книги из ГПНТБ / Применение вычислительной техники на металлургическом заводе
..pdfсохраняется в памяти машины и суммируется с числом выданных в дальнейшем заготовок.
Каждому участку печи в памяти ЭЦВМ соответству ют группы ячеек, где хранятся величины Rj, tnaj, tuuj
О |
150 |
JOO |
450 |
|
|
Время, мин |
|
|
|
Рис. 41. Влияние темпа выдачи заготовок на конечную температуру |
на |
|||
грева металла в методической печи |
|
|
|
|
и rC pj. При продвижении металла величины Rj |
и tcpj |
пе |
||
реносятся в соседние ячейки |
памяти ЭЦВМ |
(«по |
ходу |
|
перемещения |
металла»). |
|
|
|
Для приведенной на рис. 40 системы изменение тем пературы в методической зоне может быть аппроксими ровано линейным законом:
|
|
12 |
(78) |
|
|
|
|
' п . и л |
1 3 і |
'п-нп |
|
12 |
|
||
|
|
|
162
где п — число участков разбиения печи иа длине от сварочной зоны до рассматриваемой точки ра бочего пространства.
Если требуется большая точность аппроксимации температурной кривой в методической зоне, выражения (78) должны быть соответственно усложнены.
На рис. 41 приведены результаты цифрового моде лирования процесса нагрева при переменном темпе вы
дачи металла из |
печи (6УѴ — число |
заготовок, выданных |
|
из печи за время |
б т = 1 0 Л т = : 3 мин). |
||
2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ Н А Ч А Л Ь Н О Й СРЕДНЕЙ ТЕМПЕРАТУРЫ |
|||
З А Г О Т О В О К |
|
|
|
На входе в печь для |
прямого |
инструментального |
|
контроля доступна только |
начальная температура по |
верхности заготовок. Для перехода от температуры по
верхности |
/ н о в к |
средней |
температуре заготовки /С р не |
|||
обходимо |
аналитическим |
или |
экспериментальным пу |
|||
тем |
найти |
типовую |
зависимость |
между / П о в |
и / с р загото |
|
вок, |
остывающих |
по пути |
транспортировки |
от обжим |
ного стана до печей в конкретных условиях данного металлургического завода.
Экспериментальный метод (термопара в заготовке) в данном случае недостаточно эффективен, так как не возможно измерять температуру внутренних точек за готовки, остывающей после прокатного нагрева. Более перспективен экспериментально-расчетный метод, осно ванный на измерении температуры поверхности остыва ющей в технологическом потоке заготовки с последую щим расчетом ее средней температуры "на ЭЦВМ.
Для расчета на ЭЦВМ нестационарной теплопровод ности массивной призмы при граничных условиях пер
вого рода |
(известна |
температура поверхности) |
разобь |
||
ем сечение |
призмы |
на 100 элементов и вследствие сим |
|||
метричности задачи |
рассмотрим |
четвертую часть сече |
|||
ния — 25 элементов |
(рис. 42). |
|
|
|
|
Если размеры призмы 2R~X2B, |
то каждый |
элемент |
|||
имеет размеры гХ^, где r=R/lO, |
Ь = |
В/10. |
|
Окружаем расчетные элементы условным наружным слоем элементов, показанным на рис. 42 штриховой ли нией. Расчетная схема, таким образом, содержит 49 эле ментов (с 0 до 48), причем элементы 0, 6, 42 и 48 из дальнейшего рассмотрения исключаются.
