Устройство контроля температуры металла в конверторе

 

УСТРОПСТВО КОНТРОЛЯ ТЕМПЕРАТУРЫ МЕТАЛЛА В КОНВЕРТЕРЕ, содержащее источник ультразвуковых коле- . баний, соединенный через первую схему И с блоком питания, и приемник импульсных ультразвуковых колебаний, отличающееся тем, что, с целью повышения точности, оно дополнительно содержит; измеритель газонасыщенности жидкого металла, выполненный в виде измерителей соста:ва , температуры и расхода отходящих газов, массы шихтовых материалов , расхода кислорода и расстояния от сопла фурмы до уровня спокойного металла и блока определения скорости обезуглероживания, и блок определения содержания углерода в конвертере подсоединенные через функциональные преобразователи к сумматору, при этом приемник импульсных ультразвуковых колебаний соединен через усилитель и первый . блок памяти со схемой Останов счетчика импульсов, вход которого соединен через вторую схему И и второй блок памяти с выходом первой схемы И, подсоединенной через линию задержки, реле времени и третью схему И к измерительные расходам кислорода и расстояния от сопла фурмы до уровня спокойного металла, причал реле времени подсоединено через блок сброса к блокам памяти, к схеме Сброс счетчика ш«1ульсов, . выход которого через функциональный преобразователь подсоединен к сумматору , а вход второй схемы И - к генератору импульсов.

СОЮЗ COBETCHHX

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

09) (И) 3(5)) С 21 С 5./30

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

«4Ж)М )

Т1" М Ж Э6 ФФ4

ИЯЩ(") И((4

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21 ) 2968281/22-02 (22 ) 01. 08. 80 (46 ) 15. 02. 84. Бюл. Р,6 (72 ) В.С. Богушевский, И.С. Кочков, . Н.A. Сорокин и С. К. Соболев . (71) Киевский институт автоматики ю(. XXV съезда КПСС (53) 536.532(088.8)

;(56 ) 1 . Авторское свидетельство СССР

9 560147, кл. С 21 С 5/30, 1972.

2. Авторское свидетельство СССР

В 391424, кл. G 01 К 11/22, 1967.

3. Патент COIA В 3534609, кл. 73 - 339, 1971. (54 ) (57 ) УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ ТЕМПЕРАТУРЫ МЕТАЛЛА В КОНВЕРТЕРЕ, содержащее источник ультразвуковых коле- . баний, соединенный через первую схему И с блоком питания, и приемник импульсных ультразвуковых колебаний, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повыаения точности, оно дополнительно содержит .измеритель газонасыщенности жидкого металла, выполненный в виде измерителей состава, температуры и расхода отходящих газов, массы шихтовых материалов, расхода кислорода и расстояния от сопла фурмы до уровня спокойного металла и блока определения скорости обезуглероживания, и блок определения содержания углерода в конвертере, подсоединенные через функциональные преобразователи к сую(атору, при этом приемник импульсных ультразвуковых колебаний соединен через усилитель и первый блок памяти со схемой "Останов" счетчика импульсов, вход которого соединен через вторую схему И и второй блок памяти с выходом первой . схемы И, подсоединенной через линию задержки, реле времени и третью схему И к измерительньм расходам кислорода и расстояния от сопла фурмы до уровня спокойного металла, причем реле времени подсоединено через блок сброса к блокам памяти, к схеме "Сброс" счетчика импульсов, . выход которого через функциональный преобразователь подсоединен к сумматору, а вход второй схемы И - к генератору импульсов.

1073290

Цель достигается тем, что устрой50 ство контроля температуры металла в конвертере, содержащее источник ультразвуковых колебаний, соединенный через первую схему И с блоком питания и приемник импульсных ультра55 звуковых. колебаний, дополнительно содержит измеритель газонасыщенности жидкого металла, выполненный в виде измерителей состава, температуры и расхода отходящих газов, массы 60 шихтовых материалов, расхода кислорода и расстояния от сопла фурмы до уровня спокойного металла и блока определения скорости обеэуглероживания, и блок определения содержания 65

Изобретение относится к черной металлургии.

