Реферат: Измерение уровня жидкого металла в кристаллизаторе МНЛЗ

<span Times New Roman",«serif»">Министерствообразования Российской Федерации

<span Times New Roman",«serif»">МагнитогорскийГосударственный Технический Университет

<span Times New Roman",«serif»"> им Г.И. Носова

<span Times New Roman",«serif»"> Факультет Аи ВТ

<span Times New Roman",«serif»">

<span Times New Roman",«serif»">КафедраПромышленной Кибернетики и Систем Управления

<span Times New Roman",«serif»">Курсовая работа

<span Times New Roman",«serif»">По дисциплине:

<span Times New Roman",«serif»"> Техническиеизмерения и приборы

<span Times New Roman",«serif»">На тему:

<span Times New Roman",«serif»">  Измерение уровня жидкого металла в

<span Times New Roman",«serif»">кристаллизатореМНЛЗ

<span Times New Roman",«serif»">Выполнилстудент группы АМ-00-1:

<span Times New Roman",«serif»">СеребренниковД.Г.

<span Times New Roman",«serif»">             Проверил: Сергеев

<span Times New Roman",«serif»"> А.И.

<span Times New Roman",«serif»">Магнитогорск2003

<span Times New Roman",«serif»">

Содержание

 TOC o «1-6» h z u СодержаниеPAGEREF _Toc35410331 h 1<span Times New Roman",«serif»;mso-no-proof: yes">

ВведениеPAGEREF _Toc35410332 h 2<span Times New Roman",«serif»;mso-no-proof: yes">

Способыизмерения уровня жидкого металла в кристаллизаторе МНЛЗPAGEREF _Toc35410333 h 7<span Times New Roman",«serif»;mso-no-proof: yes">

ИЗМЕРЕНИЕ   УРОВНЯ  С   ПОМОЩЬЮ РАДИОАКТИВНЫХ   ИЗОТОПОВPAGEREF _Toc35410334 h 7<span Times New Roman",«serif»;mso-no-proof: yes">

ОбластьпримененияPAGEREF _Toc35410335 h 7<span Times New Roman",«serif»;mso-no-proof: yes">

Измерениеуровня металла в кристаллизаторе посредством измерительного устройства,  работающего на основе радиоактивностиPAGEREF _Toc35410336 h 10<span Times New Roman",«serif»;mso-no-proof: yes">

Датчикиинфракрасного излучения для определения уровня металла в кристаллизатореPAGEREF _Toc35410337 h 14<span Times New Roman",«serif»;mso-no-proof: yes">

Методконтроля уровня металла в кристаллизаторе основанный на использовании вихревыхтоков, индуктируемых катушкой, размещенной над зеркалом жидкого металла вкристаллизаторе.PAGEREF _Toc35410338 h 16<span Times New Roman",«serif»;mso-no-proof: yes">

СистемауровеньPAGEREF _Toc35410339 h 23<span Times New Roman",«serif»;mso-no-proof: yes">

СписоклитературыPAGEREF _Toc35410340 h 34<span Times New Roman",«serif»;mso-no-proof: yes">

Введение

<span Times New Roman",«serif»">             Стабилизация уровня металла вкристаллизаторе является важнейшей и наиболее сложной задачей автоматизации МНЛЗ.[1]

<span Times New Roman",«serif»">Рассмотримпараметры, оказывающие влияние на уровень ме­талла в кристаллизаторе.

<span Times New Roman",«serif»">На рис. 1 схематично показана частьтехнологической линии разливки металла от промежуточного ковша до тянущейклети. Жидкий металл, находящийся в промежуточном ковше, под дейст­вием силытяжести вытекает через стакан в ков­ше и попадает в кристаллизатор, гденачинаются кристаллизация и образование слитка.

<span Times New Roman",«serif»">Дальше металл сопределенной скоростью вытягивается из кристаллизатора, проходит зону вторичногоохлаждения и входит в ролики тяну­щей клети, которые обеспечивают его непрерыв­ноедвижение по технологической линии. Затвер­девший слиток после тянущей клетиразрезается на заготовки заданной длины.

<span Times New Roman",«serif»">Основныеособенности технологии разливки следующие.

<img src="/cache/referats/14119/image002.jpg" v:shapes="_x0000_i1026"><span Times New Roman",«serif»">

<span Times New Roman",«serif»">Рис.1. Технологическая схе­ма разливки ме­талла вкрис­таллизатор: ПК — промежуточный ковш; К — кристал­лизатор; ТК — тянущаяклеть; Р — резак.

<span Times New Roman",«serif»">Технологическийцикл имеет, как правило, по­стоянную длительность и большую часть време­нипроцесс является стационарным. Только дваж­ды, в начале разливки и в конце,имеет место нестационарный режим.

