Устройство для контроля уровня шлака в конвертере

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (51) 4 С 21 С 5/30

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОЮК СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3805510/22-02 (22) 23. 10. 84 (46) 23. 03. 86. Бюл. У 11 (71) Особое проектно-конструкторское бюро Научно-производственного объединения "Черметавтоматика" (72) Т.С.Намазбаев, Д,И.Туркенич, М.В.Сажин, М.Ж.Толымбеков и В.И.Максимов (53) 65.011.56:669. 184(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 908834, кл. С 21 С 5!30, 1979. (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ. КОНТРОЛЯ

УРОВНЯ ШЛАКА В КОНВЕРТЕРЕ, содержащее контейнер-коллиматор с источником, сцинтилляционный детектор, пересчетный блок, усилитель, регистрирующий прибор, причем выход сцинтилляционного детектора подсоединен к входу пересчетного блока, выход которого подсоединен к входу усилителя, о т л и ч а 10 щ е е с я тем„ что, с целью повышения достоверности контроля уровня шлака в конвертере, в него введены датчик определения момента погружения среза сопел кислородной фурмы в шлакометаллическую эмульсию, компаратор, коммутатор, блок контроля положеиия кислородной фурмы и вычислительный блок, причем выход датчика определения момента погружения среза сопел кислородной фурмы в шлакометаллическую эмульсию подсоединен к входу компаратора, выходы компаратора и блока контроля положения кислородной фурмы подсоединены соответственно к первому и второму входам коммутатора, выходы коммутатора и усилителя подсоединены соответственно к первому и второму входам вычислительного блока, а выход последнего подсоединен к входу регистрирукщего прибора.

1219653

Изобретение относится к черной металлургии, а именно к устройствам контроля и регулирования процессов кислородно-конвертерной плавки, и может быть использовано для непрерывного контроля уровня шлака в конвертере по ходу плавки.

Цель изобретения — повышение достоверности контроля уровня шлака в конвертере.

На чертеже изображена блок-схема выполнения устройства.

Устройство содержит контейнер--коллиматор с источником 1, сцинтилляционный детектор 2, пересчетный блок 3, усилитель 4, вычислительный блок 5, датчик 6 определения момента погружения среза сопел кислород-. ной фурмы в шлакометаллическую эмульсию, компаратор 7, коммутатор 8, блок

9 контроля положения кислородной фурмы, регистрирующий прибор 10.

Корпус контейнера-коллиматора с источником 1 может быть выполнен, апример, из вольфрама для обеспече-, ия биологической защиты, для проедения работ в условиях высоких температур контейнер-коллиматор помещается в водоохлаждаемый кожух. В корпусе выполнено резьбовое отверстие для помещения штока-держателя источника и коллимационное отверстие. Источник гамма-излучения может быть представлен, например, в виде изото<зт па Сз . Сцинтилляционный детектор 2 может быть представлен, например, стандартным спектрометрическим блоком детектирования, который также помещается в водоохлаждаемый кожух, ь

Контейнер-коллиматор с источником 1 и сцинтилляционный детектор 2 могут быть установлены на расстоянии

Н„, равном, например, 5,1 м от среза горловины конвертера. Диаметр коллимационного отверстия выбирается в зависимости от мощности источника с таким условием, чтобы угол раскрытия луча обеспечивал получение точных и воспроизводимых результатов на всех значениях уровня шлака от нулевого до критического..Пределы значений диаметра коллимационного отверстия при активности источника

5,4 К и составляеT 5-7 мм.

В качестве пересчетного блока 3 может быть использован, например, радиометр,в качестве усилителя 4 измерительный усилитель постоянного тока, в качестве вычислительного блока 5 — микроЗВМ "Злектроника-60M". Датчик 6 определения момента погружения среза сопел кислородной фурмы в шлакометаллическую эмульсию представляет собой электрическую цепь для измерения разности потенциалов, возникающей между фурмой и корпусом конвертера по ходу продув5

10 ки. Сигнал на выходе электрической цепи между фурмой и корпусом конвертера имеет место только в период наличия контакта фурмы со шлакометаллической эмульсией.

