Устройство для определения высоты фурмы в конвертере

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А2 (19) ()1) (51) 4 С 21 С 5/30

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К д BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР по делАм изОБРетений и ОткРытий (61) 1006498 (21) 3857938./22-02 (22) 25.02.85 (46) 23.07.86. Бюл. Р 27 (71) Киевский институт автоматики имени ХХУ съезда КПСС (72) С.А .Баранов и С.К.Соболев (53) 669.184.66.012.1 (088.8) (56) Авторское свидетельство ССС1

1006498, кл. С 21 С 5/30, 1980. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

ВЫСОТЫ ФУРМЫ В КОНВЕРТЕРЕ по авт.св.

1006498, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью сокращения времени продувки за счет получения достоверной информации о положении кислородной фурмы над поверхностью жидкого металла на протяжении всего цикла плавки, оно снабжено вторым счетчиком высоты фурмы и четвертым

1 элементом синхронизации, первый вход

-которого соединен общей точкой с четвертым выходом блока управления и первым входом третьего элемента спнхропизации, второй вход четвертого элемента синхронизации соединен общей точкой с выходом датчика высоты фурмы и вторым входом третьего элемента синхронизации, третий вход четвертого элемента синхронизации соединен с каналом ЭВМ "Опрос, а выход четвертого элемента синхронизации соединен со счетным входом второго счетчика высоты фурмы, вход

"Ввод числа которого соединен общей точкой с выходом схемы И и входом "Ввод" числа первого счетчика высоты фурмы, а выход второго счетчика высоты фурмы соединен с каналом считывания информации.

1245598

Изобретение относится к измерительной технике контроля процесса плавки в черной металлургии, может быть использовано в системах управления и контроля положения кислородной фурмы и является усовершенствованием устройства по авт.св.

Ф 1006498.

Целью изобретения является сокращение времени продувки эа счет получения достоверной информации о положении кислородной фурмы над по- верхностью жидкого металла на протяжении всего цикла плавки.На фиг.1 представлена функциональная схема устройства для опре4 деления высоты фурмы в конвертере; на фиг.2 — функциональная схема четвертого элемента синхронизации; на фиг.3 — временные диаграммы, иллю— стрирующие работу детектора прекращения и детектора фиксации ультра,звука; на фиг. 4 и 5 — электрические схемы детектора фиксации ультразвука и детектора фиксации прекращения ультразвука; на фиг.6 — электрическая схема блока формирования; на фиг.7 — то же, блока управления; на фиг.8 — то же, детектора касания щупа; на фиг.9 — то же, счетчика высоты фурмы.

Устройство для определения высоты фурмы в конвертере содержит "излучатель 1 и приемник 2 ультразвука, детектор 3 фиксации ультразвука де- тектор 4,фиксации прекращения ультразвука, блок 5 формирования, счетчик 6 высоты щупа, сумматор 7, блок 8 управления, регистр 9, детектор 10 касания щупа, схему И 11, первый счетчик 12 высоты фурмы, датчик 13 высоты фурмы, выход которого соединен с осью элекропривода 14, четыре элемента 15-18 синхронизации, вход четвертого элемента 18 синхронизации соединен с каналом 19 ЭВМ "Опрос" второй счетчик 20 высоты фурмы, выход которого соединен с каналом 21 считывания информации, датчик 22 высоты щупа, вход которого

/ соединен с осью привода щупа 23, аего выход через блок 5 формирования— с первым выходом первого элемента 15 синхронизации, другой вход которого соединен с первым выходом блока 8 управления. Выход первого элемента

15 синхронизации соединен со счетным, входом счетчика 6 высоты щупа, вход

"Сброс" которого соединен с выходом детектора 4 фиксации прекращения ультразвука, вход которого соединен с общей точкой, соединяющей выход приемника 2 ультразвука, вход детектора,3 фиксации ультразвука. Выход счетчика 6 высоты щупа соединен с первым входом сумматора 7, другой вход которого соединен с вторым выхо- дом блока 8 управления, третий вход

