Способ управления электрическим режимом дуговой сталеплавильной печи и устройство для управления электрическим режимом дуговой сталеплавильной печи

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к bsT. свид-ву» (22) Заявлено 21. 05. 81 (21) 3292019/24-07

Сеюз Советских

Социалистических

Республик

< о987863 (51 f М. Кут.з с присоединением заявки МН 05 В 7/148

27 0 19/00

Государственный комитет

СССР но делам нзооретеинй н открытий (23) ПриоритетОпубликовано 07,0133. Бюллетень Йо 1

РЗ УДК б21.365..22(088.8) Дата опубликования описания 070133 (72) Авторы изобретения т 4

1,Ъ . В.Е. Пирожников, К.A. Чехович, А.А.фрожилов "и С И.Са енко

/" ., " :. / с

Всесоюзный научно-исследовательск нсвт Итут.. автоматизации черной металлургии Научно-производстве него объединения

"Черметавтоматика" (71) Заявитель (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИМ РЕЖИМОМ

ДУГОВОЙ СТАЛЕПЛАВИЛЬНОЙ ПЕЧИ

И УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИМ

РЕЖИМОМ: ДУГОВОЙ СТАЛЕПЛАВИЛЬНОЙ ПЕЧИ

1 2

Изобретение относится к электро- ти, переключателю ступеней напряжеййя

1термии, а именно к электродуговым и к датчику потребляемой активной . печам, и может быть применено в мощности (23. черной и цветной металлургии для Этот способ и устройство не моуправления электрическим режимом в

5 гут обеспечить поддержание заданной .дуговых сталеплавильных печах высо- максимальной полезной мощности, а кой мощности. управление процессом расплавления

Известен способ управления элект- шихты на основе жесткой программы по рическим режимом в дуговых сталепла- 1О времени или расходу электроэнергии вильных печах (ДСП), по которому осу- даже для одной и той же марки стали и ществляют последовательное переклю- постоянной-массы загружаемой шихты чеиие ступеней напряжения печного ; может быть весьма нерациональным изтрансформатора по расходу электро- за несвоевременного переключения стуэнергии или по времени и попдержива- пеней напряжения печного трансформают на каждой ступени напряжения за- 15 тора на повышенную мощность на разданную мощность (11 . личных технологических интервалах. пеИзвестно также устройство автома- риода плавления,,так как управление тического управления процессом плав- по жесткой программе не всегда .соотки в ДСП, содержащее датчик потребля- ветствует реальному процессу. емой активной мощности, связанный с Нжиболее близким по технической трансформатором така и напряжения на сути к предлагаемому является способ высокой стороне печного трансформа- управления электрическим режимом ду-. тора,.регулятор мощности, связанный гавай сталеплавильной печи, при котос исполнительным механизмом переме- ром на каждом технологическом этапе щения электродов, устройства контроля 25 плавки на заданной ступени напряжения температуры жидкой ванны, переключа печного трансформатора поддерживают тель ступеней напряжения печного активную мощность путем перемещения трансформатора и программное устрой- электродов, а момент переключения ство, подключенное к устройству конт- ступеней напряжения для перехода роля температуры, регулятору мощнос- 30 на следующий этап определяют по ра9878 венству заданного н контролируемого электрического параметра.

Известно также устройство для управления электрическим режимом дуговой сталеплавильной печи, содержащее подключенные к установленным на стороне высокого напряжения печного трансформатора трехфазным датчикам тока н напряжения датчики реактивной и активной мощности, выход последнего нз которых соединен со входом бло- о ка регулирования регулятора мощности, снабженного исполнительным механизмом перемещения электродов, блок программного управления электрическим режимом, связанный входами с термозондом контроля температуры футеровки печи и переключателем ступеней напряжения печного трансформатора, а выходами - с блоком управления переключателем ступеней и регулятором мощности 53l. Ю

Известный способ ие позволяет поддержать заданную максимальную полезную мощность или близкую к ней на каждой ступени напряжения пе ейного трансформатора, что приводит к увели-25 чению длительности периода плавления, т.е. к снижению производительности печи из-за неточного определения начала технологических интервалов.

Устройство же не обеспечивает вы- 36 сокую точность определения начала образования жидкой ванны из-за недостаточной надежности датчика формиро- . вания жидкой ванны, установленного . на электродвигателе перемещения элек-IS тродов в зоне высоких температур и высокой запыленностч, и трудностей счета импульсов возвратно-поступательным (вверх, вниз) перемещениям электродов при плавлении шихты. 40 ,Кроме того, указанное устройство не имеет датчика для определения начала технологического интервала - горения закрытых дуг и доплавления щих« ты - и по этой причине не может обес-4 печить своевременного повышения мощности на этих интервалах плавления, что приведет к снижению производительности печи.