<span Times New Roman",«serif»">Переход отнестационарного режима к стацио­нарному можно охарактеризовать следующей си­стемойравенств:

<span Times New Roman",«serif»"><img src="/cache/referats/14119/image004.gif" v:shapes="_x0000_i1027">

<span Times New Roman",«serif»">где

<span Times New Roman",«serif»; mso-ansi-language:EN-US">HT<span Times New Roman",«serif»"> и <span Times New Roman",«serif»; mso-ansi-language:EN-US">H<span Times New Roman",«serif»">З<span Times New Roman",«serif»"> соответственно   текущий изаданный   уровень ме­талла в промежуточномковше; <span Times New Roman",«serif»; mso-ansi-language:EN-US">VT<span Times New Roman",«serif»"> и <span Times New Roman",«serif»;mso-ansi-language: EN-US">V<span Times New Roman",«serif»">3<span Times New Roman",«serif»"> — скороститянущей клети; <span Times New Roman",«serif»;mso-ansi-language:EN-US">hT<span Times New Roman",«serif»"> и <span Times New Roman",«serif»; mso-ansi-language:EN-US">h<span Times New Roman",«serif»">3 <span Times New Roman",«serif»">— уровни металла в кристаллизаторе. Считается,что на установке могут быть обеспечены заданные значения <span Times New Roman",«serif»; mso-ansi-language:EN-US">H<span Times New Roman",«serif»">З<span Times New Roman",«serif»">, <span Times New Roman",«serif»;mso-ansi-language: EN-US">V<span Times New Roman",«serif»">3<span Times New Roman",«serif»">и<span Times New Roman",«serif»; mso-ansi-language:EN-US">h<span Times New Roman",«serif»">3<span Times New Roman",«serif»">.

<span Times New Roman",«serif»">Четвертоеравенство, характеризующее состояние теплового ба­ланса, не показано, поскольку,оно непринципиально для рассмат­риваемого случая.

<span Times New Roman",«serif»">Для подавляющегобольшинства МНЛЗ величины

<span Times New Roman",«serif»;mso-ansi-language:EN-US">H<span Times New Roman",«serif»">З<span Times New Roman",«serif»"> и <span Times New Roman",«serif»; mso-ansi-language:EN-US">h<span Times New Roman",«serif»">3<span Times New Roman",«serif»">  от разливки к разливке изменяются   незначительно.    Скорость v3колеблется в  10 раз и более.    Сечения кристаллизаторов также могут изменятьсяв  больших пределах от  100X100 мм до 250Х 1600 мм (от 0,01 м2до 0,4 м2), т. е. в 40 раз.

<span Times New Roman",«serif»"> Однако изменения скорости v3 разливки исечений кристалли­заторов характерны для разных типов МНЛЗ, а не конкретных,Для конкретной МНЛЗ эти параметры почти неизменны или из­меняются в более узкихпределах, например, скорость — в 2 раза, сечение — в 4 раза.

<span Times New Roman",«serif»">Можно такжеотметить тенденцию к сохранению постоянства производительности МНЛЗ, т. е. сохраняетсяпроизведение

<span Times New Roman",«serif»">

<span Times New Roman",«serif»">П =

<span Times New Roman",«serif»; mso-ansi-language:EN-US">V<span Times New Roman",«serif»">c • SK  м3/мин,

<span Times New Roman",«serif»">

<span Times New Roman",«serif»">где 1>с —скорость движения слитка; SK — сечение кристаллизатора.

<span Times New Roman",«serif»">При одинаковыхобъемах разливаемой стали это означает, что время разливки, а следовательно, ирасходные характеристики стопорных пар ковшей не изменяются.

<span Times New Roman",«serif»">

<span Times New Roman",«serif»">Краткорассмотрим особенности применяемых стопорных пар промежуточных ковшей. Как правило,стаканы имеют комбиниро­ванные внутренние стенки. Верхняя часть стаканавыполняется по фор­ме коноидальной насадки, которая позволяет избежатьобразования внутреннего сжатия струи, значи­тельно уменьшает сопротивлениестакана, а также увеличивает рас­ход.

<span Times New Roman",«serif»"><img src="/cache/referats/14119/image006.jpg" v:shapes="_x0000_i1028">

<span Times New Roman",«serif»">Рис. 2. Характеристика сто­порной пары:

<span Times New Roman",«serif»">Qn,hС, h'c, h«c— координа­ты рабочей точки; Qn —значение расхода при разли­ве стопорной пары и фик­сированном положениистопора;

<span Times New Roman»,«serif»">h 0, hQ —смещение ко­ординаты положения стопо­ра при его закрытии.

