РЕГУЛИРОВАНИЕ УРОВНЯ МЕТАЛЛА В ПРОМЕЖУТОЧНОМ КОВШЕ
DOI:
https://doi.org/10.20535/2519-450x.6.2015.62740Анотація
Богушевский В.С., Сухенко В.Ю.(НТУУ «КПІ»)
Система автоматического регулирования (САР) предназначена для поддержания уровня металла в промежуточном ковше на заданном значении путем управления стопором или скользящим шиберным затвором разливочного ковша. В системе используются непрерывные или двухпозиционные регуляторы, электрические или пневматические исполнительные механизмы. Если измерение уровня осуществляется по массе металла в промежуточном ковше, то в процессе регулирования поддерживается фактически заданная масса металла в ковше. Это приводит при изменении внутренней конфигурации ковша в процессе его эксплуатации к неточному регулированию уровня, и вследствие этого напора струи металла.
Более приемлемым, с нашей точки зрения, является фазовый бесконтактный метод, основанный на использовании техники сверхвысоких частот (СВЧ) [1]. Сложность применения этого метода связана с тем, что ковш покрыт футеровкой из шамотного кирпича, относящегося к категории несовершенных диэлектриков. Падающая и отраженные волны, проходя слой диэлектрика, претерпевают ослабление и некоторое искажение. При гармоническом процессе электромагнитное поле в несовершенном диэлектрике определим как [2]
где дифференциальный оператор Лапласа; соответственно электрическая и магнитная составляющие поля; круговая частота источника СВЧ излучения; магнитная проницаемость покрытия; комплексная диэлектрическая проницаемость покрытия; проводимость покрытия.
Рис. 1. Схема аппаратуры для определения электрических свойств покрытия:
1 – генератор; 2 – волновод; 3 – воздух; 4 – диэлектрик
Составляющие электромагнитного поля в несовершенном диэлектрике претерпевают затухание, причиной которого является рассеяние электромагнитной энергии из-за наличия токов проводимости. Для нахождения величины затухания необходимо знать диэлектрическую проницаемость применяемых покрытий, которую можно определить путем измерений, проводимых на поверхности раздела с воздухом. Для этого часть волновода 2, короткозамкнутого на конце, заполняют исследуемым материалом. Метод контроля основан на измерениях в линии передачи фазы и амплитуды стоячей электромагнитной волны, возникающей при наличии диэлектрика 4.
Если θ – фазовый сдвиг при отражении, то коэффициент отражения
(2)
где модуль |Р| находится при определении коэффициента стоячей волны s на входе линии. Тогда выражение (2) примет вид
(3)
Если первый минимум в картине стоячей электромагнитной волны находится на расстоянии dd от поверхности раздела, то λ
(4)
где длина волны в волноводе.
С учетом данных работы [1] получим выражение, связывающее входной импеданс на границе покрытия с параметрами измерительной линии
(5)
где соответственно входной импеданс на границе нахождения диэлектрика и свободного пространства; ld – толщина диэлектрического покрытия.
Величину в выражении (5) легко определить, например, графическим методом [3].
На основании описанной методики определены электрические свойства применяемых в металлургии защитных покрытий и их влияние на картину магнитного поля. В частности, исследованиями установлено, что шамотный кирпич – материал, не вносящий существенных потерь при прохождении через него потока электромагнитных колебаний сантиметрового диапазона волн. Радиоинтерференционный измеритель уровня обеспечивает достоверный контроль этого параметра жидкого металла в емкости, закрытой слоем шамотного кирпича.
Проведены исследования инфразвукового способа контроля уровня металла, основанного на резонансных свойствах промежуточного ковша как замкнутого объема. Промежуточный ковш представляет собой резонатор Гельмгольца, наполненный жидким металлом. Струя жидкого металла, переливаемая из сталеразливочного ковша в промежуточный, представляет собой источник звука. Заключенная в резонаторе газовая среда колеблется в унисон с ним. Амплитуда колебаний зависит от соотношения между величинами периодов собственного и вынужденного колебаний, а частота определяется соотношением [4]
(6)
где частота волн на поверхности жидкого металла, Гц; с – скорость распространения звука в газообразной среде, м/с; плотность газообразной среды, кг/м3; площадь поверхности горловины промежуточного ковша, м2; т – масса газообразной среды, кг; объем газа, м3.