Цель изобретения - повышение произ; водительности печи и сокращение длительности периода плавления за счет-. более точного определения начала технологических периодов плавления и своевременного переключения ступеней напряжения.

$S

Для достижения этой цели в способе управления электрическим режимом дуговой сталеплавильной печи, при котором на каждом Технологическом этапе плавки на заданной ступени напряжения@0 печного трансформатора поддерживают активную мощность путем перемещения электродов, а момент переключения ступеней напряжения для перехода на следующий этап определяют по равенству 4$

63 4 заданного и контролируемого электрического параметра, измеряют расход активной и реактивной электроэнергии в течение 2-3 мин, а в качестве контролируемого параметра для переключения ступеней принимают коэффициейт использования мощности, определяемый по формуле

Ке — и — cos Ч, W

Wà зад где а — расход активной энергии °

Чеза - заданный расход активной электроэнергии;

cos Ч - коэффициент мощности.

Устройство для управления электрическим режимом дуговой сталеплавильной .печи, содержащее подключенные к установленным на стороне высокого saпряжения печного трансформатора трехфазным датчикам тока и напряжения датчики реактивной и активной мощности, выход последнего из которых соединен с входом блока регулирования регулятора мощности, снабженного исполнительным механизмом перемещения электродов, блок программного управ ления электрическим режимом, связанный входами с термозоидом контроля температуры футеровки печи и переключателем ступеней напряжения печного трансформатора, а выходами — с . блоком управления переключателем сту« пеней и регулятором мощности, снабже@о датчиком времени и блоком измерения коэффициента использования мощЗности печи, два входа которого подключены к выходам датчиков активной и реактивной мощности, третий вход— к выходу датчика времени, соединенного входом с датчиком тока, а выходом - с управляющим входом блока про-. граммного управления.

Кроме того, блок измерения коэфФициента использования мощности содержит блок памяти, соединенный с входом и выходом микропроцессора, связанно«

ro через согласукщий блок выходом с блоком программного управления, а входами - с выходами датчиков активной и реактивиой. мощности и таймера, вход которого подключен к выходу датчика времени.

На фиг.1 изображена структурная схема устройства; на Фиг.2 - структурная схема блока измерения коэффициента использования мощности; иа фиг.3 - технологические этапы и электрические режимы. этих этапов.

Устройство содержит датчики тока

1 и напряжения 2, установленные на стороне высокого напряжения печного трансформатора 3, датчики активной

4 .и реактивной 5 мощности, подключенные к вторичным цепям датчиков тока ,1 и напряжения 2, блок .6 ф9вулирования мощности, вход которЖа подключен к датчику 4 активной мощности, 987863 риод плавления шихты и только прк наличии нагрузки на всех трех фазах.

Блок 6 регулирования мощностк более точно поддерживает значения токов фаз, соответствующих максимуму полезной мощности или близких к нему, способствуя тем самым повьиаению вводимой мощностк и, следовательно, производительности йечи. Команда на включение датчика 15 времени подается от датчика 1 тока в момент горения дуг. Начинается отсчет временных. интервалов.

К моменту, когда электрод прорезает толщину шихты, на дне колодца об,разуется лужица жидкого металла (фиг.3,6) и дУга начинает гореть на ее поверхности. Длительные обрывы дуги прекращаются, и она начинает гореть непрерывно. Кривая, силы тока

5 .выход - К входу регулятора 7 мощности с исполнительным механизмом 8 перемещения электродов 9 печи, блок 10 управления переключателя ступеней напряжения, подключенный к переключателю 11 ступеней напряжения прочного трансформатора, термозонд 12 для контроля температуры футеровкн 13 печи, блок 14 программного управления электрическим режимом, связанный с блоком 6 регулирования мощности, 1О термозондом 12 контроля футеровки, регулятором 7 мощности, переключателем 11 ступеней напряжения и блоком

10 управления переключателя ступеней напряжения, датчик 15 времени, вход которого подключен к датчику 1 тока, а выкод - к блоку 16 коэффициента использования мощности для каждой ступени напряжения печного трансформатора, другие входы которого подключены к датчикам активной 4 и реактив- 20 кой 5 мощности, а выход подключен к блоку 14 програвеаного управления электрической мощности.