и* |
163 |
Рассмотрим тепловой баланс элемента 8:
|
(U |
|
— |
+ (Л - |
/8) т - + |
(/. - /8) — + |
||||
|
|
|
г |
|
|
Ъ |
|
|
|
г |
|
|
|
|
|
|
b |
AT |
|
|
|
|
к - |
|
|
10 |
|
|
|
13 |
|
|
|
I |
г |
|
|
|
12 |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
—л |
||
|
|
14 |
/J |
16 |
17 |
Id |
Iff |
|
20 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
- _ J |
||
|
|
|
22 |
2J |
|
25 |
26 |
|
27 |
|
|
|
|
29 |
JO |
31 |
32 |
JJ |
J4 |
|
|
|
|
|
36 |
37 |
3d |
39 |
40 |
|
41 |
|
|
|
|
43 |
I «4 |
|
46 |
47 |
Г / Г |
||
|
|
|
|
|
4â |
I |
||||
|
|
|
|
__ JL |
__1. _ i |
|
|
|||
|
|
|
r |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Я |
|
|
|
|
|
|
Puc. |
42. |
Расчетная схема |
прямоугольной |
заготовки |
|||||
|
при |
расчете остывания |
на |
Э Ц В М |
|
|
|
|
||
ИЛИ |
«=^[77&++^+- |
|
(+іг)4 |
|||||||
|
2 |
|||||||||
|
а/ |
|
|
|
|
|
|
|
1 |
где а — коэффициент температуропроводности; |
индекс |
|||||
при |
t означает |
номер |
элемента разбиения. |
|||
В общем случае |
|
|
|
|
|
|
At, |
о/Дт Г |
(tH1 |
+ tl+J) |
+ |
+ |
|
b2 |
|
|||||
|
|
- 2 ( 1 + - ^ - ) / / |
|
(79) |
164
Температуру условного наружного слоя определим из условия равенства на границах действительных и рас
четных |
тепловых |
потоков. Так, для элементов 7 и 8 |
|||||||||
|
|
(^пов |
|
h)—г; |
— |
(t- |
^в) . |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
г/2 |
|
|
г |
|
|
т. е. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
t-j — 2/п О В |
^g. |
|
|
|||
Для остальных элементов условного слоя: |
|
||||||||||
/ — 2 / |
t |
|
• t |
|
= 2 / |
i |
|
||||
І-н5 |
t |
^ п о п |
'8-М2> '7,14,21,28.35 |
""пов |
*8,15,22,23,36' |
|
|||||
|
|
|
—t |
|
|
• t |
—t |
Зб-МО" |
|
||
|
'•13,20,27,34,41 |
|
|
42,19,26,33,40' |
Ч З - И 7 ~~ |
|
|||||
Коэффициент |
температуропроводности стали |
зави |
|||||||||
сит от температуры |
(табл. |
17). Расчет |
остывания |
про |
катной заготовки возможен также по методу эквивалент ного цилиндра, как это было описано ранее в примене
нии к кристаллизации |
призматического слитка. |
|||
|
|
|
Т а б л и ц а 17 |
|
Коэффициент температуропроводности |
углеродистой стали, м2/ч |
|||
Интервал температур, °С |
Содержание углерода . % |
|||
0,05-0,2 |
0,2—0,6 |
0,6—1,3 |
||
|
||||
0—100 |
0,056204 |
0,048843 |
0,045082 |
|
100—200 |
0,050786 |
0,045831 |
0,042104 |
|
200—300 |
0,044247 |
0,039033 |
0,035173 |
|
300—400 |
0,038056 |
0,036186 |
0,032236 |
|
400—500 |
0,033143 |
0,031561 |
0,027932 |
|
500—600 |
0,024740 |
0,023803 |
0,021571 |
|
600—700 |
0,020961 |
0,020195 |
0,018445 |
|
700—800 |
0,013441 |
0,010975 |
0,010383 |
|
800—900 |
0,013914 |
0,015548 |
0,019361 |
|
900—1000 |
0,017361 |
0,018046 |
0,019909 |
|
1000—II00 |
0,017746 |
0,018722 |
0,018908 |
|
1100—1200 |
0,020339 |
0,019556 |
0,020820 |
|
1200—1300 |
0,021005 |
0,020491 |
0,020784 |
На рис. 43 приведена кривая остывания поверхности блюма стали М75 сечением 270X280 мм на технологиче ской линии между блюмингом и участком методических нагревательных печей завода «Азовсталь». Для расче тов на ЭЦВМ по формуле (79) температуры отдельных
165
элементов блюма и затем его средней температуры тем пературную кривую поверхности аппроксимировали ло маной (по методу прямоугольников). На ЭЦВМ прово-
1200 X |
, |
т |
1 |
, |
|
200 \ |
1 |
1 |
1 |
1 |
|
// |
// |
/з |
m |
is |
|
|
Время, V |
|
|
|
|
Рис. 43. Температура поверхности блюма при остыва |
||||
|
нии м е ж д у блюмингом и методическими печами |
|
|||
дили |
расчет |
температуры |
по |
временным |
участкам |
(10 |
мин), в течение которых |
температуру поверхности |
считали постоянной. Результаты расчетов приведены на рис. 44 в форме зависимости tcp от tnoB- Такие же расче ты были выполнены для блюма из стали марки Ст4 се чением 270X280 мм.
