Устройство контроля процесса шлакообразования в конвертере

 

Изобретение относится к черной металлургии , а именно к контролю процесса в конвертере, и предназначено для контроля процесса шлакообразования в конвертере. Цель - повышение точности и надежности контроля О режиме шлакообразования судят по шлаковому наслоению на внутреннюю поверхность футеровки конвертера, для нахождения величины которого определяют промежутки времени реакции на температурное возмущение в агрегате электросопротивления участка от огневой поверхности футеровки до точки установки датчика температуры и температуры в этой же точке. Пограничный слой футеровки на участке от огневой поверхности до точки установки датчика выполняют из материала , обладающего электросопротивлением, в диапазоне температур конвертерной плавки превосходящем не менее чем на два порядка электросопротивление шлака, например из нитрида алюминия. 1 з.п. ф-лы, 2 ил. СП с

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (105 С 21 С 5/30

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4692671/02 (22) 16,05.88 (46) 23.05.91. Бюл. ¹ 19 (71) Киевский институт автоматики им. XXV съезда КПСС (72) B.Ñ.Áîãóøåâñêèé, А.Н.Гончаров, Н.А,Сорокин и Н,С.Церковницкий (53) 669.184.244(088,8) (56) Гончаров А.Н. и др, Контроль шлакообразования в кислородном конвертере. Металлург, 1974, ¹ 10, с. 20-21, (54) УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ ПРОЦЕССА

ШЛАКООБРАЗОВАНИЯ В КОНВЕРТЕРЕ (57) Изобретение относится к черной металлургии, а именно к контролю процесса в конвертере, и предназначено для контроля процесса шлакообразования в конвертере.

Цель — повышение точности и надежности

Изобретение относится к черной металлургии, а именно к контролю процесса в конвертере, и может быть использовано в других отраслях промышленности, например в цветной металлургии.

Целью изобретения является повышение точности и надежности контроля.

На фиг.1 блок-схема устройства контроля процесса шлакообразования в конвертере; на фиг,2 — внутренняя структура вычислительного блОка, Устройство (фиг,1) содержит установленный в пограничном слое 1 футеровки 2 конвертера, обращенном к ванне 3, датчик

4 температуры (например, термопара ТХА), два электрода которого при помощи компенсационных проводов, проложенных в огнеупорной засыпке 5, соединены с измерителем 6 температуры,. а один иэ электро„„5Ц „„1650709 А1 контроля. О режиме шлакообразования судят по шлаковому наслоению на внутреннюю поверхность футеровки конвертера, для нахождения величины которого определяют промежутки времени реакции на температурное возмущение в агрегате электросопротивления участка от огневой поверхности футеровки до точки установки датчика температуры и температуры в этой же точке. Пограничный слой футеровки на участке от огневой поверхности до точки установки датчика выполняют из материала, обладающего электросопротивлением, в диапазоне температур конвертерной плавки превосходящем не менее чем на два порядка электросопротивление шлака, например из нитрида алюминия. 1 з.п, ф-лы, 2 ил. дов и электрическая "земля" соединены с измерителем 7 электросопротивления. Измеритель 6 температуры соединен через первый дифференциатор 8, первый блок 9 памяти и первый сумматор 10, второй вход которого соединен с первым дифференциатором 8, с первым блоком 11 сравнения, второй вход которого соединен с первым задатчиком 12. Измеритель 7 электросопротивления соединен через второй дифференциатор 13, второй блок 14 памяти и второй сумматор 15, второй вход которого соединен с вторым дифференциатором 13, с вторым блоком 16 сравнения, второй вход которого соединен с вторым задатчиком 17.

Кроме того, устройство содержит датчик 18 заливки чугуна и датчик 19 ввода шлакообразующих и охлаждающих материалов, соединенные через блок ИЛИ 20 и третий

1650709

10

Ar =05у (Т (1) 20

30

40

50 дифференциатор 21 с третьим блоком 22 сравнения, на второй вход которого подается опорное напряжение, а выход которого соединен с первым 9 и.вторым 14 блоками памяти, а также с первым 23 и.вторым 24 таймерами, вторые входы которых соединены соответственно с первым 11 и вторым 16 блоками сравнения. Выходы первого 23 и второго 24 таймеров соединены соответственно с первым и вторым входами вычислительного блока 25, третий вход .которого соединен с выходом первого блока 11 сравнения, а выход — с блоком 26 указания.

