Устройство для прогнозирования выбросов металла и шлака из конвертера

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

Ц9! (1!) !!ц 4 С 21 С 5/30

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 378239?/22-02 (22) 17.08.84 (46) 15.08.86. Бюл. Р 30 (72) А.Е.Абросимов (53) 669.184,244,66(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

HI 742466, кл. С 21 С 5/30, 1977.

Авторское свидетельство СССР

В 767214, кл. С 21 С 5/30, 1977.

Авторское свидетельство СССР !! 1225859, кл, С 21 С 5/30,25.06,84. (54 ) (57 ) 1 . УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРО П!ОЗИРОВАНИЯ ВЫБРОСОВ METAJUIA H KIAKA

ИЗ KOHBEPTFPA, оборудованного системой взвешивания сыпучих материалов, присаживаемых в конвертер, содержащее блок определения скорости окисления углерода, соединенный входами с датчиком измерения содержания

СО и ГО, в от.:одящих газах и датчиком расхода отходящих газов, блок определения скольэящего среднего, соединенный через дифференциатор с последовательно соединенными блоками памяти, выходы которых соединены через пороговые элементы и блок логики с многоканальным индикатором, блок управления, соединенный с блоками определения скорости окисления углерода и скользящего среднего, дифференциатором и блоками памяти, систему определения текущего уровня ванны конвертера, соединенную через блок коррекции с пороговыми элементами, цепь блокировки го присадке извести в конвертер, состоящую из логической схемы HE и расширителя импульсов, причем вход расширителя импульсов соединен с каналом управления по загрузке присадок извести в конвертер, систему определения окисленности шлака в конвертере, выход которой соединен с блоком коррекции, ключ, управляющий вход которого соединен с цепью блокировки ло присадке извести в конвертер, информационный вход соединен с выходом блока определения скорости окисления углерода, а выход ключа соединен с входом дифференциатора, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью увеличения выхода годного за счет повышенной надежности прогнозирования выбросов, оно дополнительно содержит логическую схему ИЛИ, цепи блокировки при быстрых изменениях положения фурмы в конвертере и расхода кислорода в конвертер через фурму, причем выход логической схемь; ИЛИ соединен с входом логической схемы НЕ в цели блокировки ло присадке извести в конвертер, а входы логической схемы HJIH соединены с выходом расширителя импульсов и выходами цепей блокировки при быстрых изменениях положения фурмы в конвертере и расхода кислорода в конвертер через фурму.

Устройство по и. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что цепь блокировки лри быстром изменении положения фурмы в конвертере содержит последовательно соединенные датчик положения фурмы, дифференциатор, блок определения модуля сигнала, пороговый элемент и элемент выдержки времени.

3. Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что цепь блокировки при быстром изменении расхода

1250580 кпс- ородз в конвертере через фурму содс ржит последовательно соединенные датчик расходз кислорода через фурму, И обретение относится к металлургии, и чзстности к контролю кислородно-конвертерного процесса.

Цель изобретения — увеличение выхода годного за счет повышения надежности прогнозирования выбросов.

На фиг, 1 представлена блок-схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 — один из вариантов выполнения каналз блока коррекции. устройство содержит конвертер ), ф рму 2, газоход 3 конвертера, подви;кнуь заслонку кессона 4, датчик 5 ,(1 îàHëënçnòîð) содержания СО и

С 1, в отходящих газах, датчик 6 расхода отходящих газов, блок 7 определ ппа скорости окисления углерода блок 8 определения скользящего среднего, дифференциатор 9 (блок определения приращения Ч ), блоки 1014 памяти, пороговые элементы 15-24, схе п.i 25-30 И, блок 31 логики, блок

32 управления, многоканальный блок

33 индикации например, самописец

Н-320), систему 34 определения текущего уровня ванны конвертера, состоящую иэ эвуковода А с микрофоном и последовательно соединенные усилители фильтра и детектора (эти элементы обобщены под позицией Б, на фиг,1 представлен вариант использования акустической характеристики конвертера), блок 35 коррекции, систему 36 определения окисленности шлака. Блок

35 коррекции состоит из операционного усилителя 37. На чертеже показаны соответственно датчики 38 и 39 содержания кислорода и пыли в отходящих газах, датчик 40 количества кислорода, поступающего через фурму в конвертер, ключ 41, управляющий вход 42 ключа, логическая схема ПЕ 41, 43, расширитель импульсов (идущий мультивибратор) 44, сигнал

45 управления ключом 41 от системы взвешивания 1перегруэ извести из пропифференпиатор, блок определения модуля сигнала, пороговый элемент .JlE ìånò выдержки времени. межуточного бункера в конвертер, на фиг. 1 данная система не показана, ей оснащаются все конвертеры), датчик

46 положения фурмы в конвертере, дифференциаторы 47, блоки 48 определения модуля сигнала, пороговые элементы 49, блоки 50 выдержки времени, логическая схема ИЛИ 51 °

В качестве блока 32 управления

10 может использоваться непосредственно пульт оператора. Блок содержит кнопку (ключ) начала процесса, за которое (начало) принят момент присадки извести на лом в конвер15 тер перед началом продувки. По указанному сигналу производится установка в исходное состояние всех диск, етных элементов (на фиг. 1) не показано и разрешается прохождение

20 тактовых импульсов по выходу в устройство.

