Устройство управления продувкой металла

 

УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ ПРОДУВКОЙ МЕТАЛЛА, содержащее трубопроводы для подвода природного газа и кислорода, регулирующие клапаны на указанных трубопроводах, блоки контроля расхода природного газа и кислорода и регулятор расхода природного газа, причем первый вход регулятора расхода природного газа соединен с выходом блока контроля расхода природного газа, а выход регулятора расхода природного газа соединен с исполнительным механизмом регулирующего клапана на трубопроводе подачи природного газа, отличающееся тем, что, с целью снижения интенсивности прогара фурм и футеровки и предотвращения образования настьшей на фурмах, оно дополнительно содержит задатчик минимального расхода природного газа, блоки селектирования минимального и максимального сигналов, блок деления, два пороговых элемента, два делителя и интегратор , причем вход интегратора соединен с выходом блока контроля pacxbда кислорода, а выход интегратора через последовательно соединенные 5 пороговые злементы и делители соединены соответственно с первым и вторым входами блока селектирования минимал1 ного сигнала, выход которого соединен с первым входом блока деления, второй вход которого соединен с выходом блока контроля расхода кислорода, a выход блока деления соединен с первым входом блока селекСО тирования максимального сигнала, второй вход которого соединен с задатчиСАЭ ком минимального расхода природного газа, a выход блока селектирования максимального сигнала соединен с вторым входом регулятора расхода природного газа.

0% (И) СОЮЗ СОВЕТСКИХ

CCljW

РЕСПУБЛИК

06 А

3cm С 21 С 5/34

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н *ВТОВСНОМУ СВИЦВТВЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ССОР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3559024/22-02 (22) 24.12.82 (46) 23.05.84. Бюл. Ф 19 (72) В.А.Карлик, Э.А.Левин, В.A.Óñíåíñêèé и В.N.Øåôòåëü (71) Центральное проектно-конструкторское бюро по системам автоматизации Всесоюзного объединения "Союзпромавтоматика" (53) 621.74(088.8) (56) 1. Кузнецов В.А. К расчету параметров дутья кислородного конвертора с донным расположением фурм."Сталь", 1977, У 12, с. 1.093, 1094.

2. Патент США У. 3895785, кл. С 21 С 5/48, 1975. (54)(57) УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ ПРОДУВКОЙ ИЕТАЛЛА, содержащее трубопроводы для подвода природного газа и кислорода, регулирующие клапаны на указанных трубопроводах, блоки контроля расхода природного газа н кислорода и регулятор расхода природного газа, причем первый вход регулятора расхода природного газа соединен с выходом блока контроля расхода природного газа, а выход регулятора расхода природного газа соединен с исполнительным механизмом регулирующего клапана на трубопроводе подачи природного газа, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью снижения интенсивности прогара фурм и футеровки и предотвращения образования настылей на фурмах, оно дополнительно содержит задатчик минимального рас-. хода природного газа, блоки селекти-. рования минимального и максимального сигналов, блок деления, два пороговых элемента, два делителя и интегратор, причем вход интегратора соединен с выходом блока контроля расхОда кислорода, а выход интегратора через последовательно соединенные пороговые элементы и делители соеди- Я иены соответственно с первым и вторым входами блока селектирования минимального сигнала, выход которого соединен с первым входом блока деления второй вход которого соеди- O

Ф нен с выходом блока контроля расхода кислорода, а .выход блока деления соединен с первым входом блока селектирования максимального сигнала, второй вход которого соединен с задатчиком минимального расхода природного газа, а выход блока селектирования максимального сигнала соединен с вторым входом регулятора расхода природного газа.

1093706

Изобретение относится к металлургии, в частности к сталеплавильным

;агрегатам конвертерного типа с донной продувкой.

Известно устройство, в котором для выплавки стали применяются конвертеры с донной кислородно-топливной продувкой, в которых кислород поступает в металл через фурмы в дни- 10 ще конвертера в окружении природного газа, поступающего через концентрические щели указанных фурм. Это позволяет отдалить от футеровки днища зону реакции и повысить срок службы t5 фурм и днища. Кроме того, поток природного газа является средством воздействия на тепловой режим сталепла1 вильной ванны И .

Недостаток известной установки 20 обусловлен тем, что по ходу плавки изменяется подача кислорода и температура металла, что существенно влияет на эффект защитного действия потока природного газа. Поэтому лри 25 каком-то определенном, даже оптимальном значении природного газа, в начале плавки возможно образование настылей на фурме, а с некоторого момента в процессе плавки начнет интенсифи- З0 цироваться процесс выгорания футеровки и фурмы.