Компаратор 7 представляет собой операционный усилитель, первый вход которого подключен к выходу датчика

6 определения момента погружения среза сопел кислородной фурмы в

20 шлакометаллическую эмульсию, а второй вход — к выходу источника опорного напряжения

Коммутатор 8 представляет собой, 25 например, транзисторный ключ, в коллекторную цепь которого подключена обмотка реле, нормально разомкнутые контакты которого коммутируют выход блока 9 контроля положела на выходе компаратора.

Устройство работает следующим образом.

До начала плавки в вычислительный блок 6 вводится информация об измеренной величине Н, равной высоте ось ° уровня спокойного металла до верхнего конечного положения фурмы (при поднятой фурме), определяемой, напри40 мер, но время тарировки положения кислородной фурмы.

С момента начала продувки гаммаизлучение проходит через коллиматор, достигает поверхности шлакометаллической эмульсии и отраженный поток гамма-излучения, попадая в сцинтил.— ляционный детектор 2, преобразуется в нем в серию электрических импульсов, которые поступают в пересчетный блок 3. На выходе пересчетного блока 3 возникает электрический сигнал, пропорциональный интенсивности обратнорассеянного гамма-излучения, и через усилитель 4 поступает в вычислительный блок 5, в котором информация обрабатывается в соответствии с приведенной зависимостью

30 ния кислородной фурмы с входом вычислительного блока 5 при наличии сигна) 2196

А — (1)

0+6

Wa.

Н„

А °

1 где Н вЂ” текущий уровень шлака в ьл.

Ванне конвертера, м;

Н, „ — измеряемая высота от уровня спокойного металла до верхней точки положения кислородной фурмы перед началом очередной плавки, м; — высота от горловины конвертера до верхней точки положения кислородной фурмы, м;

Н вЂ” высота от горловины конГ вертера до сцинтилляционного детектора, м;

А — коэффициент,.зависящий от геометрических размеров полости конвертера; — измеряемая величина электрического сигнала, пропорциональная интенсивности обратнорассеянного гамма-излучения, мВ; — эмпирический коэффициент, зависящий от типа исполь° зуемого источника гаммаизлучения.

Во время плавки в момент вхождения

-среза сопел кислородной фурмы в шлакометаллическую эмульсию на выходе датчика 6 определения момента погружения среза сопел кислородной фурмы в шлакометаллическую эмульсию появляется сиг35 нал, поступающий через компаратор 7 на вход коммутатора 8, который коммути рует выход блока 9 контроля положения кислородной фурмы с вторым входом вычислительного блока 5, и в вычислительный блок поступает сигнал, пропорциональный значению высоты фурмы над уровнем спокойного металла в момент ее вхождения в

%45 шлакометаллическую эмульсию Н, которая в данный момент равна фактическому уровню шлака в ванне конвертера.

В вычислительном блоке 5 рассчибывается скорректированное значение коэффициента А по следующей зависимости:

А., если Н -Н„ц1 я E (H оь„-Нк-Нг-Н ) ° (U В), если

IH -H„„„„l E. (2) 5З где А °

1 -(— значение коэффициента А на предыдущей (cl -1.) -й э плавке;

Н вЂ” значение высоты фурмы над уровнем спокойного металла в момент ее вхождения в шлакометаллическую эмульсию, м;

Н вЂ” расчетное значение уровld A ня шлака в ванне конвертера в момент вхождения фурмы в шлакометаллическую эмульсио, м; с — постоянная величина, определяемая опытным путем.

В дальнейшем, в режиме заглубленной струи, уровень шлака в ванне конвертера рассчитывается по зависимости (1) с корректированным значением коэффициента А„, определенного по зависимости (2) .

Таким образом, на выходе вычислительного блока 5 получаем величину текущего уровня шлака в ванне конвертера, которая фиксируется на регистрирующем приборе 10.

