Система автоматического регулирования нагрева металла в нагревательных печах периодического действия



Система автоматического регулирования нагрева металла в нагревательных печах периодического действия
Система автоматического регулирования нагрева металла в нагревательных печах периодического действия

 


Владельцы патента RU 2553147:

федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина" (ИГЭУ) (RU)

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано для автоматического регулирования теплового режима нагревательных печей периодического действия. Система автоматического регулирования нагрева металла в нагревательных печах периодического действия, содержащая блок формирования задания по теплопоглощению металла, блок определения теплопоглощения металла, состоящий из тепломера и дифференциатора, три блока сравнения, регулятор расхода воздуха, блок формирования задания по скорости и изменения температуры футеровки, блок определения скорости изменения температуры футеровки, регулятор расхода топлива; первые входы первого и второго блоков сравнения соединены с выходом блока определения теплопоглощения металла, а вторые выходы подключены к выходу блока формирования задания по теплопоглощению металла, выход второго блока сравнения соединен с регулятором расхода воздуха, выход первого блока сравнения подключен к блоку формирования задания по скорости изменения температуры футеровки, выход которого соединен с первым входом третьего блока сравнения, второй вход которого подключен к блоку определения скорости изменения температуры футеровки, а выход третьего блока сравнения соединен с регулятором расхода топлива, дополнительно содержит блок определения скорости роста толщины окалины, блок задания по минимуму окалины, четвертый блок сравнения, при этом выход блока определения теплопоглощения соединен с входом блока определения скорости роста толщины окалины, выход которого подключен к первому входу четвертого блока сравнения, второй вход которого соединен с выходом блока задания по минимуму окалины, а выход четвертого блока сравнения подключен к регулятору расхода воздуха. Технический результат: повышение качества процесса регулирования теплового режима печи и сокращение расхода топлива на нагрев металла и повышение качества нагрева заготовок. 2 ил.

 

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано для автоматического регулирования теплового режима нагревательных печей периодического действия.

Известна «Система автоматического регулирования температуры в печи» (Авторское свидетельство СССР №1183812, F27D 19/00, 1985 г.), содержащая датчик температуры, установленный в зоне регулирования температуры, регуляторы температуры и соотношения расходов топлива и воздуха и исполнительные механизмы подачи топлива и воздуха.

Недостатком указанной системы является отсутствие текущей информации о фактическом нагреве металла, то есть о тепловом потоке, поглощаемом металлом, что приводит к перерасходу топлива.

Известна «Система автоматического регулирования косвенного радиационного режима нагревательной печи периодического действия» (Патент на изобретение РФ №2030462, МПК C21D 11/00, F27D 19/00, 1995 г.), принятая за прототип, содержащая задатчик и датчик регулируемого параметра, два блока сравнения, первые входы которого соединены с выходом датчика регулируемого параметра, вторые входы - с выходом задатчика, а выход второго блока сравнения соединен с регулятором расхода воздуха, содержит в качестве задатчика регулируемого параметра блок формирования задания по теплопоглощению металла, а в качестве датчика регулируемого параметра - блок определения теплопоглощения металла, система снабжена блоком формирования задания по скорости изменения температуры футеровки, третьим блоком сравнения, блоком определения скорости изменения температуры футеровки, регулятором расхода топлива, вход которого соединен с выходом третьего блока сравнения, входы которого с соединены с выходом блока формирования задания по скорости изменения температуры футеровки и с выходом блока определения скорости изменения температуры футеровки; при этом в качестве блока определения теплопоглощения металла система содержит устройство для измерения теплового потока, поглощаемого металлом, устанавливаемое на уровне нагреваемого металла, выход которого подключен к дифференциатору; в качестве блока определения скорости изменения температуры футеровки система содержит термопару, устанавливаемую в своде печи на уровне внутренней поверхности футеровки, выход которой подключен к дифференциатору.

Недостатком указанной системы является отсутствие оценки теплофизического состояния металла в нагревательной печи периодического действия в реальном времени, а именно текущей информации о фактической толщине окалины.

Технический результат заявляемого изобретения заключается в повышении качества процесса регулирования теплового режима печи и, как следствие, сокращении расхода топлива на нагрев металла и повышении качества нагрева заготовок.

