УСТРОЙСТВО АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ КОНВЕРТЕРНОЙ ПЛАВКОЙ Российский патент 2006 года по МПК C21C5/30 

Изобретение относится к области автоматизации конвертерных процессов и может быть использовано в металлургии, в частности в управлении плавкой стали в конвертере.

Известно устройство управления конвертерным процессом, содержащее блоки для измерения расхода и химического состава отходящих газов, блок определения скорости окисления углерода, связанный своими входами с их выходами, последовательно соединенные с ним блок определения дисперсии скорости окисления углерода в период его интенсивного окисления и блок определения после окончания продувки рациональной кривой изменения количества кислорода в шлаке для данной плавки, соответствующей найденному значению дисперсии скорости окисления углерода, блок измерения расхода кислорода, блок определения скорости поступления кислорода в шлак, своим первым входом связанный с выходом блока измерения расхода отходящих газов, вторым - связанный с выходом блока измерения расхода кислорода, последовательно соединенный с блоком определения скорости поступления кислорода в шлак, блок определения количества кислорода, накопленного в шлаке, блок определения перед началом продувки рациональной кривой изменения количества кислорода, накопленного в шлаке, блок определения отклонения контролируемого количества кислорода в шлаке от его рационального значения, своим первым входом связанный с выходом блока определения количества кислорода, накопленного в шлаке, вторым входом соединенный с первым выходом блока определения перед началом продувки рациональной кривой изменения количества кислорода, накопленного в шлаке, а выходом с блоком определения необходимых управляющих воздействий (изменения высоты фурмы, расхода кислорода или подачи шлакообразующих), блок определения поправки для рациональной кривой на следующую плавку, своими входами соединенный со вторым и третьим выходами блока определения перед началом продувки рациональной кривой изменения количества кислорода, накопленного в шлаке, а выходом с блоком определения после окончания продувки рациональной кривой изменения количества кислорода в шлаке для данной плавки, соответствующей найденному значению дисперсии скорости окисления углерода (а.с. СССР №1470774, М. Кл. 4 С 21 С 5/30, 1989 г.).

Недостатком данного устройства является невысокая точность определения необходимых управляющих воздействий (изменение высоты фурмы, расхода кислорода, подачи шлакообразующих), т.к. не учитываются возможные значительные колебания начальных условий проведения текущей плавки, таких как количество и свойства шихтовых материалов, технологические режимы подготовки и ведения плавки.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является устройство выдачи рекомендаций для управления кислородно-конвертерным процессом выплавки стали, содержащее блок определения времени продувки, соединенный с блоком измерения интенсивности газообразования СО₂, первый блок сравнения, соединенный со вторым ключом, второй блок сравнения, соединенный с первым ключом, блок запоминания, выполненный в виде магнитографа с блоком управления режимами его работы, первый и второй блоки двойного совпадения, третий и четвертый ключи, блок выдачи рекомендаций по управлению, первый, второй и третий пороговые элементы, блок измерения интенсивности газообразования СО, третий блок сравнения, блок формирования исходного состояния текущей плавки, при этом первый выход магнитографа, соединенного с блоком управления режимами работы магнитографа, соединен с первым входом третьего блока сравнения, второй вход которого соединен с выходом блока формирования исходного состояния текущей плавки, вход которого соединен с блоком датчиков информационно-измерительной системы, а выход третьего блока сравнения через третий пороговый элемент соединен с первым входом первого блока двойного совпадения, выход которого соединен с блоком управления режимами работы магнитографа, соединенного с первым и вторым ключами, второй и третий выходы магнитографа соединены через четвертый и третий ключи с блоком выдачи рекомендаций, выход которого является выходом устройства, четвертый выход магнитографа соединен со вторым ключом, второй вход первого блока сравнения соединен с выходом блока измерения интенсивности газообразования СО₂, вход которого соединен с блоком датчиков информационно-измерительной системы, а выход первого блока сравнения через первый пороговый элемент соединен с первым входом второго блока двойного совпадения, выход которого соединен с третьим и четвертым ключами, пятый выход магнитографа соединен с первым ключом, второй вход второго блока сравнения соединен с выходом блока измерения интенсивности газообразования СО, вход которого соединен с блоком датчиков информационно-измерительной системы, а выход второго блока сравнения через второй пороговый элемент соединен с вторым входом второго блока двойного совпадения, шестой выход магнитографа соединен с вторым входом первого блока двойного совпадения, блок определения времени продувки соединен с выходом блока управления режимами работы магнитографа и входом блока измерения интенсивности газообразования (а.с. СССР №1497229, М. кл. 4 С 21 С 5/30, 1989 г.).