Учет .влияния износа футеровки ro ходу кампании конвертера с помощью устройства основан на следующих теоретических предпосылках. Ввиду износа футеровки конвертера увеличивается внутренний радиус конверте а и уровень спокойного металла от плавки к плавке по ходу кампании конвертера постепенно снижается, что приводит к увеличению высоты от уровня спокойного металла до сцинтилляционного детектора Н ° Кроме того, величина Нц зависит от количества заваленного лома и залитого чугуна на каждой конкретной плавке. Поэтому от плавки к плавке необходимо контролировать значение высоты от уровня спокойного металла до сцинтилляционного детектора.

При тарировке положения кислородной фурмы измеряется высота от уровня спокойного металла до верхней точки положения кислородной фурмы следовательно можно определить высоту от уровня спокойного металла до горловины конвертера по зависимости сь. os. оыд Н к (Ç)

I где Н, — высота от уровня спокойного металла до горловины конвертера, м.

1? 19653

Зная высоту от уровня спокойного металла до горловины конвертера, можно определить высоту от уровня спокойного металла до сцинтилляци5 онного детектора по зависимости

Н=Н+Н=Н вЂ” Н+Н(4) н св.ов Г ОБЦ

Уравнение для определения текуще- 1g

ro уровня шлака в ванне конвертера

А

Н =Н -Н + Н вЂ” — — — ° (5)

ыл. овь к Г 11+ S

В ходе кампании ввиду износа фуI5 теровки изменяются геометрические размеры полости конвертера, что приводит к изменению коэффициента А в зависимости (5), поэтому в случае (H — Н ц„ ) необходима корректировФ % 2О ка коэффициента А.

Решив уравнение (5) относительно коэффициента А, подставив вместо расчетного значения уровня шлака высоту

25 фурмы над уровнем спокойного металла в момент вхождения среза сопел фурмы в шлакометаллическую эмульсию, получим

А (H Н - Н Н" ),(U+ Ь) (6) 30

В общем случае скорректированное значение коэффициента А по ходу кампании конвертера определяется из уравнения 35

А, если Н -Нц„j «< Е

Ю (7) (Н -Н ° +Н -Н ) ° (V+8), если

Объединив зависимость (7) с зависимостью (5), получим уравнение для определения уровня шлака в ванне

45 конвертера

А

Н .=Н Н + Н

blA 06ы, К Г (} б г

,если }1 -}) f p

Ф, (Г"овц к "Г " )(()+В),если (8)

Таким образом, уровень шлака в ванне конвертера определяется по зависимости (8), причем при переходе из режима открытой струи в режим заглубленной струи корректируется значение коэффициента А, учитывающего изменение геометрических размеров свободного объема рабочего пространства конвертера ввиду износа футеровки.

Корректировка коэффициента А1 от плавки к плавке осуществляется посредством сравнения фактического уровня шлака в конвертере, определяющегося с помощью датчика определения момента погружения среза сопел кислородной фурмы в шлакометаллическую эмульсию и блока контроля положения кислородной фурмы, с расчетным значением уровня шлака в конвертере в момент вхождения среза сопел кислородной фурмы в шлакометаллическую эмульсию ° для определения момента вхождения среза сопел кислородной фурмы в.шлакометаллическую эмульсию использовано следующее физическое явление. В момент вхождения среза сопел кислородной фурмы в шлакометаллическую эмульсию образуется замкнутая электрическая цепь фурмаземля-корпус-футеровка-расплав-фурма, по которой протекает электрический ток, что приводит к появлению разности потенциалов на участке электрической цепи фурма-корпус конвертера. Момент появления разности потенциалов между фурмой и корпусом конвертера совпадает с моментом вхождения среза сопел кислородной фурмы в шлакометаллическую эмульсию.

Эксйериментальные исследования, проведенные в кислородно-конвертерном цехе, показывают, что определение уровня шлака путем регистрации отражающего от поверхности шлакометаллической эмульсии гамма-излучения с учетом влияния износа футеровки по ходу кампании позволяет повысить точность контроля уровня шлаКа в конвертере. Действительно, среднеквадратичное отклонение расчетных значений уровня шлака от фактических перед остановкой продувки, полученных с помощью устройства на 141 плавке, которые проведены к концу кампании конвертера, составляет 0,28 м, а в то же время среднеквадратичное отклонение уровня шлака

5,1 до верхнего конечного положения

Фурмы, Н„ц,, м

16,7 от фактических значений перед остановкой продувки, полученных посредством известного устройства на этих же плавках, составляет 0,81 м, т.е. предлагаемое устройство позволяет контролировать уровень шлака наиболее близко к истинному значению.