1О сумматора 7 соединен с выходом счетчика 12 высоты фурмы, а выход сумматора 7 соединен с входом регистра 9, выход которого соединен с первым входом схемы И 11, другой вход которой

15 соединен с выходом второго элемента

16 синхронизации, первый вход кото— рого соединен с третьим выходом блока. 8 управления, а. второй вход второго элемента 16 синхронизации через

20 детектор 10 касания щупа соединен с приводом щупа 23. Выход схемы И 11 соединен общей точкой с входом "Ввод" числа второго счетчика 20 высоты фурмы и входом Ввод" числа первого

25 счетчика 12 высоты фурмы, вход "Сброс" в нуль которого соединен с выходом детектора 3 фиксации ультразвука, а счетный вход первого ,счетчика 1? высоты фурмы соединен с

-.О выходом третьего элемента 17 синхронизации, первый вход которого соединен общей точкой с четвертым выходом бпока 8 управления и первым входом четвертого элемента 18 синхронизации, другой вход которого соединен общей

35 точкой с выходом датчика 13 высоты фурмы и вторым входом третьего элемента 17 синхронизации, третий вход четвертсго элемента 18 синхронизации соединен с каналом 19 3BI 1 "Опрос", а выход четвертого элемента 18 синхронизации соединен со счетным входом второго счетчика 20 высоты фурмы, выход которого соединен с каналом 21 считывания информации.

Вторсй счетчик 20 высоты фурмы (фиг.1) по схемной реализации аналогичен первому счетчику 12 высоты фурмы и предназначен для хранения точной информации о высоте фуроры на

5О протяжении всей плавки. Четвертый элемент 18 синхронизации (фиг.2) состоит из трех триггеров 24-26, двух схем И 27, и 28, схемы ИЛИ 29 и схемы 30 задержки. Схемы и принцип дей- . ствия элементов 15-17 синхронизации аналсгичны элементу 18 синхронизации, только не используется в них канал

19 "Опрос".

12455

50

В излучателе 1 и приемнике 2 ультразвука .чувствительным элементом ультразвуковых колебаний является магнитострикционный элемент, рабочая частота которого равна 16-18 кГц. 5

Диаметр излучателя 1 и приемника 2 составляет 25 мм, максимальное расстояние между ними может быть до

7 м. Специальные насадки позволяют уменьшить диаметр ультразвукового лу- 1О ча до 6 мм, что делает эффективным применение ультразвука для контроля перемещений фурмы 31 и щупа 32, используя теневой эффект. Магнитострикционный приемник представляет со- 15 бой колебательную систему, аналогичную излучателю 1. Поступающие на мембрану приемника ультразвуковые колебания вызывают в нем переменные меха— нические напряжения благодаря чему 20 в катушке возбуждается переменная

ЭДС, которая усиливается. Далее этот сигнал поступает на входы детектора

3 фиксации ультразвука и детектора 4 фиксации прекращения ультразвука ° 25

В детекторе 3 фиксации ультразвука сигнал (фиг.ЗО) детектируется, фильтруется, т.е. происходит выделение огибающей (фиг.ЗЯ, на переднем фронте которой формируется импульс "Сброс" (фиг.Зь), предназначенный для сбрасывания счетчика 12 высоты фурмы в ноль.

Диаграммы на фиг.3 также иллюстрируют работу детектора 4 фиксации прекращения ультразвука. Кривые фиг.3а и б аналогичны кривым детектора 3 фиксации ультразвука за исключением того, что импульс "Сброс" (фиг.Зг) формируется на заднем фрон- 40 те огибающей, который предназначен для сброса счетчика 6 высоты щупа в ноль.

Таким образом, с выхода детекторов 3 и 4 ультразвукового излучения снимаются импульсы (фиг.36 и 2), которые необходимы для сбрасывания счетчиков 6 и 12 в ноль, Электрическая схема детектора 3 фиксации ультразвука (фиг.4) состоит из операционного усилителя Д1 (К19Т401Б), конденсатора-СI, предназначенного для фильтрации высокочастотных составляющих выходного сигнала приемника 2 ультразвука, диода ЧД1, осуществляющего выделение положительной огибающей (фиг.Зб,6), триггера Шмитта Д2 (л /с К155ТЛ1), 98 ф формирующего прямоугольные импульсы, и формирователя импульсов по переднему фронту (л /с ДЗ, К155ЛАЗ, конд.

