Автоматизированная установка для внепечной обработки расплавленного металла

 

Изобретение относится к черной металлургии, может быть использовано в сталеплавильных цехах при производстве высококачественной стали. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей и экономии материальных ресурсов. Согласно изобретению в автоматизированную установку введены размещенный в расходном трубопроводе индуктивный датчик расхода порошка, преобразователь, блок линеаризации и переключатель, при этом индуктивный датчик подключен к преобразователю, а последний через блок линеаризации - к первой клемме переключателя, вторая клемма которого подключена к преобразователю емкостного датчика, а якорь - к системе управления установкой. Индуктивный датчик расхода порошка выполнен в виде патрубка из немагнитного материала, на котором размещены передающая и приемная катушки, а преобразователь содержит эталонный генератор переменного тока, усилитель и детектор, при этом генератор подключен к передающей катушке датчика, усилитель - входом к приемной катушке, а выходом - к детектору. 1 з.п. ф-лы, 3 ил., 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„.,80„„1560571 (51) 5 С 21 С 7/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСНОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (61) ) 451171 (21) 44) 3504/23-02 (22) .19.04.88 (46) 30.04.90. Бюл, ¹ 16 (72) В.И,Карелин и Р.М.Крут (53) 669.18.002,52(088.8) (56) Авторское свидетельствб СССР № 1451171, кл. С 21 С 7/00, 1987. (54) АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ

ВНЕПЕЧНОЙ ОБРАБОТКИ PAСПЛАВЛЕННОГО

МЕТАЛЛА (57) Изобретение относится к черной металлургии, может быть использовано в сталеплавильных цехах при производстве высококачественной стали.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей и экономия материальных ресурсов. Согласно изобретению в автоматизированную установку введены размещенный в расходном

Изобретение относится к черной металлургии и может быть использовано в сталеплавильных цехах при производстве высококачественной стали.

Цель изобретения — расширение Функциональных воэможностей и экономия материальных ресурсов .

На фиг. 1 приведена схема автоматизированной установки для внепечной обработки расплавленного металла, на фиг. 2 — индуктивный датчик расхода порошка с преобразователем; на Фиг.3— график зависимости выходного напряжения преобразователя от массы находящегося в нем порошка.

2 трубопроводе индуктивный датчик расхода порошка, преобразователь, блок линеаризаии и переключатель, при этом индуктивный датчик подключен к преобразователю, а последний через блок линеаризации — к первой клемме переключателя, вторая клемма которого подключена к преобразователю емкостного датчика, а якорь — к системе управления установкой. Индуктивный датчик расхода порошка выполнен в виде патрубка из немагнитного материала, на котором размещены передающая и приемная катушки, а преобразователь содержит эталонный генератор перемен-. ного тока, усилитель и.детектор, при.

О этом генератор подключен к передающей катушке датчика, усилитель — входом к приемной катушке, а выходом — к детектору. 1 з.п.ф-лы, 3 ил.,1 табл.

Автоматизированная установка для внепечной обработки расплавленного металла содержит соединяющий эжектор с фурмой, расходный трубопровод 1, в котором смонтированы емкостный 2 и индуктивный 3 датчики расхода порошка.

Датчики соединены с соответствующими преобразователями 4 и 5. Выходы пре-I образователей 4 и 5 подключены к переключателк 6, причем преобразователь

5 индуктивного датчика 3 соединен с переключателем 6 через блок 7 лине- аризации. Якорь переключателя 6 подключен к входам интегратора 8.и аналого-цифрового преобразователя (АЦП) 1560571

9 спс темы 10 управлепия ус тановкой.

Индукционный датчик 3 расхода металлического порошка выполнен из не-

5 магнитного материала в виде патрубка

1) с фланцами 12 для крепления датчика. На патрубке размещены секции 13, 14 и 15 передающей 16 и приемной 17 катушек. Секции соответствующих катушек соединены последовательно, при этом передающая катушка подключена к эталонному генератору 18 переменного тока, а приемная — к усилителю 19, вход которого соединен с детектором 20.