Важной функцией измерительной части САР уровня металла в промежуточном ковше является выдача информации о фактической массе металла в конце разливки в систему оптимизации мерных заготовок [5], а также сигнализация о полном расходовании разливаемого металла.
Посилання
Лукоянов Б.Е. Измерение уровня металла в закрытых емкостях сталеразливочных агрегатов / Б.Е. Лукоянов, А.Д. Рохмистров // Автоматизация сталеплавильного производства. – М.: Металлургия, 1975. – № 6. – С. 132 – 137.
Харвей А.Ф. Техника СВЧ / А.Ф. Харвей. – М.: Сов. Радио, 1965. – 782 с.
Анго А. Математика для электро- и радиоинженеров / А. Анго. – М.: Наука, 1965. – 778 с.
Артынский В.М. Контроль уровня жидкого металла методами ультразвуковой техники / В.М. Артынский, И.И. Бирюков // Автоматизация сталеплавильного производства. – М.: Металлургия, 1975. – № 6. – С.137 – 144.
Богушевский В.С., Сухенко В.Ю. [Электронний ресурс] Оптимальные алгорит¬мы управления МНЛЗ // Матеріали XI Міжнародної науково-практичної конференції "Спеціальна металургія: вчора, сьогодні, завтра". – Режим доступу: http://www.fhotm.kpi.uua/labours/labours-2013.pdf. – С. 73 – 79.
##submission.downloads##
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2016 Нові матеріали і технології в машинобудуванні
![Creative Commons License](http://i.creativecommons.org/l/by-nc-nd/4.0/88x31.png)
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
Етика автора:
- Автор (або колектив авторів) несе (чи) відповідальність за новизну і достовірність результатів наукового дослідження. Автори статті повинні надавати достовірні результати проведених досліджень. Завідомо неправдиві або сфальсифіковані затвердження неприйнятні.
- Автори повинні гарантувати, що результати дослідження, викладені в поданій рукописи, повністю оригінальні.
- Запозичені фрагменти або твердження повинні бути оформлені з обов'язковим зазначенням автора та першоджерела.
- Неетичні і неприйнятні надмірні запозичення, а також плагіат в будь-яких формах, включаючи неоформлені цитати, перефразування або привласнення прав на результати чужих досліджень.
- Необхідно визнавати внесок всіх осіб, так чи інакше вплинули на хід дослідження, зокрема, в статті повинні бути представлені посилання на роботи, які мали значення при проведенні дослідження.
- Співавторами статті повинні бути вказані всі особи, які внесли істотний внесок у проведення дослідження.
- Автори не повинні надавати в журнал рукопис, яка була відправлена в інший журнал і знаходиться на розгляді, а також статтю, вже опубліковану в іншому виданні.
Етика редакції:
- Редакція несе відповідальність за оприлюднення авторських творів. При прийнятті рішення про публікацію редактор журналу керується достовірністю представлення даних і наукової значимістю даної роботи.
- Редактор повинен оцінювати інтелектуальний зміст рукописів. Виходячи з принципів конфіденційності неопубліковані дані, отримані з представлених до розгляду рукописів, не повинні використовуватися для особистих цілей або передаватися третім особам без письмової згоди автора.
- Редактор не повинен допускати до опублікування інформацію, якщо є достатньо підстав вважати, що вона є плагіатом.
Етика публікацій:
Журнал є виданням відкритого доступу. Всі статті вільні для перегляду, читання, завантаження та друку.
Матеріали приймаються українською, російською або англійською мовами і відповідно публікуються мовою оригіналу.