Курсовая работа: Система автоматического регулирования уровня металла в кристаллизаторе машины непрерывного литья заготовок

Годовая производительность, млн/т…………………….…..2,0

1.1 Объект переработки

Объектом переработки является жидкий металл. Основные технологические свойства: температура металла в пром. ковше Т = 1595 ± 5 °С (для нержавеющей стали)

1.2 Основные координатные возмущения

Основными координатными возмущениями, оказывающими влияние на процесс разливки является скорость вытягивания слитка, износ стакана в промежуточном ковше, остывание металла, а следовательно, повышение вязкости и динамические отклонения стопора от установившегося значения. Но так как температура изменяется очень плавно и в малом диапазоне, данное координатное возмущение незначительно. Наиболее важным и основным возмущением является износ донного стакана в пром. ковше, так как его состояние в каждый момент времени контролировать невозможно.

1.3 Математическая модель процесса

Постоянный уровень металла в кристаллизаторе (hкр = const) обеспечивается путём изменения подачи металла в кристаллизатор стопорным затвором промежуточного ковша при постоянной скорости вытягивания слитка.

Изменение объёма металла в кристаллизаторе, который при неизменном уровне должен быть величиной постоянной для промежутка времени Dt, может быть записано в виде [4]:

DQме Dt/ρме – Dhкр Fкр = 0 (1)

где DQме – изменение интенсивности подачи, м3/с;

Dt – отрезок времени, с;

ρме – плотность металла, кг/м3;

Dhкр – изменение уровня металла в кристаллизаторе, м;

Fкр – площадь живого сечения кристаллизатора, м2.

Из (1) получим:

(2)

Переходя к пределу при Dt®0, можно записать

, (3)

где

k = .

Dhkp . Fkp = DQ ®Dh =

Уравнение (3) – дифференциальное уравнение кристаллизатора МНЛЗ. Входной величиной при этом является x(t) = DQме, а выходной – уровень y(t) = hкр, т.е. можно уравнение (3) записать в общем виде:

(4)

Подача металла в кристаллизатор в зависимости от перемещения стопора определяется из выражения [4]:

Q = μfxρ, (5)

где fx – текущее значение проходного сечения, зависящее от высоты подъёма стопора, м2;

g – ускорение свободного падения, м/сек2;

h – уровень металла в пром. ковше, принимаемый равным 500 мм;

μ – коэффициент расхода, принятый, согласно эксперимантальным данным, равным 0,5;