RU77810U1 - METAL LEVEL CONTROL SYSTEM IN THE CRYSTALIZER - Google Patents
METAL LEVEL CONTROL SYSTEM IN THE CRYSTALIZER Download PDFInfo
- Publication number
- RU77810U1 RU77810U1 RU2008115575/22U RU2008115575U RU77810U1 RU 77810 U1 RU77810 U1 RU 77810U1 RU 2008115575/22 U RU2008115575/22 U RU 2008115575/22U RU 2008115575 U RU2008115575 U RU 2008115575U RU 77810 U1 RU77810 U1 RU 77810U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- level
- mold
- stopper
- metal level
- metal
- Prior art date
Links
Landscapes
- Continuous Casting (AREA)
Abstract
Полезная модель относится к непрерывной разливке металлов, в частности касается регулирования уровня жидкого металла, находящегося в кристаллизаторе установки непрерывной разливки металлов.The invention relates to continuous casting of metals, in particular, to regulating the level of liquid metal located in the mold of a continuous casting of metals.
Технической задачей полезной модели является повышение надежности системы регулирования уровня металла в кристаллизаторе, обеспечение стабильности процесса разливки, повышение коэффициента серийности разливки и исключение аномалий качества слитка, вызванных смещением потока стали вследствие зарастания погруженного стакана.The technical task of the utility model is to increase the reliability of the metal level control system in the mold, ensure the stability of the casting process, increase the casting seriality coefficient and eliminate ingot quality anomalies caused by the displacement of the steel flow due to overgrowing of the immersed nozzle.
Техническая задача достигается за счет того, что система дополнительно содержит блок вычисления скорости изменения уровня металла в кристаллизаторе и блок вычисления адаптивного коэффициента усиления регулятора уровня, причем блок вычисления скорости изменения уровня на входе связан с датчиком уровня металла, а на выходе связан с блоком вычисления адаптивного коэффициента усиления регулятора уровня, который в свою очередь соединен на входе с датчиком позиции стопора и датчиком скорости разливки, а на выходе соединен через регулятор уровня металла с блоком сравнения, который в свою очередь связан с регулятором положения стопора и исполнительным механизмом привода стопора.The technical problem is achieved due to the fact that the system further comprises a unit for calculating the rate of change of the metal level in the mold and a unit for calculating the adaptive gain of the level controller, and the unit for calculating the rate of change of the level at the input is connected to the metal level sensor, and at the output it is connected to the adaptive calculation unit gain of the level controller, which in turn is connected at the input to the stop position sensor and the casting speed sensor, and at the output it is connected through the controller metal equal to a reference block which is in turn connected to the stopper position regulator, and the stopper drive actuator.
Description
Полезная модель относится к непрерывной разливке металлов, в частности касается регулирования уровня жидкого металла, находящегося в кристаллизаторе установки непрерывной разливки металлов.The invention relates to continuous casting of metals, in particular, to regulating the level of liquid metal located in the mold of a continuous casting of metals.
В установке непрерывной разливки стали жидкий металл, который истекает из разливочного ковша, сначала поступает транзитом в промежуточный резервуар, называемый промежуточным ковшом.In a continuous steel casting plant, the liquid metal that flows out of the casting ladle first flows in transit to an intermediate tank called an intermediate ladle.
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 заготовок (слябов, плоских слитков, блюмов или др. заготовок).One of the functions of this tundish is to orient the molten metal in the direction of a single swing mold or, more generally, in the direction of several swing molds of a continuous casting plant in which curing of workpieces (slabs, flat ingots, blooms, etc. . blanks).
Металл вытекает из промежуточного ковша прямо в кристаллизатор. На траектории своего движения между промежуточным ковшом и кристаллизатором 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.Metal flows from the tundish directly into the mold. On the trajectory of its movement between the intermediate ladle and the mold, the liquid metal stream is enclosed in a pipe made of refractory material, called a pouring glass. The upper end of this pouring glass is attached to the bottom of the intermediate ladle, while its lower end passes through the meniscus and is immersed in liquid metal.
Главная функция разливочного стакана состоит в том, чтобы защитить струю жидкого металла от его окисления атмосферным воздухом, а также не допустить того, чтобы в процессе пересечения этой струей мениска она увлекла за собой часть шлака, покрывающего поверхность металла в кристаллизаторе, что может нарушить чистоту отливаемой заготовки.The main function of a pouring nozzle is to protect the liquid metal stream from being oxidized by atmospheric air, and also to prevent it from entraining a part of the slag covering the metal surface in the mold during the meniscus’s intersection, which may impair the cleanliness of the cast blanks.