Кроме того, блок управления содержит генератор тактовых импульсов

25 для синхронизации работы всех блоков устройства. Блок 32 обеспечивает также подачу питания на все блоки устройства. На выходе блока 7 определения V, установки аналого-цифровой преобразователь АЦП (не показан) для согласования с дискретным блоком 8 определения скользящего среднего. На выходах блоков 10-14 памяти установлены цифроаналоговые

35 преобразователи ЦАП для согласования вьжодов блоков 10 — 14 с аналоговыми пороговыми элементами 15-24 (не показаны). Система 36 определения окисленности шлака, функцио40 нирующая в дискретном режиме, имеет на выходе аналоговый сигнал (установлен АЦП) для согласования с блоком 35 коррекции, функционирующем в аналоговом режиме.

45 Работа устройства происходит следующим образом, 250580 4 ет (пороговые элементы 16-20 схемы

25-27 И). скорость спада V, больше (ранна) — И, и возможно смена знака л,()- >, -6,) ).

Наличие системы определения уровня ванны конвертера во время продувки (например, по звуковому давлению н газоходе, уровню вибрации, путем зондирования) позволяет перестраивать и при помощи блока коррекции текущие значения уровней (о, Я, О ) срабатынания пороговых элемейтов 15-20, например, в первом приближении с увеличением уровня ванны необходимо уменьшить абсолютное значение &,, 21

Наличие в устройстве системы 36 определения окисленности шлака, изменяющей значения Е, о, о также, 1 2 как и системы 34, связано с тем, что при лрочих равных условиях (по скорости изменения V и текущему уровню наины конвертера) вероятность выбросов не остается постоянной при изменении одержания кислорода, связанного с железом в шлаке.

При наличии некоторого избыточного количества кислорода указанная вероятность возрастает, что связано с потенциальной возможностью пе+V, „+V, 2-Я -1 з с 3 причем как само наличие блока 8, так и интервал усреднения зависит от характеристики конвертерного процесса (колебательность) и применяемой аппаратуры для контроля V, (инерционность приборов) . В блоке 9 дифференциронания производится (при дискретном считывании) определение приращения Ч, между отсчетами лЧ

Далее указанные приращения, например, в цифровом виде (в том случае на выходе блока 9 предусмотрен преобраэонатель дискретных величин лч„, в цифровой код) поступают в последовательно соединенные блоки 10-14 памяти, причем н 14 блоке находится (i-4) отсчет лЧ,, в 13 блоке — (i-3), в

12 блоке — (i-2), в блоке 1! — (i-1), в блоке 0 (i), где i — номер отсчета от момента времени, В качестве блоков памяти могуч использоваться, например, регистры, 40 причем п реэапись числа иэ одного блока памяти в другой производится по командам с блока 32 управления, Анализ изменения по текущим отсчетам, находящимся в блоках памяти, производится при помощи набора пороговых элементов 15-24 и схем 25-30 И.

Указанное на фиг. 1 сочетание пороговых элементов и схем И позволяет выявлять следующие ситуации, приводя-

dy щие к выбросам;когда -- > Б. (настройdt ка порогового элемента 15), т.е, имеет место резкое возрастание скорости окисления углерода, скорость спада 55

V больше некоторой заданной (- 5 ), причем с увеличением длительности спада вероятность выбросов возраста"

С началом присадки извести в конвертер блок 32 управления включает систему в блоке 7 определения

V,, определяется текущее значение скорости окисления углерода (например, согласно формуле V, =g k (СО+

+C0 ), где k — коэффициент пропорциональности, Po — расход газов в газоходе, СО, СО, — содержание окиси и двуокиси в отходящих газах), в блоке 8 определяется значение V„ среднее за несколько отсчетов (имеется ввиду дискретное считывание информации), например при усреднении эа три отсчета будет производиться следующая операция: рехода кислорода из шлака на реакцию окисления углерода чугуна. В качестве системы 36 может применяться изнестная система или некоторый нычислительный блок, соединенный с необходимыми датчиками, функционирующий согласно следующему алгоритму:

А= Я

1 I где А — общее количество кислорода, связанного с железом в шлаке! — количество кислорода, свя1 занного с железом в шлак на

1-ом шаге считывания, причем считывание начинается с момента 1-й присадки извести в конвертер.

