Устройство автоматического определения момента расплавления шихты в дуговой электропечи
Союз Советсинн
Сотанапнстнчесинк
Реснублни
ОП ИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
{5()М. Кл..
С 21 С 5152
Гоеудврствснай квинтет
СССР но делан наабретеннй н вткрытнй
Опубликовано 07.10.81. Бктллетеиь М 37 (5З ) УД К 62 1,365..2 1 (088.8) Дата опубликования описания 07.10.81
С. М. Ковриго, Б. Б. Анисимов, В. М. Арт и Н. И. Денисов (72) Авторы изобретения (71) Заявитель Киевский институт автоматики им. ХХУ съезд (54) УСТРОЙСТВО АВТОМАТИЧЕСКОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ МОМЕНТА
РАСПЛАВЛЕНИЯ ШИХТЫ В ДУГОВОЙ ЭЛЕКТРОПЕЧИ
Изобретение относится к автоматизации контроля технологических процессов в электрометаллургии, в частности, к технике автоматического контроля процессов плавления передельных материалов, и может найти применение в исследованиях и системах автоматизации при выплавке стали в дуговых электропечах.
Известно устройство для автоматического определения момента расплавления !
О шихты в дуговой электропечи, содержашеесоединенные в последовательную цепочку функциональный преобразователь, блок сравнения и сигнализатор.
Функциональный преобразователь выпол15 нен в виде блока интегрирования входной величины, интеграл которой во времени может характеризовать момент расплавления шихты (1).
Недостатком этого устройства являет26 ся низкая точность определения момента расплавления шихты, обусловленная неоднозначностью связей между расходом электроэнергии и моментом расплавления шихты
В другого вида устройства того же назначения используется анализатор гармонин тока электрической дуги, представляюший собой сочетание функционального преобразователя и блока сравнения. Анализируются параметры тока электрической дуги, отражаюшие ход и состояние процесса плавления, включая момент расплавления шихты (2).
Это устройство обладает более высокой точностью определения момента расплавления. Однако точность и надежность определения момента расплавления с использованием этих устройств недостаточны по причинам влияния неучитываемых факторов: изменение параметров системы регулирования электрической мошности дуг, изменение геометрических размеров электродов и др. Кроме того, эти устройства не обладают чувствительностью к состоянию всей массы шихты в электропечи, 870446 а чувствительны лишь к локальным участкам массы вблизи электрических дуг, Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является устройство автоматического определения момента расплавления шихты в дуговой электропечи., содержащее функциональный преобразователь в виде блока дифференцирования, блок сравнения и сигналиэатор $3).
<о
Это устройство также не позволяет с достаточной точностью и надежностью определять момент расплавления шихты. Вызвано это следующими причинами: датчики исходной информации температуры внутренней поверхности футеровки) не чувствительны к характеристикам широты (химсоставу и др.), изменяющимся от плавки к плавке, а также к состоянию всей массы шихты, поскольку практически в футеровке электропечи устанавливают ограниченное число этих датчиков.
Целью изобретения является повышение точности и надежности определения момента расплавления шихты.
Эта цель достигается тем, что устройство содержит соединенные в последовательную цепочку функциональный преобразователь в виде блока дифференцирования, блок сравнения и сигнализатор, цепь из
Зо мерения тока статора установки электромагнитного певемешивания (УЭМП) металла, выход которой подключен через блок сглаживающих фильтров на вход блока дифференцирования.
Использование в предложенном устрой35 стве измерительной токовой цепи статора
УЭМП в сочетании с указанными блоками позволяет исключить присущие известным устройствам недостатки, вызванные локаль40 ной (по отношению к массе шихты в электропечи) чувствительностью устройств и неоднозначностью связей между исходной информацией и моментом расплавления шихты. Кроме того, обеспечивается существенное повышение надежности устрой»
45 ства в результате того, что измерительная токовая цепь статора УЭМП позводяет получать исходную информацию, лишенную помех и достоверно характеризующую фаэовое состояние шихты в электропечи.
Предложенное устройство цредставлено на чертеже, Устройство состоит из цепи 1 иэмере ния тока статора 2 УЭМП, содержащий трансформатор 3 тока и амперметр 4, ус- 55 тановленные, например, на одной иэ фаз двухфазного электропитания статора (УЭМП является частью эдектвообовчпцвания лечи и ее Основное технологическое назначение - перемешивание всей массы металла в электропечи с целью ускорения процессов плавления, нагрева и т.п., а также для усреднения химсостава и температуры металла по его объему), блока
5 сглаживающих фильтров, блока 6 .дифференцирования блока 7 сравнения и сигнйлизатора 8. Бепь 1 подключена через соединенные в последовательную цепочку блок 5, блок 6 и блок 7 на вход сигнализатора 8.
Устройство действует следующим образом.