Вычислительный блок 25 (фиг,2) содержит соединенный с первым и вторым таймерами 23 и 24 первый блок 27 деления, выход которого через третий сумматор 28 и второй блок 29 деления, второй вход которого соединен с третьим задатчиком 30, соединен с третьим блоком 31 памяти, схема сброса-записи которого соединена с первым блоком

11 сравнения, а выход является выходом вычислительного блока 25.

Датчик 4 температуры закладывают на расстоянии 5 — 10 мм от поверхности футеровки 2, обращенной к ванне 3, в пограничный слой 1, выполненный, например, из нитрида алюминия, на отметке от внутренней поверхности днища, равной 1/3 уровня спокойного металла. то есть там. где футеровка практически не подвергается износу.

В качестве измерителей 6 и 7 температуры и электросопротивления могут быть использованы, например, преобразователи соответствено типа LLl-72 и Ф8025, Блоки 11, 14, 22 сравнения представляют собой, например, блоки сигнализации типа БСГ системы АКЭСР.

Блоки 9, 14, 31 памяти и таймеры 23, 24 могут быть выполнены, например, на базе соответственно блоков динамических преобразований БДП и блоков прецизионного интегрирования БПИ системы АКЭСР, Остальные блоки представляют собой стандартные средства вычислительной техники и системы АКЭСР.

В основу технического решения положен эффект шлакового наслоения на огневой поверхности футеровки конвертера в районе металлической ванны, особенно в нижних горизонтах. Неоптимальный выбор дутьевого и температурного режимов продувки может привести к образованию густых, гетерогенных шлаков с высокими значениями вязкости, содержания кремнезема и неусвоенной извести, а также к образованию черезмерно жидких шлаков, В первом случае шлаки усложняют барботаж ванны и обильно наслаиваются на футеровке, во втором шлаковое наслоение сильно размывается.

Любое резкое возмущение температуры ванны приближенно можно рассматривать как гармоническое колебание. а распределение температуры в пограничном слое футеровки, примыкающем к огневой поверхности, получается в виде волны, колеблющейся относительно непериодической составляющей температурного поля.

При нестационарном процессе теплопроводности в пограничном слое футеровки конвертера запаздывание изменения температуры на глубине по сравнению с колебанием температуры на границе, вызванным резким возмущением — заливкой чугуна, вводом шлакообразующих и охлаждающих материалов, можно определить по формуле где Лт — запаздывание изменения температуры (время реакции температуры), мин; у — пространственная координата в направлении, перпендикулярном к огневой поверхности футеровки, м; т — период колебания, м; а — эквивалентный коэффициент температуропровоцности шлакового и пограничного слоя, м /c.

Рассмотрим характер изменения температуры в точке установки датчика и электросопротивления на участке от огневой поверхности футеровки до точки установки датчика. Последнее можно определить по формуле:

R p(X+d), (2) где R — электросопротивление контролируемого участка, Ом, р- среднеинтегральное удельное электросопротивление контролируемого участка, Ом/м;

X — толщина шлакового наслоения (фиг,1), м;

d — расстояние от точки установки датчика до поверхности футеровки, м.

Здесь

p td t (3) т — ц ц где р (т) — зависимость удельного электросопротивления контролируемого участка от температуры, Ом/м;

t, t> — температура металла и футеровки в точке установки датчика температуры. С.

При прохождении температурной волной, вызванной возмущением температуры ванны конвертера, шлакового наслоения

1850709

Устройство работает следующим образом.