С2).

Электрическая схема детектора фиксации прекращения ультразвука 4 (фиг.5) включает элементы Д1, С1, ЧД 1, Д2 выполняют функции, аналогичные детектору 4 фиксации ультразвука, за исключением элементов ДЗ (M/с К155ЛАЗ),которые формируют импульсы по заднему фронту огибающей (фиг. ЗГ,ь) .

Четвертый элемент 18 синхронизации работает следующим образом (фиг.2). Импульс с выхода датчика 13 высоты фурмы, пройдя схему ИЛИ 29, устанавливает первый триггер 24 в единичное состояние, единичный выход которого через первую схему И 27 пропускает спнхроимпульс от блока 8 управления, который переводит, второй триггер 25 также в единичное состояние, единичный выход которого через вторую схему И 28 пропускает импульс синхронизации на выход четвертого элемента 18 синхронизации, который через схему 30 задержки и устанавливает в нулевое (исходное) состояние триггеры 24 и 25. Далее цикл повторяется.

Триггер 26 предназначен для запоминания направления вращения датчика 13 высоты фурмы и передачи этой информации на вход "Знак" (фиг.9) счетчика 20 высоты фурмы.

При считывании информации ЭВИ или ,локальной системой управления на первую схему И 27 четвертого элемента 18 синхронизации (фиг.2) поступает сигнал "Опрос", который запрещает дальнейшее прохождение синхроимпульсов от блока 8 управления через схему И 27 при единичном состоянии триггера 24, который запоминает импульс от датчика 13 высоты фурмы, исключая .тем салым потерю информации при считывании. После окончания сигнала "Onpoc" открывается первая схема И 27 и синхроимпульс от блока

8 управления проходит далее аналогично описанному.

Для нормальной работы четвертого элемента 18 синхронизации в режиме считывания ичформации с выхода второго счетчика 20 высоты фурмы, к частоте импульсов, идущих с датчика )3 высоты фурмы, и длительности

5 12 сигнала "Опрос" ставятся определен- . ные требования. В данном случае при частоте импульсов с датчика 13 вы.—, соты фурмы f 100 Гц длительность импульса "Опрос" минимальная и равна 20 мкс, максимальная 2 мс. Такое

11 значение длительности сигнала Опрос от ЭВМ или локальной системы исключает считывание информации с второго счетчика 20 высоты фурмы в момент переходного процесса счетчика (момент прихода импульса от датчика 13 высоты фурмы), т.е. длительность сигнала "Опрос" такова, что не может перекрыть во времени двух импульсов, идущих от датчика

13 высоты фурмы. Частота синхронизирующих импульсов, поступающих от блока 8 управления, равна 25 кГц.

Блок 5 формирования состоит из последовательно соединенных оптрона (м/с Д1, К293ЛП1Б) и триггера Шмитта (м/с Д2, К155ТЛ1), электрическая схема которого представлена на фиг. 6.

Детектор 10 касания щупа (фиг. 7) состоит из последовательно соединенных оптрона (м/с Д1, К293ЛП1Б) и формирователя импульсов (м/с Д2, К155ЛАЗ), который формирует импульсы на переднем фронте выходного сигнала оптрона Д1.

Блок 8 управления (фиг.8) прецставляет собой генератор импульсов (м/с Д2, 2ГС192) и распределитель импульсов, выполнен на сдвиговом регистре (м/с Д1, К1551ЛР1) и на м/с ДЗ, К155ЛАЗ; Д4, К155ЛП1, импульсы, снимаемые с выходов t I ..., 14, сдвинуты друг относительно друга во времени и предназначены для согласования работы всех элементов устройства, т.е. определяют непрерывный цикл работы,, Устройство работает следующим образом.