Недостаток данного устройства - низкая точность выдачи рекомендаций ввиду отсутствия возможности формирования необходимых корректирующих воздействий по ходу плавки, высокая вероятность нарушений шлакового режима и появления выбросов по ходу продувки металла в конвертере, в результате чего требуется повышенный расход шихтовых материалов на плавку при невысоком выходе годного металла.

Задачей изобретения является повышение эффективности комбинированного управления (по начальным условиям и по «обратной связи») параметрами технологического процесса, увеличение точности выдаваемых рекомендаций, а также расширение функциональных и технических возможностей устройства по оценке развития процесса плавки, своевременной компенсации возмущающих воздействий, обеспечивающих снижение расхода шихтовых материалов и увеличение выхода годного металла.

Поставленная задача достигается тем, что в устройство автоматического управления конвертерной плавкой, содержащее блок запоминания, блок управления режимами работы блока запоминания, блок датчиков информационно-измерительной системы, первый выход которого соединен с входом блока формирования исходного состояния текущей плавки, соединенного своим выходом с первым входом первого блока сравнения исходного состояния текущей плавки и сигналов различных исходных состояний, записанных в блоке запоминания и подаваемых с его первого выхода на второй вход первого блока сравнения, соответствующий пороговый элемент, выход которого соединен с блоком управления режимами работы блока запоминания, связанного с первым ключом, через который второй выход блока запоминания соединен с блоком для выдачи рекомендаций и выходом устройства, блоки измерения интенсивности газообразования СО и СО₂, входы которых соединены соответственно со вторым и третьим выходами блока датчиков информационно-измерительной системы, блок определения времени продувки, соединенный с выходом блока управления режимами работы блока запоминания, второй и третий ключи, связанные с третьим и пятым выходами блока запоминания, второй и третий блоки сравнения и соответствующие второй и третий пороговые элементы, выходами связанные с блоком двойного совпадения, согласно изобретению введены блок определения скорости поступления кислорода в шлак, первый и второй входы которого соответственно соединены с выходами блоков измерения интенсивности газообразования СО и CO₂, сумматор, предназначенный для вычисления результирующего управляющего воздействия по двум составляющим - сформированного по начальным условиям и по «обратной связи» процесса, - вход которого через первый ключ соединен со вторым выходом блока запоминания, выход которого соединен с входом блока для выдачи рекомендаций и третьим входом блока определения скорости поступления кислорода в шлак, блок контроля количества кислорода в шлаке (интегратор), своим входом соединенный с блоком определения скорости поступления кислорода в шлак, а выходом связанный с первым входом второго блока сравнения, второй вход которого через второй ключ соединен с третьим выходом блока запоминания, а выход через второй пороговый элемент связан с первым входом блока двойного совпадения, блок анализа режимов управления, предназначенный для формирования номера подкласса режима управления в определенные периоды продувки металла в конвертере, первым входом соединенный с выходом сумматора, вторым входом связанный с блоком определения времени продувки и выходом, связанным с первым входом третьего блока сравнения, второй вход которого соединен с четвертым выходом блока запоминания, выход третьего блока сравнения через третий пороговый элемент связан со вторым входом блока двойного совпадения, выход которого связан с третьим ключом, через который пятый выход блока запоминания соединен со вторым входом сумматора, выход сумматора связан с входом блока для выдачи рекомендаций, выход которого является выходом устройства.

Технический результат заключается в том, что введение блоков определения скорости поступления кислорода в шлак и количества кислорода, накопленного в шлаке, позволяет более правильно оценивать протекание шлакового режима продувки металла в конвертере в сопоставлении с рациональным значением количества кислорода в шлаке, записанном в блоке запоминания и выдаваемым с его третьего выхода, своевременно распознавать отклонения шлакового режима от нормального его хода и фиксировать момент начала нанесения необходимых корректирующих регулирующих воздействий. Введение блока анализа режимов управления, предназначенного для формирования номера подкласса режима управления в определенные периоды продувки металла в конвертере, позволяет оценивать на тот же момент времени продувки подкласс режима управления, характеризующийся траекториями изменения положения дутьевой фурмы, интенсивности подачи кислорода, видом и количеством, поданных в конвертер сыпучих материалов. Сравнение оцененного подкласса режима управления на текущей плавке с записанными в блоке запоминания типовыми подклассами режимов управления и выдаваемыми с его четвертого выхода позволяет идентифицировать номер соответствующего вида корректирующего воздействия (корректирующего фрагмента траекторий изменения положения дутьевой фурмы, интенсивности подачи кислорода, вида и величины порции сыпучего материала). Введение сумматора, предназначенного для вычисления результирующего управляющего воздействия по двум составляющим - сформированного по начальным условиям и по «обратной связи» процесса, позволяет формировать управляющие воздействия (изменение высоты фурмы, расхода кислорода, подачи шлакообразующих), соответствующие аналогичной плавке в прошлом с учетом необходимых корректирующих поправок на текущей плавке.