Известно устройство контроля температуры металла в сталеплавильных агрегатах, содержащее термопару с защитным колпачком, расположенным в 5 конусной втулке из огнеупорного ма,териала, которая вмонтирована в футеровку конвертера (1 3

Недостатками устройства, являются низкая точность, .так как при большом градиенте температур, имеющем место в ванне конвертера в процессе продувки, термопара показывает локальную температуру, зависящую. от места ее установки, и надежность, 15 так как термопара, выходящая из футеровки конвертера, подвержена разрушению металлическим ломом и сьвучими, вводимыми в конвертер до заливки чугуна. 20

Известно устройство, содержацее эвуковод, снабженный отражателем ультразвуковых колебаний. Звуковод помецают в тело агрегата так, чтобы его конец входил на 250-500 мм в жидкий металл. Ультразвуковые колеба ния посылают по звуководу до отража.теля и регистрируют продолжитель. ность времени прохождения ультразвуковыми колебаниями по эвуководу расстояния до отражателя и обратно (2).

Недостатками устройства являются низкая точность, связанная с градиентом температур в ванне агрегата, и низкая надежность, так как конец звуковода входит в ванну.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство, содержащее источник ультразвуковых колебаний, соединенный через первую схему И с блоком пита- 40 ния, и приемник импульсных ультразвуковых колебаний 31.

Недостатком устройства является низкая точность иэ-за наличия в объеме металла в процессе продувки газо- 45 вых пузырей и влияния на плотность металла его химического состава.

Цель изобретения — повышение точности контроля. углерода в конвертере, подсоединенные через функциональные преобразователи к сумматору, при этом приемник импульсных ультразвуковых колебаний соединен через усилитель и первый блок-памяти со схемой "Останов" счетчика импульсов, вход которого соединен через вторую схему И и второй блок памяти с выходом первой схемы

И, подсоединенной через линию задержки, реле времени и третью схему И к измерителям расхода кислорода и расстояния от сопла фурмы до уровня спокойного металла, причем реле вре-

Мени подсоединено через блок сброса к блокам памяти, к схеме "Сброс" счетчика импульсов, выход которого через функциональный преобразователь подсоединен к сумматору, а вход вто рой схемы И - к генератору импульсов.

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства.

Блок-схема содержит измеритель ,состава отходящих газов 1, измеритель температурыотходящих газов 2,измеритель расхода отходящих газов 3, гаэоход 4, измеритель массы шихтовых материалов 5, блок определения скорости обеэуглероживания ванны 6, блок определения содержания углеро- да в ванне жидкого металла 7, функциональный преобразователь 8, сумматор 9, функциональный преобразователь 10, измеритель расхода кислорода 11, фурму 12, измеритель расстояния от сопла фурмы до уровня спокойного металда 13, схему И 14, реле времени 15, блок сброса 16, линию задержки 17, схему И 18, источ. ник импульсных ультразвуковых колебаний 19, источник питания 20, блок памяти 21, схему И 22, счетчик импульсов 23, генератор импульсов

24, блок памяти 25, усилитель 26, приемник импульсных ультразвуковых колебаний 27, функциональный преобразователь 28; конвертер 29.

На фиг. 2 представлена внутренняя структура блоков 6 определения скорости обеэуглероживания ванны 7 и определения содержания углерода в ванне жидкого. металла.

Схема содержит узел содержания СО в отходящих газах 30, узел содержания СО в отходящих газах 31, сумматор 32, функциональные преобразователи 33 и 34, узел деления 35, узел умножения 36, узел определения количества железа,вносимогорудой вванну

37, сумматор 38, узел ввода начальных условий 39, узел продолжительности продувки 40, узел деления 41, ин-. тегратор 42, функциональный преобразователь 43, узел определения степени разложения известняка 44, сумматор 45, узел деления 46, сумматор 47, переключатель 48, указатель 49.