Одним из основных параметров при получении бездефектной продукции является стабильность уровня мениска в кристаллизаторе. Если эта стабильность уровня не обеспечивается удовлетворительным образом, то кристаллизация металла осуществляется в крайне изменчивых условиях. Так, может оказаться, что закристаллизововавшаяся толщина данной заготовки слишком мала и появляется опасность, более или менее значительная, разрыва затвердевшей корочки слитка. При этом в лучшем случае получается заготовка с посредственным качеством заготовки, а в худшем случае жидкий металл может выливаться через образовавшиеся таким образом One of the main parameters in obtaining defect-free products is the stability of the meniscus level in the mold. If this level stability is not satisfactorily provided, the crystallization of the metal is carried out under extremely variable conditions. So, it may turn out that the crystallized thickness of this billet is too small and there is a danger, more or less significant, of rupture of the hardened crust of the ingot. In this case, in the best case, a workpiece with a mediocre quality of the workpiece is obtained, and in the worst case, liquid metal can spill through the so formed
разрывы и вызвать остановку процесса разливки и тяжелые повреждения данной установки.tearing and stopping the casting process and severe damage to this unit.
Для обеспечения удовлетворительного регулирования уровня жидкого металла в кристаллизаторе установки непрерывной разливки металла необходимо использовать специальную автоматическую систему, которая могла бы удовлетворять 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 измененного уровня этого мениска. Это изменение фактического уровня расположения мениска жидкого металла в кристаллизаторе обеспечивается обычно при помощи оптического или индуктивного датчика. Такой датчик выдает электрический выходной сигнал, который после соответствующей обработки может быть использован для управления пространственным положением упомянутого стопора.To ensure satisfactory control of the level of liquid metal in the mold of the continuous casting plant, it is necessary to use a special automatic system that could satisfy the spatial position of the said stopper. Such an automatic control system provides movement in the vertical plane of the said stopper, depending on the results of comparing the desired level in this case, the location of the meniscus and the actually changed level of this meniscus. This change in the actual level of the location of the meniscus of the liquid metal in the mold is usually achieved using an optical or inductive sensor. Such a sensor generates an electrical output signal, which after appropriate processing can be used to control the spatial position of said stopper.
Известен способ автоматического управления машиной непрерывного литья заготовок, включающий регулирование уровня металла в кристаллизаторе путем измерения скорости вытягивания слитка [1].A known method of automatic control of a continuous casting machine, comprising adjusting the level of the metal in the mold by measuring the speed of drawing the ingot [1].
Однако данный способ не позволяет достаточно точно регулировать уровень металла вследствие проскальзывания слитка относительно тянущих валков, а также из-за значительной инерционности системы, вызванной большой массой вытягиваемого слитка.However, this method does not allow you to accurately control the metal level due to slippage of the ingot relative to the pulling rolls, and also due to the significant inertia of the system caused by the large mass of the drawn ingot.
Известно устройство для дозирования жидкого металла, включающее ванну для жидкого металла и установленную в ней дозирующую камеру, связанную с весоизмерительным устройством посредством весоизмерительного рычага и стопор, установленный в дозирующей камере с приводом его перемещения, установленным на весоизмерительном рычаге [2].A device for dispensing molten metal, comprising a bath for molten metal and a metering chamber installed therein, is connected to the weighing device by means of the weighing lever and a stopper installed in the metering chamber with a drive for its movement mounted on the weighing lever [2].
Известна также система поддержания уровня металла в кристаллизаторе установки непрерывной разливки стали, содержащая последовательно соединенные измеритель уровня, преобразователь, сумматор, элемент сравнения, усилитель и исполнительный механизм, причем второй вход сумматора соединен с задатчиком уровня, а второй вход элемента сравнения соединен с датчиком обратной связи, кинематически соединенным со стопором.There is also known a system for maintaining the metal level in the mold of a continuous casting plant, comprising a level meter, a converter, an adder, a comparison element, an amplifier, and an actuator, the second input of the adder connected to a level adjuster, and the second input of the comparison element connected to a feedback sensor kinematically connected to the stopper.
Кроме того система дополнительно содержит следящий привод и блок компенсации размыва стопорной пары, причем вход следящего привода соединен с выходом сумматора, а его выходной вал связан через датчик компенсации размыва с элементом сравнения [3].In addition, the system further comprises a follower drive and a block erosion compensation unit for the retaining pair, wherein the input of the follower drive is connected to the output of the adder, and its output shaft is connected via an erosion compensation sensor to a comparison element [3].
Однако данные системы не позволяют достаточно точно регулировать уровень металла в соответствии с заданным законом вследствие проскальзывания слитка относительно тянущих валков, а также большой массой вытягиваемого слитка.However, these systems do not allow sufficiently accurate control of the metal level in accordance with the given law due to the ingot slipping relative to the pulling rolls, as well as the large mass of the drawn ingot.
