Спосіб та пристрій регулювання рівня меніска рідкого металу в кристалізаторі установки безперервного розливання металів

1. Способ регулирования уровня мениска жидкого металла в кристаллизаторе установки непрерывной разливки металла, в соответствии с которым принимаются электрические сигналы, выдаваемые по меньшей мере одной парой датчиков, расположенных непосредственно над мениском, причем электрические сигналы этих датчиков представляют собой функцию соответствующих расстояний h1, h2 между датчиками и мениском, осуществляется комбинирование двух этих сигналов таким образом, чтобы получить единый сигнал, представляющий условный уровень мениска, и полученный таким образом единственный сигнал подается на средства управления устройства регулирования расхода жидкого металла, поступающего в данный кристаллизатор, с тем, чтобы средства управления приводили в действие устройство регулирования таким образом, чтобы привести условный уровень мениска к некоторой заданной величине h, отличающийся тем, что осуществляют нормализацию каждого сигнала, поступающего с датчиков, сопровождаемую исключением колебаний, имеющих одновременно частоту, превышающую некоторое пороговое значение F , и амплитуду, меньшую некоторого другого порогового значения D. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в процессе комбинирования сигналов, выдаваемых датчиками, осуществляют следующие операции: - вычисляют величину 37227 комбинированием таким образом, чтобы удалить из этих сигналов колебания, имеющие одновременно частоту, превышающую некоторое пороговое значение F, и амплитуду ниже некоторого порогового значения D. 7. Устройство по п.6, отличающееся тем, что оно содержит средства, предназначенные для преобразования в цифровую форму сигналов, выдава емых датчиками, а также тем, что средства, предназначенные для нормализации и комбинирования сигналов датчиков, представляют собой средства цифровой обработки. 8. Устройство по пункту 6 или 7, отличающееся тем, что датчики представляют собой датчики, измеряющие токи Фуко. _______________________ Предлагаемое изобретение касается установок для непрерывной разливки металлов, в частности, установок непрерывной разливки стали. Говоря более конкретно, данное изобретение касается способа регулирования уровня мениска жидкого металла, находящегося в кристаллизаторе установки непрерывной разливки металлов, и устройства для его осуществления. В установке непрерывной разливки стали жидкий металл, который истекает из разливочного ковша, сначала поступает транзитом в промежуточный резервуар, называемый промежуточным ковшом. Одна из функций этого промежуточного ковша состоит в том, чтобы ориентировать расплавленный металл в направлении единственного качающегося кристаллизатора или, в более общем случае, в направлении нескольких качающихся кристаллизаторов установки непрерывной разливки металла, в которых начинается отверждение изделий черной металлургии (слябов или плоских слитков, блюмов или других заготовок). Над каждым из кристаллизаторов расплавленный металл вытекает из промежуточного ковша через специальное выходное отверстие и образует таким образом разливочную струю, которая проникает в данный кристаллизатор проходя сквозь мениск, то есть поверхность или зеркало жидкого металла, уже находящегося в данном кристаллизаторе. На траектории своего движения между промежуточным ковшом и кристаллизатором упомянутая разливочная струя жидкого металла заключена в трубу из огнеупорного материала, называемую разливочным стаканом. Верхний конец этого разливочного стакана прикрепляется к днищу промежуточного ковша, тогда как его нижний конец проходит сквозь мениск и погружается в жидкий металл. Одним из основных параметров при получении бездефектной продукции является стабильность уровня мениска в кристаллизаторе установки непрерывной разливки металла. Если эта стабильность уровня не обеспечивается удовлетворительным образом, то отверждение изделия осуществляется в крайне изменчивых условиях. Так, может оказаться, что отвержденная толщина данного изделия локального слишком мала и появляется опасность, более или менее значительная, разрыва затвердевшей корки слитка. При этом в лучшем случае получается изделие с посредственным качеством поверхности, а в худшем