|
|||||||||||||||||
Контроль и управление уровнем металла в кристаллизаторах МНЛЗДата добавления: 2014-05-29 | Просмотров: 1691
Автоматический контроль и управлениепроцессом стабилизации уровняметалла в кристаллизаторе МНЛЗ является важнейшей задачей технологии непрерывной разливки стали. В процессе непрерывного литья стали кристаллизатору отведена одна из основных функций – формирование слитка требуемого сечения. В ходе разливки металл соприкасается со стенками кристаллизатора и кристаллизуется по периметру, образуя оболочку будущего слитка. Основное требование к кристаллизатору – обеспечить необходимый отвод тепла от затвердевающего металла , чтобы получить на выходе из кристаллизатора прочную оболочку слитка с хорошей поверхностью которая не разрушалась бы под действием тепла жидкой фазы, ферростатического давления, а также от усилия вытягивания слитка, создаваемого тянущей клетью машины. Система контроля и управления уровнем металла в кристаллизаторе должна исключить случаи перелива жидкого металла через кристаллизатор (что вызывает тяжелые аварии в машине) и недопустимого снижения уровня, которое может привести к ослаблению оболочки слитка и также к прорыву жидкого металла. Возможны следующие методы автоматической стабилизации уровня металла в кристаллизаторе: - с помощью изменения притока металла из промковша в кристаллизатор при постоянной скорости вытягивания слитка; - с помощью изменения скорости вытягивания слитка из кристаллизатора при бесстопорном истечении металла из промежуточной емкости (так называемая дозаторная разливка через нерегулируемые стаканы – дозаторы промковша); - комбинированный метод. 2.1Динамические характеристики объекта автоматизации промковш – кристаллизатор – тянущие клети МНЛЗ Уровень металла в кристаллизаторе должен стабилизироваться с высокой точностью ( допустимое отклонение Δhкр = 15 – 20 мм для мелкосортных заготовок, и 5 = 10 мм для крупных слябов). Поэтому важно исследовать динамические характеристики объекта автоматизации и предложить эффективную структуру, соответствующие законы регулирования и настройки параметров алгоритмов регулирования. Рассмотрим основные характеристики объекта применительно к стопорному дозированию металла в кристаллизатор. Подача металла в кристаллизатор при перемещении стопора промковша определяется выражением:
ΔVпр = αΔfпр√2ghпк, м3/с; где:
ΔVпр – приток металла в кристаллизатор при изменении проходного сечения дозатора промковша на величину Δfпр; α – коеффициент расхода дозатора промковша; hпк – уровень металла в промковше, определяющий величину ферростатического напора, м. Очевидно, изменение притока металла в кристаллизатор на ΔVпр при постоянной скорости разливки вызовет изменение уровня металла на Δhкр. При площади сечения кристаллизатора Sкр уравнение баланса металла за отрезок времени Δτ будет иметь вид:
ΔVпр Δτ = Sкр Δhкр, откуда:
Δhкр/ Δτ = ΔVпр/ Sкр = Каоб ΔXст; где: ΔXст – входная величина, перемещение стопора дозатора промковша, которое вызвало изменение притока металла в кристаллизатор на ΔVпр. Таким образом, объект автоматизции (кристаллизатор) по выходу – уровень металла является интегратором, с астатическим коэффициентом передачи Каоб . Этот коеффициент полностью определяет динамку кристаллизатора, как звена системы автоматической стабилизации уровня металла. Решив предыдущее уравнение относительно Каоб , получим:
Каоб = ΔVпр/ Sкр ΔXст; или, подставив выражение для ΔVпр, получим:
Каоб = = αΔfпр√2ghпк/ Sкр ΔXст м/с мм хода стопора;
Особенности Каоб : - величина астатического коеффициента передачи объекта зависит от сечения кристаллизатора; - величина Каоб будет зависеть от изменений проходного сечения дозатора промковша Δfпр , точнее , от изменений отношения Δfпр/ ΔXст, которое о пределяется стабильностью расходной характеристики дозирующего устройства промковша. Пример такой характеристики применительно к паре: пробка СП-10, стакан СП-14, приведен на рисунке 3р.
ΔXст ход стопора, мм
Рис. 3р. Конструктивная характеристика пары СП-10, СП-14
В данном случае величина Каоб может быть рассчитана в зависимости от сечения кристаллизатора и в предположении, что коэффициент расхода α= 0,5. Результаты расчетов приведены в таблице 1р.
Таблица 1р.
Влияние величины Каоб на требования к динамике канала измерения уровня металла в кристаллизаторе лучше пояснить следующим примером. При зничении Каоб= 2,0 и возмущении, эквивалентном 3мм хода стопора, уровень металла в кристаллизаторе при запаздывании управляющего воздействия даже на 10 с изменится на 60 мм. Такое отклонение уровня означает возникновению аварийной ситуации на МНЛЗ. Таким образом, постоянная времени измерителей уровня и запаздывания информации в системе стабилизации уровня металла в кристаллизаторе не должны превышать 0,5 – 1,0 с. Ситуация усложняется еще больше по причине неизбежного неупорядоченного изменения проходного сечения стопорной пары в ходе разливки при неизменном положении стопора Xст. При этом нарушается приток металла в (основное возмущение для системы стабилизации уровня металла в кристаллизаторе), изменяется коэффициент расхода дроссельного устройства, меняется отношение Δfпр/ ΔXст и величина Каоб. Исследования статистических характеристик возмущений для машин со стопорной разливкой были проведены во ВНИИАчермете применительно к стопорной паре со стаканом СП – 14 и пробкой СП – 10. Стакан дозирует поступление металла в кристаллизатор сечением 220 х 220 мм. Коеффициент поредачи для такого объекта, согласно полученным експериментальным данным составляет:
Каобэкв = 6,85 (рис. 4 р)
При этом наблюдалось как размывание дозирующей пары, так и зарастание проходного сечения и уменьшение Каоб. Эти процессы являются основным источником возмущений в объекте промковш – кристаллизатор – тянущие клети МБЛЗ. Особенность этого возмущения состоит в том, что оно приводит не только к нарушению установившегося режима в системе автоматической стабилизации уровня металла в кристаллизаторе, но в то же время существенно изменяет астатический коэффициент передачи Каоб.
n, %
Каоб
Рис.4р. Кривая экспериментальных частот Каоб ( ).
|
При использовании материала ссылка на сайт Конспекта.Нет обязательна! (0.05 сек.) |