Богушевский В.С., Сухенко В.Ю.

(НТУУ «КПІ», м. Київ)

РЕГУЛИРОВАНИЕ УРОВНЯ МЕТАЛЛА В КРИСТАЛЛИЗАТОРЕ В МНЛЗ БЕЗ ПРОМЕЖУТОЧНОГО КОВША

Особое место в регулировании уровня металла в кристаллизаторе занимают МНЛЗ без промежуточного ковша. Отличием дозирования в этом случае является то, что его расход из сталеразливочного ковша изменяется в широком диапазоне уровня металла в ковше. Это приводит к значительному изменению коэффициента усиления стопорной пары в процессе разливки.

где  расход жидкого металла через дозирующий стакан;  коэффициент рас­хода;  плотность жидкого металла;  площадь поверх­ности проходного сечения до­зи­рующего стакана;  уско­рение свободного паде­ния;  начальное значение уровня металла в сталеразливочном ковше;  текущий уровень металла в сталеразли­вочном ковше;  координата положения стопора относительно седла стакана;  определяемая экспериментально постоянная, характеризующая статические свойства стопорной пары.

Значения коэффициента усиления стопорной пары при падении уровня металла в сталеразливочном ковше, в условиях стационарного динамического режима вытягивания слитка из кристаллизатора со скоростью v = 0,0092 м/с приведены в таблице 1. Из данных видно, что даже при плавном ведении процесса непрерывной разливки стали, коэффициент усиления стопорной пары изменяется на порядок.

Объект управления включает сталеразливочный ковш, кристаллизатор и тянущую клеть. С учетом размыва стопора математическая модель ковша может быть представлена системой нелинейных дифференциальных уравнений.

Динамическая модель кристаллизатора описывается как

(2)

где  расход жидкого металла через дозирующий стакан;  плотность жидкого металла;  площадь поверхности поперечного сечения кристаллизатора;  время перемещения частиц жидкого металла от нижнего среза дозирующего стакана до мениска металла в кристаллизаторе.

Тянущая клеть включает в себя электромашинный усилитель, генератор, двигатель, редуктор и валки. Динамика этой цепи звеньев описывается линейным дифференциальным уравнением

(3)

где  постоянная времени клети;  коэффициент демпфирования; коэффициент усиления клети;  напряжение привода разгона клети.

Для измерения уровня металла в кристаллизаторе используется гамма-уровнемер, математическая модель которого с учетом неконтролируемой зоны и качания объекта может быть представлена системой нелинейных дифференциальных уравнений. ИМ стопора из-за значительного размыва последнего в процессе разливки должен обладать астатичностью.

Объект находится под действием внешних возмущений: размыва огнеупоров и посадки стопора на 0,07…0,12 м, падение уровня металла в сталеразливочном ковше до 2,5 м и качания кристаллизатора.

Выходной координатой объекта служит уровень металла в кристаллизаторе. Входными (управляющими) воздействиями является входное напряжение двигателя стопора и напряжение привода разгона клети. Управление МНЛЗ производится в следующей последовательности:

1) установка стопора при пуске машины в положение, обеспечивающее заполнение кристаллизатора до зоны измерения за 1,5…2 мин;

2) пуск тянущей клети и набор рабочей скорости по программе;

3) включение механизма качания кристаллизатора;

4) установление и стабилизация заданного уровня металла в кристаллизаторе;

5) стабилизация уровня металла в кристаллизаторе в установившемся режиме с помощью стопорного дозирования из сталеразливочного ковша;

6) поддержание постоянной на уровне 0,0092 м/с скорости вытягивания слитка из кристаллизатора.

Перерегулирование уровня металла в кристаллизаторе не должно превышать 50 %, статическая точность – не более ± 10 мм. На входное напряжение двигателя стопора наложено ограничение   где

Для обобщенного технологического объекта синтез закона управления проводят по линеаризованной модели объекта.

При переходе в нелинейную область состояния объекта закон управления усложняется. Закон управления содержит элементарные операции.