ulu

Составитель Г.Демин

Редактор Н.Аристова Техред Е.Харитончик Корректор Л.Бокшан

Заказ 967/jo Тираж 853 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

I13035, Москва, -35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент". г. Ужгород, ул. Проектная. 4