Система автоматического управления процессом вакуумирования стали

 

1 Красного Знамени институт стали и сплавов (7I ) Заявитель (54) СИСТЕМА АВТОИАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ

ПРОЦЕССОМ ВАКУУИИРОВАНИЯ СТАЛИ

Изобретение относится к внепечной обработке стали и может быть использовано для проведения процесса вакуумирования стали циркуляционншм способом.

Известно устройство, в котором суммируются компоненты отходящих га-. зов при вакуумировании и по значению их максимума экстремальный регулятор определяет требуемый расход инертного, газа, но для реализации этой системы управления необходимо наличие массспектрометра со счетно-решающим устройством, соедийенного с сумматором измерения расхода откачиваемых газов из вакуумной камеры. Сумматор соединен с входом экстремального регулятора, выход которого соединяется со входом средств изменения расхода инертного газа (13. го

Однако при использовании известного устройства необходимо использовать в условиях сталеплавильного цеха масс-спектрометр се счетно-решающим

2 устройством, что требует значительных производственных площадей. Кроме того эксплуатация укаэанного оборудования в металлургическом цехе. сопряжено со значительными трудностями (повышенная температура, вибрация, запылен-. ность и т.п. ).

Известно устройство управления по максимуму и минимума массы металла в вакуумной камере, в .котором экю стремальный регулятор определяет требуемые расходы инертного и активного газов. При реализации указанно" го устройства сигнал с тензодатчи-. ков поступает на входы тензоусилителя, а с выхода сигнал проходит на сумматор, выходы которого соединены с входами блоков дифференцирования, с блоков дифференцирования сигналы поступают на экстремальные регуляторы,которые через средства регулирова» ния определяют оптимальные расходы инертного и .активного газов f2 3.

3 9

Указанное устройство автоматического управления оптимизирует процесс вакуумирования по расходу массы металла через вакуумную камеру. В то же время система совершенно не контролирует и не воздействует на режимы движения газометаллической смеси во всасывающем рукаве, что соответственно снижает интенсивность дегазации металла при его прохождении через вакуумную камеру.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство системы автоматического управления процессом вакуумирования стали. В нем используются тензодатчики, установленные в жестко закрепленных крюках и предназначенные для преобразования частоты и амплитуды колебаний вакуумной камеры в электрический сигнал.

По произведению частоты на их амплитуду определяется режим вакуумирования, информация о котором поступает на экстремальный регулятор, который путем воздействия на исполнительный механизм регулировочного вентиля, определяет требуемый расход инертного газа, соответствующий оптимальному режиму вакуумирования.

В указанной системе управления выходы тензодатчиков соединены с входами тенэоусилителя, с выходом которого соединен сумматор, с выхода сумматора сигнал поступает на электрический фильтр, выходы которого соединены с входами блоков измерения частоты и амплитуды, сигналы с которых поступают на вход блока перемножения, а выход блока перемножения соединен с входом экстремального регулятора, выход которого соединен с входом исполнительного механизма, регулирующего через вентиль расход инертного газа f 3 1

Недостаток атой системы автоматического управления заключается в том, что интенсивность дегазации металла. в вакуумной камере определяется величиной. поверхности фазы газ-. металл, следовательно, если из всасываюшего рукава йоступает металл с большим количеством пузырьков газа, то поверхность фазы газ-металл увеличивается, увеличивая этим интенсивность дегазации. При непрерывном вводе оптимального расхода инертного газа во всасывающий рукав в нем

96463 1 имеет место пробковый режим движения металла, т. е. слой металла — слой газа, поверхность фазы гаэ-металл в этом случае мала. Следовательно, чтобы увеличить поверхность фаз газ-металл необходимо обеспечить дисперсный режим движения гаэометаллической смеси во всасывающем рукаве. Дисперсный режим возможно получить только

ge путем ввода во всасывающий рукав инертного газа импульсами. Известные системы автоматического управления не в состоянии обеспечить автоматическое управление импульсным вводом

15 инертного газа.

Целью изобретения является сокращение времени вакуумирования и повышение качества металла.