E р р лт р г 3 Ч, О =0 +О . +О . -О -О -O -О .

2игл; .2 2; 2 2> ti где — текущее количество кислоФ рода через фурму;

О . =G, kt., О! С".1, .

2; У

О -Г k л

О 00

2i. - 2

О". =С» ° !

1250580 где 0 — количество кислорода, поI ступающего в конвертер с рудой (окатышами);

G; - количество руды (окатьппей), подаваемой в конвертер; — процентное содержание кислорода в руде (окатьппах), 0; — количество кислорода, связанного с недопалом; 10 ит

С вЂ” количество в извести извести, подаваемой в конвертер, коэффициент, учитывающий количество недопала в иэ- 15 вестности и количестно кислорода н недопале (в процентах);

Π— количество кислорода, сняЙ эанного с железом в пыли, 2р покидающей конвертер с газами, Г

Q — количество пьяни, покидающей конвертер; процентное содержание ки- 25 э слорода, связанного с железом н пыли;

Г

О, — количество кислорода н отZi ходящих газах, количество отходящих газон;

0 — процентное содержание кислорода н отходящих газах; количество кислорода, идущего на окисление единиц веса Si;

35 коэффициент пропорциональ5 ности1

Sl

0 . — количество кислорода, иду21 щего на окисление кремния чугуна (считынание происхо- 4О дит на 4-5 мин продувки, не показано); з

G; — нес кремния в чугуне;

О,. — количество кислорода, идущей го на окисление углерода чу-<5 гуна, СО. CO — содержание окиси и двуокиси углерода н отходящих газах;

Представленный на фиг. 2 один из вариантов построения канала коррекции в блоке 35 основан на наличии линейной зависимости вероятности выбросов от уровня ванны конвертера и содержания FeO в шлаке.

Наличие н устройстве ключа 41, логической схемы 43 НЕ и расширителя 44 импульсов, управляемых по сигналу 45 перегруза извести иэ промежуточного бункера в конвертер, позволяет увеличить надежность прогнозирования путем исключения из анализа

"всплесков" СО при разложении недопала извести, подаваемой в конвертер, Указанная вьппе совокупность элементов функционирует следующим образом. При перегрузке извести из промежуточного бункера в конвертер в устройство на расширитель 44 импульсон поступает короткий импульс из системы взвешивания и анализа присадок. Система взвешивания имеет логическую схему И, входы которой соединены с реле избирателя канала извести и реле перегруза присадки н конвертер, а выход схемы И является выходом цепи анализа. Указанный импульс на расширителе 44 изменяет свою длительность до величины, равной времени разложения недопала извести при ее присадке в конвертер.

Это время равно приблизительно одной минуте, Далее расширенный импульс через схему 43 НЕ поступает на управляющий вход ключа 41, запрещая прохождение сигнала из блока 7 определения V н блок 8. Ключ 41 открыт при наличии сигнала по входу 42.

Наличие в устройстве цепей блокировки при быстрых изменениях положения фурмы н конвертере и расхода кислорода н конвертер через фурму позноляет увеличить наде ность прогнозирования путем исключения иэ анализа быстрых изменений V, при технологических изменениях положения фурмы в конвертере и расхода кислорода.

Обе цепи блокировки имеют одинаконый состав элементов и функционируют следующим образом. Сигнал с датчика 40 или датчика 46 поступает на соответствующий дифференциатор 47, сигнал с выхода которого определяет скорость изменения управляющего параметра. Далее укаэанный сигнал поступает на вход блока 48 определения модуля сигчала.

Необходимость в блоке 48 вызвана тем, что необходимо производить анализ скорости изменения параметра как при его увеличении, так и при уменьшении. Сигнал с выхода блока

48 поступает на вход порогового элемента, порог которого определяет допустимую скорость изменения упl250580

Ремис

З51!

° Й ы.2

ВНИИПИ Заказ 4378/2! Тирах 55? Подписное

Произв.-лолигр. пр-тие, г, Ужгород, ул. Проектная, 4 равляющего параметра (определяется экспериментально, исходя из конкрет— ных технологических условий: садка конвертера, шихтовка и т.д.). При превышении скорости изменения параметра допустимого порогового значения сигнал поступает на вход блока

50 выдержки времени. Сигнал на выходе блока 50 будет присутствовать в течение времени, определяемом настройкой блока, больше времени наличия сигнала на его входе. Временная настройка блока 50 определяется переходными процессами по каналу: управляющий параметр — скорость окисления углерода. Пля 300 т конвертеров время переходного процесса яо каналу изменение расхода 0„ — изменение V, составило 40 с, по каналу изменение положения фурмы — изменение 7, 30 с, g Таким образом, устройство прогнозирования выбросов металла и шлака из конвертера позволяет увеличить точность прогнозирования за счет учета практически всех параметров, влияюшнх на образование выбросов, 1