Устройство автоматического управления электроприводом зоны вторичного охлаждения машины непрерывного литья

Авторы патента:

Полезная модель относится к металлургии, в частности к машинам непрерывного литья и может быть использована при создании систем автоматического управления процессом литья слитков. Технический результат - своевременное обнаружение начала буксовки тянущих роликов, выведение буксующего ролика из процесса вытягивания слитка с одновременным перераспределением усилия вытягивания с буксующего ролика на последующий ролик. Это достигается тем, что в устройство дополнительно введено запоминающее устройство 11. Причем каждый датчик тока 8 электродвигателей 1 соединен с соответствующим информационном входом запоминающего устройства 11, а его информационные выходы соединены с информационными входами вычислительного блока 5. Для определения режима прокрутки машины непрерывного литья на холостом ходу дополнительно введен в вычислительный блок 5 информационный вход XX.

Известно устройство автоматического управления электроприводом зоны вторичного охлаждения машин непрерывного литья (МНЛ). Устройство автоматического управления электроприводом зоны вторичного охлаждения машины непрерывного литья с многороликовым механизмом вытягивания слитка и электродвигателями вращения тянущих роликов, содержащее вычислительный блок, систему регулирования электродвигателей вращения тянущих роликов и по числу упомянутых электродвигателей силовые резисторы и регуляторы момента, причем управляющий вход каждого регулятора момента соединен с соответствующим ему выходом вычислительного блока, его функциональный выход соединен с выводом соответствующего ему силового резистора, другой вывод которого соединен с первым выводом соответствующего электродвигателя вращения тянущих роликов, а второй вывод каждого упомянутого электродвигателя соединен со вторым выходом системы регулирования электродвигателей вращения тянущих роликов (см. свидетельство на полезную модель №15676, B 22 D 11/16).

Недостатком известного устройства является невозможность своевременного обнаружения буксовки одного или нескольких роликов по поверхности слитка и быстрого восстановления их контакта, в результате чего, при буксовке происходит скачкообразное уменьшение тока нагрузки электродвигателей вращения тянущих роликов и увеличение задания на ток нагрузки. Это приводит к увеличению рассогласования линейных скоростей между роликом

и слитком и образованию в последнем динамических продольных усилий за счет неравномерного распределения усилий вытягивания слитка между электродвигателями соседних роликов, в результате чего, в слитке образуются трещины. Кроме того, в результате скачкообразного срыва контакта ролика со слитком и восстановления его только по истечении определенного времени происходит изменение скорости литья заготовки, что приводит к повышенной нагрузке на подшипниковые узлы роликов и редукторов МНЛ, следовательно, к снижению срока службы узлов, а также к образованию в теле слитка осевых, гнездообразных и перпендикулярных трещин, а, следовательно, к ухудшению качества слитка.

Наиболее близким аналогом является устройство автоматического управления электроприводом зоны вторичного охлаждения машины непрерывного литья с многороликовым механизмом вытягивания слитка и электродвигателями вращения тянущих роликов, содержащее вычислительный блок, систему регулирования электродвигателей вращения тянущих роликов и по числу упомянутых электродвигателей силовые резисторы, датчики тока, дифференциальные звенья, логические контроллеры и регуляторы момента, причем управляющий вход каждого регулятора момента соединен с выводом соответствующего ему вычислительного блока, его функциональный выход соединен с выводом соответствующего ему силового резистора, другой вывод которого соединен с первым выводом соответствующего электродвигателя вращения тянущих роликов, а второй вывод каждого упомянутого электродвигателя соединен со вторым выходом системы регулирования электродвигателей вращения тянущих роликов, каждый датчик тока одним силовым выводом соединен с функциональным входом соответствующего ему регулятора момента, другим силовым выводом - с первым выходом системы регулирования электродвигателей вращения тянущих роликов, его информационный выход соединен с первым входом соответствующего ему логического контроллера и с входом дифференциального звена, выход которого соединен со вторым входом логического контроллера, третий вход упомянутого логического

контроллера соединен с соответствующим ему; выходом вычислительного блока и с управляющим входом регулятора момента, а дискретный выход логического контролера соединен с соответствующим дискретным входом вычислительного блока (см. свидетельство на полезную модель №21276, В 22 D 11/16).

