Устройство автоматического контроля масс жидкого металла и шлака в плавильном агрегате

 

УСТРОЙСТБО АВТОМАТИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ МАСС ЖИДКОГО МЕТАЛЛА И ШПАКА Б ПЛАВИЛЬНОМ АГРЕГАТЕ, например в : : дуговой электропечи, включающее вычислитель wacc жидкогометалла и шла-: ка, подключенный выходом на приборы представления: информации, р т л и - , чающееся тем, что, с целью повышения точности, надежности и . расширения функциональных возможное-} / тей устройства, оно содер хит опрец. делитель температуры расплава (ме- ;. талла и шпака в.агрегате, выполненный в виде функционального преобразователя и подсоединенных,на его входы датчика температуры газовой фазы на выходе из рабочего пространства агр.ёгата и датчика температуры жидко1 о металла в агрегате, датчик температуры жидкого шлака в агрегате, вычислитель относительной доли жидкого металла в расплаве и определителъ массы расплава в агрегате, выполненный в виде вычислителя массы расплава и подсоединенных на его . входы задатчика коэффициента угара масс, унесенного из агрегата с отходящими газами, и датчиков начальной массы;шихты, массы удалённой из агрегата части илака, массы введенW ных .в агрегат шихтовых присадок, причем вычислитель относительно доли жидкого металла в расплаве подсоединен входом к датчику температуры шлака в агрегате и к определителю те ператуЕИ расплава на выходы функционального преобразователя и датчика температуры жидкого металла в агрегате , а выходом на вход вычислителя СП масс жидкого металла и шлака, кото-, рый соединен также с выходом опредек лителя массы расплава. О1 4 4

COIO3 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

3(5П С 21 С 5/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЦТИЙ (21) 3495292/22-02 (22) 05.07.82 (46) 07.11.83,. Бюл. Ю 41 (72) Б.Б.Анисимов, В.M.Äåíèñåíêo, Л.Д.Шевчук, A Â.Ýàëåâñêèé, Г.Я.Ани.-. симов и К.Й.Изаак (71) Киевский институт автоматики. им. ХХН съезда КПСС (53) 664.046 (088.8) (56) 1. Непрерывный анализ углерода для мартеновской плавки стали.

Экспресс-информация. "Черная метал» лургия", 1966, 9 30.

2. Патент США Р 4102190, кл. G 01 ф 9/00, 1981.3. Авторское свидетельство СССРР 474372, кл. С 21 С 5/04, 1975 . (54) (57) УСТРОЙСТВО АВТОМАТИЧЕСКОГО

КОНТРОЛЯ МАСС ЖИДКОГО МЕТАЛЛА И ШПАКА

В ПЛАВИЛЬНОМ АГРЕГАТЕ, например в дуговой электропечи, включающее вычислитель цасс жидкого металла и шла-, ка, подключенный выходом на приборй представления. информации, о т л ич а ю щ е е с я тетл, что, с целью повышения точнбсти, надежности и расширения функциональных возможнос.) тей устройства, оно содержит опре- :.. делитель температуры расплава (ме„„SU„„3 052544 A.талла и шлака ) в агрегате, выполненный в виде функцйонального. преоб. разователя и подсоединенных, на его входы датчика температуры газовой фазы на выходе из рабочего пространства агрегата и датчика температуры жидкого металла в агрегате, датчик температуры жидкого шлака в агрегате, вычислитель относительной доли жидкого металла в расплаве и определи- тель массы расплава в агрегате,. выполненный в .виде вычислителя массы расплава и подсоединенных на его . входы задатчика коэффициента угара масс, унесенного из агрегата с отходящими газами, и датчиков начальной массы. шнхты, массы удаленной из Е с агрегата части шлака, массы введенных .в агрегат шихтовых присадок, причем вычислитель относительно доли жидкого металла в расплаве подсоеди- С нен входом к датчику температуры шлака в агрегате и к определителю температуры расплава на выходы функционального преобразователя и датчика ® температуры жидкого металла в агрегате, а.выходом на вход вычислителя масс жидкого металла и шлака, кото- Ql; рый соединен также с выходом опреде- ф© лителя массы расплава.

