Способ ведения плавки в дуговой сталеплавильной печи

 

Изобретение относится к электротехнике. Цель изобретения - уменьшение влияния печи на сеть путем стабилизации гармонического состава напряжения. Исходя из экспериментальных данных, установлено, что благоприятный режим плавки поддерживается при определенном оптимальном виде динамической вольт-амперной характеристики (ДВАХ). Корректируя скорость движения электрода, поддерживают определенный оптимальный вид ДВАХ и повышают стабильность электрического режима, поскольку при этом поддерживается постоянный спектр гармоник тока и напряжения, что облегчает борьбу с ними. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)4 H 05 В 7/148

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

2 (57) Изобретение относится к электротехнике. Цель изобретения — уменьшение влияния печи на сеть путем стабилизации гармонического состава напряжения. Исходя из экспериментальных данных, установлено, что благоприятный режим плавки поддерживается при определенном оптимальном виде динамической вольт-амперной характеристики (ДВАХ). Корректируя скорость движения электрода, поддерживают определенный оптимальный вид ДВАХ и повышают стабильность электрического режима, поскольку при этом поддерживается постоянный спектр гармоник тока и напряжения что облегчает борьбу с ними.

Ф . 3 ил.

U,I — соответственно мгновенные значения напряжения и тока, 11,Т вЂ” соответственно амплитудные значения напряжения и тока. сО

В практических случаях и и i не- Ql синусоидальны и условие (1) не выпол- в вйв няется °

Можно принять, что несинусоидальность и и i обусловлена изменением во времени угла сдвига фаэ между ними.

При этом дпя мальм промежутков време-. ни д с„ (с Т вЂ” период питающего напряжения можно допустить, что условие (1) выполняется, т,е. .2 2

4)к - аГССО8 (Ик1„+ (1к- 1) (И„-1)). (2)

Исходя иэ экспериментальных данных, полученных непосредственно на дуy = arccosfui+ где и относительное мгновенное значение напряжения, и„

1 ь — относительное мгновенное значение тока, ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

FlO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И OTHPbfTHAM

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4309003/24-07 (22) 21.09.87 (46) 30.11.89. Бюл. 1 .- 44 (71) Юго-Восточное производственнотехническое предприятие "ЮВЭнергочермет" (72) В.Г.Борисов, P° . B.WHees (53) 621.365.22(088.8) (56) Электрооборудование и автоматика электротермических установок.

Справочник. М.; Энергия, 1978,с.254258.

Авторское свидетельство СССР

У 564336, кл.С 21 С 5/52, 1976. (54) СПОСОБ ВЕДЕНИЯ ПЛАВКИ В ДУГОВОЙ

СТАЛЕПЛАВИЛЬНОЙ ПЕЧИ

ИзобреТение относится к электротермии, а именно к способам ведения плавки в дуговых сталеплавильных пе-:: чах.

Цель изобретения — уменьшение влияния печи на сеть путем стабилизации гармонического состава напряжения.

Если напряжение и ток в электрической цепи синусоидапьны, а напряжение опережает ток на некоторый угол то последний может быть опрелелен как

„„SU„„1525954 А1

1525954 4

+ )), (3) 2 + где

20 блок 10 измерения амплитуды налряже30

35 говых электролечах, благоприятный (желаемый) режим плавки поддерживается, если динамическая вольт-амлерная характеристика имеет вид, приведенный на фиг,1. Этому режиму плавки соответствует зависимость yg, изображенная на фиг,2, полученная при благоприятном режиме электроплавки в печи ( — угол наклона радиус-вектора, В = arctic i/u), Эмпирическая зависимость (6), изображенная на фиг.2, может быть заменена выражением

y(01= (Q, Sin (26 — -)

Ч „—,22

Ч

2 — мгновенный сдвиг Фаз между

i и и при = nil n=1,2,3... — мгновенный сдвиг фаз между и и при 6=7 /2 +I ii

n=1,2,3,....

Таким образом, задавая для определенных моментов времени значения y(g>, вы ьнсляя для этих же моментов времени значения 4 по формуле (2), сравнивая их между собой и в зависимости от рас«огласонания, корректируя cко-. рость движения электрода, можно, с одной стороны, вести процесс при благоприятном технологическом режиме (выполнение условия (3)) и, с другой

«тороны, повысить стабильность электрического режима, поскольку с помощью этого способа поддерживается постоянный спектр гармоник тока и напряжения.

Следует отметить, что способ не ликвидирует несинусоидальность, но обеспечивает постоянство набора порядков гармоник и их амплитуд и. тем самым облегчает борьбу с ними при помощи двух средств — либо с помощью встречно формируемой реактивности, .либо на базе известных фильтров, установленных н различных точках питающей сети.