Недостатком известного устройства является то, что при работе данного устройства в токах нагрузки электродвигателей, имеющих периодический контакт со слитком наблюдаются значительные колебания, что приводит к перераспределению усилия вытягивания слитка между электродвигателями тянущих роликов, что в свою очередь приводит к развитию колебаний скорости разливки. Стабильность скорости разливки - одно из важнейших требований к технологии разливки стали. Невыполнение данного требования приводит к повышенной нагрузке на подшипниковые узлы роликов и редукторов МНЛ, следовательно и к снижению срока службы узлов, а также к образованию в теле слитка осевых, гнездообразных и перпендикулярных трещин, а следовательно и к понижению стойкости оборудования, повышению аварийности, ухудшению качества слитка, снижению производительности МНЛ.

Техническая задача, решаемая полезной моделью, заключается в сохранении токов электроприводов тянущих роликов прокрутке машины непрерывного литья на холостом ходу, обнаружении буксовки тянущих роликов, и снижении заданий на регуляторы тока электродвигателя буксующих тянущих роликов до токов холостого тока данных приводов, в исключении колебаний тока нагрузки электроприводов тянущих роликов, суммарного тока нагрузки всех электроприводов тянущих роликов, в обеспечении стабильности скорости разливки стали, снижении износа роликов, снижении числа и величины осевых, гнездообразных и перпендикулярных трещин в теле слитка, повышении надежности работы узлов и механизмов МНЛ, а следовательно, в повышении качества слитка, снижении аварийных простоев, в повышении производительности МНЛ.

Технический результат достигается тем, устроив во авто маги ч ее кого управления электроприводом зоны вторичного охлаждения машины непрерывного литья с многороликовым механизмом вытягивания слитка и электродвигателями вращения тянущих роликов, содержащее вычислительный блок, систему регулирования электродвигателей вращения тянущих роликов и по числу упомянутых электродвигателей силовые резисторы, датчики тока, дифференциальные звенья, логические контроллеры и регуляторы момента, причем управляющий вход каждого регулятора момента соединен с выводом соответствующего ему вычислительного блока, имеющего информационные входы: вход задания на скорость слитка (Uзc), о ширине слитка (В), температуре металла в кристаллизаторе (t°), марке стали отливаемого слитка (МС), его функциональный выход соединен с выводом соответствующего ему силового резистора, другой вывод которого соединен с первым выводом соответствующего электродвигателя вращения тянущих роликов, а второй вывод каждого упомянутого электродвигателя соединен со вторым выходом системы регулирования электродвигателей вращения тянущих роликов, каждый датчик тока одним силовым выводом соединен с функциональным входом соответствующего ему регулятора момента, другим силовым выводом - с первым выходом системы регулирования электродвигателей вращения тянущих роликов, его информационный выход соединен с первым входом соответствующего ему логического контроллера и с входом дифференциального звена, выход которого соединен со вторым вводом логического контроллера, третий вход упомянутого логического контроллера соединен с соответствующим ему выходом вычислительного блока и с управляющим входом регулятора момента, а дискретный выход логического контролера соединен с соответствующим дискретным входом вычислительного блока, согласно изменению, в него дополнительно введено запоминающее устройство, вычислительный блок содержит дополнительный вход о режиме прокрутки машины непрерывного литья на холостом ходу (XX), при этом информационный вывод датчика тока каждого электродвигателя соединен с соответствующим

информационным входом запоминающего устройства, информационный вход запоминающего устройства соединен с информационным входом о режиме прокрутки машины непрерывного литья на холостом ходу, а информационный выход запоминающего устройства соединен с соответствующим информационным входом вычислительного блока.