1052544

Изобретение относится к автомати эации контроля технологических процессов в металлургии, в частности к технике автоматического определения косвенным путем масс жидкого металла и шлака в плавильных агрегатах по ходу плавки, и может найти применение в металлургической и машиностроительной отраслях промышленности, преимущественно в сталеплавильном производстве, например, при выплавке стали в дуговых печах.

Известно устройство для контроля массы жидкого металла в агрегате, построенное с использованием в сочетании с вычислителем-массы металла измерителей содержания углерода . в двух последователъно отбираемых пробах металла (1 ).

Однако точность и надежность контроля массы жидкого металла этим . устройством недостаточны, что обусловлено погрешностями оценки количества углерода, выгорающего иэ металла за период между отборами двух проб и вероятностью отбора непредставительной (отражающей локальную по массе металла концентрацию )или испорченной (непригодной по качеству дпя анализа ) пробы. Кроме того, устройство ограничено по функциональным возможностям, так как не приспособлено для одновременного контроля массы шлака.

Известно также устройство для контроля массы жидкого шлака в агрегате, выполненное с использованием в сочетании с вычислителем массы шлака определителя площади поверхности шлака и специально вводимого в расплав расходуемого трубчатого элемента, продуваемого газом, для определения гидростатического напора (21.

Недостаток устройства — низкие точность и надежность контроля массы жидкого шлака, так как оно содержит узел механического перемещения (трубчатый элемент), работающий в условиях высоких температур и в контакте с расплавом. Кроме того, функциональные воэможности этого устройства также ограничены из-за неприспособленности его для одновременного контроля массы металла в агрегате.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство автоматического контроля масс жидкого металла и шлака в плавильном агрегате, включающее вычислитель масс жидкого металла и шлака, подключенный выходом на приборы представления информации (3j. . В устройстве использованы в сочетании с вычислителем масс жидкого металла и шлака в агрегате измерители концентрации специально вводимого в расплав дозированного количества вещества, растворимого в мечику температуры шлака в агрегате и к определителю температуры распла. ва на выходы функционального преобразователя и,датчика температуРы жидкого металла в агрегате, а выходом на вход вычислителя масс жидкого металла и шлака, который соединен также с выходом определителя массы расплава.

Использование в устройстве укаэанных средств формирования исходной (о температурах.в агрегате, об

60 измеренных вне агрегата массах )и промежуточной (о расчетной относительной доле жидкого металла в расплаве, о массе расплава ) информации позволяет исключить присущие известным устройствам недостатки, выз талле и шлаке. Концентрацию измеряю> по отбираете пробам металла и шлака.

Функционапьные возможности устройства жестко ограничены его назна-. чением, но по сравнению, с рассмотренными аналогами шире. Однако точность н надежность устройства по контролю масс жидкого металла и шлака в агрегате также недостаточны, 10 иэ-за погрешностей, возникакнщйх в результате неполного усвоения металлом и шпаком введенного вещества, и вероятности получения неравномерного распределения его по объему масс металла и шлака.

Цель изобретения — повышение точности, надежности и расширение. функциональных воэможностей устройства автоматического контроля масс жидкого металла и шлака в агрегате.

Цель достигается тем, что в устройство, включающее вычислитель масс жидкого металла и шлака в агре. гате, подключенный выходом на приборы представления информации, введен оПРеделитель температуры расплава (металла и шлака ) в агрегате, выполненный в виде функционального преобразователя и подключенных на

30 его входы датчика температуры газовой фазы на выходе иэ рабочего пространства агрегата и датчика температуры жидкого металла в агрега— те, датчик температуры жидкого шлака

35 в агрегате, вычислитель относительной доли жидкого металла в расплаве и определитель массы расплава в аг-, .регате, выполненный в виде вычислителя массы расплава и подключен4р ных на его входи задатчика коэффициента угара масс, унесенного из агрегата с отходящими газами, и датчиков начальной массы шихты, "массы . удаленной из агрегата части шпака, 45 массы введенных в агРегат шихтовых присадок, причем вычислитель относительной доли жидкого металла в расплаве подключен входом к дат-