Наиболее близким ло технической сущности и достигаемому результату к изобретению является устройство, содержащее конвертер трубопроводы для подачи природного газа и кислорода, регулирующие клапаны на указанных трубопроводах, измерители и блоки контроля расхода кислорода и при- 40 родного газа и регулятор расхода природного газа, причем первый вход регулятора расхода природного газа соединен с выходом блока контроля расхода природного газа, а выход ре- 45 гулятора расхода природного газа соединен с исполнительным механизмом регулирующего клапана на трубопроводе подачи природного газа.

В известном устройстве предусмот-. рена автоматическая коррекция расхода природного газа в зависимости от расхода кислорода с заданным соотношением (2) .

Недостаток известного устройства обусловлен отсутствием коррекции расхода природного газа в зависимости от температуры ванны расплавленного металла: по мере увеличения температуры снижается вероятность образования настыпей на фурме и в то же время приближается к ней зона реакции, что интенсифицирует процесс износа футеровки и самой фурмы.

Целью изобретения является снижение интенсивности прогара фурм и футеровки и предотвращение образова ния настыпей на фурмах.

Поставленная цель достигается тем, что устройство управления продувкой металла, содержащее трубопроводы для подачи кислорода и природного газа, регулирукицие клапаны на указанных трубопроводах, блоки контроля расхода кислорода и природного газа и регулятор расхода природного газа, причем первый вход регулятора расхода природного газа соединен с выходом блока контроля расхода природного газа, а выход регулятора расхода природного газа соединен с исполнительным механизмом регулирующего клапана на трубопроводе подачи природного газа, дополнительно содержит задатчик минимального расхода природного газа, блоки селектирования минимального и максимального сигналов, блок деления, два пороговых элемента, два делителя и интегратор, причем вход интегратора соединен с выходом блока контроля расхода кислорода, а выход интегратора через последовательно соединенные пороговые элементы и делители соединены соответственно с первым и вторым входами блока селектирования минимального сигнала, выход которого соединен с первым входом блока деления, второй вход которого соединен с выходом блока контроля расхода кислорода, а выход блока деления соединен с первым входом блока селектирования максимального сигнала, второй вход которого соединен с задатчиком минимального расхода природного газа, а выход блока селектирования максимального сигнала соединен с вторым входом регулятора расхода природного газа.

На чертеже представлена блок-схема устройства.

Устройство содержит конвертер 1, оснащенный трубопроводами 2 и 3 для подвода соответственно кислорода и природного газа. Для управления расходом кислорода служит регулирующий клапан 4, а расход природного газа корректируется регулирующим

1093706

1 клапаном 5. Информация о расходе кислорода и природного газа получа- . ется е помощью блоков 6 и 7 контроля соответственно. Стабилизация расхода природного газа осуществляется с помощью системы, состоящей из блока 7 контроля расхода природного газа, регулятора 8 расхода и регулирующего клапана 5. Регулятор 8 расхода природного газа через блок 9 10 селектирования максимального сигнала соединен с совокупностью элементов, обеспечивающих коррекцию задающего сигнала в зависимости от температуры ванны, косвенным показателем 15 которой служит суммарное количество поданного в конвертер кислорода. Указанная коррекция осуществляется с помощью интегратора 10, соединенного с. пороговыми элементами 11 и 12, свя- О эанными по выходу через делители 13 и 14 соответственно с первым и вто-. рым входом блока 15 селектирования минимальных сигналов, выход которого соединен с первым входом блока 16 де-r5 ления сигналов. Минимально допустимый расход природного газа обеспечивается с помощью задатчика 17. Кроме того, устройство включает исполнительный механизм 18 регулирующего Е клапана на трубопроводе подачи природ ного газа.

Устройство работает следующим об- . разом.

До заливки чугуна в конвертер тре-35 буется подача определенного небольшого количества природного газа, необходимого для предотвращения забивания фурми какими бы то ни.было материалами. Требующийся для этого рас- 40 ход природного газа задается с помощью задатчика 17, сигнал с которого через второй вход блока, 9 селектирования максимального сигнала поступает. на второй вход регулятора 8. Нача-45 ло процесса продувки сопровождается подачей кислорода и с этого момента схема управления обеспечивает подачу природного газа в определенном соотношении с кислородом. Это соотношение 50 обеспечивается благодаря тому, что сигнал, пропорциональный расходу кислорода с блока 6 контроля расхода кислорода (через блок 16 деления), проходит на второй вход регулятора 8 55 через блок 9 селектирования максималь. ного сигнала, так как он заведомо больше по величине, чем сигнал с задатчика 17. Определенная величина соотношения задается изменением величины сигнала, поступающего на второй вход блока 16 деления с блока 15.