Технический результат достигается тем, что система автоматического регулирования нагрева металла в нагревательных печах периодического действия, содержащая блок формирования задания по теплопоглощению металла, блок определения теплопоглощения металла, состоящий из тепломера и дифференциатора, три блока сравнения, регулятор расхода воздуха, блок формирования задания по скорости изменения температуры футеровки, блок определения скорости изменения температуры футеровки, регулятор расхода топлива; первые входы первого и второго блоков сравнения соединены с выходом блока определения теплопоглощения металла, а вторые выходы подключены к выходу блока формирования задания по теплопоглощению металла, выход второго блока сравнения соединен с регулятором расхода воздуха, выход первого блока сравнения подключен к блоку формирования задания по скорости изменения температуры футеровки, выход которого соединен с первым входом третьего блока сравнения, второй вход которого подключен к блоку определения скорости изменения температуры футеровки, а выход третьего блока сравнения соединен с регулятором расхода топлива, дополнительно содержит блок определения скорости роста толщины окалины, блок задания по минимуму окалины, четвертый блок сравнения, при этом выход блока определения теплопоглощения соединен с входом блока определения скорости роста толщины окалины, выход которого подключен к первому входу четвертого блока сравнения, второй вход которого соединен с выходом блока задания по минимуму окалины, а выход четвертого блока сравнения подключен к регулятору расхода воздуха.

На фиг.1 и фиг.2 представлены блок-схемы системы автоматического регулирования нагрева металла в нагревательных печах периодического действия.

Система автоматического регулирования нагрева металла в нагревательных печах периодического действия включает: блок определения теплопоглощения 1, блок формирования задания по теплопоглощению металла 2, первый блок сравнения 3, второй блок сравнения 4, регулятор расхода воздуха 5, блок формирования задания по скорости изменения температуры футеровки 6, третий блок сравнения 7, блок определения скорости изменения температуры футеровки 8, регулятор расхода топлива 9; блок определения скорости роста толщины окалины 10, блок задания по минимуму окалины 11, четвертый блок сравнения 12.

Система автоматического регулирования нагрева металла в нагревательных печах периодического действия содержит: блок определения теплопоглощения 1, состоящий из тепломера и дифференциатора, вход которого соединен с выходом тепломера, а выход является выходом блока определения теплопоглощения металла; блок формирования задания по теплопоглощению металла 2; первый блок сравнения 3 и второй блок сравнения 4, первые входы которых соединены с выходом блока определения теплопоглощения металла 1, а вторые - с выходом блока формирования задания по теплопоглощению металла 2, выход второго блока сравнения 4 соединен с регулятором расхода воздуха 5; выход первого блока сравнения 3 соединен с блоком формирования задания по скорости изменения температуры футеровки 6, который подключен к третьему блоку сравнения 7, соединенному с блоком определения скорости изменения температуры футеровки 8 и регулятором расхода топлива 9; блок определения скорости изменения температуры футеровки 8 состоит из термопары, установленной в своде печи на уровне внутренней поверхности футеровки, и дифференциатора, вход которого соединен с выходом термопары, а выход является выходом блока определения скорости изменения температуры футеровки 8; выход тепломера блока определения теплопоглощения 1 соединен с входом блока определения скорости роста толщины окалины 10, выход которого является первым входом четвертого блока сравнения 12, вторым входом для которого служит выход с блока задания по минимуму окалины 11, выход четвертого блока сравнения 12 соединен с регулятором расхода воздуха 5.

Система работает следующим образом.

В блок формирования задания по теплопоглощению металла 2 вводят следующую информацию:

- марка стали нагреваемого металла, геометрические размеры заготовок, теплофизические параметры металла;

- продолжительность нагрева металла;

- температура металла в начале и конце нагрева;

- температуру футеровки в начале нагрева.

На основе этих данных блок формирования задания по теплопоглощению 2 вычисляет теплопоглощение металла, которое является программным заданием для системы автоматического регулирования нагрева металла в нагревательных печах периодического действия. На основе тех же самых данных блок формирования задания по минимуму окалины 11 формирует задание по толщине окалины. Данные сигналы используются регуляторами топлива и воздуха для формирования управляющих воздействий на регулирующую арматуру. Блок определения скорости роста толщины окалины 10 с помощью операции дифференцирования определяет скорость роста толщины окалины на основе данных, получаемых от блока определения теплопоглощения 1. Сигналы от блока формирования задания по теплопоглощению 2 и от блока определения теплопоглощения 1 поступают на второй блок сравнения 4, формирующий сигнал ошибки ε 1 = q м з а д ( τ ) q м и з м ( τ ) , который поступает на вход регулятора расхода воздуха 5, который формирует управляющее воздействие на расход воздуха (основной канал). Сигналы от блоков определения скорости роста толщины окалины 10 и формирования задания по минимуму окалины поступают на четвертый блок сравнения 12, который формирует сигнал рассогласования текущего и заданного значений скорости роста окалины ε 3 = ( δ H δ τ о к ) и з м ( δ H δ τ о к ) з а д , в зависимости от которого регулятор расхода воздуха 5 формирует управляющее воздействие на расход воздуха (канал компенсации). Сигнал по измеренному теплопоглощению от блока определения теплопоглощения 1 поступает на первый блок сравнения 3, сюда же поступает сигнал по заданному теплопоглощению от блока формирования задания по теплопоглощению 2; полученный на первом блоке сравнения 3 сигнал ошибки ε 1 = q м з а д ( τ ) q м и з м ( τ ) поступает на вход блока формирования задания по скорости изменения температуры футеровки 6, который по разности теплопоглощения, заданного программой и измеряемого блоком определения теплопоглощения 1, формирует сигнал текущего задания по скорости изменения температуры футеровки ( δ T δ τ ф у т ) з а д = f ( ε 1 ) , который поступает на третий блок сравнения 7. Сюда же поступает сигнал по измеренной скорости изменения температуры футеровки от блока определения скорости изменения температуры футеровки 8. Регулятор расхода топлива 9 формирует управляющее воздействие на расход топлива в зависимости от разности измеренной и заданной скорости изменения температуры футеровки ε 2 = ( δ T δ τ ф у т ) и з м ( δ Т δ τ ф у т ) з а д .

