Файл: Контур регулирования уровня металла в промежуточном ковше мнлз.docx

3. Снижение капитальных затрат на сооружение металлургического завода (исключается парк изложниц, отделение для их подготовки и извлечение из них слитков, крупные дорогостоящие прокатные станы блюминги и слябинги, на которых слитки обычно обжимаются на заготовки для последующей прокатки).

4. Уменьшение энергетических затрат (как для нагрева металла под прокатку, так и для работы обжимных станов).

5. Повышение производительности и улучшение условий труда (исключается ряд тяжелых и трудоемких операций по установке изложниц, уборке и т. п.), создание предпосылок для полной автоматизации и механизации процесса разливки, уменьшение числа обслуживающего персонала.

6. Увеличение степени однородности металла, улучшение его качества благодаря ускорению затвердевания.

МНЛЗ могут применяться в любом сталеплавильном производстве, но большей частью они используются для разливки стали в кислородно – конвертерных цехах.

Рисунок 1.2 - Машина непрерывного литья заготовок криволинейного типа: 1 - промежуточный ковш; 2 - кристаллизатор; 3 - зона вторичного охлаждения; 4 - тянущие ролики; 5 - машина газовой резки; 6 - горизонтальный рольганг.

Рисунок 1.3 – Промежуточная емкость МНЛЗ: 1 - стопор; 2 - дозирующий стакан; 3 - кристаллизатор.
Металл от сталеплавильного агрегата подается к МНЛЗ в сталеразливочных ковшах различной емкости. Поступление металла из ковша в промежуточный ковш происходит через донный разливочный стакан, перекрываемый для регулирования потока металла стержнем – стопором, футерованным огнеупором.

Промежуточное разливочное устройство (ковш) предотвращает попадание шлака в кристаллизатор и должно обеспечивать подачу спокойной струи жидкой стали и возможность регулировать поступление металла в кристаллизатор. Стенки промежуточного ковша выполняются наклонными с откосом, как правило 1:10.

Подача металла из промежуточного ковша в кристаллизатор осуществляется в основном двумя методами: через донные стаканы – дозаторы (с постоянным сечением) и через донные стаканы с регулированием потока металла стопором или шиберным затвором. Наибольшее распространение имеет второй метод, но он обладает следующими недостатками:

плохая организация струи жидкого металла, что влияет на качество слитка, низкая стойкость огнеупорных материалов стопорной пары (стакан – стопор); изменения расходной характеристики стопорной пары в процессе разливки; значительные люфты в кинематических соединениях, ухудшающих качество регулирования[4].

1.3 Локальная САР уровня металла в промежуточном ковше МНЛЗ

В качестве регулирующего органа в данной системе используется шиберный затвор, который приводится в движение с помощью гидроцилиндра. Гидроцилиндр и шибер представлены инерционным звеном первого порядка. Так как гидроцилиндр жестко связан с шиберным затвором, следовательно, постоянная времени гидроцилиндра Т_гц и шибера Т_ш одинаковы [5].

Для системы подходит гидроцилиндр с диаметром D = 25 мм и ходом плунжера L_гц=120 мм. Постоянная времени гидроцилиндра определяется по формуле:

где

– масса подвижных частей,

– коэффициент динамической жесткости гидроцилиндра:

где

– приведенный модуль упругости стенок гидроцилиндра и жидкости,

– эффективная площадь поршня.

Таким образом, передаточные функции гидроцилиндра и шибера равны:

Измерительное устройство

Уровень металла в промежуточном ковше измеряется с помощью радарного уровнемера УЛМ-31А2 . Сигнал с датчика поступает на контроллер. Передаточная функция измерительной системы представлена инерционным звеном первого порядка:

где

– постоянная времени датчика уровня.

Сглаживающее устройство

Демпфирование (сглаживание) входного сигнала обеспечивается включением инерционного звена с передаточной функцией:

2 СПЕЦИАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

В данном объекте управления выходной величиной является уровень металла в промежуточном ковше h, а входной величиной – разность между притоком и стоком металла.

Причем возмущения могут возникать за счет изменения

.

Изменения уровня характеризуются следующим дифференциальных уравнением.

(1)

Где

– плотность металла

F(h) – значение площади зеркала металла в промежуточном ковше.

площадь дна промежуточного ковша

а – коэффициент определяющий геометрию стенок

Известно, что сток жидкости через отверстие пропорционален корню квадратному из высоты этой жидкости над отверстием:

(2)

Где

– коэффициент расхода на притоке и стоке

– проходные сечения в шиберном затворе и стопоре, в промежуточном и сталеразливочном ковшах.

– текущее значение уровня металла в сталеразливочном ковше

С использованием зависимостей (1) и (2) уравнение приобретает вид нелинейного дифференциального уравнения первого порядка

(3)
Уравнение возможно несколько упростить, подвергнув линеаризации

, использовав разложения в ряд Тейлора

притока в окрестностях точки

в окрестностях точки

и отбросив члены ряда, содержащие величины второго и более порядка малости.

Выражая номинальный расход металла через сечение заготовки S, скорость разливки N, можно получить значение постоянной времени объекта.