Устройство контроля количества усвоенного кислорода конвертерной ванной

 

1. УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ КОЖЧЕСТВА УСВОЕННОГО КИСЛОРОДА КОНВЕРТЕРНОЙ ВАННОЙ, содержащее датчик давления дутьяfCoeдинeнньй через блок сигнализации и первый функциональный преобразователь с первым входом блока деления, первый сумматор , первый вход которого через измеритель соединен с датчиком положения фурмы, второй вход которого соединен с выходом первого интегратора , третий вход соединен через второй функциональный преобразователь с выходом первого интегратора, четвертый вход соединен с блоком ввода начальных условий, выход первого сумматора соединен с вторым входом блока деления, вход первого интегратора соединен с первым выходом схемы И, первый вход которой соединен с блоком сигнализации, второй вход которой соединен с выходом блока памяти, первый вход которого соединен через блок задержки с вторым выходом схемы И, второй вход блока памяти соединен с датчиком .положения привода конвертера и с входом второго интегратора, датчик расхода воды на охлаждение кессона, соединенный с измерителем расхода, датчики температуры охлаждающей воды на входе в кессон и выходе из него, отличающееся тем, что, с целью увеличения точности контроля, оно дополнительно содержит блок возведения в степень, второй сумматор, третий функциональный преобразователь , входы которого подсоединены § к измерителю расхода воды, охлаждающей кессон, и датчикам температуры ох (Л лаждающей воды на входе в кессон и выходе из него, а выход подсоединен через блок возведения в степень к первому входу второго сумматора, соединенному вторым входом с выходом блоки деления, а выходом - с вторым интегратором , причем датчики температуры со охлаждающей воды на входе в кессон 1 и выходе из него представляют собой СЭ термометры сопротивления, выполнено со ные соответственно из полупроводникового термистора и металла. 2. Устройство по п. 1, о т л ич ающе е ся тем, что третий функциональный преобразователь выо полнен в виде трех резисторов, соединенных между собой в одной точке, причем вторая точка первого резистора подсоединена с общей точкой датчиков температуры охлаждающей воды на входе в кессон и выходе из него, вторая точка второго резистора подсоединена ко второй точке датчика

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК..Я0„„1134609 4(51) С 21 С 5/30

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3668176/22-02 (22) 02.12.83 (46) 15.01.85. Бюл. Ф 2 (72) В.С.Богушевский, Н.А.Сорокин, Е.И.Беляев, Ю.Г.Веременко и Т.Н.Малашок (71) KH0BcK1IH инск .тут автоматики им.ХХУ съезда КПСС (53) 669.184.224(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

260648, кл. С 21 С 5/30, 1967.

2. Соболев С.К. и др. Система автоматизированного управления конвертерной плавкой.-Сб.: Комплексная автоматизация сталеплавильного производства. Киев, "Техника", 1970, с. 5-12. (54)(57) 1. УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ КОЛИЧЕСТВА УСВОЕННОГО КИСЛОРОДА КОНВЕРТЕРНОЙ ВАННОЙ, содержащее датчик давления дутья соединенный через блок сигнализации и первый функциональный преобразователь с первым входом блока деления, первый сумматор, первый вход которого через измеритель соединен с датчиком положения фурмы, второй вход которого соединен с выходом первого интегратора, третий вход соединен через второй функциональный преобразователь с выходом первого интегратора, четвертый вход соединен с блоком ввода начальных условий, выход первого сумматора соединен с вторым входом блока деления,.вход первого интегратора соединен с первым выходом схемы И, первый вход которой соединен с блоком сигнализации, второй вход которой соединен с выходом блока памяти, первый вход которого соединен через блок задержки с вторым выходом схемы И, второй вход блока памяти соединен с датчиком .положения привода конвертера и с входом второго интеrpатора, датчик расхода воды на охлаждение кессона, соединенный с измерителем расхода, датчики температуры охлаждающей воды на входе в кессон и выходе из него, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью увеличения точности контроля, оно дополнительно содержит блок возведения в степень, второй сумматор, третий функциональный преобразователь, входы которого подсоединены к измерителю расхода воды, охлаждающей кессон, и датчикам температуры охлаждающей воды на входе в кессон и выходе из него, а выход подсоединен через блок возведения в степень к первому входу второго сумматора, соединенному вторым входом с выходом блока деления, а выходом — с вторым интегратором, причем датчики температуры охлаждающей воды на входе в кессон и выходе из него прЕдставляют собой термометры сопротивления, выполненные соответственно из полупроводникового термистора и металла.

2. Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что третий функциональный преобразователь выполнен в виде трех резисторов, соединенных между собой в одной точке, причем вторая точка первого резистора подсоединена с общей точкой датчиков температуры охлаждающей воды на входе в кессон и выходе из него, вторая точка второго резистора подсоединена ко второй точке датчика температуры охлаждающей воды на входе в кессон, а вторая точка третьего резистора подсоединена к выходу измерителя расхода охлаждающей воды, 11346О9 второй выход которого соединен с второй точкой датчика температуры охлаждающей воды на выходе из кессона.

Изобретение относится к контролю и управлению в металлургической промьппленности, в частности контролю усвоенного кислорода конвертерной ванной.

Известно устройство контроля количества усвоенного кислорода конвертерной ванной, содержащее измерители расхода кислорода, положения фурмы, расхода отходящих газов и содержания в них двуокиси углерода j1j.

Однако данное устройство является сложным, так как содержит газоаналиэатор на СО в отходящих газах, имеющий низкую точность и надежность в условиях эксплуатации в кислородноконвертерных цехах, в результате чего понижается точность контроля искомого параметра.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство контроля количества усвоенного кислорода конвертерной ванной, содержащее датчик давления дутья, соединенный через блок сигнализации и первый функциональный преобразователь с первым входом блока деления, первый сумматор, первый вход которого через измеритель соединен с датчиком положения фурмы, второй вход которого соединен с выходом первого интегратора, третий вход соединен через вторрй .функциональный преобразователь с выходом первого интегратора, четвертый вход соединен с блоком ввода начальных условий, выход первого сумматора соединен с вторым входом блока деления, вход первого интегратора соединен с первым выходом схемы И, первый вход которой соединен с блоком сигнализации, второй вход которой соединен с выходом блока памяти, первый вход которого соединен через

I блок задержки с вторым выходом схемы И, второй вход блока памяти соединен с датчиком положения привода конвертера и с выходом второго интегратора, датчик расхода воды на охлаждение кессона, соединенный с измерителем расхода, датчики температуры охлаждающей воды на входе в кессон

5 и выходе из него fZ) .

Известное устройство характеризуется недостаточной точностью контроля количества усвоенного кислорода ванной, так как последний параметр контролируется только по входным параметрам процесса без учета обратной связи по реально протекающему процессу.

Целью изобретения является увели15 чение точности контроля количества усвоенного кислорода конвертерной ванной.

Указанная цель достигается тем, что устройство контроля количества

20 усвоенного кислорода конвертерной ванной, содержащее датчик давления дутья, соединенный через блок сигнализации и первый функциональный преобразователь с первым входом блока деления, первый сумматор, первый вход которого через измеритель соединен с датчиком положения фурмы, второй вход которого соединен с выходом первого интегратора, третий

30 вход соединен через второй функциональный преобразователь с выходом первого инте ратора, четвертый вход соединен с блоком ввода начальных условий, выход первого сумматора соединен с вторым входом блока деления, вход первого интегратора соединен с первым выходом схемы И, первый вход которой соединен с блоком сигнализации, второй вход которой соединен с выходом блока памяти, первый вход которого соединен через блок задержки с вторым выходом схемы И, второй вход блока памяти соединен с датчиком положения привода конвертера и с входом второго интегратора, датчик расхода воды на охлаждение кессона, соединенный с измери3 11346 телем расхода, датчики температуры охлаждающей воды на входе в кессон и выходе из него, дополнительно содержит блок возведения в степень, второй, сумматор, третий функциональ5 ныи преобразователь, входы которого подсоединены к измерителю расхода воды, охлаждающей кессон, и датчикам температуры охлаждающей воды на входе в кессон и выходе из него, а выход подсоединен через блок возведеt0 ния в степень к первому входу второго сумматора, соединенному вторым входом с выходом блока деления, а выходом— с вторым интегратором, причем датчики температуры охлаждающей воды на входе в кессон и выходе из него представляют собой термометры сопротивления, выполненные соответственно из полупро. водникового термистора и металла.

Кроме того, третий функциональный преобразователь выполнен в виде трех резисторов, соединенный между собой в одной точке, причем вторая точка первого резистора подсоединена к общей точке датчиков температуры охлаждающей воды на входе в кессон и выходе из него, вторая точка второго резистора подсоединена ко второй точке датчика температуры охлаждающей воды на входе в кессон, а вторая точка третьего резистора подсоединена к выходу измерителя расхода охлаждающей воды, второй выход которого соединен с второй точкой датчика температуры охлаждающей воды на выходе из 35 кессона.