Унифицированные сигналы, г ропорциональные температуре, контролируемой датчиком 4 температуры, и электросопротивлению R контролируемого участка, поступают с выходов измерителей б и 7 55 температуры и электросопротивления соответственно на входы первого и второго дифференциаторов 8 и 13, С выходов первого и второго дифференциаторов 8 и 13 сигналы, электросопротивление контролируемого участка практически не меняется, так как электросопротивление шлакового наслоения практически равно нулю (шлаковый слой пронизан корольками металла). С момента достижения температурной волной пограничного слоя футеровки начинает,ся изменение электросопротивления контролируемого участка. Таким образом, промежуток времени. реакции электросопротивления на резкое температурное возмущение в агрегате пропорционален толщине шлакового наслоения Х, Промежуток времени реакции температуры в точке установки датчика температуры на температурное возмущение (с учетом квазиодинаковости коэффициентов температуропроводности шлака и пограничного слоя футеровки) пропорционален расстоянию Х + d. Выразив величины этих промежутков времени по формуле (1) и взяв их отношение, получим

Лг1 X ,%72 Х +d (4) где Л, Л г — соответственно промежутки времени реакции на резкое температурное возмущение в агрегате электросопротивления контролируемого участка и температуры в точке установки датчика температуры, мин.

Из формулы (4) следует

Х 4 (5)

Так как практически измеряют электросопротивление цепи "земля" — ванна — шлаковое наслоение — пограничный слой— электрод, то для нахождения электросопротивления пограничного слоя с меньшей погрешностью его выполняют на участке от внутренней поверхности футеровки до точки установки датчика температуры из материала. обладающего удельным злектросопротивлением, превосходящем в диапазоне температур конвертерной плавки не менее чем на два порядка электросопротивление шлака.

45 пропорциональные скоростям изменения

CI t температуры и электросопротивления о г

ЛR —; поступают соответственно на входы

ЛТ первого блока 9 памяти и первого сумматора 10 и на входы второго блока 14 памяти и второго сумматора 15.

В моменты резкого температурного возмущения в конвертере, вызванном заливкой чугуна или вводом шлакообразующих и охлаждающих материалов, сигналы оТ датчиков 18 и 19 заливки чугуна (например, фотореле) или ввода шлакообразующих и охлаждающих материалов (например, контактов, включающих исполнительные механизмы) поступают через блок ИЛИ 20 на вход третьего дифференциатора 21, с выхода которого "едини <ный" — положительный сигнал поступает на первый вход третьего блока 2? сравнения, на второй вход которого поступает нулевое опорное напряжение

О„Таким образом, в момен гы резкого температурного возмущения "едини ный" сигнал с выхода третьего блока 22 сравнения поступает на вторые входы (сброса-записи) первого и в1орого блоков 9 и 14 памяти (при этом в блоках памяти запоминаются сооТ (3 t dR вегственно значени» (- — -- ) и (— --- )1,, dT " т!г пропорциональные скоростям изменения температурь и электросопротивления в момент нанесения возмущения), а такхе на входы сброса-запуска первого и второго таймеров 23 и 24 (запускаются таймеры).

С выходов первого и второго блоков 9 и

14 памяти сигналы, пропорциональные

dÅ dR (— -- )

d T.

6 t т1К дй бй — — и Л() =()1, — поCI à от от dt ступают соответственно на первые входы первого и второго блоков 11 и 1б сравнения, На вторые входы первого и второго блоков

11 и 16 сравнения соответственно от первого и второго задатчиков 12 и 17 поступают сигналы, пропорциональные нормируемым

dt dR величинам Ь и Ьа изменения и г1т бт при нанесении возмущения, Нормируемые величины Л и Ла определяют предварительно при даче добавки в момент интенсивного обезуглероживания, то есть в момент, когда изменение скоростей изме1650709 нения температуры и электросопротивления за счет возмущения является минимальным. При выполнении условия (A (— ) ) 6р "единичный" сигнал с выdR

d t хода второго блока 16 сравнения поступает на вход останова второго таймера 24, при этом с выхода таймера на в горой вход вычислительнрго блока 25 поступает сигнал, пропорциональный Ar<, При выполнении условия ) Л(}) h "единичный" сигдт нал с выхода первого блока 11 сравнения поступает на вход останова первого таймера 23 (при этом с выхода таймера на первый вход вычислительного блока 25 поступает сигнал, пропорциональный Лхг ), а также на третий вход вычислительного блока 25, разрешающий запись в третий блок 31 памяти сигнала, поступающего с второго блока 29 деления. Сигналы, пропорциональные