Известно устройство для измерения уровня металла в кристаллизаторе установки непрерывной разливки металла, содержащее шарнирно закрепленный на неподвижной стойке двухплечий рычаг, на одном конце которого установлен балансированный грузик, а на другом конце двуплечевого рычага гидравлический насадок, устройство также снабжено измерителем расхода газа, блоком сравнения, задатчиком, измерительной катушкой с сердечником, регистрирующим прибором, регулятором расхода, доросселем, газовым редуктором и баллоном с сжатым газом, причем баллон соединен с газовым редуктором, выход которого соединен с дросселем, выход дросселя соединен с измерителем расхода газа, выход которого соединен с первым входом блока сравнения, выход которого соединен с входом регулятора расхода, выход которого соединен с дросселем, второй выход блока сравнения соединен с задатчиком расхода газа, на двуплечем рычаге установлен сердечник с возможностью его перемещения внутри измерительной катушки, выход которой соединен с регистрирующим прибором [4].A device is known for measuring the level of metal in the mold of a continuous casting metal plant, comprising a two-arm lever pivotally mounted on a stationary rack, at one end of which a balanced weight is mounted, and hydraulic nozzles at the other end of the two-arm lever, the device is also equipped with a gas flow meter, a comparison unit, a setter , a measuring coil with a core, a recording device, a flow regulator, a dossel, a gas reducer and a compressed gas cylinder, and the point n is connected to a gas reducer, the output of which is connected to the throttle, the output of the throttle is connected to a gas flow meter, the output of which is connected to the first input of the comparison unit, the output of which is connected to the input of the flow regulator, the output of which is connected to the throttle, the second output of the comparison unit is connected to the master gas flow, a two-arm lever has a core with the ability to move it inside the measuring coil, the output of which is connected to a recording device [4].
Недостатком известного устройства является низкая точность, связанная с интенсивным износом поплавка. Попытки снизить износ поплавка путем оснащения ее системой водяного охлаждения приводили к накристаллизованию металла на его поверхность.A disadvantage of the known device is the low accuracy associated with intensive wear of the float. Attempts to reduce float wear by equipping it with a water cooling system led to the crystallization of metal on its surface.
Известен способ автоматического управления машиной непрерывного литья заготовок и устройство для его осуществления [5]. Устройство содержит галогенный счетчик, изотопный датчик, электронный преобразователь, блок сравнения, задатчик постоянного сигнала, логический блок, регулятор расхода металла и исполнительный механизм привода стопора.A known method of automatic control of a continuous casting machine and a device for its implementation [5]. The device contains a halogen counter, an isotopic sensor, an electronic converter, a comparison unit, a constant signal generator, a logic unit, a metal flow controller and an actuator for the stopper drive.
Наиболее близкой к заявляемому техническому решению и достигаемому результату является система поддержания уровня жидкого металла в двухручьевом кристаллизаторе установки непрерывной разливки стали, содержащая датчик уровня металла в кристаллизаторе, соединенный через преобразователь, блок сравнения и Closest to the claimed technical solution and the achieved result is a system for maintaining the liquid metal level in a two-strand mold of a continuous casting plant, comprising a metal level sensor in the mold, connected through a converter, a comparison unit and
регулятор с исполнительным механизмом, причем второй блок сравнения соединен с задатчиком, а также для поддержания заданных и равных между собой уровней металла в двух ручьях кристаллизатора, система дополнительно содержит два блока сравнения, преобразователь, усилитель и исполнительный механизм, причем входы каждого из дополнительных блоков сравнения соединены с входами преобразователя обоих ручьев кристаллизатора, вход одного из дополнительных блоков сравнения соединен с входом усилителя канала регулирования положения промежуточного ковша, а выход другого дополнительного блока сравнения соединен с блоком сравнения канала регулирования положения стопора [6].a regulator with an actuator, and the second comparison unit is connected to the master, and also to maintain predetermined and equal metal levels in two streams of the mold, the system additionally contains two comparison units, a converter, an amplifier and an actuator, the inputs of each of the additional comparison units connected to the inputs of the transducer of both streams of the mold, the input of one of the additional blocks of comparison is connected to the input of the amplifier channel regulating the position of the intermediate Nogo bucket, and the output of another additional comparator is connected to a reference channel stopper position regulating unit [6].
Существенным недостатком данных устройств и систем является низкая надежность работы стопора, обусловленная попаданием обрывков окисных плен, срываемых с поверхности расплава при срабатывании стопора в контактную зону стопорной пары, что в значительной степени снижает герметичность закрывания стопорного отверстия, что в значительной степени снижает герметичность закрывания стопорного отверстия и сказывается на точности дозирования.A significant drawback of these devices and systems is the low reliability of the stopper due to the ingress of fragments of oxide captures that are torn from the melt surface when the stopper is activated in the contact zone of the stopper pair, which significantly reduces the tightness of the closing of the stopper hole, which significantly reduces the tightness of the closure of the stopper hole and affects the accuracy of dosing.