Сущность полезной модели поясняется чертежами, где:

на фиг.1 изображена структурная схема устройства автоматического управления электроприводом зоны вторичного охлаждения машины непрерывного литья;

на фиг.2 - временные характеристики тока нагрузки электродвигателя тянущего ролика при работе устройства, взятого за прототип.

На фиг.3 - временные характеристики тока нагрузки электродвигателя во время работы предлагаемой модели.

Устройство автоматического управления электроприводом зоны вторичного охлаждения машины непрерывного литья содержит электродвигатели 1 (фиг.1) вращения тянущих роликов 2 зоны вторичного охлаждения МНЛ, предназначенных для вытягивания слитка 3, систему регулирования 4 упомянутых электродвигателей 1, имеющую информационный вход задания на скорость (Uзc) слитка 3 и вычислительный блок 5, имеющий информационные входы: вход задания на скорость (Uзс) слитка 3, о ширине (В) слитка, температуре металла в кристаллизаторе (t°)" о режиме прокрутке машины непрерывного литья на холостом ходу (XX) и марке стали (МС) отливаемого слитка 3, а также входы величин токов холостого хода по. числу электродвигателей 1. По числу упомянутых электродвигателей 1 вращения тянущих роликов 2 устройство содержит регуляторы момента 6 (фиг.1), силовые резисторы 7, датчики тока 8, дифференциальные звенья 9 и логические контроллеры 10. При этом первый силовой вывод каждого датчика тока 8 соединен с первым выходом системы регулирования 4 электродвигателей 1 вращения тянущих роликов 2, а его второй силовой вывод соединен с функциональным входом соответствующего регулятора момента 6, функциональный выход которого

соединен с первым выводом соответствующего силового резистора 7, а второй вывод силового резистора 7 соединен с первым выводом соответствующего электродвигателя 1 вращения тянущих роликов 2. Второй вывод каждого электродвигателя 1 вращения тянущих роликов 2 соединен со вторым выходом системы регулирования 4 электродвигателей 1. Кроме того, информационный выход каждого датчика тока 8 (фиг.1) соединен с первым входом соответствующего ему логического контроллера 10, соответствующим входом запоминающего устройства 11 и входом дифференциального звена 9, выход которого соединен со вторым входом логического контролера 10. Третий вход указанного логического контроллера 10 соединен с соответствующим ему выходом вычислительно блока 5 и управляющим входом регулятора момента 6, а дискретный выход логического контроллера 10 соединен с соответствующим дискретным входом вычислительного блока 5. Информационные выходы о величине тока холостого хода Uдтххi по числу электродвигателей 1 вращения тянущих роликов 2 запоминающего устройства 11 соединены с соответствующими входами вычислительного блока 5. Информационный вход запоминающего устройства 11 соединен с информационным входом о режиме прокрутки МНЛ на холостом ходу (XX). Заявляемое устройство работает следующим образом. В период подготовки МНЛ к очередной разливке металла, когда технологические параметры В, t° и марка стали (МС) отсутствуют, на всех выходах вычислительно блока 5 (фиг.1) будут установлены нулевые значения напряжений Uм_i =0 задания на момент регуляторов момента 6 электродвигателей 1 вращения тянущих роликов 2 зоны вторичного охлаждения. Кроме этого, на дискретных выходах всех логических контроллеров 10 также будут установлены нулевые значения напряжений Uд_i=0.