1052544 ванные непредставительностью и по- блока В на выходе, подключенного грешностями исходной информации, входом к выходам блоков A и Б. В повысить точность устройства в це- качестве блоков А, Б и В могут быть лом. Повыаается надежность устрой- использованы серийно выпускаемые ства в результате того, что указан- средства вычислительной техники

1 ные средства позволяют формировать 5 например, иэ аппаратуры AK3CP: исходную и промежуточную информа- . для блока А — блок кондуктивного раэцию беэ сбоев и искажений. Кроме деления БКР, для Б — то же, для В того,. наличие в устройстве средств .блок вычислительных операций БВО. информации о температурах расплава, Алгоритм работы .вычислителя 9 преджидкого металла, шлака в агрегате 1О ставлен уравнением (2 ). Вычислитель ,а также о массах шихтовых матерна - 10 может быть реализован в виде лов,, введенных в агрегат, и массах .одного суммирующего блока, например, шлака и угара, удаленных из агре- .. на базе блока кондуктивного разделегата, значительно расширяет функцио- ния БКР из аппаратуры АКЭСР. Алгональные воэможности устройства по 15 ритм работы вычислителя 10 представего использованию в исследованиях и лен уравнением (3 ). Вычислитель 3 мосистемах автоматизации как источ- . жет быть реализован также в виде од I ника концентрированной информации,,ного конструктивного блока, напринеобходимой для анализа температур- мер, на базе блока вычислительных ного режима в агрегате, составления 2О,операций БВО из аппаратуры АКЭСР. тепловых балансов и, т.д. Алгоритм работы вычислителя 3 предНа фиг, 1 представлена блок-схема ставлен уравнениями (4 ) и (5 ). устройства, на фиг. 2 — блок-схема Устройство функционирует следуювычислителя относительной доли жид- щим образом. кого металла в расплаве. После полного расплавления шихты

Устройство состоит из четырех фун-. в плавильном агрегате датчики 6

t кциональных частей: блока 1 опреде.- 7 и 8 непрерывно или дискретно в эаления относительной доли жидкого ме- данное время вырабатывают информаталла в расплаве, определителя 2 мас- цию о температурах соответственно сы расплава (металла плюс шлака ) в . газовой фазы на выходе из рабочего агрегате; вычислителя 3 масс жидкого пространства агрегата (Т ), жидкого металла и шлака в агрегате, блока .металла в агрегате (Т ) и жидкого

4 представления выходной информации. шлака в агрегате (Т„,„J.

Блок 1 содержит определитель тем- - Одновременно по информации о температуры расплава в агрегате, выпол- . пературах Т „ и Т, поступающей на ненный в виде функционального пре- З> вход функционального преобразователя образователя 5 и подключенных на его 5 соответственно от датчиков 6 и 7

У входы датчика 6 температуры газовой вырабатывают информацию о темперафазы на выходе из рабочего простран- . туре расплава (Т- ) согласно завиства агрегата и датчика 7 температуры .симостижидкого металла в агрегате, датчик . :40

8 температуры жидкого шлака в агрега-.. 7 (}= ) -(I.) Ь 7щ (1) те, вычислитель 9 относительной доли жидкого металла в расплаве, причем . где а, Ь, 1t - -коэффициенты, устанавлиопределитель выходами функционально- . ваемые заранее экспериго преобразователя 5 и датчика 7 и 45 ментально, например, по датчик 8 подключен на вход вычисли- статистическим данным;, теля 9. С - Г- тый момент (Лйютервал )

Определитель 2 выполнен в виде вы« времени, i = 1,п числителя 10 .массы расплава и подклю В вычислителе 9 по информации о ченных на его входы задатчика 11 ко- температурах Т> и Т и о темпераИ эффициента угара масс, унесенного иэ туре Т,„„, поступающей от датчика 8, агрегата с отходящими газами, дат- последовательно в заданные i-e мо.чика 12 начальной массы шихты, дат- менты времени рассчитывается соотчика 13 массы, удаленной из агрега- ";,ветствующая относительная доля (а() та части шлака, блока 14 датчиков . жидкого металла в расплаве по сле-. масс, введенных в агрегат шихтовых дующей зависимостиприсадок.