случае жидкий металл может вылиться через образовавшиеся таким образом разрывы (явление, называемое "прорывом") и вызвать остановку процесса разливки и тяжелые повреждения данной установки. Средний уровень мениска обусловлен расходом расплавленной стали, выливающейся из промежуточного ковша, и скоростью, с которой данное изделие в процессе отверждения металла извлекается из данного кристаллизатора. Регулировка расхода жидкой стали, вытекающей из промежуточного ковша и попадающей В данный кристаллизатор, обычно осуществляется с помощью стопора, изготовленного из огнеупорного материала. При этом конический носок этого стопора в большей или меньшей степени перекрывает выходное отверстие промежуточного ковша. Даже в том случае, если необходимо поддерживать этот расход жидкого металла на постоянном уровне, все равно необходимо изменять текущее положение носка этого стопора с тем, чтобы учесть происходящие постепенно или мгновенно изменения других параметров разливки. Такими изменениями могут быть, например, изменение уровня жидкого металла в упомянутом промежуточном ковше, постепенный износ боковых отверстий разливочного стакана или их закупоривание неметаллическими включениями, а также внезапное откупоривание этих отверстий в том случае, когда упомянутые включения отрезаются от стенок разливочного стакана. Для обеспечения удовлетворительного регулирования уровня жидкого металла в кристаллизаторе установки непрерывной разливки металла необходимо использовать специальную автоматическую систему, которая могла бы управлять пространственным положением упомянутого стопора. Такая система автоматического управления обеспечивает перемещение в вертикальной плоскости упомянутого стопора в зависимости от результатов сравнения делаемого в данном случае уровня Главная функция разливочного стакана состоит в том, чтобы защитить струю жидкого расплавленного металла от его окисления атмосферным воздухом, а также не допустить того, чтобы в процессе пересечения этой струeй мениск она увлекала за собой часть шлака, покрывающего поверхность металла В кристаллизаторе, что могло бы нарушить чистоту отливаемого изделия, и наконец, придать течению жидкого металла в кристаллизатор конфигурацию, благоприятствующую удовлетворительному отверждению данного изделия. Для этого нижний конец упомянутого разливочного стакана может содержать множество специальных боковых отверстий или отверстий разливочного стакана, ориентированных каждое в одну или в другую сторону данного кристаллизатора. 2 37227 расположения мениска и фактически измеренного уровня этого мениска. Это измерение фактического уровня расположения мениска жидкого металла в кристаллизаторе обеспечивается обычно при помощи единственного оптического или индуктивного датчика. Такой датчик выдает электрический выходной сигнал, который после соответствующей обработки может быть использован для управления пространственным положением упомянутого стопора. Именно в случае непрерывной разливки металла для изготовления слябов проблема регулирования уровня мениска в кристаллизаторе является наиболее сложной для решения. Действительно, кристаллизаторы для получения слябов являются длинными и узкими и в каждый данный момент времени флюктуации уровня мениска могут быть весьма различными в разных частях данного кристаллизатора. В этом случае показания, получаемые от единственного датчика, измеряющего упомянутый уровень, не являются вполне репрезентативными по отношению к упомянутым флюктуациям уровня расположения мениска. С другой стороны, в установках непрерывной разливки металла нижний конец разливочного стакана содержит как правило два диаметрально противоположных боковых отверстия, каждое из которых ориентировано и соответствующим образом направляет струю жидкого металла в сторону одной из малых сторон данного кристаллизатора. Однако два этих боковых выходных отверстия разливочного стакана не закупориваются и не расширяются строго идентичным образом в течение всего процесса непрерывной разливки металла. Таким образом, потоки жидкого металла в данном кристаллизаторе могут распространяться несимметричным образом и волнистость, которая вследствие этого возникает на мениске, имеет весьма различную конфигурацию по одну и по другую стороны от разливочного