1073290,Измерители состава 1, температуры

2 и расхода 3 отходящих газов в гаэоходе 4 и массы шихтовых материалов

5 подсоединены к блоку 6 определения скорости обезуглероживания ванны, который соединен с блоком 7 on- 5 ределения содержания углерода в ван не жидкого металла и через функциональный преобразователь 8 с сумматором 9, к которому, кроме того, подключен блок 7 через функциональный)ц преобразователь 10 ° Измерители расхода кислорода 11 и расстояния от сопла фурмы 12 до уровня спокойного металла 13 подсоединены через схему

И 14 к реле времени 15, выход которого подключен к блоку 16 сброса и линии задержки 17. Выход линии задержки 17 соединен через схему И 18 с источником 19 импульсных ультра" звуковых колебаний, вход которой, кроме того, соединен с источником 20 питания. Выход схемы И 18 соединен через блок 21 памяти, схему И 22 .к входу счетчика импульсов 23. К схеме И 22 также подключен генератор

° импульсов 24г Схема сброса счетчика импульсов 23 подсоединена через блок

25 памяти, усилитель 26 к .приемнику 27 импульсных ультразвуковых колебаний. Выход счетчика импульсов 23 через функциональный преобразователь.

28 соединен с сумматором 9. .Источник и приемник ультразвуко-. вых колебаний устанавливают в отверстия футеровки конвертера в слое, подверженном минимальному износу (для 35

130-тонных конвертеров 5-б-й ряд кирпичей от днища ). В качестве источника и приемника. излучений используют, например, пьезомагнитный составной вибратор с насадкой из деборида 4О циркония °

Измеритель 1 состава отходящих газов соединении с узлом 30 содержания

СО и Узлом 31 содержания СО в отхо- 45 дящих газах, подключенным к сумматору 32. Измерители 2 температуры отходящих газов и 3 расхода подсоеди- нены соответственно к функциональным преобразователям 33 и 34, подключенным к узлу деления 35, соединенного с узлом умножения 36, к которому, кроме того, подключен сумматор 32. Измеритель 5 массы шихтовых материалов соединен с узлом 37 определения количества железа, вноси- 55 мого рудой в ванну, который соединен с сумматором 38, соединенный, в свою очередь, с узлом 39 ввода начальных. условий и узлом 40 продолжительности продувки. Выходы узлов 36 и 38 <р соединены с узлом деления 41, который через интегратор 42-подключен к функциональному преобразователю 43.

Вход узла 44 определения степени разложения известняка соединен с из- 65 мерителем 5 массы шихтовых материа- лов, а выход — с сумматорсщ .45, ко» торый, кроме того, соединен с узлом ввода начальных условий 39. Выход сумматора 45 подсоединен к узлу деления 46, к которому, кроме того, подключен сумматор 38. Выход узла

46 подключен к сумматору 47, который соединен с интегратором 42. Выходы сумматора 47 и функционального преобразователя 43 подключены. через переключатель 48 к указателю 49. .Температура ванны связана с параметрами процесса следующим соотношением: ф О где — температура ванны, ОС; д7 — продолжительность времени прохождения ультразвуковых колебаний через ванну, с;

1/ — скорость обеэуглероживания металла, %/мин;

С вЂ” содержание углерода в ванне жидкого металла, %;

Po" P4 — коэффициенты.

Скорость обезуглероживания Металла определяют по формуле

Yr

0,ÈÜ (СО+СО J

Ч

"+ t r с- а +О,К,д (2)

1 гДе CO„, CO - СО и СО - содержание окиси и двуокиси углерода в отходящих газах, %;

V»-- расход отходящих газовg м /мин;

4@4«G - масса на плавку чугуна, лома и руды, кг;

aL — коэффициент объемного расширения газов, С-"; продолжительность продувкй, мин; - коэффициент, характеризующий степень усвоения руды и содержание в ней кислорода;

4 — коэффициент, характеризующий среднюю скорость угара компонентов садки, кг/мину

0,536 - масса углерода в 1 М3 СО и

СО при нормальных условиях, кг/нм ®.