Технической задачей предлагаемой полезной модели является повышение надежности системы регулирования уровня металла в кристаллизаторе, обеспечение стабильности процесса разливки, повышение коэффициента серийности разливки и исключение аномалий качества слитка, вызванных смещением потока стали вследствие зарастания погруженного стакана.The technical task of the proposed utility model is to increase the reliability of the metal level control system in the mold, ensure the stability of the casting process, increase the casting seriality coefficient and eliminate ingot quality anomalies caused by the displacement of the steel flow due to overgrowing of the immersed glass.
Поставленная техническая задача достигается за счет того, что система дополнительно содержит блок вычисления скорости изменения уровня металла в кристаллизаторе и блок вычисления адаптивного коэффициента усиления регулятора уровня, причем блок вычисления скорости изменения уровня на входе связан с датчиком уровня металла, а на выходе связан с блоком вычисления адаптивного коэффициента усиления регулятора уровня, который в свою очередь соединен на входе с датчиком позиции стопора и датчиком скорости разливки, а на выходе соединен через регулятор уровня металла с блоком сравнения, который в свою очередь связан с регулятором положения стопора и исполнительным механизмом привода стопора.The stated technical problem is achieved due to the fact that the system further comprises a unit for calculating the rate of change of the metal level in the mold and a unit for calculating the adaptive gain of the level controller, the unit for calculating the rate of change of the level at the input connected to the metal level sensor and at the output connected to the calculation unit adaptive gain of the level controller, which in turn is connected at the input to the stop position sensor and the casting speed sensor, and the output is connected to Without a metal level controller with a comparison unit, which in turn is connected to a stop position controller and a stop actuator.
Объектом предлагаемого изобретения является устройство, предназначенное для практического осуществления описанной ниже системы регулирования уровня металла в кристаллизаторе. Как будет понятно из приведенного ниже описания данная полезная модель The object of the invention is a device designed for the practical implementation of the following system for controlling the level of metal in the mold. As will be understood from the description below, this utility model
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.consists in carrying out special processing of electrical signals emanating from the above-mentioned sensors before combining them, moreover, high-frequency and small-amplitude oscillations are excluded from these signals, after which these signals are combined into a single signal in the proper manner in this case.
Предлагаемая полезная модель будет лучше понятна из приведенного ниже описания, в котором приводятся ссылки на приведенный чертеж - фиг.1 и рисунки 1, 2, 3, 4. На фиг.1 показана функциональная схема, иллюстрирующая работу системы регулирования уровня металла в кристаллизаторе. На рис.1, 2, 3 и 4 показаны структурные схемы конкретного использования предлагаемого технического решения.The proposed utility model will be better understood from the description below, which provides links to the drawing — FIG. 1 and figures 1, 2, 3, 4. FIG. 1 is a functional diagram illustrating the operation of the metal level control system in the mold. Fig. 1, 2, 3 and 4 show the structural diagrams of the specific use of the proposed technical solution.
Система регулирования металла в кристаллизаторе содержит:The metal control system in the mold contains:
Датчик уровня металла 1, датчик позиции стопора 2, датчик скорости разливки 3, исполнительный механизм привода стопора 4, регулятор положения стопора 5, блок сравнения 6, регулятор уровня металла 7, блок сравнения 8, задатчик уровня металла 9, блок вычисления скорости изменения уровня металла в кристаллизаторе 10, блок вычисления адаптивного коэффициента усиления регулятора уровня 11, кристаллизатор 12.Metal level sensor 1, stop position sensor 2, casting speed sensor 3, stop drive actuator 4, stop position adjuster 5, comparison unit 6, metal level regulator 7, comparison unit 8, metal level adjuster 9, metal level change speed calculation unit in the mold 10, the unit for calculating the adaptive gain of the level controller 11, the mold 12.
Система работает следующим образом:The system works as follows:
Уровень металла в кристаллизаторе 12 измеряется датчиком уровня 1. Электрический сигнал, соответствующий уровню металла поступает на вход блока сравнения 8, где сравнивается с сигналом заданного уровня с блока 9. Разность заданного и фактического уровней поступает на вход регулятора уровня 7, который имеет динамически настраиваемый коэффициент усиления, получаемый с блока 11.На один из входов блока 11 подается сигнал скорости изменения уровня металла с блока 10 (вычисляется производная от уровня металла в кристаллизаторе). На другие два входа подаются сигналы скорости разливки с датчика скорости 3 и сигнал фактического положения стопора с датчика позиции стопора 2. Уровень выходного сигнала блока 7 пропорционален коэффициенту усиления, рассчитанному блоком 11. Выходной сигнал блока 7 сравнивается в блоке сравнения 6 с сигналом фактического положения стопора. Разность этих сигналов подается на вход регулятора положения стопора 5. Регулятор положения стопора 5 дает команду исполнительному механизму привода стопора 4 на изменение позиции стопора.The metal level in the mold 12 is measured by a level sensor 1. An electric signal corresponding to the metal level is fed to the input of the comparison unit 8, where it is compared with a signal of a given level from block 9. The difference between the set and actual levels is fed to the input of the level 7 controller, which has a dynamically adjustable coefficient gain received from block 11. At one of the inputs of block 11, a signal of the rate of change of the metal level from block 10 is supplied (the derivative of the metal level in the mold is calculated). The other two inputs are fed with casting speed signals from the speed sensor 3 and the actual stopper position signal from the stop position sensor 2. The output level of block 7 is proportional to the gain calculated by block 11. The output signal of block 7 is compared in comparison block 6 with the signal of the actual stopper position . The difference of these signals is fed to the input of the stop position adjuster 5. The stop position regulator 5 gives a command to the actuator of the stop mechanism 4 to change the position of the stop.