Введение третьего функционального преобразователя позволяет определить количество тепла, покидающего конвертер, в процессе продувки, т.е. полу- 40 чить обратную связь по реальному протеканию процесса. Это позволяет уточнить количество кислорода, усвоенного ванной, и повысить точность устройства. 45

Выполнение датчиков температуры охлаждающей воды на входе в кессон и выходе иэ него соответственно из полупроводникового термистора и металла позволяет получить алгебраи- 50 ческую сумму температур охлаждающей воды на входе в кессон и выходе из него. При этом увеличение температуры охлаждающей воды на входе в кессон приводит к падению суммарного 55 сопротивления датчиков, так как сопротивление полупроводникового термистора с увеличением температуры

09 d падает, а увеличение температуры охлаждающей воды на выходе иэ кессона приводит к увеличению сумматорного сопротивления датчиков, так как сопротивление термометра, выполненного из металла, с увеличением температуры возрастает. Такое исполнение датчиков температуры охлаждающей воды позволяет исключить традиционные сумматор и блок умножения, повысить точность вычислительных операций, а следовательно, и всего устройства в целом.

На фиг. 1 представлена блок-схема предлагаемого устройства; на фиг. 2блок-схема третьего функционального преобразователя.

Устройство контроля количества усвоенного кислорода конвертерной ванной содержит датчик 1 давления дутья, соединенный через блок 2 сигнализации, первый функциональный преобразователь 3 с блоком 4 деления.

Вход блока 4 деления соединен также через первый сумматор 5, измеритель

6 положения фурмы с датчиком 7 положения фурмы 8. Вход первого сумматора 5 соединен непосредственно через второй функциональный преобразователь 9 с первым интегратором 10.

Вход первого интегратора 10 подключен через блоки 11 И и памяти. 12 к датчику 13 положения привода конвер- тера 14. Блок 2 сигнализации соединен с блоком 11 И, который через блок 15 задержки связан с блоком 12 памяти.

Датчик 13 положения привода конвертера 14 соединен с вторым интегратором 16. Датчик 17 расхода воды, охлаждающей кессон 18, соединенчерез измеритель 19 расхода охлаждающей воды с третьим функциональным преобразователем 20, к которому, кроме того, подключены датчики 21 и 22 температуры охлаждающей воды на входе в кессон и выходе из него.

Выход третьего функционального преобразователя 20 через блок 23 возведения в степень соединен с вторым сумматором 24, к которому также подключен блок 4 деления. Выход второго сумматора 24 соединен с вторым

\ интегратором 16. Первый сумматор 5 соединен с блоком 25 ввода начальных условий.

Третий функциональный преобразователь 20 выполнен в виде трех резисто. ров НЧ, 12, 13, соединенных между собой в одной точке а, причем вторая

1134609

Ф

1 где

3 точка 8 резистора Д 1 подключена к общей точке датчиков 21 и 22 тем" пературы охлаждающей воды, вторая точка 2 резистора R 2 подключена ко второй точке ) датчика 21 температуры охлаждающей воды на входе в кессон, а вторая точка 8 резистора 3 подключена к выходу К измерителя

19 расхода охлаждающей воды, второй выход которого ) соединен с второй 1О точкой Ц датчика 22 температуры охлаждающей воды на выходе из кессона.

Блоки устройства могут быть реализованы, например, на стандартных блоках комплекса АКЭСР: сумматоры, блоки деления, функциональные преобразователи, а также блок возведения в степень — на блоках вычислительных операций БВО; интеграторы— на блоках динамических преобразований БДП; блок сигнализации — на блоке БСГ; датчики, задатчики, измерители параметров — на стандартных приборах ГСП; блок задержки — на электронных реле времени. Блок ввода начальных условий выполнен на базе соответствующих задатчиков и узлов вычислительных операций. Блок памяти представляет собой микросхему.

В качестве датчиков температуры охлаждающей воды на входе в кессон и выходе из него можно использовать термометры сопротивления, например соответственно с термистором ТК-2-5О и медный ТСИ-K1V.

Количество усвоенного кислоРода конвертерной ванной по ходу продувки определяется по выражению 3Z6 +P

+1,09а J4 30t0+Н Ni0,Ь+0,0262 N, (1)

45 количество усвоенного кислорода конвертерной ванной, м ; давление кислорода после регулирующего клапана, Н/м ; положение фурмы относительно конвертера, мм; номер плавки по кампании футеровки; металлическая садка, равная

Руе количества чугуна и 55 скрапа, т; тепловой поток на кессон, кВт; текущее время продувки, мин..

Устройство работает следующим образом.

