Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги из ГПНТБ / Применение вычислительной техники на металлургическом заводе

..pdf
Скачиваний:
3
Добавлен:
24.10.2023
Размер:
8.82 Mб
Скачать

сохраняется 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

 

 

 

 

 

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

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

 

//

//

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

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 712 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

 

 

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

8NAN,

 

запоминание

его

для

следующего

цикла,

проверка — «Остаток

8NAN

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

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