166
Зависимость на рис. 44 может быть аппроксимирова на прямой
^ср.нач |
1,08/пов.нач- |
(^О) |
Таким образом, обработка экспериментальных дан ных показывает, что при остывании на воздухе массив
ность блюмов невелика, но ее все же следует учитывать и при посадке металла в печь пересчитывать температуру поверхности в среднюю температуру по формуле (80).
Аналогично можно определить начальную среднюю энтальпию металла:
/— h' t
/хр.нач — ге 'пов.нач
И Л И
І |
=Ü |
лk" t |
'ср.нач — |
'ср.нач' |
167
3. У П Р А В Л Я Ю Щ А Я М А Ш И Н А |
У М - І Н - Х М |
В СИСТЕМЕ А В Т О М А Т И З А Ц И |
И М Е Т О Д И Ч Е С К О Й ПЕЧИ |
Вычислительная машина УМ-1Н-ХМ, способная ра ботать круглосуточно, предназначена для контроля и уп равления технологическими процессами с относительно
небольшим |
объемом информации. Машина имеет |
во |
семь входных каналов преобразования напряжения |
от |
|
—5 до + 5 |
в в цифровой код и восемь каналов ввода |
ин |
формации через преобразователь угла поворота в код—
итого 16 входных каналов. |
Девять каналов выдачи |
ин |
формации, оборудованные |
преобразователями «код—• |
|
напряжение», преобразуют |
пять младших разрядов |
15- |
разрядного двоичного числа в постоянное напряжение 0—4,85 в.
Такие параметры машины УМ-1Н-ХМ позволяют ис пользовать ее для обслуживания одной методической печи в режиме контроля, управления или как советчика мастера.
Схема внешних соединений машины, установленной на методической печи, приведена на рис. 45.
Термопары /—6 в комплекте с электронными потен циометрами 7—12 измеряют температуры рабочего про странства печи tu t2, ts, /п.втіп и /п.нтт и поверхности заготовок на входе в печь /Нач (см. рис. 40). В потенци ометры типа КСП-3 встроены ферродинамнческие пре образователи ПФ4, преобразующие показания приборов в э. д. с. переменного тока. В дальнейшем эти сигналы преобразуются в напряжение постоянного тока (преоб разователями 13—18 типа ПФН) и поступают на вход вычислительной машины — на преобразователи «напря жение— код», которые преобразуют напряжение посто янного тока в двоичный 8-разрядный код с основной по грешностью преобразования ± 0 , 4 % .
Для измерения толщины заготовок предназначена механическая система с выходным преобразователем 19 типа ИУФ (индикатор угла ферродинамический) с ферродинамическим преобразователем ПФ. Сигнал индика тора угла поступает на вторичный прибор 20 типа ВФС, затем в преобразователь ПФН 21 и далее на вход ма шины.
Фотоэлектрические датчики 22 и 23 с буферными на копителями импульсов 24 и 25 преобразуют число вы-
168
В систему регулиробания и сигнализации
Рис. '15. Схема внешних соединении Э Ц В М УМ-1Н-ХМ на методической печи
данных б/Ѵг и посаженных бЛ^ заготовок в код, посту пающий в машину.