Адаптивный коэффициент усиления регулятора уровня металла 7 рассчитывается блоком 11 исходя из следующих условий:The adaptive gain of the metal level controller 7 is calculated by block 11 based on the following conditions:
С точки зрения стабильности непрерывной разливки важное значение имеет предотвращение зарастания разливочного стакана, которое возникает вследствие отложения продуктов раскисления стали в канале стакана дозатора и погруженного стакана. Интенсивность отложения и степень зарастания канала можно оценить по относительной величине подъема стопора в процессе разливки. В идеальном режиме, за время разливки на одном промежуточном ковше позиция стопора должна медленно уходить вниз, что связано с нормальной выработкой стопора. Однако в реальном режиме, особенно при разливке низкоуглеродистых, раскисленных алюминием марок сталей, позиция стопора имеет значительные смещения по высоте подъема, что приводит к значительному ухудшению стабильности поддержания уровня, смещению потока стали в кристаллизаторе, размыванию корки слитка, необходимости перехода в ручной режим для "приработки" стопора и возникновению аварийных ситуаций.From the point of view of stability of continuous casting, it is important to prevent overgrowing of the casting cup, which occurs due to the deposition of steel deoxidation products in the channel of the dispenser cup and the submerged cup. The deposition rate and the degree of channel overgrowing can be estimated by the relative amount of stopper lifting during casting. In an ideal mode, during casting on one intermediate ladle, the stopper position should slowly go down, which is associated with the normal production of the stopper. However, in the real mode, especially when casting low-carbon, aluminum-graded steel grades, the stopper position has significant displacements in elevation height, which leads to a significant deterioration in the stability of level maintenance, a shift in the steel flow in the mold, erosion of the ingot crust, the need to switch to manual mode for break-in "stopper and emergency situations.
Система поддержания уровня металла в кристаллизаторе работает в динамическом режиме, что обусловлено большим количеством возмущающих воздействий. Исходя из этого, можно сделать вывод, что в нормально настроенной системе, при оптимальном состоянии узла стопор - стакан дозатор - погруженной стакан, при отклонении фактического уровня от заданного при возмущающем воздействии, в дальнейшем, под воздействием системы регулирования эта разница должна уменьшаться. Если отклонение фактического уровня металла от заданного уровня в текущий момент времени больше, чем это же отклонение при предыдущем измерении (оценивается в блоке 10), это служит предпосылкой для увеличения адаптивного коэффициента усиления. При этом качество поддержания уровня не изменяется, а амплитуда и фронт колебаний стопора увеличиваются. Скорость истечения металла в кристаллизатор становится резко переменной, что уменьшает вероятность затягивания канала стакана-дозатора и погруженного стакана и снижает образование отложений на стопоре. Значение коэффициента усиления зависит также от относительной позиции стопора. При увеличении позиции (всплывание стопора) коэффициент усиления увеличивается, а при уменьшении позиции стопора, с целью исключения повышенной выработки стопора, коэффициент усиления уменьшается. Изменяется амплитуда и «фронт» движения стопора. При увеличении позиции (всплывание стопора) получается как бы прокачка системы, а качество поддержания уровня остается прежним. Позиция стопора также зависит и от скорости разливки, поэтому блоком 11 оценивается также и значение скорости.The system for maintaining the metal level in the mold operates in a dynamic mode, which is due to a large number of disturbing influences. Based on this, it can be concluded that in a normally configured system, with an optimal condition of the assembly, the stopper - dispenser cup - submerged cup, when the actual level deviates from the set level under disturbing action, in the future, under the influence of the control system, this difference should decrease. If the deviation of the actual metal level from the set level at the current time is greater than the same deviation in the previous measurement (evaluated in block 10), this serves as a prerequisite for increasing the adaptive gain. In this case, the quality of maintaining the level does not change, and the amplitude and front of the oscillations of the stopper increase. The rate of flow of metal into the mold becomes sharply variable, which reduces the likelihood of tightening the channel of the dispenser glass and the submerged glass and reduces the formation of deposits on the stopper. The gain value also depends on the relative position of the stopper. As the position increases (the stopper pops up), the gain increases, and when the stopper position decreases, in order to eliminate increased stopper production, the gain decreases. The amplitude and "front" of the stopper movement changes. As the position increases (stopper pops up), it is as if pumping the system, and the quality of maintaining the level remains the same. The stopper position also depends on the casting speed, therefore, block 11 also evaluates the speed value.