Использование данной системы для управления нагревом металла в печах периодического действия позволяет вести нагрев по минимуму толщины окалины, формируя управляющее воздействие на расход воздуха по скорости роста толщины окалины металла, что позволяет повысить качество регулирования теплового режима печи, а следовательно, сэкономить топливо и оптимизировать процесс нагрева заготовок, а также повысить качество их нагрева.

Система для автоматического регулирования нагрева металла в нагревательных печах периодического действия, содержащая блок формирования задания по теплопоглощению металла, блок определения теплопоглощения металла, состоящий из тепломера и дифференциатора, три блока сравнения, регулятор расхода воздуха, блок формирования задания по скорости изменения температуры футеровки, блок определения скорости изменения температуры футеровки, регулятор расхода топлива, при этом первые входы первого и второго блоков сравнения соединены с выходом блока определения теплопоглощения металла, а вторые входы подключены к выходу блока формирования задания по теплопоглощению металла, выход второго блока сравнения соединен с регулятором расхода воздуха, выход первого блока сравнения подключен к блоку формирования задания по скорости изменения температуры футеровки, выход которого соединен с первым входом третьего блока сравнения, второй вход которого подключен к блоку определения скорости изменения температуры футеровки, а выход третьего блока сравнения соединен с регулятором расхода топлива, отличающаяся тем, что она снабжена блоком определения скорости роста толщины окалины металла, блоком задания по минимуму толщины окалины металла и четвертым блоком сравнения, при этом выход блока определения теплопоглощения соединен с входом блока определения скорости роста толщины окалины металла, выход которого подключен к первому входу четвертого блока сравнения, второй вход которого соединен с выходом блока задания по минимуму толщины окалины металла, а выход четвертого блока сравнения подключен к регулятору расхода воздуха.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к металлургии. Технический результат - повышение точности измерения.

Изобретение относится к электродуговой печи, устройству обработки сигналов, носителю для хранения данных, машиночитаемому программному коду и способу для определения момента времени загрузки для загрузки, в особенности дозагрузки, расплавляемого материала (9), в особенности скрапа, в электродуговую печь (1), причем электродуговая печь (1) имеет по меньшей мере один электрод (3a, 3b, 3c) для нагрева находящегося в электродуговой печи (1) расплавляемого материала (G) посредством электрической дуги.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к контролю электрических параметров руднотермической печи при выплавке фосфора. Способ включает загрузку и расплавление шихты в печи, измерение в процессе плавки тока и напряжения электродов, потребляемой мощности, величины постоянной составляющей фазного напряжения электродов и печи и регулирование рабочей мощности печи переключением ступеней печного трансформатора, перемещением электродов и/или корректировкой состава загружаемой шихты.

Изобретение относится к специальной электрометаллургии и может быть использовано при производстве титана, тантала, урана, ниобия и циркония в вакуумной электродуговой печи (ВДП).

Изобретение относится к металлургии. Технический результат - повышение качества регулирования и оптимизация дожигания окиси углерода.

Изобретение относится к области получения металла в электродуговой печи. Технический результат - повышение точности прогнозирования состояния твердого материала в электродуговой печи.

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано для контроля процесса плавления в дуговой электрической печи. .

Изобретение относится к области автоматизации контроля технологических параметров в электрометаллургических технологических процессах. .

Изобретение относится к области металлургии, а именно к способам управления работой электрических печей для получения легированного (циркониевого) корунда. .
Изобретение относится к области специальной электрометаллургии, а именно к вакуумной дуговой плавке высокореакционных металлов и сплавов, и может быть использовано при выплавке слитков титановых сплавов из литых расходуемых электродов.