<span Times New Roman",«serif»">

<span Times New Roman",«serif»">Форма стопора в большинстве случаевопределяется требования­ми высокой стойкости при дроссели­ровании металла черезстопорную пару.

<span Times New Roman",«serif»">Результирующая расходная ха­рактеристикаявляется сложной кривой. На ней можно выделить три основных участка (рис. 2).

<span Times New Roman",«serif»">Первый (нижний)характерен для случая сравнительно высокого сопротивления стопорной пары. Струяжидкого металла неплотная, имеет малую кинетическую энергию и тенденцию к периодическимдви­жениям по стенкам стакана.

<span Times New Roman",«serif»">Второй (средний)характеризует резкое увеличение расхода через стопорную пару вследствие эффектаподсасывания стакана. Сопротивление стопорной пары остается сравнительновысоким, кинетическая энергия струи возрастает. Поэтому стопорная парадостаточно сильно подвержена разрушающему действию жидкого металла.

<span Times New Roman",«serif»">

<span Times New Roman",«serif»">Третий (верхний)характеризует выход стопора из зоны интен­сивного дросселирования. Сопротивлениежидкому металлу умень­шается. Струя почти полностью заполняет стакан, стопор неока­зывает никакого сопротивления потоку металла, и расход опреде­ляется толькосечением стакана и гидростатическим напором (кри­вая переходит в прямую линию).

<span Times New Roman",«serif»">Для   определения  расхода   при   полностью  открытом   стопоре  можно воспользоваться известной из гидравликиформулой

<span Times New Roman",«serif»; mso-ansi-language:EN-US">Q

<span Times New Roman",«serif»">m =μSc<img src="/cache/referats/14119/image008.gif" v:shapes="_x0000_i1029"><span Times New Roman",«serif»;mso-ansi-language:EN-US">gHT<span Times New Roman",«serif»">,      (2)

<span Times New Roman",«serif»"> Где  Sc— сечение стакана;

<span Times New Roman",«serif»">        

<span Times New Roman",«serif»; mso-ansi-language:EN-US">g<span Times New Roman",«serif»"> — ускорение свободного падения.

<span Times New Roman",«serif»">         Величина уровня металла в промежуточном ковше

<span Times New Roman",«serif»; mso-ansi-language:EN-US">H<span Times New Roman",«serif»">ПК<span Times New Roman",«serif»"> должна отсчитываться от центра тяжести столба металла в стакане.

<span Times New Roman",«serif»">Как показываетопытная проверка, для спокойных марок стали в нормальных условиях разливки   μ=0,9<img src="/cache/referats/14119/image010.gif" v:shapes="_x0000_i1030"> 

<span Times New Roman",«serif»">       Общаяпротяженность расходной характеристики для  стопор­ной пары при наибольшейустойчивости размыву небольшая, около 15 мм. Из них на наиболее крутую и линейнуючасть приходится а..-7 мм.  Изменяя  геометрию  и  форму  стопорной пары,  можно расширить линейную часть, однако впроцессе разливки при недостаточной стойкости  огнеупоров  могут произойти  необратимые изменения   конфигурации    стопора и   стакана   и  соответственно существенные искажения всей формы расходной характеристики.

<span Times New Roman",«serif»">        Поэтому   часто   оказывается  целесообразным   выбрать   такую форму дросселирующей пары, при которойее геометрические раз­меры в процессе разливки не изменяются. В этом случае видкривой  расходной характеристики также неизменяется, она только перемещается параллельно самой себе влево вдоль оси

<span Times New Roman",«serif»; mso-ansi-language:EN-US">hC<span Times New Roman",«serif»">  (кри­вые 1, 2, 3).

<span Times New Roman",«serif»">Все  сказанное относится прежде всего к стопору,поскольку в основном он подвержен размыву струей металла. Положениеусложняется, когда значительно размывается стакан.

<span Times New Roman",«serif»">Одним из важныхмоментов перехода к стационарному режиму разливки является правильный выборположения рабочей точки на расходной характеристике. Кроме того, дляобеспечения нор­мального режима дросселирования необходимо, чтобы это поло­жениесохранялось фиксированным от разливки « разливке.

<span Times New Roman",«serif»">Выполнение этихтребований создает дополнительные труд­ности, а иногда, при частом изменениизаказов на слитки, оказы­вается чрезвычайно сложным.