стакана в каждый данный момент времени. В частности, в том случае, когда одно из боковых отверстий разливочного стакана внезапно открывается и если это открытие соответствующего выпускного отверстия происходит с той стороны разливочного стакана, где располагается датчик измерения уровня мениска, это открытие придает соответствующему возмущению преувеличенное значение по сравнению с реальным изменением среднего уровня мениска, вызываемым этим открытием. И наоборот, в том случае, когда внезапное откупоривание бокового выходного отверстия разливочного стакана происходит со стороны, противоположной расположению упомянутого датчика уровня мениска, этот датчик практически не реагирует на изменения, происходящие в момент этого откупоривания, или реагирует весьма ослабленным образом. В обоих упомянутых выше случаях стопор промежуточного ковша не имеет возможности управляться наилучшим образом и не позволяет обеспечить надлежащую реакцию на происходящие таким образом изменения ситуации. Наиболее близким техническим решением по совокупности существенных признаков и достигаемому техническому результату являются спо соб регулирования уровня мениска жидкого металла в кристаллизаторе установки непрерывной разливки металла и устройство для его осуществления, известные из патента JP 02137655. Известный способ заключается в том, что принимаются электрические сигналы, выдаваемые по меньшей мере одной парой датчиков, расположенных непосредственно над мениском, причем электрические сигналы этих датчиков представляют собой функцию соответствующих расстояний между датчиками и мениском, осуществляется комбинирование двух этих сигналов таким образом, чтобы получить единый сигнал, представляющий условный уровень мениска, и полученный таким образом единственный сигнал подается на средства управления устройства регулирования расхода жидкого металла, поступающего в данный кристаллизатор, с тем, чтобы упомянутые средства управления приводили в действие устройство регулирования расхода жидкого металла таким образом, чтобы привести упомянутый условный уровень мениска к некоторой заданной величине. Известный способ реализован в устройстве регулирования уровня мениска жидкого металла в кристаллизаторе установки непрерывной разливки металла, содержащем по меньшей мере одну пару датчиков, расположенных непосредственно над мениском, причем каждый из этих датчиков выдает сигнал, являющийся репрезентативным по отношению к соответствующему расстоянию h1 h2, датчика от упомянутого мениска, средства, предназначенные для комбинирования упомянутых сигналов и выдачи единого сигнала, являющегося репрезентативным по отношению к условному уровню упомянутого мениска, средства управления устройства регулирования расхода жидкого металла, поступающего в данный кристаллизатор. Указанные два датчика расположены по обе стороны от разливочного стакана, который погружен в расплавленный металл, находящийся в данном кристаллизаторе и установлены с возможностью перемещения вдоль продольной оси кристаллизатора. Скорость истечения жидкого металла в этом случае управляется в функции просто разности между выходными сигналами, выдаваемыми каждым из этих датчиков. Если такая конфигурация и представляет собой определенный прогресс по отношению к схеме с одним единственным датчиком, то это еще не означает, что она является вполне достаточной для удовлетворительного учета (не страдающего ни переоценкой, ни недооценкой реального состояния) всех реальных возмущений стабильного состояния мениска. В основу данного изобретения положена задача создания способа регулирования уровня мениска жидкого металла, учитывающий локальные возмущения мениска при помощи корректной оценки их влияния в реальной обстановке на средний уровень жидкого металла в данном кристаллизаторе, и устройство для его регулирования. Поставленная задача решается тем, что в способе регулирования уровня мениска жидкого металла в кристаллизаторе установки непрерывной разливки металла, в соответствии с которым принимаются электрические сигналы, выдаваемые по меньшей мере одной парой датчиков, рас 3 37227 Поставленная задача решается также тем, что в устройстве регулирования уровня мениска жидкого металла в кристаллизаторе установки непрерывной разливки металла, содержащем