Исходя из фактического значения трех величин - скорости изменения уровня металла, позиции стопора и скорости разливки блоком 11 рассчитывается коэффициент усиления для регулятора уровня металла 7 в текущий момент времени.Based on the actual value of three quantities - the rate of change of the metal level, the stopper position and the casting speed, the block 11 calculates the gain for the metal level controller 7 at the current time.
Использование предлагаемого технического решения рассмотрим на примерах, показанных на рисунках 1, 2, 3 и 4.Using the proposed technical solutions, we consider the examples shown in figures 1, 2, 3 and 4.
Для повышения качества поддержания уровня металла в кристаллизаторе в систему регулирования вводится обратная связь по скорости изменения уровня (см. рис.1). Скорость изменения уровня рассчитывается как первая производная от уровня металла в кристаллизаторе. В теории автоматического управления это известно как регулирование по производной. Рассмотрим структурную схему объекта регулирования Wy - уровня металла в кристаллизаторе (рис.2)To improve the quality of maintaining the metal level in the mold, feedback on the rate of change of the level is introduced into the control system (see Fig. 1). The rate of change of level is calculated as the first derivative of the level of the metal in the mold. In automatic control theory, this is known as derivative control. Consider the structural diagram of the control object Wy - the metal level in the mold (Fig. 2)
Из анализа структурной схемы можно определить основные возмущающие воздействия, которые влияют на качество поддержания уровня металла в кристаллизаторе. Таковыми являются:From the analysis of the structural diagram, it is possible to determine the main disturbing influences that affect the quality of maintaining the metal level in the mold. These are:
1. состояние пары "стопор-стакан дозатор";1. the state of the pair "stopper-glass dispenser";
2. диаметр погруженного стакана;2. the diameter of the immersed glass;
3. скорость разливки;3. casting speed;
4. марка и температура разливаемой стали;4. grade and temperature of cast steel;
5. уровень металла в промежуточном ковше.5. metal level in the tundish.
Последние три показателя определяются требованиями технологии, и в процессе разливки поддерживаются на оптимальном уровне. С точки зрения стабильности непрерывной разливки важное значение имеет предотвращение зарастания разливочного стакана, которое возникает вследствие отложения продуктов раскисления стали в канале стакана дозатора и погруженного стакана. Интенсивность отложения и степень зарастания канала можно оченить по относительной величине подъема стопора в процессе разливки. В идеальном режиме, за время разливки на одном промежуточном ковше позиция стопора должна медленно уходить вниз, что связано с нормальной выработкой стопора. Однако в реальном режиме, особенно при разливке низкоуглеродистых, раскисленных алюминием марок сталей, позиция стопора имеет значительные смещения по высоте подъема, что приводит к значительному ухудшению стабильности поддержания уровня, смещению потока стали в кристаллизаторе, размыванию корки слитка, необходимости перехода в ручной режим для "приработки" стопора и возникновению аварийных ситуаций.The last three indicators are determined by the requirements of technology, and during the casting process are maintained at the optimum level. From the point of view of stability of continuous casting, it is important to prevent overgrowing of the casting cup, which occurs due to the deposition of steel deoxidation products in the channel of the dispenser cup and the submerged cup. The deposition rate and the degree of channel overgrowing can be estimated by the relative amount of stopper lifting during casting. In an ideal mode, during casting on one intermediate ladle, the stopper position should slowly go down, which is associated with the normal production of the stopper. However, in the real mode, especially when casting low-carbon, aluminum-graded steel grades, the stopper position has significant displacements in elevation height, which leads to a significant deterioration in the stability of level maintenance, a shift in the steel flow in the mold, erosion of the ingot crust, the need to switch to manual mode for break-in "stopper and emergency situations.
Система поддержания уровня металла в кристаллизаторе работает в динамическом режиме, что обусловлено большим количеством возмущающих воздействий. Исходя из этого, можно сделать вывод, что в нормально настроенной системе, при оптимальном состоянии узла стопор - стакан дозатор - погруженной стакан, любое изменение позиции стопора должно приводить к изменению уровня металла в кристаллизаторе.The system for maintaining the metal level in the mold operates in a dynamic mode, which is due to a large number of disturbing influences. Based on this, we can conclude that in a normally configured system, with the optimal condition of the assembly, the stopper - dispenser cup - submerged cup, any change in the stopper position should lead to a change in the metal level in the mold.