По девяти каналам выдачи информации расчетные температуры металла (средние и поверхности), число заготовок в печи N и рекомендуемые температуры ота пливаемых зон t\, t2 и t3 выводятся на электронные по тенциометры, установленные на тепловом щите печи. Сигналы потенциометров с помощью электрических дат чиков-преобразователей передаются и используются да лее в типовых системах теплового контроля и регули рования печи.
Блок-схема алгоритма расчетного контроля темпера туры металла в методической нагревательной печи при-
169
|
|
|
|
23 |
|
|
|
i |
IÔ |
|
|
Рис. 46. |
Блок-схема алгоритма расчетного |
контроля |
|
||
температуры металла в методической нагревательной |
|
||||
печи |
|
|
|
|
|
ведена на рис. 46 и содержит следующую |
последователь |
||||
ность операций: |
|
|
|
|
|
/ — расчет |
по |
сигналу программы времени (спустя |
|||
от после предыдущего расчета) ; |
|
|
|||
2 — опрос |
датчиков — накопителей |
величин |
бЛЛ |
||
и 6Л/2. Сбросить |
накопители |
на нуль |
(очистить |
па |
|
мять накопителей).; |
|
|
|
170
3 — вычисление числа заготовок в печи' |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
(Запомнить величину Nu для последующих |
вычислений); |
||||||||||||||||
4 — вычисление |
длины |
|
зоны |
разбиения |
печи, |
выра |
|||||||||||
женной числом заготовок в зоне |
разбиения |
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
AN = ЛУ32, |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
5 — сложение |
величины |
перемещения |
заготовок |
bN2 |
|||||||||||||
с остатком прошлых |
перемещений |
и |
получение |
8N; |
|||||||||||||
6 — вычисление |
остатка |
8N—AN, |
|
запоминание |
его |
||||||||||||
для |
следующего |
цикла, |
проверка — «Остаток |
8N—AN |
|||||||||||||
больше нуля»; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
іср |
|
|
|
|
||
7 — сдвиг |
параметров |
заготовок |
R, / с р , |
|
на |
одну |
|||||||||||
зону |
по ходу |
движения |
|
металла («передвинуть» |
заго |
||||||||||||
товки на один шаг в сторону выдачи); |
/ П О |
в . П а ч |
|
|
|
|
|||||||||||
8— опрос датчиков величин |
R |
и |
|
на |
входе |
||||||||||||
в.печь; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
9 — занесение RB |
ячейку памяти для первой зоны на |
||||||||||||||||
входе в печь; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
10 — расчет /ср. пач и tcp. нач |
(занести в ячейки |
памяти |
|||||||||||||||
для первой зоны на входе в печь) ; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
1 1 — подготовка |
программы |
для |
следующего |
цикла; |
|||||||||||||
12 |
— опрос |
датчиков |
температуры |
печи |
и |
занесение |
|||||||||||
/п.в и tn.w методической |
и сварочной |
и /п .в |
томильной зо |
||||||||||||||
ны в ячейки памяти; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
13 |
— занесение |
/ о р |
в |
|
ячейки |
памяти |
/п .п |
томильной |
|||||||||
зоны |
(температура |
монолитного пода); |
|
|
|
|
|
|
|||||||||
14 |
— вычисление |
приращения |
Д і с р |
для |
всех |
элемен |
|||||||||||
тов разбиения |
печи; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
15 — по і—/-диаграмме |
|
переход |
от і с р |
к / с р |
для |
всех |
|||||||||||
элементов печи; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
16 |
— подготовка |
программы |
для |
следующего |
цикла; |
||||||||||||
17 |
— увеличение |
в |
счетчике циклов |
числа |
циклов на |
единицу, сравнение числа циклов m с заданным /п3 , про
верка— «Разность |
m—т3 равна нулю»; |
||
18 |
— подготовка |
счетчика циклов |
для последующих |
вычислений; |
|
|
|
19 |
— вывод на табло и печать / с р ; |
|
|
20 |
— вычисление и вывод на табло |
и печать / п о в ; |
21— вывод на табло и печать УѴ;
22— вычисление и вывод на задатчики заданной температуры зон печи;
23-—конец (остановить программу).
171