В процессе продувки информация о давлении кислорода поступает с датчика 1 на блок 2 сигнализации. При достижении рабочего значения давления (например, для условий 130-тонных конвертеров при давлении кислорода, равном 757. номинального значения) на позиционном выходе блока 2 появляется единичное" напряжение, поступающее на блок 11 И. Одновременно с блока

12 памяти также поступает "единичное" напряжение. Блок 11 И срабатывает, включая первый интегратор 10. Одновременно напряжение с выхода блока 11 И поступает на блок 15 задержки и затем срабатывает блок 12 памяти.

При этом отключается блок 11 И и пер" вый интегратор 10 останавливается.

Время работы первого интегратора 10, определяемое настройкой блока 15 задержки, выбирается таким образом, чтобы изменение выходного напряжения интегратора при каждом цикле работы соответствовало изменению номера плавки по кампании футеровки на единицу. С выхода первого интегратора 10, напряжение поступает на второй функциональный преобразователь

9, выходное напряжение которого про9470 порционально величине — — — — — — —.

1 О, 6+О, 0262 и

Напряжение с выхода блока 9 поступает на первый сумматор 5, куда одновре" менно поступает напряжение с первого интегратора 10, пропорционально величине я, с блока 25 ввода начальных условий напряжение, пропорциональное величине (3070-14,56). Расстояние сопла фурмы 8 до уровня спокойного металла измеряется датчиком 7 положения фурмы и преобразуется в напряжение, пропорциональное величине в измерителе 6 положения фурмы. Выходное напряжение первого сумматора 5, пропорциональное величине

9470 (3070+Н+М 14, 5 ), 10,6+0,0262 N поступает на блок 4 деления. Напряжение с пропорционального выхода блока 2 сигнализации поступает на первый. функциональный преобразователь 3, выходное напряжение которого пропорциональное величине 376Dp поступает на вход блока 4 деления.

Выходное напряжение блока 4 деления, 113 пропорциональное величине первого слагаемого подынтегральной функции выражения (1), поступает на второй сумматор 24. Расход воды, охлаждающей кессон, измеряется датчиком 17, преобразуется в напряжение, пропорциональное расходу воды, в измерителе расхода воды 19 и поступает на третий функциональный преобразователь 20, на который также поступают напряжения, пропорциональные температуре охлаждающей воды на выходе в кессон с датчика 21 и выходе из йего с датчика 22. Таким образом, с выхода третьего функционального преобразователя 20 снимается напряжение, пропорциональное величине Q, которое в блоке 23 возведения в степень преобразуется в величину

1,09 / и поступает во второй сумматор 24, выходное напряжение которого, пропорциональное подынтегральной функции выражения (1), поступает на вход второго интегратора 16, выходное напряжение которого пропорционально величине Ч .

По окончании процесса (сливе металла из конвертера) срабатывает датчик 13 положения привода конвертера 14, посылающий напряжение на сброс второго интегратора 16 и на срабатывание блока 12 памяти. Устройство готово к проведению следующей плавки.

Третий функциональный преобразователь 20 работает следующим образом

Напряжение, пропорциональное расходу воды, охлаждающей.кессон, поступающее с измерителя 19 расхода воды, умножается на последовательно соединенных термометрах сопротивления

4609 8 датчиков 21 и 22 на сумму величин, пропорциональных алгебраической сумме температур охлаждающей воды на входе в кессон и выходе из него.

Но так как термометр сопротивления на входе в кессон выполнен из полупроводникового термистора, а на выходе из него из металла, то увеличение температуры воды на входе приво10 дит к уменьшению суммы, а увеличение температуры воды на выходе — к увеличению суммы. Согласование характеристик термометров сопротивления производится подгоночными сопротив1S лениями R 1 и R2, а выхода измерителя

19 с суммарным напряжением — сопротив. лением КЗ.

Таким образом, выходной сигнал второго интегратора 16 соответствует количеству усвоенного кислорода конвертерной ванной.

Испытание макета, реализующего предлагаемое техническое решение, на

Енакиевском металлургическом заводе

25 показало, что использование предлагаемого устройства контроля количества усвоенного кислорода конвертерной. ванной позволяет осуществить контроль с более высокой точностью (» 0,012Х

3б (CJ ), что повышает качество выплавляемой стали и снижает ее себестоимость °

Ожидаемый экономический эффект от использования изобретения по расчетным данным составляет 40 тыс. руб. в год. Экономический эффект обеспечиваl ется за счет повышения производительности конвертера на 1,2Х, сокращения расходов огнеупорных материалов на

4р 4Х, что снижает себестоимость стали на 0,07Х руб/т.

1134609

1134609

М дюрн жу22

К3атчику 71 Кознериеела 19

ff 6яоку 2D

Заказ 10033/25 Тираж 552

Подписное. ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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

Составитель А. Абросимов

Редактор И. Бандура Техред Т.Фанта Корректор М. Демчик