Устройство регулирования продувкой стали кислородом

 

Изобретение относится к регулированию процесса выплавки стали в сталеплавильных агрегатах. Существо изобретения заключается в экстремальном регулировании процессов подачи кислорода и перемещения фурмы по измеренным значениям расхода окиси углерода в отходящих газах, расхода кислорода, подаваемого в агрегат, степени использования кислорода. 1 ил.

СОЮЭ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

1786102 А1 (19) ((() (s))s С 21 С 5/52, 5/30

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

luENIN8A8

1 (21) 4855517/02 (22) 31.07.90 (46) 07.01.93, Бюл. N. 1 (71)Всесоюзный научно-исследовательский и проектный институт систем автоматизации и управления (72) Ю.О.Сургучев)) С.С.Политковский (56) Авторское свидетельство СССР

М 711108, кл. С 21 С 5/30, 1976.

Изобретение относится к металлургическому производству, а именно к контролю и регулировани(о процессов, йроисходящих в печах (конверторе, электросталеплавильн ых).

Цель изобретения — снижение расхода кислорода, угара легирующих, тепловых нагрузок на футеровку печи и расхода электродов, а также улучшение качества металла за счет повышения точности выхода на требуемое значение содержания углерода.

На чертеже представлена блок-схема устройства.

Устройство содержит датчик 1 расхода кислорода, блок 2 измерения расхода, исполнительный механизм 3 клапана 4 подачи кислорода, исполнительный механизм 5 перемещения фурмы, измеритель 6 расхода окиси углерода, вычислительный блок 7, задатчик 8 степени использования кислорода (К О2 ®i>), компаратор 9, два экстремальных регулятора 10 и 11, блок 12 управления исполнительным механизмом 3 клапана 4 подачи кислорода, блок 13 управления исполнительным механизмом 5 перемещения фермы, измеритель 14 расхода газов, измеритель 15 содержания СО в отходящих газах, четыре реле 16-19 с нормально замк(54) УСТРОЙСТВО РЕГУЛИРОВАНИЯ ПРОДУВКОЙ СТАЛИ КИСЛОРОДОМ (57) Изобретение относится к регулированию процесса выплавки стали в сталепла= вильных агрегатах. Существо изобретения заключается в экстремальном регулировании процессов подачи кислорода и перемещения фурмы flo измеренным значениям расхода окиси углерода в отходящих газах, расхода кислорода, подаваемого в агрегат, степени использования кислорода. 1 ил. нутым и нормально разомкнутыми контактами, пульт20управления слампой 21 и кнопкой 22, формирователь 23 импульсов, группа триггеров 24-26.

Измеритель 14 расхода отходящих иэ печи газов и измеритель l5 содержания в отходящих газах СО соединены соответственно с первым и вторым входами измерителя 6 расхода в отходяших газах СО, Выход датчика 1 расхода кислорода соединен с входом блока 2 измерения расхода кислорода, выход измерителя 6 расхода окиси углерода и выход блока 2 измерения расхода кислорода соединены соответственно с первым и вторым входами вычислительного блока 7, первый выход которого и выход задатчика 8 степени использования кислорода соединены соответственно с первым и вторым входами компаратора 9, соединенными также с первым реле 16. Второй и третий выходы вычислительного блока 7 через нормально разомкнутый и нормальной замкнутый контакты второго реле 17 соединены с входами соответственно первого и второго экстремальных регуляторов

10 и 11. Выход первого экстремального регулятора 10 через нормально разомкнутые контакты второго и третьего реле 17 и 18

1786102 дусмотрено экстреМвльнае регулирование 55 его Расхода по уйравляющему воздействию блока 12, обрабатывающего регулирующее воздействие экстремального регулятора 10, что обеспечивает для отходящих газов максимальное отношение расхода CP к расходу ние CO равен -о2 = — Fco со 2

Тогда расход кислорода Fo2 СО2 на образование СО2 равен соединен с первым входом блока 12 управ- Cpz. При этом воздействие регулятора 10 ления исполнительным механизмом 3 кла- соответствует поступившему íà его вход пана подачи кислорода, Выход второго" рассчитанному вычислительным блоком 7 экстремального регулятора 11 через нор- соотношение Есо/Е cog мально замкнутый контакт второго реле 17 5 .. Значительное влияние на интенсиви нормально разомкнутый контакт третьего ность обезуглероживания ванны металла в реле 18 соединен с первым входом 6llo a 13 печи оказывает также расстояние от фурмы управления исполнительным механизмом до зеркала ванны, так„как это определяет