Автоматизированная установка для внепечной обработки расплавленного металла содержит также питатель 21, соединенный через вентили 22 и 23 с магистралью 24 газа-носителя. Выход питателя 21 через электроклапан 25 соединен с эжектором 26, второй вход которого через вентиль 27 соединен с магистралью 24 газа-носителя. Выход эжектора 26 через датчики 3 и 2 расхода порошка расходным трубопроводом 1 и 28 соединен с фурмой 29, закрепленной на манипуляторе 30 над емкостью 31 с расплавленным металлом.

На трубопроводе 28 при входе в Фурму

29 установлен датчик 32 погружения.

Манипулятор 30 расположен на вертикальной направляющей стойке 33, на которой укреплена зубчатая металлическая рейка 34. На кронштейне 35 манипулятора 30 закреглен индуктивный датчик 36 вертикального положения фурмы 29, датчик 36 рабочим .зазором обращен к зубчатой рейке 34.

Выход индуктивного датчика 36 положения фурмы 29 подключен к счетному входу счетчика 37, вход установки в нуль которого через дифференциатор

38 соединен с выходом датчика 32 45 погружения Фурмы 29, Выходы счетчика

27 в параллельном коде подключены к адресным входам программируемого запоминающего устройства (ПЗУ) 39. Входы цифрового блока 40 сравнения подключены соответственно к выходам АЦП

9 и к информационным выходам ПЗУ 39.

Выход "Меньше" цифрового блока 40 сравнения соединен с первым входом логической схемы 3 И 41, второй вход

55 которой подключен 1 выходу датчика 32 погружения, а выход подключен к первому входу исполнительного устройства 42, кинематически связанного с вентилем 27 подачи газа-носителя из магистрали 24 в эжектор 26. Выход

"Больше" цифрового блока 40 сравнения соединен с первым входом логической схемы 2 HJIH 43, выход которой подключен к второму входу исполнительного устройства 42. Выход интегратора 8 соединен с индикатором 44 массы введенного в расплав порошка и с первым входом компаратора 45. Выход компаратора подключен к третьему входу логической схемы 3 И 41, к первому входу логической схемы 2 И 46 и через инвертор 47 к второму входу логической схемы 2 ИЛИ 43. Второй вход логической схемы 46 подключен к выходу датчика 32 погружения, а выход — к электроклапану 25.

Установка работает следующим обра зом.

Перед началом обработки расплавленного металла порошком переключателем

6 выбирают датчик расхода в зависимости от используемого порошка и устанавливают в положение Д, если порошок диэлектрический (известь, карбид кремния), или в положение М, если порошок металлический.

Открываются вентили 22 и 23. Через вентиль 22 в питателе 21 создается избыточное давление, вентиль 23 и патрубок Р, введенный в нижнюю часть питателя, способствуют разрыхленню нижнего слоя порошка. Закрытое состояние вентиля 27 настраивается положением регулирующего органа исполнительного устройства 42 таким образом, чтобы обеспечить начальное давление в расходном трубопроводе в пределах

0,3-1,0 кг/см . От системы управления манипулятором подается сигнал на отпускание фурмы 29 вдоль направляющей стойки 33. Скорость опускания фурмы

5-1 0 м/мин. В момент касания фурмой

29 поверхности расплава в емкости 31 давление в расходном трубопроводе повьппается, при этом срабатывает манометрический датчик 32 погружения.