<span Times New Roman",«serif»">Действительно,для того чтобы рабочая точка при достижений стационарного режима находилась взаданном положении, необ­ходимо:

<span Times New Roman",«serif»">1)строгособлюдать допуски на изготовление стаканов и стопоров;

<span Times New Roman",«serif»">2)сохранятьпостоянной производительность МНЛЗ при изменениях размеров слитка,  когда сечения  стаканов остаютсянеизменными;

<span Times New Roman",«serif»">3)стабилизироватьзаданное значение уровня металла в промежуточном ковше;

<span Times New Roman",«serif»">4)обеспечитьпостоянство вязкости стали в определенных пределах.

<span Times New Roman",«serif»">Одним  из вариантов  технологического  режима является  раз­ливка через стаканбез дросселирования, так называемая разливка

<span Times New Roman",«serif»">с дозатором. Вэтом случае стопор выводится из зоны дросселиро­вания и расход определяется в соответствиис формулой  (2).

<span Times New Roman",«serif»">Такой режимприменяется при получении слитков малых сече­ний и обеспечивает хорошую струюметалла <из промежуточного ковша. Соответствующим выбором материалаогнеупора достига­ется высокая стойкость стакана и отсутствие размыва. Притакой разливке требования, перечисленные в пунктах 1, 3, ,4, остаются в силе.Невыполнение одного из них приводит к нарушению ре­жима разливки и может крайненеблагоприятно сказаться на ка­честве слитка.

<span Times New Roman",«serif»">Рассмотренные  технологические    особенности разливки  стали имеют большое значениедля проектирования систем автоматизации МНЛЗ, в частности, системы автоматическогорегулирована уровня металла в кристаллизаторе. Одним из важных технологическихтребований является стабилизация уровня металла в кристаллизаторе,  качество которой  необходимо оценивать в первую очередь поамплитудному критерию.

<span Times New Roman",«serif»">Кроме того, сцелью повышения надежности оборудовании необходимо обеспечить медленные(низкочастотные) колебаний уровня, чтобы повысить надежность оборудования.Поэтому лучшей является система, которая позволяет получить минимальные поамплитуде и частоте изменения уровня.    

<span Times New Roman",«serif»">Величина уровняметалла в кристаллизаторе связана с поступ­лением жидкой стали из промежуточногоковша (QП) и выходом слитка из кристаллизатора (QK).Уровень металла в кристаллизаторе будет неизменным, если в единицу временибудет поступать и вы­ходить одинаковое количество стали, т. е.

<span Times New Roman",«serif»">QП —QK = 0.(3)

<span Times New Roman",«serif»">

<span Times New Roman",«serif»">Самыенезначительные отклонения этой разности от нуля при­ведут к неограниченному повышениюили понижению уровня ме­талла.

<span Times New Roman",«serif»">Величины QПи QK не зависят от уровня металла в кристалли­заторе, поэтому рассматриваемыйобъект регулирования не обла­дает самовыравниванием. На низких частотах онописывается дифференциальным уравнением первого порядка. Решение уравненияпоказывает, что реакция на выходе (уровень металла в кристалли­заторе)представляет собой интеграл от входной функции (соот­ношения расходов металла QПи QK). Таким образом, объект яв­ляется интегрирующим и,следовательно, создает сдвиг по фазе между уходом и выходом  <img src="/cache/referats/14119/image012.gif" v:shapes="_x0000_i1031">

<span Times New Roman",«serif»">Для выполнения(3) необходимо воздействовать на QП или QK, т. е.изменить положение стопора или скорость вытягивания слит­ка. В небольшихпределах изменение может быть достигнуто за счет повышения или понижения уровняметалла в промежуточном ковше.

<span Times New Roman",«serif»">Анализ  возмущающих воздействий  показывает, что  в стационарном режиме разливки нет интенсивных возмущений.

<span Times New Roman",«serif»">Незначительныеизменения QK вызываются возмущениями по нагрузке на тянущую клеть, при которыхскорость вытягивания слитка может изменяться не более чем на 5%.

<span Times New Roman",«serif»">Изменения QKмогут быть вызваны колебаниями уровня метал­ла в промежуточном ковше, а такжеразмывом стопора. Оба воз­мущения являются низкочастотными, т. е. медленноизменяют зна­чение QK, при этом величина влияния на условия разливки пер­вого незначительна.

<span Times New Roman",«serif»">Таким образом,основной задачей является обеспечение высо­кой устойчивости в системе автоматическогорегулирования уров­ня путем применения соответствующих регуляторов.

<span Times New Roman",«serif»">С этой точкизрения системы автоматического регулирования со стопором или тянущей клетьюимеют несколько разные возмож­ности.

<span Times New Roman",«serif»">Выше отмечалось,что при размыве стопора расходная харак­теристика смещается. Изменения расхода,связанные с этим сме­щением, могут быть весьма большими.