Температура ванны расплавленного металла при продувке в значительной мере определяется количеством поступающего в конвертер кислорода. По« этому в данной установке косвенная информация о температуре ванны получается на выходе интегратора 10 в виде сигнала, пропорционального суммарному количеству кислорода за прошедший период данной плавки. При срабатйвании первого порогового элемента 11, настроенного на наименьшую величину входного сигнала, его выходной сигнал поступает на делитель 13, представляющий собой пассивный регулируемый делитель напряжения. С делителя 13 указанный сигнал через блок 15 селектирования минимального сигнала поступает на второй вход блока 16 деления сигналов, определяя величину соотношения расходов кислорода и природного газа. По ходу продувки температура ванны увеличивается и потребуется увеличивать долю природно го газа.в продуваемой газовой смеси.

Для этого нужно уменьшить величину сигнала, поступающего на второй вход блока 16. Это осуществляется при срабатывании порогового элемента 12.

Так как на выходе делителя 14 величина сигнала меньше, чем на делителе 13, то с указанного момента времени через блок 15 селектирования минимального сигнала проходит сигнал ,с делителя 14. Таким образом, момент

,:коррекции соотношения настраивается ! величиной порога срабатывания поро1говых элементов, а величина соотношения - изменением коэффициента делителей.

Количество пороговых элементов (соответственно делителей) в каждой конкретной реализации установки выбирается иэ соображений точности введения коррекции соотношения в зависимости от температуры по ходу продувки. При этом принцип действия установки не изменяется. Введение коррекции соотношения газ — кислород по ходу продувки в зависимости от температуры ванны повышает эффективность эксплуатации конвертера и увеличивает продолжительность компании. Благодаря введению в установку укаэанных

109370Ь отличительных признаков прн оптималь- . ном задании параметров настройки (уровень срабатывания пороговых блоков и коэффициенты делителей) обеспечивается возможность в течение всего периода плавки поддерживать зону реакции на оптимальном расстоянии от фурмы (при приближении зоны реакции к днищу интенсифицируется износ футеровки, а при удалении - увеличивается вероятность образования настылей на фурме. и сокращается общая зона реакции, что, в свою очередь, увеличивает период плавки). Определение параметров настройки установки осуществ- IS ляется с помощью стохастической модели следующим образом.

Весь период булавки квантуется на п интервалов, исходя из требований точности, предъявляемых к конечным . 20 показателям булавки (обычно и 2-5).

Для каждого периода квантования определяется величина соотношения газ — кислород по стохастической модели

/% 25

», С;-а+Ь,1 Оаг+ЬД л, )

»»-1 где С;. - соотношение газ-кислород в

Ф

i-м (i = 1-и) периоде кван30 тон ания, — мгновенное значение расхода кислорода, Q, — среднее за период квантования мгновенное значение

35 расхода кислорода в х-м периоде; а,b<,Ь вЂ коэффициен, определяемые любым адаптивным методом по результатам предыдущих плавок.

Значения коэффициентов делителей определяются по формуле

Бф„

Uï где U - величина напряжения на выхои де порогового блока, U, — величина напряжения сигнала, поступающего на второй вход блока 15 деления, которое должно быть равным

UC "а/»э где U- — выходйое напряжение блока 6

» » контроля расхода кислорода, соответствующее Q ..

Uii

Отсюда Ь и

Уставка на порог срабатывания

i-го порогового блока определяется по формуле

111о еаза ° и и где U — величина напряжения на выюе»», ходе интегратора 10 в конце плавки

Таким образом, введение в устройство коррекции соотношения газ-кисло- род в зависимости от температуры ванны позволит повысить стойкость футеровки, увеличить выход годного и повысить производительность конвертеров, что обеспечит экономический эффект от реализации изобретения 200 тыс. руб в год.

1093706

ВНИИПИ Закаэ 3378/22 Т ак 540 По еиое

Филиал Петеит, r. Уип ород,уиЯроехтвал, 4