Заявляемая блок-схема устройства автоматического управления конвертерной плавкой, отражающая новую совокупность блоков и новые связи между ними, позволяет расширить функциональные возможности устройства автоматического управления конвертерной плавкой, за счет этого реализовать комбинированное управление технологическим процессом (по возмущениям и по обратной связи), направленное на повышение точности выдачи рекомендаций и эффективности управления плавкой в целом.

На фиг.1 изображена блок-схема предлагаемого устройства, на фиг.2 - блок-схема блока анализа режимов управления, на фиг.3 и 4 - диаграммы изменения сигналов по первому и второму выходам второго блока запоминания.

Устройство управления продувкой металла в конвертере содержит блок 1 запоминания, имеющий пять выходов, блок 2 управления режимами работы блока 1 запоминания, блок 3 датчиков информационно-измерительной системы, первый выход которого соединен с входом блока 4 формирования исходного состояния текущей плавки, соединенного своим выходом с первым входом первого блока 5 сравнения, второй вход которого связан с первым выходом блока 1 запоминания, соответствующий первый пороговый элемент 6, вход которого соединен с выходом первого блока 5 сравнения, а выход связан с блоком 2 управления режимами работы блока 1 запоминания, блок 7 измерения интенсивности образования СО, блок 8 измерения интенсивности образования СО₂, своими первыми входами связанные со вторым и третьим выходами блока 3 датчиков информационно-измерительной системы, а выходами - с первым и вторым входами блока 9 определения скорости поступления кислорода в шлак, выход которого соединен с входом блока 10 контроля количества кислорода в шлаке (интегратором), первый ключ 11, предназначенный для воспроизведения информации об управляющих воздействиях выбранной выше по начальным условиям плавки, через который второй выход блока 1 запоминания связан с первым входом сумматора 12, предназначенного для вычисления результирующего управляющего воздействия по двум составляющим - сформированного по начальным условиям и по «обратной связи» процесса, выход сумматора соединен с третьим входом блока 9 определения скорости поступления кислорода в шлак, с входом блока 13 для выдачи рекомендаций и выходом устройства, второй блок 14 сравнения, предназначенный для сравнения количества кислорода, накопленного в шлаке в текущий момент времени продувки с запомненным ранее для того же момента, рациональным значением количества кислорода в шлаке, первый вход которого соединен с выходом блока 10 контроля количества кислорода в шлаке, а второй вход через второй ключ 15, предназначенный для воспроизведения рациональной кривой количества кислорода в шлаке, связан с третьим выходом блока 1 запоминания, выход второго блока 14 сравнения через второй пороговый элемент 16 соединен с первым входом блока 17 двойного совпадения, третий блок 18 сравнения, предназначенный для сравнения оцениваемого подкласса режима управления на текущей плавке с записанными в блоке запоминания типовыми подклассами режимов управления, первый вход которого связан с выходом блока 19 анализа режимов управления, предназначенного для формирования номера подкласса режима управления в определенные периоды продувки металла в конвертере, первый вход которого связан с выходом сумматора 12, а второй вход третьего блока 18 сравнения соединен с четвертым выходом блока 1 запоминания, выход третьего блока 18 сравнения через третий пороговый элемент 20 связан со вторым входом блока 17 двойного совпадения, выход которого связан с третьим ключом 21, через который пятый выход блока 1 запоминания соединен со вторым входом сумматора 12, блок 22 определения времени продувки, своим входом соединенный с выходом блока 2 управления режимами работы блока 1 запоминания, а выходами - со вторыми входами блока 7 измерения интенсивности образования СО, блока 8 измерения интенсивности образования CO₂ и блока 19 анализа режимов управления, причем блок 19 анализа режимов управления текущей плавки содержит собственный блок 23 запоминания, блок 24 вычисления количества извести, поданной в конвертер на плавке (интегратор), своим входом, связанный с первым входом самого блока 19 анализа режимов управления, а выходом - с первым входом четвертого блока 25 сравнения, второй вход которого соединен с первым выходом второго блока 23 запоминания, выход четвертого блока 25 сравнения через четвертый пороговый элемент 26 связан с четвертым ключом 27, посредством которого второй выход второго блока 23 запоминания через первый масштабирующий коэффициент 28 соединен с первым входом второго сумматора 29, блок 30 определения среднего положения фурмы на продувке в анализируемый период времени, своим входом связанный с первым входом самого блока 19 анализа режимов управления, а выходом - с первым входом пятого блока 31 сравнения, второй вход которого соединен с третьим выходом второго блока 23 запоминания, а выход пятого блока 31 сравнения через пятый пороговый элемент 32 связан с пятым ключом 33, посредством которого четвертый выход второго блока 23 запоминания через второй масштабирующий коэффициент 34 связан со вторым входом второго сумматора 29, блок 35 определения среднего значения интенсивности подачи кислорода на продувке в анализируемый период времени своим входом связан с первым входом самого блока 19 анализа режимов управления, а выходом - с первым входом шестого блока 36 сравнения, второй вход которого соединен с пятым выходом второго блока 23 запоминания, а выход шестого блока 36 сравнения через шестой пороговый элемент 37 связан с шестым ключом 38, посредством которого шестой выход второго блока 23 запоминания через третий масштабирующий коэффициент 39 соединен с третьим входом второго сумматора 29, седьмой блок 40 сравнения своим первым входом связан со вторым входом самого блока 19 анализа режимов управления, а вторым входом - с седьмым выходом второго блока 23 запоминания, выход седьмого блока 40 сравнения через седьмой пороговый элемент 41 связан с седьмым ключом 42, посредством которого восьмой выход второго блока 23 запоминания через четвертый масштабирующий коэффициент 43 соединен с четвертым входом второго сумматора 29, пятый масштабирующий коэффициент 44, вход которого связан с девятым выходом второго блока 23 запоминания, а выход - с пятым входом второго сумматора 29, выход последнего является выходом блока 19 анализа режимов управления.