Содержание. углерода в ванне жидкого металла определяют по формуле (t I при С О, 25%, при С,.(0,25%, (41

1073290 где.С, Сч — содержание углерода в ломе и чугуне соответственно, %;

G — масса на плавку извести няка, кг; .

a - коэффициент, характеризующий содержание двуокиси углерода в известняке и степень разложения последнего; коэффициенты. !О

Коэффициент Щ для а-й плавки определяется по формуле ро< 1530 - 0,7 hp(l ) С, (5) где hp . - погрешность в определе(1-1) нии to на повалке агрегата, например конвертера, в (i — 1) -й плавоС

Коэффициент P,, зависящий от мес-20 та установки источника ультразвуковых колебаний и приемника на агрегате, определяется по формуле р„= С .С(м, (6) 25

I где Ь). — расстояние между источником и приемником ультразвуковых колебаний, м.

Другие коэффициенты соответствен- 30 но равны: 2 1,47 "10 C 2.

2, 37. 10 oC2(мин./Ъ ) 0l р

80 С/Ъ; fr = 5, 525

34 5% -2

Устройство работает следующим .образом., В начале продувки конвертера при опускании фурмы и подаче дутья в измерителях 11 расхода кислорода и 13 расстояния от сопла фурмы до 40 уровня скопойного металла срабатыва)от позиционные контакты, установленные на рабочих значениях парамет . ров (например, для условий 130-тонных конвеРтеров при Расстоянии 45 сопла от фурмы до уровня спокойного металла, равном 3000 мм, и расходе кислорода, равном 75% номинального значения). На выходе схемы И 14 появляется напряжение, соответствую 50 щее "1", которое поступает на реле

;времени 15 и включает последнее. На выходе реле времени появляется напряжение, которое очищает блоки 21 и 25 памяти и счетчик импульсов 23. это же напряжение через линию задерж-5. ки 17 поступает на схему И 18 и подает напряжение от источника питания 20 к источнику 19 импульсных ультразвуковых колебаний. Одновремен. но напряжение со схемы И 18 поступа- 60 ет в блок памяти 21, с выхода которого поступает на схему И 22. Схема срабатывает и пропускает импульсы от генератора импульсов 24 на счетчик импульсов 23, который подсчиты- 65 вает эти импульсы. Источник 19 излучает импульсы ультразвука, которые проходят через металл и принимаются приемником 27 импульсных ультразвуковых колебаний. Сигнал с приемника усиливается усилителем 26 и поступает в блок 25 памяти. На выходе блока 25 памяти появляется напряжение, соответствующее "1", которое останавливает счетчик импульсов 23. Таким образом, показания счетчика пропорциональны продолжительности времени прохождения ультразвуковых колебаний через ванну. Сигналы, пропорциональные составу отходящих газов, температуре и их расходу, поступают соответственно с измерителей 1, 2 и

3 к блоку 6 определения скорости обезуглероживания ванны. Туда же поступает информация о массе шихто вых материалов с измерителя 5. В блоке 6 производится определение скорости обезуглероживания металла по формуле (2 ). Напряжение, пропорциональное скорости обезуглероживания ванны, поступает в блок 7 определения содержания углерода в ванне жидкого металла, в котором производится вычисление по формуле (3 ). Выходное напряжение из блока 23 поступает на функциональный преобразователь 28, выходное напряжение которого пропорционально величине, из блока ас

6 на функциональный преобразователь 8, выходное напряжение которого пропорционечльно величине 1 раичу Чи из блока 7 на функциональный преобразователь 10, выходное напряжение которого пропорционально величине (р + р4С). Выходные напряжения с преобразователей 8, 10 и 28 поступают на сумматор 9, в котором определяют температуру ванны по формуле (1 }. По истечении определенного промежутка времени (например, для плавок, проводимых по обычной техноло.гии, 10 с ), срабатывает реле времени 15, и цикл измерения повторяется.

Регулировка промежутка времени цикла измерения осуществляется установкой реле времени.

Блоки 6 определения скорости обезуглероживания и 7 определения содержания углерода в ванне жидкого металла работают следующим образом.