<span Times New Roman",«serif»">Прииспользовании пропорционального регулятора из-за суще­ственной нелинейностирасходной характеристики, а также инте­грирующих свойств объекта для получениядостаточного запаса устойчивости приходится снижать коэффициент усиления. Это всвою очередь приводит к значительному увеличению статиче­ской ошибки.

<span Times New Roman",«serif»">Для уменьшениястатической ошибки необходимо ввести кор­рекцию по интегралу. Однако при этомснижается запас устойчивости и в системе возникают колебания. Таким образом,значи­тельное смещение расходной характеристики — явление весьма нежелательное,однако избежать его в системе со стопором прак­тически невозможно.

<span Times New Roman",«serif»">В системерегулирования уровня металла стопором имеются и другие трудности. Это высокий коэффициентрегулирующего органа (стопорной пары) и значительные его изменения при изме­ненииположения рабочей точки на расходной характеристике. Первое, как известно, всистемах регулирования нежелательно, так как требует высокой точности работы регулирующегоприбора, исполнительного механизма и регулирующего органа. Кроме того; недопускаются запаздывание, гистерезис, зона нечувствитель­ности.

<span Times New Roman",«serif»">Практически этоозначает необходимость выполнения достаточ­но высоких требований для элементовсистемы, что, естественно, удорожает их изготовление и эксплуатацию. Еслидобавить к это­му, что исполнительный механизм и регулирующий орган (стопорныймеханизм) работают в условиях резкого перепада температур, то станут яснымитехнические трудности выполнения системы.

<span Times New Roman",«serif»">Не менеесущественным в этих условиях является стабильность общего коэффициента усиленияв системе, величина которого зависит от положения рабочей точки на расходнойхарактеристике. Изменение ее положения может привести к резкому ухудшению процессарегулирования. Поэтому во время разливки недопустимо понижение уровня впромежуточном ковше ниже определенного значения, а также повышение скоростиразливки выше рабочей для данного сечения слитка.

<span Times New Roman",«serif»">В системе стянущей клетью можно получить более высокий запас устойчивости, что объясняетсяследующим: во-первых, харак­теристики в системе являются линейными в широкомдиапазоне величин сигналов, что позволяет увеличить коэффициент усиле­ния пропорциональнойчасти регулятора; во-вторых, вследствие высокой стойкости стакана изменениярасхода незначительны, и, следовательно, статическая ошибка ограничена.Введение ин­теграла в закон регулирования ухудшает запас устойчивости системы несущественно.

<span Times New Roman",«serif»">Рассмотрим ещеодин момент, важность и влияние которого одинаковы для систем регулирования состопором и тянущей клетью, а именно, работу систем при изменении сеченийразливае­мых слитков, т. е. при изменении поперечных размеров кристалли­заторов.Частота такой смены может быть различной (несколько раз в день, один раз внеделю, месяц, год).

<span Times New Roman",«serif»">Интереспредставляет прежде всего частая смена сечений, так как это наиболее сложный иобщий случай. Уже отмечалось, что для МНЛЗ одного типа площади сечения слитковмогут изменяться, примерно в 4 раза. Дальнейшее расширение диапазона  сечений — нецелесообразно по технологическими конструктивным соображе­ниям, поэтому названную величину можно считать предельной,

<span Times New Roman",«serif»">Известно, чточувствительность объекта к возмущению обрат­но пропорциональна площади поперечногосечения резервуара, т. е. коэффициенту емкости. Чем больше площадь сечения, тембольше коэффициент емкости и тем меньше чувствительность объекта к возмущению.Это означает, что коэффициент усиления в системе автоматического регулированиятакже изменяется в 4 раза.

<span Times New Roman",«serif»">В связи с этиммогут быть применены различные способы, ста­билизирующие работу систем, однаконаиболее простым является улучшение фазовых характеристик систем регулированияи повы­шение общего коэффициента усиления без изменения запаса устойчивости.

<span Times New Roman",«serif»">Если такаянастройка будет выполнена для самого высокого коэффициента усиления в системе,то снижение его в 4 раза только увеличит запас устойчивости. При этом качестворегулирования останется достаточно высоким, так как одновременно с пониже­ниемкоэффициента усиления чувствительность уровня к возму­щениям уменьшается.

<span Times New Roman",«serif»">Хорошиерезультаты можно получить, используя другие вариан­ты компромиссной настройки,а также ступенчатое изменение коэффициента усиления  при  переходе от  одного  диапазона  сечения к другому.

<span Times New Roman",«serif»">Применениесистемы автоматического регулирования уровня металла в кристаллизаторе при получениислитков малых сечений не встречает особых трудностей.