До момента включения устройства в работу плавки систематизированы по исходному состоянию. Формируется обучающая последовательность из М плавок положительного опыта, каждая из которых задана исходным состоянием, значениями входных воздействий, конечным результатом, траекториями управляющих воздействий, наборами корректирующих фрагментов программных траекторий управлений по изменяющимся условиям продувки металла в конвертере. По этой обучающей последовательности производится выделение плавок почти одинаковых по исходному состоянию. Каждой выделенной плавке ставятся в соответствии траектории, которые в случае практического совпадения значений входных воздействий текущей плавки и типопредставительной плавки, а также незначительных отклонений хода продувки по ним, рекомендуются в качестве управлений для любой вновь организованной плавки, близкой по исходному состоянию. Отклонения хода продувки текущей и типопредставительной плавки оцениваются по изменению косвенных параметров, таких как интенсивность газообразования СО и СО₂ и таких расчетных величин, как скорость поступления кислорода в шлак и количество кислорода, накопленного в шлаке. В случае заметных отклонений текущих значений количества кислорода, накопленного в шлаке проводимой плавки и этого же параметра типопредставительной плавки, осуществляется необходимая корректировка траекторий изменения управляющих воздействий на продувке в виде добавления некоторой, изменяемой во времени поправки (корректирующего фрагмента траектории). В качестве управляющих воздействий рассматриваются конкретные значения положения дутьевой фурмы, интенсивности подачи кислорода и режима подачи сыпучих материалов на продувке металла в конвертере. Информация по всем плавкам, разбитым на М групп по исходному состоянию, заносится в блок запоминания, реализованный с использованием ЭВМ. Для каждой из М групп в блок запоминания записаны параметры исходного состояния, т.е. данные о массе лома и чугуна, их химическом анализе (кремний, марганец, сера, фосфор) и температуре, массах сыпучих материалов по видам, ряд других технологических параметров (первый выход блока запоминания), в виде графиков - траектории изменения во времени управляющих воздействий (положение фурмы, интенсивность подачи кислорода, массы отдаваемых порций сыпучих материалов по видам) по ходу плавки (второй выход блока запоминания). Это позволяет использовать их при формировании рекомендаций для вновь проводимых плавок. Дополнительно записана информация о кривой изменения количества кислорода в шлаке типопредставительной плавки (третий выход блока запоминания), номера подклассов режимов управления для отдельных периодов продувки по типопредставительной плавке (четвертый выход блока запоминания) и в виде графиков - изменения во времени корректирующих фрагментов для управляющих воздействий в зависимости от отклонений оцениваемых параметров состояния текущей и типопредставительной плавки и от подкласса режимов управления (пятый выход блока запоминания), что позволяет осуществлять выбор типовых корректирующих, регулирующих воздействий, необходимых для реализации «обратной связи» управления процессом.