11а фиг,3 приведена блок-схема устройства, реализующего способ. Блоксхема содержит фильтр 1 первой гармоники напряжения электрической дуги, формирователь 2 короткого импульса, формулирующий короткий (- 2 мкс) импульс напряжения, в момент времени, когда мгновенное значение напряжения первой гармоники электрической дуги при возрастании ранно нулю;ге40

55 нератор 3 импульсов, нырабатывающий за время периода переменного напряжения дуги серию прямоугольных им— пульсов, нулевой из которых синхронизирован с импульсом, вырабатываемым формирователем 2; счетчик 4 импульсов, на счетный вход которого подается серия импульсов с генератора 3, а на вход "Сброс" — импульс с формирователя 2, дешифратор 5, дающий на выходе сигнал " 1" при поступлении на вход счетчика 4- заданного числа импульсов, схему И 6, формирователь 7, вырабатывающий два следующих друг за другом импульса, один из которых формируется ло фронту импульса на выходе схемы И 6, а другой — после окончания этого импульса, но до прихода следующего. Схема также включает ячейку аналоговой памяти для измерения мгновенного значения напряжения дуги 8, аналого-цифровой преобразователь 9, ния 10; аналого †цифров преобразователь 11 и блок 12 деления. С трансформатором 13 тока соединен преобразователь напряжение-ток 14, блок 15 аналогоной ламяти, блок 16 измерения амплитуды тока, аналого-цифровые преобразователи 17 и 18, блок 19 деления.

Блок 20 после каждой смены информации на выходе устройств 12 и 19 производит вычисление ло формуле

8 = arctic и

Схема содержит ключи 21 и 22, открывающиеся ло поступлению импульсов с формирователя 7, регистр 23, блок 24, вычисляющий по сигналу от формирователя 7 абсолютную величину разности содержимого регистра 23 и выхода вычислителя 20, блок 25 сравнения, блок 26 задания максимально числа, которое допустимо на выходе схемы 24, чтобы подать "1". на счетный вход счетчика 27.

E — максимальное допустимое значение абсолютной величины разности, при которой можно считать, что вольт-амперная характеристика на периоде j не изменилась по сравнению с периодом

j — 1. Вольт-амперная характеристика находится н состоянии изменения, если

d E, где d абсолютная величина разности значений параметра 6 на к-м измерении j — 1 и j-м периодах переменного напряжения электрической дуги

1525954

Схема включает блок 28 формирования сигнала "Разряжение управления" при условии, что число на выходе счетчика 27 не меньше содержимого регистра 29,которое устанавливается оператором, блок 30 вычисления, двухрегистровый блок 31, блок 32 вычисления.

С выходом блока 28 и генератора 3 соединена схема И 33, сигнал с выхода которой подается на счетный вход счетчика 34, сброс с которого осуществляется по срезу импульса с выхода 15 формирователя 2.

Блок 35 вычисления после прохождения импульса с выхода формирователя 2, при появлении импульса со схемы И 33 производит суммирование раэ- 20 ности чисел на выходах блоков 30 и

32, после чего при появлении следующего импульса с формирователя 2 производится деление этой суммы на содержимое счетчика 34. 25

Кроме того, блок-схема содержит ключ 36, счетчик 37 с автоматическим сбросом при заданном количестве входных импульсов, дешифратор 38, блок 39 формирования, выдающий два следующих 30 друг за другом импульса: один — по переднему фронту сигнала с выхода дешифратора 38, другой — после его окончания, но до прихода следующего, ключ 40, регистр 41, блок 42 вычисления разности, блок 43 инверсии знака скорости, блок 44 задания нечувствительности для блока 43 инверсии направления (знака) скорости, регистр

45, блок 46 задания скорости подачи 40 электродов, которое производит операцию Ч = А, где — содержимое регистра 45, регистр 47 для хранения задаваемого оператором коэффициента пропорциональности А; цифроаналого- 45 вый преобразователь 48.

При работе устройства задаются.

Значение частоты следования и длительность импульсов серии К при наладке генератора 3 во время наладки блок-схемы, изображенной на фиг.3; значение числа ., допускаемое на выходе блока 24, при помощи блока 26 задания; значение мгновенных сдвигов между безразмерными ве55 личинами у и у при помощи блока 31 задается один раз во время наладки системы. При помощи блока 44 задается эона нечувствительности блока

43, т.е. задается минимальное значение абсолютной величины d начиная с которого 4 считается не равным нулю где 6

Регистр 29 задает количество периодов при д а Я, достаточное, чтобы блок 28 выдал сигнал "Разряжение управления". Настраивается один раз при наладке системы. Также задается значение параметра А при помощи блока 47 для вычисления скорости движения электродов Ч А q . Число периодов напряжения дуги L через которое осуществляется контроль направления движения электродов, задается блоком 39, один раз при наладке системы.