15 перемещения фурмы. Вторые входы бло- характер взаимодействия струи кислорода с ков 12 и 13 управления соединены с нор- 10 металлом. Причем в силу меняющихся усло мально "разомкнутыми контактами вийпродувкиневозможноопределитьтакое четвертого реле 19. Выход блоков 12 и "3 расстояние, соответствующее оптимальуправления через нормально разомкнутый .: ным условиям продувки, но можно считать, и нормально замкнутый контактй второго чтооптимальнымбудетрасстояние,обеспереле 17 и нормально разомкнутый KOHTBKT 15 чивающее наибольшую скорость обезуглетретьего реле 18 соединен с входом форми- роживания ванны, оцениваемую рователя 23 импульсов. Выход формирова- количеством выгорающего в единицу времетеля 23 импульсов соединен с группой ни углерода из ванны металла, т.е. расход триггеров 24-26, последний из которых сое- углерода в отходящих газах прямо характединен также с вторым реле 17. Первые вхо- 20 ризует скорость обезуглероживания. ды лампы 21 и кнопки 22 пульта 20 В предлагаемом устройстве предусмотуправления соединены с нормально Разо- реноэкстремальноерегулированиеположемкнутыми контактами первого 16 итретьего ния фурмы по управляющему воздействию

18 реле. Второй вход лампы 21 соединен с . блока 13 управления, отрабатывающего ре. нормально разомкнутым койтактом третье-" 25 гулирующее воздействие экстремального го реле 18. Второй входкнопки 22 соединен . регулятора 11, реагирующего на рассчитанстретьим реле18ичерезнормальнозамк- ное вычислительным блоком 7 значение нутый контакт первого реле 16 и нормально расхода Fc углерода в отходящих газах. . разомкнутый контакт четвертого реле 19 со- .Устройство также позволяет по мере выединен с последним. Первые входы блоков . 30 жигания углерода из металла в печи изме12 и 13 управления соединены также через рять соответствующий процессу текущий нормально замкнутые контакты третьего ре- расход кислорода — блоки 1,2 и измерителем ле 18 с пультом 20 управления.. 6(блоком умножения), по данным измеритеВ качестве вычислительного блока 7 и лей 14;15 — расход окиси углерода в отходяблоков 12, 13 управления, а также измери- 35 щих газах. теля 6 могут быть использованы стандарт- . Вычислительный блок 7 по измеренным ные блоки с известными Структурами значениям расхода кислорода Fo2 и окиси например, типа БВО-ll, 5ВО-ill и 5Y cache . со рассчитывает расход двуокиси углерода мы АКЗСР с вйУ гРенним или внешним зада- F со2 и углерода Fc в отходящих газах, а нием (cM. отРаслевой каталог на серийно 40 также отношение расхода окиси углерода и выпускаемое и "перспективное оборудова- расходу двуокиси углерода в отходящих гание М 9, 1980 г ., ЦНИИТЭИприборострое- зах Fco/F cog и степень использования кисние, том 4, выпуск 3). Измеритель 6 по известнь|м зависимостям на основании облооода íà nðoäóâêó Рс/Го, щЕго расхода газа и концентрации в нем Ср 45 Причем выражения, по которым произопределяет массовые расход СО в отходя- водЯтсЯ Указанные вычислениЯ, получены исходя из химических реакций взаимодейУстройство работает следующим обра- - ствия кислоРода с углеРоДом; окиси углерода с кислородом и молекулярных весов, Для максимальной интенсификаций 50 участвующих а Реакции элементов, и имеют процесса обуглероживания, исключающей в то же время черезмерное дожигание СО в . FCO2 = 2 F02 со2 =9 F02 со

72 атмбсфере печи за счет подаваемого на продувку кислорода, по данному решению пре- Расход кислорода Fog на образовасо

1786102

Fp2 = "02 Fp2

Тогда F с02 = 2 (F02 у Fco )

Отношение расходов имеет вид

ГСО 14 РСО = 18 Е

Гсо2 63 Р02

Расход углерода Fc в отходящих газах вычислительный блок 7 рассчитывает по выражению

20 20

Fc = щ Fco + Fco2 или

РС = — г СО + — РС02

5 5

7 9

Все расходы имеют размерность массового расхода.

Значение Fc/Fo2, Fco/F со2, Fc выводятся соответственно на первый, второй и третий выходы вычислительного блока 7.