<span Times New Roman",«serif»">Увеличениекоэффициента усиления в системе, связанное с уменьшением сечениякристаллизатора, может быть скомпенси­ровано. В системе со стопором частичнаякомпенсация происходит в связи с уменьшением диаметра стакана, так как длямалых се­чений производительность машин МНЛЗ все-таки снижается. Рас­ходнаяхарактеристика становится более пологой.

<span Times New Roman",«serif»">При стабилизацииуровня с помощью тянущей клети снижение коэффициента усиления может бытьдостигнуто за счет регулирую­щего органа.

<span Times New Roman",«serif»">В обоих случаяхвыбор требуемого коэффициента усиления можно осуществить с помощью регулирующегоприбора. Тем не менее хорошее качество регулирования уровня может быть достиг­нутотолько за счет улучшения фазовых характеристик, поэтому целесообразноприменение корректирующих цепей.

<span Times New Roman",«serif»">В статьерассмотрены в основном все особенности систем автоматического регулированияметалла в кристаллизаторе, вытекающие  из   технологических   режимов  работы   МНЛЗ,   применяемых в настоящее время.

<span Times New Roman",«serif»">  Выводы из вышеизложенного могут быть следующие.

<span Times New Roman",«serif»">1)В силуширокого диапазона технологических режимов работы МНЛЗ, а также конструктивныхрешений оборудования в настоящее время применяются системы автоматическогорегулирования с использованием стопора и тянущей клети. Это необходимоучитывать при  проектировании систем.

<span Times New Roman",«serif»">2)Системыавтоматического регулирования должны предусматривать особенноститехнологических режимов и конструкцию оборудования  и обладать  необходимой  для этой  цели  универсальностью.

<span Times New Roman",«serif»">3)Анализособенностей в системах регулирования со стопором и тянущей клетью показывает,что правильным и возможным для реализации универсальности является применениевариантных решений проектирования с использованием типовой аппаратуры.

<span Times New Roman",«serif»">

Способыизмерения уровня жидкого металла в кристаллизаторе МНЛЗ

<span Times New Roman",«serif»">В последнеевремя разработаны новые методы непрерывной разливки стали, в соответствии с которымиразливаемый металл до образования наружной корки не подвергается воздействию ок­ружающейатмосферы. Предложены две технологи­ческие схемы разливки: под некоторымизбыточ­ным давлением нейтрального газа и с вакуумированием металла непосредственнов потоке.[2]

<span Times New Roman",«serif»">При разливке поддавлением в среде за­щитного газа исключается возможность интен­сивного окисленияметалла кислородом окружа­ющей атмосферы; при разливке под разрежением, крометого, удается выделить и удалить из раз­ливаемого металла нежелательные газовыекомпо­ненты»

<span Times New Roman",«serif»">Однакоосуществление предложенных схем в связи с необходимостью тщательной гермети­зациивсего тракта разливки требует усложнения конструкции машин и полной автоматизациисис­темы управления, поскольку в этом случае ручное управление практическиисключается.

<span Times New Roman",«serif»">В условияхизбыточного давления нейтраль­ного газа между промежуточной емкостью и кри­сталлизаторомважное значение приобретает стабилизация уровня жидкого металла в кристалли­заторе.

<span Times New Roman",«serif»">

<span Times New Roman",«serif»;mso-fareast-font-family: «Times New Roman»;mso-ansi-language:RU;mso-fareast-language:RU;mso-bidi-language: AR-SA">
ИЗМЕРЕНИЕ  УРОВНЯ   С   ПОМОЩЬЮ РАДИОАКТИВНЫХ   ИЗОТОПОВ   Область применения

<span Times New Roman",«serif»">Измерениеуровня при помощи радиоактивных изотопов целе­сообразно прежде всего там, гдевследствие наличия специфиче­ских условий, а именно: высокого давления,разреженности, агрес­сивности среды — нельзя использовать обычные приборы.[2]Этот способ используют для измерения уровня заполнения резервуа­ров, силосныхбашен и бункеров, где нельзя установить измери­тельные щупы или необходимо применениедорогостоящей системы измерительных щупов, вызванное конструктивными особенно­стями.Но и в тех случаях, когда правила техники безопасности запрещают установкууровнемеров в резервуарах или когда уста­новка обычных приборов потребовала быбольших затрат, для измерений часто выгодно оказывается использоватьрадиоактивные изотопы. Особенно целесообразно применять радиоактив­ные изотопыдля измерений уровня агрессивных материалов, веществ с повышенной адгезионнойспособностью, в резервуарах с очень высокими температурами, в резервуарах совстроенными мешалками, в бункерах с такими крупнокусковыми материалами,  как уголь или руда, в шахтных печах, влитейном производстве и на металлургических заводах.