Сигнал с выхода датчика 32 подготавливает к работе логическую схему 3 И

41, через.дифференциатор 38 устанавливает счетчик 37 в нулевое состояние и через логическую схему 2 И 46 включает электроклапан 25, через который подается порошок в эжектор 26 из питателя 21, при этом вентилем 27 обеспечивается минимальный расход по-

5 1 5605 рошка. При дальнейшем опускании Фурмы

29 индуктивный датчик 36 вертикального положения, установленный на кронштейне 35, перемещаясь вместе с манипулятором 30 вдоль зубчатой рейки 34, 5 укрепленной на стойке 33, Формирует электрические импульсы, соответствующие каждому зубу рейки. Эти импульсы подаются на счетный вход счетчика

37. Содержимое счетчика в каждый момент времени отражает глубину погружения фурмы 29 в расплав с точностью до величины шага зубчатой рейки 34.

Параллельный код состояния счетчика подается на адресные входы ПЗУ 39. В соответствии с выставленными счетчиком

37 адресами, соответствующими глубине погружения Фурмы 29, ПЗУ 39 выдает заранее записанные по этим адресам значения требуемого текущего (в зависимости от глубины погружения и назначенного технологом) расхода поРошка для обработки расплава. Значения требуемого текущего расхода по- 25 даются на первые входы цифрового блока 40 сравнения. Фактический текущий расход порошка определяется датчиком

2 или 3 расхода; преобразуется в пропорциональное значение напряжения по- 30 стоянного тока соответствующим преобразователем 4 или 5, переводится в цифровую Форму аналого-цифровым преобразователем (АЦП) 9 и подается на вторые входы цифрового блока 40 сравнения. В результате сравнения на одном из выходов блока 40 сравнения

"Меньше", "Больше" или "Равно (последний в схеме не используется) вырабатывается сигнал логической 1 . 4p

Если фактический текущий расход порошка меньше заданного на данной глубине погружения Фурмы, то через логическую схему 3 И 41 формируется сигнал на исполнительное устройство

42, по которому вентиль 27 открывается до тех пор, пока требуемый и фактический расходы не сравняются.

Если фактический текущий расход порошка больше заданного на даннон глубине погружения фурмы, то возбуждается выход "Больше" циФрового блока сравнения и через логическую схему

2 ИЛИ 43 Формируется сигнал на испол55 нительное устройство 42, по которому вентиль 27 закрывается до тех пор, пока требуемый и фактический расходы не сравняются.

/1 6

При достижении заданной глубины погружения Фурмы 29, которая опреде— ляется либо концевым выключетелем (не показан), либо по содержимому счетчика 37 система управления манипулятором 30 прекращает погружение фурмы.

Дальнейшая обработка расплава осуществляется с расходом порошка, опре— деленным содержимым ячейки ПЗУ 39, вызванной в момент, предшествующий ос— тановке манипулятора.

Выходной сигнал выбранного преобразователя 4 или 5, пропорциональный фактическому текущему расходу пороппса, интегрируется по времени интегратором

8. Выходной сигнал интегратора пропор- ционален общему количеству введенного в расплав порошка, которое индицируется индикатором 44. Компаратор 45 сравнивает введенное количество порошка с заданным для обработки всего расплава. Задание устанавливается оператором по второму входу компаратора до начала обработки металла. При равенстве введенного порошка заданному компаратор 45 через логическую схему

46 выключает электроклапан 25, при этом подача порошка прекращается.

Этот же сигнал запрещает прохождение сигнала "Меньше" через логическую схему 3 И 41 от цифрового блока 40 сравнения и формирует сигнал йа закрывание вентиля 27 исполнительным устройством 42 через инвертор 47 и логическую схему 2 ИЛИ 43, Одновременно подается сигнал в систему управления манипулятором на подъем фурмы 29.

После вывода формы из расплава схема установки возвращается в исходное состояние. Сброс интегратора производится оператором либо автоматически при включении питания.

Принцип работы индуктивного датчика расхода порошка основан на изменении магнитного сопротивления сердечника Индуктивности датчика в зависимости от количества находящегося в нем порошка. на фиг. 3 представлена зависимость выходного напряжения преобразователя от массы порошка, находящегося в патрубке 11 датчика. Индуцируемая в приемной катушке 1 6, 1 7 электродвижущая сила, величина которой зависит от магнитного сопротивления сердечника, усиливается усилителем. 19 переменного

1560571 тока и выпрямляется измерительным.детектором 20.