Устройство в процессе плавки находится во включенном состоянии. Исходному положению (продувки нет) соответствует отжатое положение кнопки 22 пульта 20 управления. При этом реле 18 и 19 отпущены, лампа 21 на пульте не горит, вход формирователя 23 от схемы отключен, на вторые входы блоков 12 и 13 сигналы не поступают, а первые их входы подключены к органам ручного управления, не показанным на пульте 21, но предусмотренным по принятой на практике схеме. Реле 17 находится в .произвольном положении, как и счетные триггеры 24-26. Так как фурма поднята и расход кислорода отсутствует, кампаратор

9 находится в сработанном состоянии и реле 1 6 oK e eHD (Fc/Fo2 > К 02 mtn )

При проведении продувки ванны кислородом в начальный ее момент обычным способом по принятой на практике технологии, пользуясь при этом органами управления не показанного на данной схеме пульта, опускают фурму и открывают клапан 4, подавая кислород.

Спустя 1-1,5 мин, когда установится режим продувки, нажимают (вручную) кнопку

22 пульта 20, Так как к этому времени уста-. новится активный режим окисления углерода расплава, то величина Fc/Fo2 будет превышать заданное задатчиком 8 значение коэффициента использования кислорода — Ко2 П1,, компаратор 9 не изменит своего состояния и реле 16 будет включено.

При нажатии кнопки 22, реле 19 не срабатывает, срабатывает реле 18, загорается лампа 21 — наступает "Автоматический ре-. жим продувки". При этом первые входы блоков 12 и 13 управления подключаются соответственно к первому и второму экстремальным регуляторам 10 и 11, Вторые входы блоков 12 и 13 по прежнему отключены, так как реле 19 находится в отключенном состоянии.

5 В зависимости от положения реле 17 (установка положения произвольная) в замкнутом состоянии находится или контур регулирования положения фурмы (блоки 11, 13, 5), или контур регулирования расхода

10 кислорода (блоки 10, 12, 3, 4), т.е, происходит функциональное разделение контуров, при котором действует только один из них.

При этом безразлично какой из контуров будет в рабочем режиме.

15 В рабочем состоянии контуры ищут оптимальные режимы управления как положе-. нием фурмы, так и расходом кислорода на продувку. При этом регулирующие органы во время поиска оптимального положения

20 начинают совершать.колебательные движения относительно этого положения.

При этом экстремальный регулятор 10 реагирует на изменение отношения расходов СО/СО2. поичем если указанное отно25 шение не уменьшилось, производится повторный шаг к увеличению расхода 02 и цикл повторяется.

Если произошло уменьшение отношения СО/СО2, то происходит уменьшение

30 расхода 02 на один шаг. Если в результате уменьшения расхода 02 не произошло увеличения отношения СО/СО2, то в следующем цикле увеличивают расход 02 и так далее.

35 Экстремальный регулятор 11 реагирует на вычислительное блоком 7 значение Fc в отходящих газах. Если расход углерода увеличился, то производится изменение поло- жения фурмы в том же направлений до тех

40 пор, пока изменение положения фурмы не вызывает увеличения расхода. Если изменения расхода не произошло или он уменьшился. то по сигналу экстремального регулятора 11 фурма перемещается в проти45 воположном направлении.

Шаг экстремального регулирования регулятора 11 и 10 выбирается и уточняется практическим опробыванием для перемещения фурмы в пределах 5-10 мм, измене50 ния расхода кислорода в пределах 2-67 от номинального (начального) расхода. Цикл экстремального регулирования (время отработки шага) выбирается с учетом транспор-. тной задержки отходящих газов от печи до

55 места отбора информации на газоходе и времени обработки в газоанализатора.

С выходов блоков (12 и 13) управления начинают попеременно поступать сигналы разноименного управления. Формирователь 23 преобразует их в импульсные элект1786102 рические сигналы, у которых "нулевое" значение напряжения соответствует- одному " направлению сигнала управления, а "единичное" — другому. Сформированные сигна- " лы поступают на вход цепочки счетных 5 триггеров 24-26, После трех-четырех колебаний органа управления около устойчивого положения происходит переброс триггера 26 (триггеры 24 и 25 при этом оказываются в "нулевом" состоянии). Перебрасывается 10 реле 17, размыкается работающий контур и замыкается другой. Пройсходит айалогич- " ное регулирование этого (другого) контура и после его прихода в оптимальйое состояние вновь срабатывает реле 17. Таким образом 15 происходит разделение во времени процессов регулирования расхода кислорода и положения фурмы. Одновремейно с"этим rio" мере хода продувки происходит постепен- ное снижение степени использования кис- 20 лорода Fc/Fpg на продувку и приближение последнего к заданному значению Ко2 mln.