В соответствии с заданной технологией разливки до ввода затравки в кристаллизатор проводится прокрутка на холостом ходу электропривода зоны вторичного охлаждения на предполагаемой рабочей скорости литья заготовки посредством изменения задания на скорость Цзс на входе системы регулирования

4 электродвигателей 1. Сигнал о прокрутке машины на холостом ходу поступает в вычислительный блок 5 по каналу XX. При этом электродвигатели вращения 1 тянущих роликов 2 преодолевают сопротивление только сил трения в линиях привода «электродвигатель - тянущий ролик», чему соответствует протекание в якорных цепях каждого электродвигателя 1 токов холостого хода Ixx_i,. Значения напряжений Uдт_i на выходах датчиков тока 8, эквивалентные значениям токов холостого хода Ixx_i соответствующих им электродвигателей 1, поступают на соответствующие входы запоминающего устройства 11.

После выполнения технологических операций: ввода затравки, вытягивания слитка из кристаллизатора и сталкивания затравки в конце зоны вторичного охлаждения технологические параметры отливаемой заготовки В, t°, и МС вводят в вычислительный блок 5, в котором производится расчет и вывод напряжений задания на моменты Uм_i для всех регуляторов момента 6 электродвигателей 1 вращения тянущих роликов 2 зоны вторичного охлаждения МНЛ. При этом эти напряжения задания на момент Uм_i0 поступают на третьи входы соответствующих логических контроллеров 10 (фиг.1) и на управляющие входы соответствующих регуляторов момента 6, обеспечивая тем самым вытягивания слитка 3 с оптимальным распределением моментов по электродвигателям 1 тянущих роликов 2, рассчитанном в вычислительном блоке 5.

Если в процессе вытягивания слитка 3 на каком-либо тянущем ролике 2 МНЛ происходит срыв контакта ролика 2 со слитком 3 и начинается буксовка, то в соответствующем логическом контроллере 10 на основании информации, поступающей от датчика тока 8 и дифференциального звена 9 идентифицируется начало буксовки, после чего на дискретный выход логического контроллера 10 выводится напряжение отличное от нуля Uд0, которое поступает на соответствующий дискретный вход вычислительного блока 5. По сигналу Цд0 в вычислительном блоке 5 определяется номер тянущего ролика 2, на котором произошла буксовка, вычитывается из запоминающего

устройства 11 значение Uдт_i,, эквивалентное значению тока холостого хода Ixxi соответствующего ему электродвигателя 1 и осуществляется расчет новых значений напряжения задания Uм_i данного тянущего ролика 2 и следующего за ним по технологической линии другого тянущего ролика 2 из условия:

M₁+M₂=M₁^|+M₂^|

где M₁ и М₂ - моменты на двух электродвигателях смежных роликов до возникновения буксовки;

M_хх^| - момент холостого хода на электродвигателе буксующего тянущего ролика;

M₂^| - момент на электродвигателе тянущего ролика, следующего за буксующем роликом.

Таким образом, вывод на управляющие входы регуляторов моментов 6 напряжений Uм_i^|, для двух смежных тянущих роликов 2 позволяет вывести из работы буксующий тянущий ролик 2, а увеличение момента нагрузки на последующем после буксующего тянущем ролике 2 в соответствии с формулой (1) позволяет достичь постоянство приложенного к слитку момента вытягивания, что обеспечивает постоянство скорости литья заготовки.

В результате чего снизится ускорение буксующего ролика, снизится нагрузка на редуктора и узлы привода при сцеплении ролика со слябом, что увеличит длительность работы оборудования, снизит износ роликов, также исключается возможность образования в теле слитка дополнительных динамических продольных и термических усилий, что снижает число и величину осевых, гнездообразных и перпендикулярных трещин в слитке, а следовательно, повышает его качество, снижает аварийность разливки и увеличивает производительность МНЛ.