Поставленная цель достигается тем, что система автоматического управления процессом вакуумирования стали, включающая тензодатчики установленные под опорами вакуумной камеры, выходы которых соединены с входами тензоусилителя, сумматор, входы которого соединены с выходами тензоусилителя, а выход с электрическим фильтром, первый экстремальный регулятор, вход которого соединен с выходом первого блока дифференцирования, а выход— со средствами изменения расхода инертного газа, дополнительно содержит блок выпрямления, вход которого соединен с выходом электрического фильтра, а выход-с вторым блоком диф35 ференцирования, блок управления, вход которого соединен с выходом второго экстремального регулятора, а выход— с двигателем регулятора частоты им40 пульсов, регулятор импульсов, вход которого соединен с двигателем, а выход — с трубопроводом подачи инертного газа, первый блок дифференцирования соединен с выходом сумматора, а его выход — с первым экс45 тремальными регулятором, исполнительный механизм, вход которого соединен с выходом первого экстремального ре гулятора, а выход — со средствами изменения расхода инертного газа.

На фиг.1 представлена предлагаемая система автоматического упправления процессом вакуумирования стали совместно с технологическим оборудованием; на фиг.2 - график

55 .изменения колебания в вакуум-камере.

Устройство содержит вакуумную камеру 1, всасывающий и сливной ру996463 4 кава 2 и 3. В верхней части вакуумной камеры 1 установлены тензодат чики 4, выходы которых соединены с входами тензоусилителя 5, сумма-тор 6, входы которого соединены с выходами тензоусилителя 5, а первый выход соединен с входом электрического фильтра 7, блок

3 выпрямления, вход которого соединен с выходом электрического 10 фильтра 7, а выход с входом блока 9 дифференцирования; экстремальный регулятор 10, вход которого соединен с блоком 9 дифференцирования, а выход с входом блока 11 управления, .- 1$ регулирующий двигатель 12, вход ко" торого соединен с выходом блока l1 управления, а выход с входом блока

13 регулятора импульсов, второй выход с сумматора 6 соединен с входом ze блока 14 дифференцирования, экстре.мальный регулятор:1, вход которого соединен с выходом блока 14 дифференцирования, а выход с входом испол-. нительного механизма 16, вентиль 17 2$ регулировки расхода инертного газа, вход которого соединен с выходом исполнительного .механизма 16.

Система автоматического управления работает следующим образом.

Под установкой циркуляционного вакуумирования стали устанавливаютковш с металлом и по команде оператора всасывающий и сливной рукава 2 и

3 погружают в металл. Включают вакуумные насосы - и в вакуумной камере

1:создается разрежение. Под воздействием разрешения металл через рука-: ва 2 и 3 заполняет вакуумную камеру металлом. При поступлении металла в .вакуумную камеру 1 во всасывающий рукав. 2 вводится инертный газ и на основании явления "эргазлифта" металл начинает циркулировать через камеру, где происходит его дегазация. Оператор включает систему ав- — . томатического управления. В первом контуре системы управления на тензодатчиках 4 возникает сигнал, который, проходя через тензоусилитель5 и сумматор 6, поступает на электрический фильтр 7. С электрического фильтра 7 переменная составляющая сигнала приходит на блок 8 выпрямителя. С блока 8 выпрямления через$$ блок 9 дифференцирования сигнал поступает на экстремальный регулятор 10.

Экстремальный регулятор 10 выдает команду на блок 11 управления, который в зависимости от величины сигнала с экстремального регулятора 10 выдает сигнал в виде величины напряжения на двигатель 12 постоянного тока. Двигатель 12 постоянного тока

) приводит во вращение диск с отверстием импульсного регулятора 13, и инертный газ поступает во,всасывающий рукав 2 дискретно. Во всасывающем рукаве 2 наступает дисперсный режим движения газометаллической смеси колебания давления и соответственно уровня металла в вакуумной камере снижается. В тоже время второй сигнал с сумматора поступает на блок 14 дифференцирования. С блока

14 дифференцирования сигнал приходит на экстремальный регулятор 15, который, в свою очередь, включает исполнительный двигатель 16, соединенный с регулировочным вентилем 17. Экстремальный регулятор выдает команду на увеличение расхода инертного газа до тех пор, пока масса металла в вакуумной камере не достигнет максимума.