Сравйение последних приводит к перебро- . су компаратора 9, по сигналу которого будет отпущено реле 16 и на пульте 20 погаснет 25 лампа 21..

Одновременно срабатывает реле 19 и подхватывается. При этом на вторые входы блоков 12 и 13 управления поступает сигнал ..-., на принудительный подъем фурмы и закры-. тие клапана 4. Подъем фурмы и закрытие клапана 4 происходит до достижения ими. ограничителей, предусмотренных в приводе механизма, Персонал после гашения лампы, убедившись в полном подъеме фур- 5 мы и прекращении подачи кислорода, отжимает кнопку 22, в результате чего происходит гарантированное обнуление триггеров 24-26 (нет связи на схеме с ПУ 20), отпускаются реле 18 и 19 и управление фур- 40 мой и кислородом переходит в ручной режим с пульта, а схема в исходное состояние до начала следующей продувки.

Таким образом, устройство позволяет при высокой скорости обезуглероживания 45 вести продувку, поддерживая оптимальный расход кислорода, что снижает тепловые на-., грузкй на футеровку йечи, угар легирующих, а также расход кислорода и электродов, .улучшает качество металла за счет повыше- 50 ния точности выхода на требуемое значение содержания углерода, Формула изобретения .Устройство регулирования продувкой стали кислородом;- содержащее датчики 55 расхода кислорода, исполнительный механизм и клапан подачи кислорода, а также исполнительный механизм перемещения фурмы,отличающееся тем,что,сцелью снижения расхода кислорода, угара реагирующих, тепловых нагрузок на футеровку печи и расхода электрода, а также улучшения качества металла за счет повышения точности выхода на требуемое значение содержания углерода, оно дополнительно содержит блок измерения расхода кислорода, измеритель расхода отходящих из печи газов, измеритель содержания и расхода окиси углерода в отходящих из печи газах, задатчик степени использования кислорода на продувку, компаратор, вычислительный блок, два экстремальных регулятора, четыре реле с нормально замкнутыми и нормально разомкнутыми контактами, пульт управления с лампой и кнопкой, формирователь импульсов, группу триггеров, блок управления исполнительным механизмом клапана под ачи кислорода, блок управления исполнительным механизмом перемещения фурмы, два источника напряжения, причем измеритель расхода отходящих из печи газов и измеритель содержания в них окиси углерода соединены соответственно с первым и вторым входами измерителя расхода в отходящих из печи газах окиси углерода. выход датчика расхода кислорода соединен с входом блока измерения расхода кислорода, выход измерителя расхода окиси углерода и выход блока измерения расхода кислорода соединены соответственно с первым и вторым входами вычислительного блока, первый выход которого и выход задатчика степени использования кислорода соединены соответственно с первым и вторым входами компаратора, соединенного также с первым реле, второй и третий выходы вычислительного блока через нормально замкнутый и нормально разомкнутый контакты второго реле соединены с входом соответственно первого и второго экстремальных регуляторов; выход первого экстремального регулятора через нормально замкнутые контакты второго и третьего реле соединены с первым входом блока управления исполнительным механизмом клапана подачи кислорода, выход второго экстремального регулятора через нормально разомкнутый контакт второго реле и нормально замкнутый контакт третьего реле соединен с входом блока управления исполнительным механизмом перемещения фурмы, вторые входы блоков управления соединены через нормально замкнутый контакт четвертого .реле с первым источником напряжения, выходы блоков управления через нормально разомкнутый и нормально замкнутый контакты"второго реле и нормально разомкнутый контакт третьего реле соединен с входом формирователя импульсов, выход

1786102

Составитель А, Абросимов

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор М, Керецман

Редактор Заказ 229 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат,Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101 которого соединен с группой триггеров, последний из которых соединен также с вторым реле, лампа и кнопка пульта управления одними выходами соединены через нормально разомкнутые контакты первого и третьего реле, с вторым источником напряжения, второй вход лампы соединены через нормально замкнутые контакты третьего реле с общим проводом, второй вход кнопки соединен с третьим реле и через нормально разомкнутый контакт первого реле и нормально замкнутый контакт четвертого реле соединен с последним, вход блока управления исполнительным меха5 низмом перемещения фурмы и блока управления исполнительным механиЗмом клапана подачи кислорода через нормально разомкнутые контакты третьего реле соединены также с органами ручного управления

10 пульта управления.