Электрический сигнал, пропорциональный напряжению дуги, снимаемьп1 с резистора 49, поступает на фильтр 1 первой гармоники напряжения. При возрастающем напряжении первой гармоники, в момент, когда оно равно нулю, блок 2 генерирует импульс "Начало периода". Генератор 3 прямоугольных импульсов на протяжении периода первой гармоники сигнала напряжения дуги выдает серию импульсов К, нулевой импульс которой (серии)синхронизирован с импульсом "Начало периода".

Счетчик 4 ведет счет импульсов серии К и сбрасывается в начале каждого периода импульсом, вырабатываемым формирователем 2.

На каждом периоде при одном и том же значении К (например, К = 5) дешифратор 5 выдает импульс С, который через схему И 6 поступает на блок 7, формирующий два следуюгр Х друг за другом импульса С и С „, первый из

) которых формируется по переднему фронту импульса С, а второй — после окончания импульса серии К, но до появления следующего °

С резистора 49 сигнал, пропорциональный напряжению электрической дуги, одновременно поступает на ячейку 8 аналоговой памятки,на выходе которой устанавливается напряжение, равное входному в момент прохождения импульса серии К, и на преобразователь напряжение — цифровой код 9.

Тот же сигнал, пропорциональный напряжению дуги, поступает на блок 10 измерения амплитуды, с выхода которого постоянное напряжение, пропор1525 "54 циональное амплитуде напряжения электрической дуги, поступает на преобразователь напряжение — цифровой код 11. Цифровые коды мгновенного напряжения дуги и амплитуды напряже5 ния дуги поступают на блок 12 деления, который вычисляет безразмерную величину u = U/U

От трансформатора тока 13 сигнал тока электрической дуги I поступает на преобразователь ток-напряжение 14, с выхода которого сигнал напряжения, пропорциональный току дуги, поступает на блок 15 аналоговой памяти и, одновременно, на 16 блок измерения амплитуды тока. С выхода блока сигнал, пропорциональный напряжению на входе блока 15 в момент прохождения импульса серии I<, поступает на преобразователь напряжение — код 17, а с выхода измерителя 16 амплитуды сигнал напряжения, пропорциональный амплитуде тока дуги I„, поступает на преобразователь напряжение — код 18. 25

С выходов преобразователей 17 и 18 цифровые коды поступают на блок 19 деления, где вычисляется безразмерная величина i ) I/1 . Значения безразЛ

- ерных величин 1 и и в виде цифрового кода поступают на блок 20, где производится вычисление значения

6 лля к-го измерения j-го периода напряжения по формуле

t9 „= arcrg i/u !

По импульсу С;, формируемомУ блоком 7, ключ 22 пропускает значение д, в виде цифрового кода в

)Г1, 40 регистр 23, а по сигналу С ключ 21 пропускает значение О.g (в виде цифJ рового кода) на блок 24 вычисленйя разности, на который также поступает код 6, с регистра 23. Блок 24 вы- 45 числнет по сигналу С абсолютную величину разности значений 8,и 8

)-1 4 углов в полярной системе координат при К-м измерении мгновенных сдвигов фаз предыдущего j — 1-го и настоящего

j-го периодов геременного напряже50

hue. (зта операция всегда производится при одном и том же состоянии счетчика 4 (например, при к=5).

В OJIOKp. 25 сравнивается значение У со значением, заданным оператором при помощи блока 26 задания, и вырабатывается для счетчика 27 им1t пульс Счет", если д и "Сброс", если д ; E . При появлении на входе блока 28 числа, превыщающего или равного заданному оператором при помощи регистра 29, блок 28 (схема совпадения) формирует сигнал "Разряжение управления". При наличии этого сигнала блок 30 вычисляет значение сдвига фаз между беэраэмерными величинами и и t< v, fl (е ) = — — — — siï (2e „— -)

2 1 4

V - Мz

2 (6) „ — 1)3, (ба) При этом вычислитель 35 производит непрерывное вычисление суммы вида;, („- (91) до прихода с блока 2 импульса "Начало периода" (схема И 33 пропускает импульсы серии К на блок 34 при наличии сигнала "Разрежение управления").

j é импульс Начало периодан вызывает деление полученной суммы Йа содержимое счетчика 34. 1„„= —,7„((4„,— (Е, „)1 (7)

1 где j+N — содержание счетчика 34 (индекс j+1 обозначает что вычисляется на j-м периоде напряжения дуги для j+1 периода управления).