Блок коэффициента использования мощности для каждой ступени напряжения печного трансформатора содержит блок 17 памяти, таймер 18, соединен,ный с датчиком 15 времени, микропроцессор 19, вход н выход которого соединен с блоком 17 памяти, и согласующий блок 20, входы которого подключены к таймеру 18, датчикам активной 4 и реактивной 5 мощности, а выход - к блоку 14 программного управления электрическим режимам. 35

Показанные íà фиг.3 технологические интервалы плавления металлической шихты и электрические режимы для этих интервалов имеют следующие обозначения: a,6, е,ъ, д - соответ- 40 ственно интервалы проплавления колодцев, образования жидкой ванны, закрытых дуг, доплавление шнхты, подогрева жидкого металла, где 9 -. электрод; 21 - шихта; 22 — жидкий металл; 45

Зр - заданный рациональный ток печи, U -08 - ступени напряжения печного трансформатора (U„) °

Блоки устройства выполнены на стандартизованной аппаратуре, микропроцес- о сор типа К-580, согласующий блокткпа A (" общая шина"). управление электрическим режимом расплавленкя металлической шихты в ДСП высокой мощности заключается B том, что иа каждом технологическом этапе необходимо поддерживать заданную ступень напряжения печного трансформатора и заданную полезную мощность. устройство работает следующим образом.

Перед началом плавки сталевар устанавливает с повющью задатчиков в блоке 14 программного управления электрическим режимом заданную полезную мощность и ступень напряжения печного <> трансформатора 3 для каждого техноло.гического интервала - периода плавления. Блок 14 программного управления электрическим режимом с помощью бло ка 10 устанавливает переключателем

11 ступеней напряжения заданную ступень напряжения. Блок 6 регулирования мощности устанавливает регулятору 7 мощности заданную величину тока, соответствующего заданному значению полезной мощности. Сталевар включает печь. Автоматический регулятор 7 мощности с исполнительным иеханизиом 8 перемещает электроды 9 вниз. Зажигаются дуги. Начинается процесс плавления шихты (проплавление колодцев .фиг.3,а). В этот период плавления вследствие холодного металла и остывшей печи дуги имеют очень малую длину дуги (несколько миллиметров), горят беспокойно, перебрасываются с одного куска металла на другой. В шихте образуются "колодцы,.в которых опускаются электроды. Обвал стенок этих колодцев вызывает частые толчки тока и короткое заикание, в результате чего возникают резкие колебания мощности. Каждое короткое замякаиие приводит к резкому уменьшению кли прекращению палезкой мощкости выделения и значительному снижению коэффициента мощности (cos Ч) печи.

С датчиков тока 1 и напряжения

2 сигналы, пропорциональные величине тока и напряжения фаз, поступают в блок 4 активной мощности. Эти сик налы подаются в блок 6 регулирования ,мощности который производит сравне-! нкя фактйческой Рф,и- заданной Р мощностей по уравнению

При отклонении фактической мощНости отзаданной блок б корректирует через. регулятор 7 мощности и ис» полнительный механизм 8 ток печи для ликвидации. Коррекция вводится в пе987863 в это время в той или иной степени отличается от синусоиды. Коэффициент использования мощности (K4,) составляет примерно 0,68-0,75.

Информация От датчиков активной 4 и реактивной 5 мощности в виде дис-, 5 кретных импульсов поступает в согласующий блок 20 ввода-вывода блока 16 коэффициента использования мощности.

В блоке 20 дискретные импульсы суммируются и по команде микропроцессора

19 сформированные по сигналу таймера

18 в параллельном коде заносятся в регистр микропроцессора 19, после чего начинается вычисление параметров по формуле для (Кф) и сравнение результата с заданным уровнем, что обеспечивается обменом между микропроцессором 19 и блоком 17 памяти, где хранятся програмлы и необходиьые расчеты. Выходные команды (Кф) микРо- 0 процессора 19 через блок 20 с интервалом 2-3 мин поступают в блок 14 программного управления электрическим режимом, где сравниваются с заданным коэффициентом Кз, раьлым 0,700,72. Если величина Кф К, то блок

14 программного управления электрическим режимом воздействует на блок

10, который переключает переключатель 11 на следующую ступень напряжения печного трансформатора.

Начинается следующий технологический интервал плавки — образования .жидкой ванны (фиг.3<6 }.

Блок 6 регулирования мощности поддерживает заданное значение активной мощности и при отклонении этого значения от заданного:<орректирует через регулятор 7 мощности и исполнительный механизм 8 ток печи, поддерживая максимальную полезную мощность, 40

Блок 16 коэффициента использования мощности рассчитывает фактический коэффициент Кф и посыпает сигнал в .блок 14 программного управления элек,трическим режимом, который сравнива- 45

|ет Кф с заданным коэффициентом К, равным 0,80-0,82, и в случае, если величина K4,>i К>, воздействует через блок 10 и переключатель 11, который переключает на следующую ступень на- 50 пряжения печного трансформатора. Начинается следующий технологический интервал плавки - закрытых дуг фиг.3,8). В это время почти целиком исключается короткое залыкание электрода с металлом. Таким образом, в этот период создаются благоприятные тепловые условия для горения дуги. Дуга горит спокойнее и устойчивее. Коэффициент использования мощности сос- тавляет 0,85-0,90.