Ьх1 и Ьхг, поступают на входы первого блока 27 деления, с выхода которого сигнал поступает на третий сумматор 28. С выхода третьего сумматора 28 сигнал, пропорциоЬхг нальный — - 1, поступает на первый

ЕЪ 7) вход второго блока 29 деления, на второй вход которого от третьего задатчика 30 поступает сигнал, пропорциональный величине d. С выхода второго блока 29 деления сигнал, пропорциональный величине, поступает на третий блок 31

d памяти, соединенный с блоком 26 указания, например, вторичным прибором типа КСП.

Таким образом, в третьем блоке 31 памяти запоминается сигнал, пропорциональный величине шлакового наслоения Х, который регистрируется блоком 26 указания.

Испытания макета устройства контроля процесса шлакообразования в конвертере показывают, что использование технического решения позволяет повысить точность и надежность контроля, так как устраняет неточности, связанные с тем, что датчик температуры, более удаленный от огневой поверхности.футеровки, зачастую не реагирует на ввод регламентированного технологическим процессом количества присадки, а измерение промежутка времени реакции этого датчика представляет большие трудности из-за того, что медленно изменяющиеся параметры регистрировать с высокой степенью точности практически невозможно, При использовании предлагаемого устройства повышается производительность

25

30 сравнения, второй вход которого соединен

40

55 конвертера на 1,5, стойкость футеровки на

2, снижается количество брака на 0,1 Д, Формула изобретения

1. Устройство контроля процесса шлакообразования в конвертере, содержащее датчик температуры, расположенный в футеровке и соединенный с измерителем температуры, датчики заливки чугуна и ввода шлакообразующих и охлаждающих материалов и первый и второй таймеры, соединенные с вычислительным блоком, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения точности и надежности, оно дополнительно содержит измеритель электросопротивления, последовательно соединенные первый дифференциатор., первый блок памяти, первый сумматор, второй вход которого соединен с первым дифференциатором, и первый блок сравнения, второй вход которого соединен с первым задатчиком, последовательно соединенные второй дифференциатор, второй блок памяти, второй сумматор, второй вход которого соединен с вторым дифференциатором, и второй блок сравнения, второй вход которого соединен с вторым задатчиком, последовательно соединенные блок

ИЛИ, третий дифференциатор и третий блок с шиной опорного напряжения, и блок указания, причем вход измерителя электросопротивления соединен с одним из электродов датчика температуры, выходы измерителей температуры и электросопротивления соединены соответственно с первым и вторым дифференциаторами, выходы датчиков заливки чугуна и ввода шлакообразующих и охлаждающих материалов соединены с блоком ИЛИ, а выход третьего блока сравнения соединен с первым и вторым блоками памяти, а также с первым и вторым таймерами, вторые входы которых соединены соответственно с первым и вторым блоками сравнения, третий вход вычислительного блока соединен с первым блоком сравнения, а его выход — с блоком указания.

2, Устройство п.1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что пограничный слой футеровки на участке от огневой поверхности до точки установки датчика температуры выполнен из огнеупорного материала с электросопротивлением в диапазоне температур конвертерной плавки, превосходящем не менее чем в два порядка электросопротивление шлака, коэффициентом температурапроводности — квазиодинаковым с коэффициентом температуропроводности шлака, например, из нитрида алюминия.

1650709

1б50709

Составитель А.Абросимов

Техред М.Моргентал Корректор Т. Малец

Редактор Н.Гунько

Производственно:издательский комбинат "Патент", r, Ужгород, л Гягзпина. 101

Заказ 1584 Тираж 398 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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