Контроль длины слитка и управление процессом мерного реза заготовки на МНЛЗ

Дата добавления: 2014-05-29 | Просмотров: 1672

Разделение литого слитка на мерные длины производится машинами газовой резки, гидравлическими ножницами, плазменными резаками и другими устройствами.

При резке необходимо обеспечить синхронизацию движения слитка и режущего устройства.

Подсистемы управления мерным резом в составе АСУТП МНЛЗ как правило имеют два уровня иерархии.

На локальном уровне решаются следующие задачи:

- измерение общей длины непрерывного слитка L ≤ 1000 м с погрешностью, которая не превышает ± 0,5 м;

- измерение мерной длины заготовки l_м = 6 – 15 м; ошибка не более ± 10 мм при длине заготовки 6 м и не более ± 20 мм при длине заготовки 15 м ;

- расчет длины слитка не достающей до кратности текущей заданной мерной длине заготовки и сигнализация моментов кратности;

- контроль положения головной и хвостовой части слитка при пуске или остановке машины;

-включение контуров ЗВО по мере продвижения по ручью головной части слитка;

- выключение контуров ЗВО по мере продвижения по ручью хвостовой части слитка;

- выдача команды на рез заготовки при равенстве текущей длины заготовки (за линией реза) заданной мерной длине;

- переключение датчиков длины при изменениях заданной мерной длины;

- выдача команд на отделение затравки;

- постоянная индикация текущей длины заготовки и индикация по вызову;

- слежение за продвижением «поясов» на непрерывном слитке.

Длина слитка определяется суммированием импульсов измерителя

(ПДФ-5), частота которых пропорциональна скорости разливки. Скорость движения слитка измеряется на валу привода тянущей клети МНЛЗ или на валу ролика, прижатого к слитку пружинами или гидроцилиндром.

Основными задачами верхнего уровня подсистемы «Слиток» АСУТП многоручьевых машин являются :

- составление раскройного плана;

-оптимизация раскроя слитка в конечной фазе разливки с целью получения максимального числа мерных заготовок без снижения производительности МНЛЗ.

Алгоритм составления раскройного плана работает при наличии в заказе более одной мерной длины заготовок, на которые будет разрезан непрерывный слиток. Этот план предусматривает распределение портфеля заказов между ручьями таким образом, чтобы его выполнение протекало синхронно во всех ручьях.

Вторую задачу рассмотрим подробнее на примере алгоритма оптимального раскроя, разработанного НПО «Черметавтоматика».

В конечной фазе разливки по сигналу оператора «Стальковш ушел» алгоритм формирует для каждого ручья j сиснал Yj, пропорциональный количеству металла, которое необходимо долить в данный ручей для получения слитка, длина которого кратна заданной текущей мерной длине заготовки.

Условием кратности является:

Z + Xк= nlм,

где: Z – металлургическая длина машины,расстояние от мениска металла в кристаллизаторе до линии реза;

- lм – текущая (заданная раскройным планом) мерная длина заготовки;

- n – целое число;

- Xк – количество металла (выраженное в метрах длины заготовки), которое обеспечивает выполнение условия кратности.

Итак:

Yj = Xк – Xj при Xj < Xк;

Yj = Xк – Xj + lм при Xj > Xк;

где: Xj – текущая длина заготовки в данном ручье j.

Таким образом, текущая длина заготовок во всех ручьях многоручьевой МНЛЗ Xj постоянно сравнивается с величиной Xк, дополняющей металлургическую длину машины до кратности.

Далее формируется сумма общего количества жидкого металла, необходимого для получения во всех ручьях на текущий момент целого числа слитков с заказанными мерными длинами:

Gп = ∑ Yj Sjρ, т

где: ρ – плотность металла, т / м³;

Sj – сечение заготовки, м² .

Затем анализируется разность между потребным количеством металла Gп и его текущей массой в промежуточном ковше Gтек , которая непрерывно контролируется датчиками уровня метала в промковше ( стальковш ушел):

∆G = Gтек – Gп , т.

Когда разность ∆G, (преобразованная в ∆ lм) становится равной заданной мерной длине lм, подача металла в ручьи прекращается последовательно, начиная с того ручья, в котором раньше будет выполнено условие: Xj = Xк, тобто, общая длина непрерывного слитка в этом ручье кратна мерной длине lм. Затем последовательно перекрываются оставшиеся ручьи ( в моменты выполнения условия кратности) и лишь последний ручей будет перекрыт, когда в него будет слит весь оставшийся в промковше металл.

Таким образом, лишь в последнем ручье может образоваться немерный остаток, который могут резать на заготовки так называемых разрешенных длин.

На рис.11р приведена структурная схема системы, реализующей этот алгоритм применительно к четырехручьевой МНЛЗ.

В системе оптимизации используется измеритель массы металла в промежуточной емкости, который входит в систему регулирования уровня металла в промковше МНЛЗ, а также исполнительные механизмы, входящие в систему регулирования уровня металла в кристаллизаторе и воздействующие на стопор промковша.

Система работает следующим образом. Текущие длины слитков каждого ручья измеряются индивидуальными датчиками ПДФ-5 (1-4), выходные сигналы которых Xj пропорциональны длинам частей слитков (Хс), отсчитываемых от линии реза – на расстоянии Z от уровня металла в кристаллизаторе.

Каждый измеритель длины подключен к своему блоку суммирования (5-8). Сумматор каждого ручья формирует сигнал Yj, пропорциональный количеству жидкого металла, которое необходимо долить в ручей для получения слитка, кратного заданной мерной длине l^*м на текущее время в соответствии с ходом выполнения раскройного плана.

Сигнал l^*м вводится в систему оптимизации раскроя от УВК подсистемы «Слиток» от выходного модуля 9. Аналогичный сигнал, эквивалентный текущему значению X^*к также вводится с выхода модуля 10 УВК.

Рис.11р. Структурная схема системы оптимизации раскроя слитков на четырехручьевой МНЛЗ

Очевидно, что оба эти сигнала изменяют свою величину по мере перехода j-го ручья на новую, задаваемую планом раскроя, мерную длину заготовки. Измерители 11 и 12 контролируют величину сигналов, эквивалентных l^*м и X^*к.

Выходы индивидуальных сумматоров 5-8 подключены ко входу общего сумматора 13, который вычисляет количество жидкого металла Gп = ∑ Yj Sjρ , необходимое для получения во всех ручьях в текущий момент времени слитков, точно кратных текущей заданной мерной длине заготовки l^*м.

Сумматор – анализатор 14 формирует сигнал разности ∆G = Gтек – Gп, т.

Величина Gтек формируется датчиками 21, которые взвешивают массу металла в промковше.

С выхода сумматора 14 сигнал разности ∆G поступает на вход сигнализатора 15. Когда эта разность достигает определенного значения, сигнализатор срабатывает и в логический блок УОК подсистемы «Слиток» поступает сигнал разрешения на прекращение полачи металла в ручьи 17 – 20.

Величину ∆G (преобразованную в длину слитка) следует принять равной l^*м, то-есть принимаем, что перекрытие ручьев МНЛЗ должно начаться в момент, когда количество металла, которое находится в промковше, отличается от необходимого для получения мерных заготовок во всех ручьях, не более чем на массу одной мерной заготовки.

Подача металла в ручьи прекращается последовательно, начиная с того ручья, сигнализатор кратности которого включится раньше.

Последний ручей не перекрывается, и в него сливается весь оставшийся металл, образуя при этом лишь один немерный остаток.