В, этот технологический интервал (закрытых дуг) так же, как и в предыдущие интервалы (проплавление колодцев, образование жидкой ванны) поддер-45 живается заданное значение т ов фаз, соответствующИх близко максимуму полезной мощности, и в случае, если

Кф >, К > т, О, осуществляется переключение ступени напряжения. Начинается следующий технологический интервал процесса плавления - доплавления шихты (фиг.3,г). Окончание этого периода и переход на следуюпую ступень напряжения осуществляется при помощи термозоида 12 контроля температуры футеровки 13 печи, который при превышении заданной допустимой температуры внутренней поверхности печи посылает сигнал в блок 14 и ограммного управления электрическим режимом. Этот блок 14 воздействует на блок 10 переключения ступеней напряжения, который осуществляет с помощью переключателя 11 сту- . пеней напряжения переключение на следующую (пониженную) ступень напряжения печного трансформатора. Начинается последний технологический интервал плавки — подогрев жидкого металла.

Предлагаемое устройство управления электрическим режимом периода расплавления металлической шихты в ДСП высокой мощности осуществляет своевременное переключение ступеней напряжения в зависимости от состояния плавления шихты и поддерживает заданную максимальную полезную мощность. формула изобретения

1. Способ управления электрическим режимом дуговой сталеплавильной печи, при котором на каждом технологическом этапе плавки на заданной ступе. ии напряжения печного трансформатора поддерживают активйую мощность путем перемещения электродов, а момент переключения ступеней напряжения для перехода на следующий этап определяют по равенству заданного и контролируемого электрического параметра, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения производительности печи, измеряют расход активной и реактивной электроэнергии в течение 2-3 мин, а в качестве контролируемого параметра для переключения ступеней принимают коэффициент использования мощности, определяемый по формуле

Кф cosV

Ч

Mà ъад где bl+ — расход активной энергии, Чц „- заданный расход активной электроэнергии, СО З Ч -, КОЭФФИЦИЯИТ МОЩНОСТИ, 2. Устройство для управления электрическим режимом дуговой сталепла вильной печи, содержащее подключенные: к установленным на стороне высокого напряжения печного трансформатора трехфазным датчикам тока и напряжения

9 987863 10 датчики реактивной и активной мощнос- . коэффициента использования мощности ти, выход последнего из которых соеди- содержит блок памяти, соединенный с . нен с входом блока регулирования ре- входом и выкодом микропроцессора, гулятора мощности, снабженного испол-,связанного через согласующий блок вынительным механизмом перемещения элек- ходом с блоком программного управлетродов, блок программного управления 5 ния, а входаьи - с выходами датчиков электрическим режимом, связанный вхо- активной и реактивной мощности н тайдами с термозондом койтроля темпера- мера, вход которого подключен к выхо- туры футеровки печи и переключателем ду датчика времени. ступеней напряжения печного трансфор- Источники информации, матора, а выходами - с блоком управ- !О принятые во внимание при экспертизе ления переключателем ступеней и регу 1. Пирожников В.E., Каблуковс». . лятором мощности, о т л и ч а ю щ е - кий A.Ô. Автоматизация контроля и

e с я тем, что оно снабжено датчиком управления злектросталеплавнлъными времени и блокоМ измерения коэффици- установками. М., "Металлургия.", 1974, ента использования мощности нечи, два 5 с. 142. . входа которого подключены к выходам 2,.Автоматизация металлургического датчиков активной и реактивной мощ- производства. Тематический отраслевой ности, третий вход — к выходу датчика сборник, 1 5. М., "Металлургия",1977, времени, соединенного входом с датчи- с. 95. ком тока, а выходом - с управляющим, щ 3. Автоматизация металлургического входом блока программного управления. производства.-Тематический отрасле3. Устройство по пЛ, о т л и ч а- вой сборник, В 8, N., "Металлургия", ю щ е е с я тем, что блок измерения 1979, с. 51.

987863

A &аю Ф

А йаю Х

&му/Ф

Ar4þì IS

ФФ

Составитель О.Турпак

Редактор С.Пекарь Техред O.Íåöå Корректор С. Шекмар

Заказ 10332/49 Тираж 843 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретениЯ и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная, 4