Предлагается использовать вторую производную от уровня металла в кристаллизаторе для оценки состояния системы регулирования и настройки системы (рис.3).It is proposed to use the second derivative of the metal level in the mold to assess the state of the control system and adjust the system (Fig. 3).
В моменты времени, когда вторая производная от уровня металла равна нулю имеет по модулю значение больше, чем в предыдущий момент времени, можно увеличить коэффициент усиления системы или увеличить задание на входе регулятора уровня - (U(s)-Z(s)-dZ(s)/dt)*Wz.At times when the second derivative of the metal level is zero and has a modulo value greater than at the previous moment of time, you can increase the system gain or increase the task at the input of the level controller - (U (s) -Z (s) -dZ ( s) / dt) * Wz.
При этом качество поддержания уровня не изменяется, а амплитуда и фронт колебаний стопора увеличиваются. Скорость истечения металла в кристаллизатор становится резко переменной, что уменьшает вероятность затягивания канала стакана-дозатора и погруженного стакана и снижает образование отложений на стопоре. Значение передаточной функции Wz зависит главным образом от относительной позиции стопора. При увеличении позиции (всплывание стопора) адаптивный коэффициент усиления функции Wz увеличивается, а при уменьшении позиции стопора, с целью исключения повышенной выработки стопора, адаптивный коэффициент усиления уменьшается. Значение Wz зависит также от времени, в течении которого вторая производная равна нулю, а также от величины модуля этой производной, сравниваемой со второй производной за предыдущий период времени.In this case, the quality of maintaining the level does not change, and the amplitude and front of the oscillations of the stopper increase. The rate of flow of metal into the mold becomes sharply variable, which reduces the likelihood of tightening the channel of the dispenser glass and the submerged glass and reduces the formation of deposits on the stopper. The value of the transfer function Wz depends mainly on the relative position of the stopper. As the position increases (the stopper pops up), the adaptive gain of the Wz function increases, and when the stopper position decreases, in order to exclude increased stopper production, the adaptive gain decreases. The value of Wz also depends on the time during which the second derivative is equal to zero, as well as on the magnitude of the module of this derivative, compared with the second derivative for the previous period of time.
Таким образом, чем дольше разомкнута система, или чем сильнее возмущающее воздействие, тем сильнее воздействие на стопор, которое компенсирует возмущение. Получаем систему регулирования уровня металла в кристаллизаторе с обратной связью по скорости изменения уровня и адаптивным регулятором Wz, параметры которого изменяются в зависимости от ускорения изменения уровня металла в кристаллизаторе и относительной позиции стопора (рис.4).Thus, the longer the system is open, or the stronger the disturbing effect, the stronger the effect on the stopper, which compensates for the disturbance. We get a metal level control system in the mold with feedback on the rate of change of the level and an adaptive regulator Wz, the parameters of which vary depending on the acceleration of the change in the metal level in the mold and the relative position of the stopper (Fig. 4).
Стопор в автоматическом режиме постоянно находится в движении (исключение - если фактический уровень совпадает с заданным). Любое изменение позиции стопора должно приводить к изменению уровня, и не только к изменению уровня, но и к изменению скорости изменения уровня (вторая производная). При нормальном состоянии узла стопор-стакан дозатор, фактический уровень должен по экспоненте достигать заданного (при наличии регулирования по производной). Если изменение фактического уровня происходит не по экспоненте, в такие моменты времени резко повышается воздействие на стопор, он начинает отрабатывать быстрее. Изменяется амплитуда и "фронт" движения стопора. Получается как бы прокачка системы, а качество поддержания уровня остается прежним. Причем происходит это постоянно.The stopper in automatic mode is constantly in motion (exception - if the actual level coincides with the set). Any change in the position of the stopper should lead to a change in level, and not only to a change in level, but also to a change in the rate of change of level (second derivative). In the normal state of the stopper-cup dispenser assembly, the actual level should exponentially reach the predetermined level (if there is regulation with respect to the derivative). If the change in the actual level does not occur exponentially, the impact on the stopper sharply increases at such times, it begins to work out faster. The amplitude and "front" of the stopper movement changes. It turns out as if pumping the system, and the quality of maintaining the level remains the same. And this happens all the time.
Технические преимущества предлагаемого технического решения заключаются в повышении точности и надежности информации о положении уровня металла в кристаллизаторе, что позволяет осуществить обоснованное управление режимом его работы, а также в простоте его промышленной реализации. Этим достигается устойчивая работа системы в целом.The technical advantages of the proposed technical solution are to increase the accuracy and reliability of information about the position of the metal level in the mold, which allows for reasonable control of its operation mode, as well as in the simplicity of its industrial implementation. This ensures the stable operation of the system as a whole.