При увеличении расхода„.инертного газа во. всасывающем рукаве вновь наступает пробковый режим течения газометаллическбй смеси. Вновь на выходе электрического фильтра 7 возникает переменная составляющая сигнала.

После выпрямления на блоке З.сигнал поступает на блок 9 дифференцирования и с него сигнал приходит:на экстремальный регулятор 10, который через блок 11 управления увеличивает скорость вращения- - двигателя 12 постоянного тока. Ч стота импульсов расхода инертного газа увеличивается до тех пор, пока во всасывающем рукаве 2 не наступит дисперсный режим течения газометаллической смеси. Тогда переменная .составляющая сигнала с элект-, рического Фильтра 7 равна нулю и экстремальный регулятор 10 через блок 11 управления выдает команду на прекращение увеличения скорости вращения двигателя 12 постоянного тока и соответственно прекращается увеличение частоты импульсов расхода инертного газа. По мере дегазации металла системы управления второго контура вновь определяет требуемый расход инертного газа, а система управления первого контура соответственно определяет оптимальную частоту импульсов. Как только производная по массе металла в вакуумной камере не будет изменяться,вакууми996463 рование прекращается. (После, трех пробных шагов экстремальный регулятор подает команду на прекращение .вакуумирования ).

Таким образом, предлагаемая система автоматического управления осуществляет вакуумирование металла в оптимальном режиме, что позволяет сократить время вакуумирования и повысить качество металла за счет 10 стабильности процесса.

Изменение колебания уровня металла в вакуумной камере, расход инертного газа и частота импульсов в процессе вакуумирования при работе пред- М лагаемой систвмы управления приводится на фиг.2.

Предлагаемая система автоматического управления процессом вакууми.-.. рования стали в опытном образце опро- 3в бована на предприятии и показала хорошие результаты.

В результате вакуумирования опытных плавок получены следующие данные: на плавках К-118, К-12, К-128, К-134. 23 до вакуумирования: кислород 0,01143, водород 5,4 смЗ/100 г после вакуумирования: кислород 0,00434 водород

2,5 см /100 r.

Экономическая эффе.ктивность от щ внедрения системы автоматического управления процессом вакуумирования стали составляет: за счет сокращения времени вакуумирования - 12 тыс. руб» лей в год,а счет повышения качества металла - 25 тыс.руб. в год.

3$ формула изобретения

4в

Система. автоматического управления процессом вакуумирования стали, содержащая тензодатчики, установленные под опорами вакуумной камеры, выходы которых соединены с входами тензоусилителя, сумматор, входы которого соединены с выходами тензоусилителя, а выход соединен с электрическим фильтром, первый экстремальный регулятор, вход которого соединен с выходом первого блока дифференцирования, а.выход - со средствами изменения расхода инертного газа, о т л и ч а ю щ .а я с я тем, что, с целью сокращения времени. вакуумирования и повышения качества металла, она дополнительно содержит блок выпрямления, вход которого со-единен с выходом электрического фильтра, а выход-с вторым блоком дифференцирования, блок управления, вход которого соединен - с выходом второго экстремального регулятора, а выход - с двигателем регулятора частоты импульсов, регулятор импульсов, вход которого соединен с двигателем, а выход - с трубопроводом подачи инертного газа, первый блок дифференцирования соединен с выходом сумматора, а его выход — с первым экстремальным регулятором, исполнительный механизм, вход которого соединен с выходом первого экстремального регулятора, а выход - со средствами изменения расхода инертного газа.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

И 379638, кл. С 2 1 С 7/00, 1972 °

2. Авторское свидетельство СССР по заявке М 2685567/22-02, кл. С 21 С 7/00, 1978.

3. Авторское свидетельство СССР

N 529225, кл. С 21 С 7/00, 1977.

996463

Фс ь

«у.

Составитель Г. Демин

Редактор Л.Повхан Техред О Неце Корректор Н.Король

Заказ 846/38 Тираж 566 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35„ 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4