В конечный период плавления, например, после открытия электрических дуг, включают в работу установку эдектромагJ нитного перемешивания (УЭМП). Обмотка статора УЭМП напоминает сегмент статора большого двухфазного асинхронного двигателя и питается от генератора инфранизкой частоты двухфазным переменным током, сдвинутым по фазе на
90, что создает бегущее магнитное поо ле, проникающее в ванну расплавленного металла. Взаимодействие возникающих в ванне токов с бегущим магнитным полем вызывает перемещение слоев расплавленного металла. Статор УЭМП совместно с ванной (шихтой или расплавом) представляют собой своеобразный асинхронный двигатель. Нагрузка на двигатель, а следовательно, и изменение тока скатора зависят от силы взаимодействия токов, возникающих в ванне, с бегущим магнитным полем, создаваемым статором. В свою очередь токи в ванне определяются электро и гндросопротивлением ванны, которые зависят от соотношения жидкой и твердой фаз металла ванны. В связи с этим ток статора (I . ) отражает в динамике степень расплавления шихты и позволяет с достаточной достоверностью и точностью определить момент расплавления шихты.
По ходу плавления, по мере увеличения массы жидкой фазы, электросопротивление ванны уведичивается, а гидросопротивление ее уменьшается. Это вызывает постоянное снижение уровня тока статора до установления его на неизменный уровень в момент полного расплавления шихты. На кривой изменения уровня этого тока по ходу пдавдения будут наблюдаться флуктуации, вызванные неравномерностями в смешении твердых кусков шихты в массе расплава и в изменении гидросопротивления ванны.
70446
5 8
Цепь 1 измерения тока статора УЭМП, содержащая трансформатор 3 тока и амперметр 4, установленные, например, на одной из фаз двухфазного электропитания статора, фиксирует все изменения тока статора во времени. При необходимости (для увеличения чувствительности устройства и др.) одновременно может использоваться измерительная токовая цепь, установленная на другой фазе электропитания статора.
С выхода цепи 1 {и при необходимости с выхода аналогичной измерительной токовой цепи на другой фазе электропитания статора УЭМП) сигнал подается на блок 5 сглаживающих фильтров для снятия флуктуаций, вызванных укаэанными выше причинами, которые не следует учитывать при последующем определении скорости изменения во времени тока статора (Тст ). Затем сглаженный сигнал с
I т с блока 5 поступает в блок 6 дифференцирования, где определяется ско(Пгт д1ст рость — ° Сигнал с подается в
cf Г с1 Г блок 7 сравнения, в котором сопоставляется с заранее установленным значением 1 1 характеризующим момент paodc плавления шихты при заданной мощности
УЭМП, частоте и ступени тока статора
УЭМП (. ) близкой по значению к ну С 7 лю или равно нулю. Результат . сравнения посгупает на сигнализатор 8, указывающий на момент расплавления шихты.
Техническая реализация предложенного устройства не вызывает затруднений, В устройстве в качестве цепи 1 используется схема (измерительная токовая цепь сигнализатора УЭМП), имеющаяся на дуговых электропечах, оборудованных УЭМП.
B дополнение к этому используются блоки 5, 6, 7 сглаживающих фильтров, дифференцирования и сравнения, которые легко выполняются на простых серийно выпускаемых элементах, например на микро схемах. В качестве сигнализатора может быть использовано буквенное световое табло либо обычная сигнальная лампочка.
Предложенное устройство по сравнению с известными обладает повышенной досговерностью. точностью и надежностью определения Момента расплавления шихты и
10 эффективно может быть использовано в системах автоматизации дуговых электропечей.
15 Формула изобретения
Устройство автоматического определения момента расплавления шихты в дуговой электропечи, содержащее соединенные в последовательную цепочку функционаш ный преобразователь в виде блока дифференцирования, блок сравнения и сигяалиэатор, о т л и ч а ю ш е е с я тем, что, с целью повышения точности и надежности определения момента расплавления, оно дополнительно содержит цепь измерения тока статора установки электромагнитного перемешивания, установленную на одной из фаз электропитания статора, подклк>ченную выходом на вход блока сглаживающих фильтров, выход которого соединен с входом блока дифференцирования.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
35 1. Галкин М. Ф. Кроль Ю. С. Кибернетические методы анализа электроплавки стали, М., Металлургия, 1 97 1, с. 223-225.
2. Авторское свидетельство СССР
40 № 624396, кл. С 21 С 5/50, 1978, 3. Патент Франции ¹ 1592121, кл. С 21 С 5/52, 1970.
870446
Составитель А, Абросимов
Редактор Н. Аристова Техрел, Т.Маточка Корректор А. Ференц
Заказ 8678/53 Тираж 621 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР
rio делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж35, Раушская наб., д. 4/5
Филиал ППП "Патент", r, Ужгород, ул. Проектная, 4