Преимуществами предлагаемой системы также является:The advantages of the proposed system is also:
- более точное позицирование стопора для лучшего контроля потока металла;- more accurate stopper positioning for better control of metal flow;
- оптимизированное время отработки команды системы (электрический цилиндр + механизм);- optimized time for working out the system command (electric cylinder + mechanism);
- плавное и точное управление механизмом стопора без люфтов и избыточного трения;- smooth and precise control of the stopper mechanism without backlash and excessive friction;
- легкость ручного управления стопором для операторов;- ease of manual stopper control for operators;
отсутствие чувствительных электрических или электронных компонентов, работающих в неблагоприятных условиях (жесткая среда, высокая температура при разливке);lack of sensitive electrical or electronic components operating in adverse conditions (harsh environment, high temperature during casting);
- безотказная работа;- uptime;
- облегченное техническое обслуживание;- lightweight maintenance;
- высокий потенциал поддержания кристаллизатора в начале разливки металла.- high potential for maintaining the mold at the beginning of the casting of metal.
Использованная литератураReferences
1. Патент США №4237960, 1980.1. US patent No. 4237960, 1980.
2. А.с. №839685, B22D 39/00, опубл. в БИ №24, 1981.2. A.S. No. 839685, B22D 39/00, publ. in BI No. 24, 1981.
3. А.с. №603489, B22D 11/16, опубл. в БИ №15, 1978.3. A.S. No. 603489, B22D 11/16, publ. in BI No. 15, 1978.
4. А.с. №1125096, B22D 11/16, опубл. в БИ №43, 23.11.1984.4. A.S. No. 1125096, B22D 11/16, publ. in BI No. 43, 11/23/1984.
5. А.с. №1295598, B22D 11/16, опубл. 21.05.1985.5. A.S. No. 1295598, B22D 11/16, publ. 05/21/1985.
6. А.с. №538813, B22D 11/ 16, опубл. в БИ №46, 1976.6. A.S. No. 538813, B22D 11/16, publ. in BI No. 46, 1976.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008115575/22U RU77810U1 (en) | 2008-04-21 | 2008-04-21 | METAL LEVEL CONTROL SYSTEM IN THE CRYSTALIZER |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008115575/22U RU77810U1 (en) | 2008-04-21 | 2008-04-21 | METAL LEVEL CONTROL SYSTEM IN THE CRYSTALIZER |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU77810U1 true RU77810U1 (en) | 2008-11-10 |
Family
ID=46273935
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2008115575/22U RU77810U1 (en) | 2008-04-21 | 2008-04-21 | METAL LEVEL CONTROL SYSTEM IN THE CRYSTALIZER |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU77810U1 (en) |
-
2008
- 2008-04-21 RU RU2008115575/22U patent/RU77810U1/en not_active IP Right Cessation
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP3266540B1 (en) | Pouring machine and method | |
CN104707984B (en) | A kind of automatic control system of vacuum casting stopper rod of tundish | |
KR20060121279A (en) | Method and device for determining the position of the solidification point in a casting billet during continuous casting of liquid metals, in particular liquid steel work materials | |
TWI462790B (en) | Mold surface control system for metal casting process and its control method | |
US3941281A (en) | Control device for regulating teeming rate | |
RU77810U1 (en) | METAL LEVEL CONTROL SYSTEM IN THE CRYSTALIZER | |
RU2417134C2 (en) | Method of continuous casting of metal billet | |
CN112139467B (en) | Water gap action control method based on prolonging service life of sliding water gap | |
JPH0985407A (en) | Method for controlling molten steel level in mold in continuous caster | |
JPH02200362A (en) | Method for predicting and restraining nozzle clogging in continuous casting apparatus | |
JPH0976050A (en) | Method and device for controlling molding powder thickness | |
CZ284252B6 (en) | Method of maintaining free passage through a throttled through-flow sprue in a slide valve closure during continuous casting process | |
JP2011125924A (en) | Method for controlling molten metal surface level of molten steel in mold | |
JP4324077B2 (en) | Sliding nozzle opening measuring method and apparatus, and molten steel injection method using this method | |
US8020605B2 (en) | Continuous steel slab caster and methods using same | |
JPH02220751A (en) | Apparatus and method for controlling casting in continuous casting machine | |
US20080179036A1 (en) | Continuous steel slab caster and methods using same | |
KR101277701B1 (en) | Device for controlling level of molten steel in mold and method therefor | |
KR100402131B1 (en) | The estimate method of tundish weight on casting | |
UA44840C2 (en) | METHOD OF OPTIMIZATION OF QUALITY OF SURFACE OF CAST PREPARATIONS | |
JP3506195B2 (en) | Continuous casting method | |
KR100957949B1 (en) | Continuous casting method by calculating melten steel level of tundish in continuous casting equipment | |
JPS6293051A (en) | Pouring method for molten steel in continuous casting | |
SU356039A1 (en) | METHOD OF DISTRIBUTION OF MELTED METAL | |
JP2004276050A (en) | Method for starting continuous casting |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PD1K | Correction of name of utility model owner | ||
MM1K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20170422 |