В устройстве, взятом за прототип, при определении буксующего тянущего ролика 2 в вычислительном блоке 5 происходит перераспределение момента вытягивания слитка с буксующего ролика 2 на соседний ролик 2. При этом на буксующем ролике 2 происходит периодическое увеличение

уменьшение задания Uм_i^| целью проверки восстановления контакта тянущего ролика 2 со слитком 3. При восстановлении контакта величины задания Uм_i на момент вытягивания слитка 3 восстанавливаются до первоначального состояния. При этом временная диаграмма тока нагрузки электродвигателя тянущего ролика при буксовке имеет вид (фиг.2). Такое изменение тока нагрузки отдельного электродвигателя приводит к соответствующему колебанию скорости разливки, что приводит к увеличению нагрузки на роликовое полотно и его узлы, осуществляющие вращение ролика, росту осевых, гнездообразных и перпендикулярных трещин в теле слитка.

Заявленное устройство при срыве контакта между первым тянущем роликом 2 и слитком перераспределяет момент вытягивания указанного двигателя на последующий за ним. При этом задание на второй двигатель Uм_i определяется по формуле (1). Задание на буксующий ролик более никогда не меняется до следующей прокрутке МИЛ на холостом ходу.

Таким образом, при возникновении буксовки тянущих роликов 2 по слитку 3 логические контроллеры 10 на основании анализа напряжений, поступающих с выходов датчиков тока 8 и дифференциальных звеньев 9, своевременно обнаруживают (идентифицируют) начало буксовки тянущих роликов 2, а вычислительный блок 5 воздействует на регуляторы момента 6 так, чтобы перераспределить усилие вытягивание с буксующего ролика на последующий за ним, исключая тем самым колебания токов нагрузки и усилий вытягивания слитка по электродвигателям тянущих роликов. При этом временная диаграмма тока нагрузки электродвигателя тянущего ролика при буксовке имеет вид (фиг.3). Это обеспечивает повышение надежности работы узлов и механизмов МНЛ, снижение износа роликов, снижение числа и величины осевых, гнездообразных и перпендикулярных трещин а следовательно, повышает качество слитка, снижает аварийность работы, повышает производительность МНЛ.

Устройство автоматического управления электроприводом зоны вторичного охлаждения машины непрерывного литья с многороликовым механизмом вытягивания слитка и электродвигателями вращения тянущих роликов, содержащее вычислительный блок, систему регулирования электродвигателей вращения тянущих роликов и по числу упомянутых электродвигателей силовые резисторы, датчики тока, дифференциальные звенья, логические контроллеры и регуляторы момента, причем управляющий вход каждого регулятора момента соединен с выводом соответствующего ему вычислительного блока, имеющего информационные входы: вход задания на скорость слитка (Uзс), о ширине слитка (В), температуре металла в кристаллизаторе (t°), марке стали отливаемого слитка (МС), его функциональный выход соединен с выводом соответствующего ему силового резистора, другой вывод которого соединен с первым выводом соответствующего электродвигателя вращения тянущих роликов, а второй вывод каждого упомянутого электродвигателя соединен со вторым выходом системы регулирования электродвигателей вращения тянущих роликов, каждый датчик тока одним силовым выводом соединен с функциональным входом соответствующего ему регулятора момента, другим силовым выводом - с первым выходом системы регулирования электродвигателей вращения тянущих роликов, его информационный выход соединен с первым входом соответствующего ему логического контроллера и с входом дифференциального звена, выход которого соединен со вторым входом логического контроллера, третий вход упомянутого логического контроллера соединен с соответствующим ему выходом вычислительного блока и с управляющим входом регулятора момента, а дискретный выход логического контроллера соединен с соответствующим дискретным входом вычислительного блока, отличающееся тем, что в него дополнительно введено запоминающее устройство, вычислительный блок содержит дополнительный вход о режиме прокрутки машины непрерывного литья на холостом ходу (XX), при этом информационный вывод датчика тока каждого электродвигателя соединен с соответствующим информационным входом запоминающего устройства, информационный вход запоминающего устройства соединен с информационным входом о режиме прокрутки машины непрерывного литья на холостом ходу, а информационный выход запоминающего устройства соединен с соответствующим информационным входом вычислительного блока.

Стенка кристаллизатора машины непрерывного литья заготовок // 64959