Команда на выполнение измерения высоты фурмы 3 над уровнем металла

{фиг.1) или выключение измерения происходит путем включения или выключения излучателя 1 и приемника 2 ультразвука, которые размещены над конвертером 33. Излучатель 1 создает направленный поток ультразвука в направлении приемника 2 ультразвука

Началом перемещения является перемещение фурмы 31 вверх, конец которой, пройдя базовую зону (уровень размещения излучателя 1 и приемника

45598 б

2 ультразвука), откроет поток ультразвука, который поступает. на вход приемника 2 ультразвука. Сигнал с выхода приемника 2 ультразвука поступает на вхоц детектора 3 фиксации ультразвука, который сбрасывает первый счетчик 12 высоты фурмы в нуль, а достоверная информация о высоте фурмы в это время может считываться

10 ЭВМ со второго счетчика 20 высоты фурмы, так как она на обнуляется.

При дальнейшем подъеме фурмы 31 первый счетчик 12 высоты фурмы начинает отсчет положения фурмы 31 от ба15 зового уровня размещения излучателя и приемника 2 ультразвука, а второй счетчик 20 высоты фурмы поцсчитывает истинное положение фурмы 31, которая может быть оставлена в любом положе20 нии или продолжать свое движение вверх.

После пересечения фурмой 31 базо.вого значения (уровня) щуп 32 начинает спускаться. При пересечении щупом 32 базового уровня сигнал от приемника 2 ультразвука фиксируется детектором 4 прекращения ультразвука, который в этот момент сбрасывает счетчик б высоты щупа, начинает про30 водить отсчет перемещения потупа 32 вчиз.

Коды положения фурмы 31 с выходов первого счетчика 12 высоты фурмы и счетчика 6 высоты щупа поступают на входы сумматора 7, где происходит их суьп1ирова.ние в интервале одного дискретного перемещения фурмы 31 и щупа 32. Суммирование в сумматоре 7 в интервале одного. дискретного переАО мещения фурмы 31 это цикл суммиро-. вания в интервале времени между приходом двух рабочих (информапионных) импульсов от датчика l3 высоты фурмы и датчика 22 высоты щупа. Интервал време.ни достигается выбором соотношения: частоты. выходных импульсов блока 8 управления (35 кГц).и максимальной частотой следования ра .бочих импульсов от датчика высоты

Фурмы 13 и датчика 22 высоты щупа (100 Ец), В момент касания щупа 32 с по- верхностью жидкого металла 34 детектор l0 касания щупа выдает сигнал, с помощью которого результат сложения в сумматоре 7, который хранится в регистре 9, через схему

И 11 и переписывается в первый и второй счетчики 12 и 20 высоты фур12ч5598 щупом также исквызванную

ЭВИ кода, высоты

7 мы, затем корректируют высоту фурмы 31.

Импульсы с выхода датчика 13 высоты фурмы на протяжении всей „работы устройства через элементы 17 и 18 синхронизации все время поступают на счетные входы первого и второго счетчиков высоты фурмы. Электрическая схема счетчика 12 высоты фурйы приведена на фиг.9 и аналогична счетчикам 6 и 20.

Предлагаемое устройство позволяет

Ф получить достоверную информацию в момент проведения замеров уровня жидкого металла, а лючить потерю информации, процессами при считывании с выхода первого счетчика фурмы.

Экономический эффект достигается за счет увеличения выхода годного

1О металла вследствие сокращения времени продувки жидкогО металла, так как исключается .потеря информации о положении фурмы в момент замера.

1245598

Юилод к БС

"знака"

Имп. датч

Оп аа p(аС, етиый

&od

Фиг. 2

Закрытие приеяника излучения при д8имении щупа ония

Отярыгпив приеиника / излучения при 08илсении

И

УА7ющаю усчд

>ouib

Импульс "Сброс, арормирооанный на Млай /спектора 3

3м ульс "Сброс, "сцюрмираданный ре бо ходо детектора 9

1245598

1245598

Вы,код иода л сумматору 7

В ад лада числа с дыкада слемы "И" /!

Составитель Ю.Рыбьев

Техред Л.Олейник Корректор E.Ñèoîõìàí

Редактор Н.Гунько

Заказ 3961/17 Тираж 552 1(одпис но е

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие,, г.ужгород, ул.Проектная, 4