При каждом импульсе "Начало nepuoIt да значение через ключ 36 поступа) ет в регистр 45, по содержимому которого множителем 46 вычисляется значение задания скорости движения электрода по формуле V = Л11, если есть сигнал "Разряжение управления", и

V=0, если нет сигнала "разрежение уп11 равления, (К задано оператором при помощи регистра 47). значения, и заданы оператором при помощи блока 31. Индекс К означает,что вычисление производится для

К-ro импульса.

При наличии этого же сигнала разряжение управления" блок 32 для каждого импульса серии К j-ro периода вычисляет значение — arccos (i zU +

3 3

10! 425954 где

Sin (26 — — ) + 4 И

4 . 8. =((4

z де о

Направление скорости движения электрода устанавливается блоком 43 инверсии знака таким образом, чтобы при движении электрода П уменьшалось.

Это реализуется следующим образом:

5 серия импульсов j (Начало периода ) пересчитывается счетчиком 37 с автоматическим сбросом при насчете заданного количества периодов L, при насчете Ь-1 импульсов дешифратор 38 вырабатывает сигнал Д, при появлении ,которого формирователь 39 вырабатывает два сигнала, причем Г вырабатывается по переднему фронту сигнала

D» à D 8+i проходит после окончания сигнала D но до прихода следующего.

Сигнал D P++, разрешает прохождение через ключ 40 значения y, в ре Ф1 гистр 41, Таким образом, в регист- 20 ре 41 всегда находится значение которое было вычислено блоком

35 íà L периодов переменного напряжения электрической дуги раньше,чем текущее значение

По сигналу D в блоке 42 сравнеP ния производится вычисление разноси т

Если Ь О, блок 43 оставляет 30 без изменения знак при значении, задаваемом скорости движения электродов, которое вычисляется блоком 46 умножения. Если С > О, то блок 43 изменяет знак при значении скорости на противоположный (схема инверсии знака).

При помощи блока 44 задается зона нечувствительности блока 43, т.е. задается минимальное значение абсолютной величины 6, начиная с которого 6 40 считается не равным нулю. Сигнал задания скорости V формируется цифроаналоговым преобразователем 48 (кодток).

Таким образом, после проплавления 45 колодцев в шихте и выработки устройством, реализующим предлагаемый способ, сигнала "Разрежение управления, электроды эаглубляются до минимизации отклонения зависимости y(6 ) 50 от установленной, причем при возникновении неповторяемости значения

8 = arctg i/U по периодам напряжения дуги, сигнал "Раэряжение управления" исчезает и скорость электро- 55 дов становится равной нулю до дальнейшего проплавления шихты (состояние ожидания).

Таким образом, устройство позволяет вести процесс при оптимальных технологических и энергетических показателях. формула и э о б р е т е н и я

Способ ведения плавки в дуговой сталеплавильной печи, при котором зажигают дуги, фиксируют стадии плавления шихты, измеряют в каждой фазе печи мгновенные значения тока, напряжения и параметры динамической вольт-амперной характеристики (ДВАХ), определяют рассогласование между текущим и заданным значениями контролируемого параметра и перемещают элЕктрод в сторону уменьшения этого рассогласования, о т л и ч а ю щ и ис я тем, что, с целью уменьшения влияния печи на сеть путем стабилизации гармонического состава напряжения., с момента окончания стадии проплавления колодцев для каждой фазы печи в каждый 1 -й период питающего напряжения для k-го момента времени вычисляют значение угла сдвига фаз между напряжением и током, с.1 который служит контролируемым параметром jk = атссоя (I>U1+ ! ) I U 1, — соответственно относиjk ) тельные мгновенные значения тока и напряжения фазы печи, измеренные в k-й момент времени

j-го периода, в качестве параметра ДВАХ используют угол наклона 8 радиус-вектора динамической вольт-амперной характеристики и определяют заданное значение угла сдвига фаз сдвиг фаз между напряжением и током при g =ni<, п=1,2,3,...; сдвиг фаз между напряжег л ним и током приО=((/2+n1( п=1,2,3,. ° . и в каждом j-м периоде формируют сигнал управления скоростью перемещения электрода в (1+1)-:л периоде

1525954

l2 причем в процессе управления направление дв)окения электрода не иэменяют, если уменьшается и меняют на противоположное, если растет.! 525954

Составитель К.Косарев

Техред M.Õoäàíè÷ Корректор M.Васильева

Редактор И,Касарда б

Заказ 7248/57 Тираж 775 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул, Гагарина, 101