по меньшей мере одну пару датчиков, расположенных непосредственно над упомянутым мениском, каждый из этих датчиков выдает сигнал, являющийся репрезентативным по отношению к соответствующему расстоянию h1 , h2 датчика от мениска, средства, предназначенные для комбинирования упомянутых сигналов и выдачи единого сигнала, являющегося репрезентативным по отношению к условному уровню упомянутого мениска, в средства управления устройства регулирования расхода жидкого металла, поступающего в данный кристаллизатор, согласно изобретению предусмотрены также средства для нормализации сигналов датчиков перед их комбинированием таким образом, чтобы удалить из этих сигналов колебания, имеющие одновременно частоту, превышающую некоторое пороговое значение F, и амплитуду ниже некоторого порогового значения D. Целесообразно предусмотреть средства, предназначенные для преобразования в цифровую форму сигналов, выдаваемых датчиками, а также необходимо, чтобы средства, предназначенные для нормализации и комбинирования сигналов датчиков, представляли собой средства цифровой обработки. При этом датчики представляют собой датчики, измеряющие токи Фуко. Как будет понятно из приведенного ниже описания, данное изобретение состоит в осуществлении специальной обработки электрических сигналов, исходящих от упомянутых выше датчиков, перед их комбинированием, причем из этих сигналов исключаются колебания высокой частоты и малой амплитуды, после чего осуществляется комбинирование этих сигналов в единственный сигнал надлежащим в данном случае образом. Предлагаемое изобретение будет лучше понято из приведенного ниже описания, в котором приводятся ссылки на единственную приведенную в приложении фигуру. На этой фигуре приведено схематическое изображение в разрезе промежуточного ковша и кристаллизатора установки непрерывной разливки металла, предназначенного для изготовления слябов и оборудованного устройством в соответствии с предлагаемым изобретением. Расплавленная сталь 1 в жидком состоянии, содержащаяся в промежуточном ковше 2, изливается через выходное отверстие 3, выполненное в днище 4 упомянутого промежуточного ковша 2, в качающийся кристаллизатор 5, не имеющий дна. Боковые стенки 6 и 7 кристаллизатора 2 подвергаются энергичному охлаждению при помощи внутренней циркуляции охлаждающей воды. Против этих охлаждаемых стенок 6 и 7 начинается образование затвердевшей корки 8 слитка. Эта затвердевшая часть постепенно распространяется на все сечение отличаемого в данном случае сляба по мере того, как этот сляб извлекается из данной установки, что схематически показано стрелкой 9 на приведенной фигуре. На траектории своего движения между промежуточным ковшом 2 и кристаллизатором 5 жидкая сталь 1 защищена от внешних воздействий положенных непосредственно над мениском, причем электрические сигналы этих датчиков представляют собой функцию соответствующих расстояний h1 , h2 между датчиками и мениском, осуществляется комбинирование двух этих сигналов таким образом, чтобы получить единый сигнал, представляющий условный уровень мениска, и полученный таким образом единственный сигнал подается на средства управления устройства регулирования расхода жидкого металла, поступающего в данный кристаллизатор, с тем, чтобы упомянутые средства управления приводили в действие устройство регулирования таким образом, чтобы привести упомянутый условный уровень мениска к некоторой заданной величине h, согласно изобретению осуществляют нормализацию каждого сигнала, поступающего с датчиков, сопровождаемую исключением колебаний, имеющих одновременно частоту, превышающую некоторое пороговое значение F, амплитуду, меньшую некоторого другого порогового значения D. Такая реализация способа позволяет существенным образом уменьшить амплитуду вредных флуктуации уровня мениска, неблагоприятным образом влияющих на качество получаемых слябов, и все это с учетом всего мениска в целом. В предпочтительном варианте реализации осуществляется комбинирование упомянутых выше сигналов следующим образом: h + h - 2h - рассчитывается величина | M | = 1 2 2 и ее абсолютное значение или модуль | M | ; - производится сравнение модуля | M | с двумя предварительно определенными величинами дифф. мин и дифф.макс , причем соблюдается условие дифф.мин