Выходное напряжение с измерителя

1 состава отходящих газов поступает в узлы 30 содержания СО,в отходящих газах и 31 содержания СО2 в отходящих газах. Выходное напряжение с узлов 30 содержания СО и 31 содержания СО2 поступает в сумматор 32, выходное напряжение которого пропор. ционально величине (СО + СО2). Выходное напряжение от измерителя 2 температуры отходящих газов поступа7 !

1073290 ет.на функциональный преобразователь

33, где производится вычисление величины (1 + аИ ), а напряжение от измерителя 3 расхода отходящих га- зов - на функциональный преобразователь 34, где производится вычисление величины 0,536Ч .-Напряжение с узлов 33 и 34 поступает в узел деления 35, выходное напряжение которого, пропорциональное величине

- — —,. поступает в увел умножения

0 536

1 +рИ

36. В узле умножения 36 вычисляется в еличи на

0 536 (СО + СОг)Чг выход+ г ное напряжение, пропорциональное этой величине, поступает в узел деления 41. Напряжение, пропорциональ- . ное количеству железной руды, заг:ружаемой в,конвертер, поступает от измерителя 5 в узел 37 определения 20 количества железа, вносимого рудой в ванну, выходное напряжение узла пропорционально величине bGp . Выход. ное напряжение узла 37 поступает в сумматор 38,.в который одновременно 25 поступает напряжение, пропорциональное величине (Gn+ Сч), из узла 39. ввода начальных условий и, пропор- циональное величине д а,, иэ узла

40 продолжительности продувки. Таким 30 образом, с выхода сумматора 38 снимается напряжение, пропорциональное величине (Gö+ Эд + Ь0 р + .Biil . ко". торое постуйает в узлы 41 и 46 деления. В узле 41 вычисляется скорость обезуглероживания металла по формуле (2 1. Напряжение, пропорциональное скорости обезуглероживания металла, поступает с узла 41 к функциональному преобразователю 8 и, . 40 интегратору,42. Выходное напряжение интегратора 42 поступает в сумматор

47 и функциональный преобразователь

43. Напряжение, пропорциональное количеству известняка, загружаемого в конвертер, поступает от измерите- 45 ля 5 в узел 44 определения степени разложения известняка, выходное напряжение которого, пропорциональное величине aG@, поступает в сумматор 45. Туда же поступает напряжение, пропорциональное величине (G„ C„ + О„ Сд иэ узла 39 ввода начальных условий. Таким образом, с выхода сумматора 45 снимается напряжение, пропорциональное величине (C„G< + C>6л+ А> I, поотупающее узел деления 46 ° С выхода узла деления снимается напряжение, пропорцио. C à +СЕ +аС„ нальное величине ач+Ол+Мр+ аь которое поступает в сумматор 47. С выхода сумматора 47 снимается напряжение, пропорциональное величине содержания углерода в ванне жидкого металла, рассчитанной по формуле

f3 1, которое через переключатель 48 поступает на указатель 49. С выхода функционального преобразователя 43 снимается напряжение, пропорциональное величине содержания углерода в ванне жидкого металла, рассчитанной по формуле (4 1, которое также поступает на переключатель 48. Переброс переключателя с выхода сумматора 47 на функциональный преобразователь

43 производнтся при выходном напряжении сумматора 47, соответствующем содержанию углерода, равному 0,25%.

C выхода указателя 49 напряжение, пропорциональное содержанию углерода в ванне жидкого металла, поступает к функциональному преобразователю 10.

Экономический эффект от использования изобретения составляет 50 тыс. руб; в год. Экономическая эффективность обеспечивается за счет повышения производительности конвертера на 1,5%, сокращения расхода огнеупорных материалов на 5%,что снижает себестоимость стали на 0,09 руб./т.

1073290

1073290

Составитель A.Aáðîñèìîâ

Редактор В.Ковтун Техред В.йалекорей Koppeinop Г.Orap

Заказ 214/24 Тираж 540 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытиЯ

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

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