Изобретение относится к области измерительной техники. Техническим результатом заявляемого решения является отслеживание длины дуги в процессе плавки в вакуумной дуговой печи. Технический результат достигается тем, что в способе контроля процесса плавки в вакуумной дуговой печи, включающем образование колебательного контура с использованием кристаллизатора и измерение резонансной частоты колебательного контура, образуют колебательный контур из последовательно соединенных кристаллизатора, навесного конденсатора и расходуемого электрода с дугой. В указанном колебательном контуре возбуждают электромагнитные высокочастотные колебания и измеряют резонансную частоту, по величине которой определяют текущее значение длины дуги в вакуумной дуговой печи, изменение которой используют в качестве параметра контроля процесса плавки. 1 ил.

Изобретение относится к электрометаллургии стали с подачей металлизованных окатышей через полые электроды в зону электрических дуг и на поверхность менисков при контакте электрических дуг с жидким металлом под шлаком. Дуговая печь содержит систему загрузки металлизованных окатышей через трубчатые электроды и компьютерную систему управления ходом плавки, которая снабжена выполненными с возможностью подачи сигналов в микроЭВМ датчиком веса лома, датчиком веса сыпучих материалов, датчиком веса металлизованных окатышей, датчиком потребления активной мощности, датчиком потребления мощности, системой контроля температуры металла, датчиками тока и напряжения, программным блоком расчета параметров процесса плавки металлизованных окатышей, при этом микроЭВМ выполнена с возможностью выдачи сигнала в исполнительный механизм системы загрузки металлизованных окатышей. Изобретение позволяет повысить эффективность процессов плавки металлизованных окатышей в ванне дуговой печи за счет подачи окатышей в зону высоких температур в приэлектродном пространстве дуговой печи в управляемом режиме с помощью компьютерной системы сталеплавильного агрегата. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к металлургии. Технический результат - повышение производительности и уменьшение износа футеровки. Способ управления процессом плавления в электродуговой печи включает в себя этапы, на которых вычисляют/определяют массу расплавленного металла и массу твердого металла в заданный момент времени. Причем указанное вычисление основано на исходных значениях масс расплавленного и твердого металла, мощности дуги, подводимой к электродуговой печи, и температурах расплавленного и твердого металла (100). Определяют мощность перемешивания на основании вычисленных/определенных масс (200) и подводят определенную мощность перемешивания к электромагнитной мешалке (300). 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к металлургии. Технический результат - повышение точности управления. Согласно способу измеряют ток, потребляемый дуговой печью, с помощью по меньшей мере одного устройства измерения тока, измеряют напряжение, подаваемое к дуговой печи, динамически определяют заданное значение для вертикального положения по меньшей мере одного электрода на основе измеренных значений тока и напряжения, при этом динамически определяют фактор скорости движения электрода. С использованием системы управления обеспечивают приводной выходной сигнал на основе динамически определяемого фактора скорости для приведения в действие подъемного устройства для установления вертикального положения по меньшей мере одного электрода с тем, чтобы оно соответствовало динамически определяемому заданному значению. 6 н. и 23 з.п. ф-лы, 1 табл.,3 ил.

Изобретение относится к области подачи шихты к металлургическим печам. Технический результат - повышение точности отслеживания порций шихты. Способ заключается в определении (101) типа и веса материала первой порции шихты для загрузки на первую станцию (200) загрузки в зависимости от заранее заданного рецепта шихты (100), подаче (102) на первую станцию (200) загрузки первой порции шихты, определении (103) веса первой порции шихты. Выгружают (104) первую порцию (C1) шихты на конвейер (2) непрерывного действия, маркируют (105) первую порцию (C1) шихты с помощью средств (M1, M1', M1'') для идентификации. Устанавливают (106) общие размеры первой порции (C1) шихты, выгруженной на конвейер (2) непрерывного действия. Оценивают (107, 108) скорость продвижения первой порции (C1) шихты вдоль участка (2A) загрузки конвейера (2) непрерывного действия и время прибытия первой порции (C1) шихты на последующую станцию (200n) загрузки при ее наличии для загрузки последующей порции шихты или на участок (2B) предварительного подогрева. Около входа к участку (2A) предварительного подогрева распознают (115) в шихтовом материале, выгруженном на конвейер (2) непрерывного действия, первую порцию (C1) шихты и последующие порции (Cn) шихты при их наличии, впоследствии выгруженные на конвейер (2) непрерывного действия с помощью соответствующих средств (M1, M1', M1'') для идентификации. 2 н. и 16 з.п. ф-лы, 5 ил.
Наверх