<span Times New Roman",«serif»">Физическиеосновы

<span Times New Roman",«serif»">Воснове измерения при помощи искусственных радиоактивных изотопов лежит принциппоглощения радиоактивного излучения соответствующим материалом, содержащимся врезервуаре. Пучок γ-лучей, излучаемый радиоактивным источником, проникаетчерез резервуар по прямой линии (рис. 3). На стенке резервуара, лежащей противизлучателя, расположен приемник, преобразую­щий принятые лучи в электрическиеимпульсы. Вследствие по­глощения радиоактивных лучей материалом внутрирезервуара интенсивность принятого излучения зависит от высоты уровня.

<span Times New Roman",«serif»"><img src="/cache/referats/14119/image014.jpg" v:shapes="_x0000_i1032">

<span Times New Roman",«serif»">Рис.

<span Times New Roman",«serif»;mso-ansi-language: EN-US">3<span Times New Roman",«serif»">. Схема радио­активногосигнализатора уровня:

<span Times New Roman",«serif»">1- излучатель; 2 — при­емник

<span Times New Roman",«serif»">Возникающиена выходе приемника им­пульсы, частота которых пропорциональна интенсивностиизлучения, подводятся к пе­реключающему устройству, реле которого срабатывает,как только число импульсов в единицу времени достигнет минимальной величины.Ввиду того что в большинстве случаев измеряют толстые слои материала,используют преимущественно γ -лучи. Большое влияние на процесс измеренияоказывают стенки резервуара, обладающие иногда значительной толщиной. Исходнуюинтенсивность прони­кающего через заполненный резервуар излучения рассчитываютследующим образом:

<span Times New Roman",«serif»; mso-ansi-language:EN-US"><img src="/cache/referats/14119/image016.gif" v:shapes="_x0000_i1033">

<span Times New Roman",«serif»"> 

<span Times New Roman",«serif»">Припустом резервуаре она равна

<span Times New Roman",«serif»;mso-ansi-language:EN-US"><img src="/cache/referats/14119/image018.gif" v:shapes="_x0000_i1034"><span Times New Roman",«serif»">.Таким об­разом,  отношение величин интенсивности

<span Times New Roman",«serif»; mso-ansi-language:EN-US"><img src="/cache/referats/14119/image020.gif" v:shapes="_x0000_i1035">

<span Times New Roman",«serif»">гдеd

<span Times New Roman",«serif»; mso-ansi-language:EN-US">w<span Times New Roman",«serif»">, — толщина стенки резервуара; p<span Times New Roman",«serif»; mso-ansi-language:EN-US">i<span Times New Roman",«serif»"> — плотность содержи­мого; d<span Times New Roman",«serif»; mso-ansi-language:EN-US">i<span Times New Roman",«serif»"> — внутренний диаметр резервуара; μ— массовый коэф­фициент поглощения; р<span Times New Roman",«serif»;mso-ansi-language: EN-US">w<span Times New Roman",«serif»"> <span Times New Roman",«serif»">— плотность материала стенки.

<span Times New Roman",«serif»">Такоеже выражение имело бы место и для теоретического случая, когда стенкиотсутствуют, т. е. толщина и плотность стенки не оказывают влияния наослабление. Однако необходимо учитывать, что при наличии металлических стенокбольшой тол­щины происходит рассеяние, оказывающее заметное влияние на направлениеи интенсивность излучения. В принципе для толстых стенок необходимоиспользование радиоактивного препарата более высокой энергии. Для того чтобыпрактически иметь дело по воз­можности со слабыми препаратами и, следовательно,с минималь­ной радиационной защитой, расстояние между излучателем и при­емникомдолжно быть минимальным. В доменных печах, вагран­ках, шахтных известковообжигательныхпечах, например, этого можно достичь благодаря уменьшению толщины стенки вместах установки излучателя и приемника путем применения трубок, заделанных спереднего конца. Кроме того, можно приобрести также излучатели с двойнойзащитной оболочкой. Такая оболочка, состоящая обычно из высококачественнойстали, предотвращает рассеяние радиоактивного материала и тем самым загрязнениеокружающей среды радиоактивными веществами.

<span Times New Roman",«serif»">Ослаблениемощности излучения радиоактивного излучателя вследствие поглощения воздухомпроисходит по квадратичному закону. Степень поглощения радиоактивного излучениятвердыми и жидкими материалами зависит в первую очередь от их плот­ности.