В табл. 1 приведены изменения измеряемых и рассчитываемых параметров на характерной плавке В 382164, проведенной в начале кампании конвертера.

В табл. 2 приведены изменения . измеряемых и рассчитываемых параметров на характерной плавке У 382483-, проведенной к концу кампании конвертера.

Исходные данные для расчета уровня шлака в ванне конвертера на плавке N 382164:

Высота уровня спокойного металла до верхнего конечного положения фурмы

16,2

Высота от горловины конвертера до верхнего конечного положения фурмы, Н„, м 9,0

Высота от горловины конвертера до сцинтилляционного детек" тора, Н, м

Расчетное значение коэффициента А; в предлагаемом устройстве 960,0

Постоянный коэффициент В, определяемый опытным путем 85,0

Исходные данные для расчета уровня шлака в ванне конвертера по плавке И 382483:

Высота от уровня спокойного металла

1219653

Высота от горловины конвертера до верхнего конечного положения фурмы, Н, м 9,0

Высота от горловины конвертера до сцинтилляционного детектора, Н„, м

Расчетное количество коэффициента А; в предлагаемом устройстве

Постоянный коэффициент В, определяемый опытным путем 85,0

Экспериментальные исследования, проведенные в кислородно-конвертерном цехе, подтверждают необходимость

2О корректировки расстояния от уровня спокойного металла до сцинтилляционного детектора, а также корректировки значения коэффициента А от плавки к плавке. Действительно, в начале кампании конвертера на плавке Ф 382164 высота от уровня спокойного металла до сцинтилляционного детектора НОБщ=,нм+Н.= 12,3 м. а в конце кампании конвертера на

382483 Н Н +

На этих же плавках значения коэффициента А соответственно 960 и 984.

5,1

984

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет определять уровень

З5 шлака в ванне конвертера наиболее . близко к истинному его значению.

Техническая эффективность от использования устройства состоит в том, что оно позволяет оптимально управ4О лять процессом шлакообразования за счет повышения достоверности контроля уровня шлака в ванне конвертера.

В свою очередь, оптимальное протекание процесса шлакообразования

4 позволит уменьшить потери металла с выбросами и выносами, т.е. увеличить выход годного.

1219653

Т а б л и ц а 1

Величина

Время от начала электрического продувки, мин сигнала, U, мВ

1,0

0,7

0,89

1,3

1„6

1,5

1,8

2,0

2,4

4,3

4,7

83,4

6,3

11,0

13,0

67,3

5,6

6,0

6,5

6,0

6,4

6,3

26,6

20,0

3,4

3,7

22,0

30,6

4,7

5,0

24,0

62,7

5,4

- 5,8

25,0

48,3

4,7

5,1

5,1

Таблица 2

1,3

1,0

1,4

1,0

3,0

2,8

1,2

1,6

6 9

1,6

5,0

2,1

20,8

3,0

3,5

7,0

3,0 4,7

5 0 6,4

7,0 11,9

9,0 41,3

15,0 80,5

17,0 77,7

Конец I периода

Конец продувки

Величина уровня шлака, определенная посредством иэвестного устройства, Hl„h, м

Величина уровня шлака, определенная посредством предлагаемого устройства, Н1,.д, м

Фактический уровень шлака, «ракт

Продолжение табл 2

Тираж 552 Подписное Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

9,0

11,0

13,0

15,0

16,0

19

23

29,4

26,8

39,5

55,6

73,7

Конец Y периода

20,8

35,0

55,6

46,0

Конец продувки

ВНИИПИ Закаэ 1235/36

1219653

3,7

3,5

4,4

5,2

4,2

5,4

5,0

4,2

4,0

4,9

5,8

6,6

3,5

4,6

5,8

5,4

6,7

5,6