Пример. Установка опробована в полупромышленных условиях при вду "

5 ванин различных порошков в жидкий металл в индукционной печи ИСТ-07. Масса жидкого металла 700 кг. В качестве порошкообразного реагента испольэовали на одних плавках — смесь извести (80X) и плавикового шпата (20X) на других плавках - силикокальций СК-25.

Количество вдуваемого порошка представлено в таблице, транспортирующий газ — аргон. Перед обработкой порошок 15 взвешивали на механических весах, засыпали в питатель, после чего производили вдувание, погружая фурму в металл на глубину 1 00 мм от днища тигля.

Процесс производили до полного вдува- 20 ния порошка из питателя по показаниям датчиков, при этом время составляло примерно 5 мин. По окончании. процесса остатки порошка взвешивали, отбирали пробы металла на содержание кислорода и серы.

Эксперименты с.вдуванием неметал-. лического порошка производили. на стали 40Х (с исходным содержанием серы

0,030-0,032 ), а с металлическим rtopom- 30 ком (силикокальций) — на стали

20ХН3А с исходным содержанием серы

0,018-0,020Х.

Для сравнения прн таких же параметрах обрабатывали металл с помощью

35 неавтоматизированной установки, без включения автоматической управляющей системы.

Результаты испытаний представлены в таблице.

Полученные данные свидетельствуют о надежности установки как в режиме работы с вдуванием неметаллических, так и металлических порошков, т.е. о расширении функциональных Возмож 45 ностей установки и экономии порошкообразных материалов.

Индуктивный датчик расхода металлического порошка имеет надежную характеристику и позволяет управляють процессом вдувания порошка. Как и в случае неметаллических порошков, при одинаковом расходе силикокальция достигается более высокое качество стали, а при одинаковом уровне содержания вредных примесей расход реагента на 28 ниже..

Формула изобретения

l. Автоматизированная установка для внепечной обработки расплавленного металла по авт.св .В 1 451 171, отличающаяся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей и экономии материальных ресурсов, в нее дополнительно введены размещенный в расходном трубопроводе индуктивный датчик расхода порошка, преобразователь, блок линеаризации и переключатель, при этом индуктивный датчик подсоединен к преобразователю, который через блок линеаризации подсоединен к первой клемме переключателя, вторая клемма которого подсоединена к преобразователю емкостного датчика, а общая точка переключателя соединена с интегратором и аналого-цифровым преобразователем.

2. Установка по п. 1, о т л и— ч а ю щ а -я с я тем; что индуктивный датчик расхода порошка выполнен в виде патрубка из немагнитного материала, на котором размещены передающая и приемная катушки, а преобразователь содержит эталонный генератор переменного тока, усилитель и детектор, при этом генератор подсоединен к передающей катушке датчика, а усилитель входом .- к приемной катушке, а выходом — к детектору.

) 56057!

Установка

Количество ре а г ен та, кг

Содержание в стали, 7.

Расчетное Фактиче — Кислород Сера ское

Предлагаемая

Известная

То же

8,1

8,52

0,003 0,012

Предла гаема я

Известная

То же

7,0

0,003 0,007

Сталь

Реагеит

НОХ

Смесь CaO+CaF

20УНЗЛ

CaSi

8,!

6,5 фиг. 7

8,12

6,51

7,0

5,0

0,002

0,003

О, 002

О, 003

0,008

0,012

0,004

О, 006

1560571

Я 1УО

„ а

Ф аХ

Составитель А. Абросимов

Техред Л. Сердюкова Корректор М. Кучеряв ая

Редактор Л. Веселовская

Заказ 952 Тираж 497 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патейт", r. Ужгород, ул. Гагарина,. 101