<span Times New Roman",«serif»">Измерениеуровня

<span Times New Roman",«serif»">Приступенчатом измерении уровня посредством радиоактивных изотопов можно использоватьразличные варианты размещения излучателей (рис.4). Существует возможность сигнализациипредельного уровня или измерения ступенями с большей или меньшей дискретностью.В показанном на рис. 4, а варианте расположения использован один изотоп, испускающийдва пучка лучей. Расположенные на пути прохождения лучей счетчики ра­диоактивногоизлучения соединены параллельно. Как видно из графика,

<span Times New Roman",«serif»">

<span Times New Roman",«serif»"><img src="/cache/referats/14119/image022.jpg" v:shapes="_x0000_i1036">

<span Times New Roman",«serif»">Рис.

<span Times New Roman",«serif»;mso-ansi-language:EN-US">4<span Times New Roman",«serif»">.  Наиболеераспространенные варианта  расположения   излучателей

<span Times New Roman",«serif»">

<span Times New Roman",«serif»">превышениепределов

<span Times New Roman",«serif»; mso-ansi-language:EN-US">hm<span Times New Roman",«serif»">ax<span Times New Roman",«serif»"> и hm<span Times New Roman",«serif»; mso-ansi-language:EN-US">i<span Times New Roman",«serif»">n<span Times New Roman",«serif»"> вызывает резкое из­менениечастоты повторения импульсов, которое можно исполь­зовать для включения реле. Почтинепрерывная индикация уровня достигается путем размещения друг над другомнескольких из­лучателей, как показано на рис. 10, г. В этом случае представ­ляетсявозможным измерять уровень до высоты, равной утроен­ному диаметру резервуара.

<span Times New Roman",«serif»">Надиаграмме показано, что индикация носит приблизительно непрерывный характер. Бесступенчатойграфической характе­ристики можно достичь, если применить стержневидный пре­паратпроф. Бергольда. Ввиду того что мощность препарата на концах стержня усилена,превышение минимального и максималь­ного уровня заполнения (рис. 10, г)выявляется особенно

<span Times New Roman",«serif»">четко.Целесообразно в этом случае применять реле. При помощи такого метода можно производитьизмерение высоты до 3 м. Вариант непрерывного измерения показан на рис. 10, б,Здесь счетчики радиоактивных излучений устанавливают верти­кально. Благодарярасположению в ряд параллельно включенных счетчиков диапазон измерения можноувеличить приблизительно до 1,2 м. Другим решением, также пригодным дляизмерения вы­соких уровней, является метод измерения со следящим управ­лением(рис. 10, д),

<span Times New Roman",«serif»">Выводы

<span Times New Roman",«serif»">Измерениеуровня при помощи радиоактивных изотопов обла­дает тем преимуществом, что этотметод является бесконтактным. Посредством этого метода можно измерять уровень заполнениярезервуара даже в исключительно сложных условиях. Таким образом, обеспечиваетсявысокая эксплуатационная надежность установки, ее износ и ремонтные работыневелики, что приводит к снижению расходов. Точность измерения около 2 %. Прине­прерывных измерениях следует принимать во внимание период полураспада используемогорадиоактивного изотопа.

<span Times New Roman",«serif»">Прииспользовании аппаратуры для контроля уровня металла в квадратных кристаллизаторахисточник и приемник излучения размещаются стационарно вне кристаллизатора. Намощных слябовых МНЛЗ источник и приемник размещаются непо­средственно в стенкекристаллизатора в специальных приливах. С помощью термо­стойкого кабеляприемник излучения через соединительную коробку соединен с из­мерительным приборомтипа В 3118, который является интегрирующим накопителем импульсов с последующимпреобразованием сигнала интегратора в унифицированный сигнал 0-10 В и 0-5 мА.Прибор рассчитан на работу с потоком импульсов 450-9000 имп/с, интеграторпозволяет накапливать их с постоянной времени.

Измерение уровня металла в крис­таллизаторе посредствомизмерительного устройства,  работающегона основе радиоактивности

<span Times New Roman",«serif»">В большинствеслучаев фактический уровень металла в крис­таллизаторе определяют посредствомизмерительного устройства,  работающегона основе радиоактивности. Другие измерительные устрой­ства, например,термоэлементы, устанавливаемые в стенке кристал­лизатора,  не нашли широкого применения из-за присущихим недостат­ков.[2]

<span Times New Roman",«serif»">Радиоактивноеизмерительное устройство состоит из стержневидного препарата кобальта 60, сцинтилляционногосчетчика и специального усилителя. Источники радиоактивного излучения и счет­чикиразмещают на кристаллизаторе таким образом, чтобы через учас­ток, на котором впроцессе разливки стали должен установиться ее уровень, могли проходить иулавл

еще рефераты
Еще работы по технологии