Вычислитель 3 соединен входом т (.)-1 (ф) с выходами вычислителей 9 и 10, а " о(,(с;1 (2) выходом подключен на блок 4, содер- шл(i} м() жащий приборы 15 и 16 представления 60 информации о массе жидкого металла ., По ходу процесса плавки в агрегаи о массе жидкого шлака в агрегате. те в темпе с процессом датчики 12

Вычислитель 9 выполнен в виде,и 13 и датчики блока 14 вырабатыдвух отнотипных суммирующих блоков - вают информацию соответственно о ,А и Б на входе и одного делительногс 6g начальной массе шихты(М ) на плавку, 1052544

Массе (М „), удаленной нз агрегата части шлайа на момент ..;, массе (М „ )введенных в агрегат шихтовых прнсадок на момент ь . Задатчйком 11 формируют уставку коэффициента (р ) угара .масс, унесенного из агрегата с отходящими газаМи на момент ь";, определяемую заранее, например, по статистическим данным.

В вычислителе 10 по информации о массах М „ (для )ч -A п л а в кKи H )), И„,„ и МП,поступающей соответственно от датчиков 12, 13 н блока 14 и о коэффициенте ) от задатчика 11, рассчитывают массу расплава на,момент Т; согласно зависимбсти

h%>(a})=(1 Р) н()) 9 „pc )+Мпр(6 ) (3)

Информация об о(.(i;) и о М р(г;) от .вычислителей 9 и 10 поступает на вход вычислителя 3, который рассчитывает массы жидкого металла (M ) и шлака (М л7в агрегате согласно зависимостям „„(,)=о (Я (;), () ил ("„. ) * (((} )) W Р ("1)

С выхода вычислителя 3 информация о М и М „поступает в блок

4 на соответствующие приборы представления информации.

В основу зависимостей (-1 1 и (2 ) положено рассмотрение теплового объекта расплав как трехкомпонентной системы жидкий металл - жидкий

)шлак - газавая фаза. Состояние этого объекта выражается системой следующих аналитических уравнений (отражающих баланс масс и связь средне ° массовых температур компонентов объекта ).:

М м„м „+м (ь)

l1tl r. М„

Т "Т+ +

Р Мр f М м Я . шл

Р p текает, из ) р вЗависимость (1) вытекае ур

Нения (7 ) при условии, что

)О и, м," " м " -=)

Зависимость .(2) вытекает из урав-1 нений (6 ) и(7) при условии, что М „ можно пренебречь (это допустимо, так . ,как М с< М }. Тогда.

М М г*Е - (9)

Зависимость 3 выражает баланс масс в агрегате в системе расплав по ходу процесса плавки.

Зависимости .(4 ) и (5 ) являются аналитическими и вытекают из соотношений (9 )..

Устройство обладает повышенной точностью, надежностью и расширен-. .ной применимостью, эффективно может быть использовано на плавильных агрегатах, в частности на дуговых электропечах. 30 . По оценке для условий выплавки стали в 100-тонных дуговых электропечах повышенной мощности уменьшение погрешности контроля массы только жидкого металла в печи на 1% приво35 дит к экономии ферросплавов в сред-: нем 70 т в год, а повышение коэффи-; циента готовности устройства на 0,1 обеспечивает увеличение производительности печи в. среднем на 0,1%, 4р что.позволяет получить суммарный годовой экономический эффект поряд- . ка .40 тыс. руб.

1052544

Составитель Г.Демин

Редактор В.Ковтун Техреду Т.Фанта Корректор В.Гирияк

Заказ 8796/19 Тираж 568 -. Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Иосква, Ж-35, Рауюская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. ужгород, ул. Проектная, 4