УСТРОЙСТВО АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДОМ ЗОНЫ ВТОРИЧНОГО ОХЛАЖДЕНИЯ МАШИНЫ НЕПРЕРЫВНОГО ЛИТЬЯ

Полезная модель относится к металлургии, в частности к машинам непрерывного литья и может быть использована при создании систем автоматического управления процессом литья слитков.
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
i
i
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=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=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
i
i
i
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,. Значения напряжений Uдт на выходах датчиков тока 8, эквивалентные значениям токов холостого хода Ixx соответствующих им электродвигателей 1, поступают на соответствующие входы запоминающего устройства 11.
i
i
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 для всех регуляторов момента 6 электродвигателей 1 вращения тянущих роликов 2 зоны вторичного охлаждения МНЛ. При этом эти напряжения задания на момент Uм≠0 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 Uд≠0, которое поступает на соответствующий дискретный вход вычислительного блока 5. По сигналу Цд≠0 в вычислительном блоке 5 определяется номер тянущего ролика 2, на котором произошла буксовка, вычитывается из запоминающего
i
i
устройства 11 значение Uдт,, эквивалентное значению тока холостого хода Ixxi соответствующего ему электродвигателя 1 и осуществляется расчет новых значений напряжения задания Uм данного тянущего ролика 2 и следующего за ним по технологической линии другого тянущего ролика 2 из условия:
1
2
1
2
|
|
M+M=M +M
1
2
где M и М - моменты на двух электродвигателях смежных роликов до возникновения буксовки;
хх
|
M  - момент холостого хода на электродвигателе буксующего тянущего ролика;
2
|
M  - момент на электродвигателе тянущего ролика, следующего за буксующем роликом.
i
|
Таким образом, вывод на управляющие входы регуляторов моментов 6 напряжений Uм , 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
i
i
|
уменьшение задания Uм  целью проверки восстановления контакта тянущего ролика 2 со слитком 3. При восстановлении контакта величины задания Uм 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.
i
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 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.