Устройство работает следующим образом. Для вновь проводимой плавки в блоке 4 формирования исходного состояния текущей плавки формируется порядковый номер (код) ее исходного состояния, информация о котором подается на первый вход первого блока 5 сравнения, в котором осуществляется сравнение его с кодом исходного состояния, записанным в блоке 1 запоминания и подаваемым с его первого выхода на второй вход первого блока 5 сравнения. При их совпадении срабатывает первый пороговый элемент 6, с выхода которого подается сигнал в блок 2 управления режимами работы блока 1 запоминания, который в свою очередь дает разрешение на чтение информации из блока 1 запоминания, подавая сигналы на первый 11, второй 15 ключи и на блок 22 определения времени продувки, в противном случае, осуществляется просмотр информации по следующим типопредставительным плавкам. Блок 3 датчиков информационно-измерительной системы конвертера предназначен для регистрации информации о состоянии технологического процесса плавки стали в каждый момент времени: а именно, о массе чугуна, лома, сыпучих, интенсивности подачи кислорода, положении дутьевой фурмы, интенсивности газообразования СО и CO₂ и т.д. После выбора наиболее подходящей группы плавок по исходному состоянию, замыкается второй ключ 15, и кривая об изменении количества кислорода в шлаке типопредставительной плавки стали - рациональная кривая накопления кислорода в шлаке - воспроизводится в реальном масштабе времени. При этом с блока 2 управления работой блока 1 запоминания подается сигнал на блок 22 определения времени продувки. На блок 7 измерения интенсивности газообразования СО и блок 8 измерения интенсивности газообразования СО₂ от блока 3 датчиков информационно-измерительной системы поступают значения интенсивностей газообразования СО и СО₂ через каждые 2 с, задаваемые блоком 22 определения времени продувки. Выходы блоков 7 и 8 соответственно определения интенсивностей газообразования СО и СО₂ поступают на первый и второй входы блока 9 определения скорости поступления кислорода в шлак. На третий вход блока 9 определения скорости поступления кислорода в шлак через первый ключ 11 и сумматор 12 поступают реальные реализуемые значения интенсивности подачи кислорода в конвертерную ванну, которые совместно со значениями интенсивности газообразования СО и СО₂ используются в блоке 9 определения скорости поступления кислорода в шлак. С выхода блока 9 определения скорости поступления кислорода в шлак сигнал скорости поступления кислорода в шлак подается на вход блока 10 контроля количества кислорода в шлаке. С выхода блока 10 контроля количества кислорода в шлаке сигнал о реальных значениях количества кислорода, накопленного в шлаке, подается на первый вход второго блока 14 сравнения, на второй вход которого с третьего выхода блока 1 запоминания через второй ключ 15 подаются значения рациональной кривой накопления кислорода в шлаке для типопредставительной плавки. В случае появления заметного отклонения реальной кривой накопления кислорода в шлаке от рациональной кривой и превышения его некоторого порогового значения в определенный момент времени на выходе порогового элемента 16 формируется соответствующий сигнал и подается на первый вход блока 17 двойного совпадения. Сигналы о рекомендованных и фактически реализуемых управляющих воздействиях с выхода сумматора 12, предназначенного для вычисления результирующего управляющего воздействия по двум составляющим - сформированного по начальным условиям и по «обратной связи» процесса, подаваемые на первый вход блока 19 анализа режимов управления, а также сигнал времени продувки, подаваемый с третьего выхода блока 22 определения времени продувки на второй вход блока 19 анализа режимов управления, используются для формирования в данном блоке номера подкласса режимов управления для отдельных периодов продувки металла в конвертере.

Блок 19 анализа режимов управления, предназначенный для формирования номера подкласса режима управления в определенные периоды продувки металла в конвертере, работает следующим образом. Работу блока 24 вычисления количества извести, поданной в конвертер на плавке (интегратора), четвертого блока сравнения 25, четвертого порогового элемента 26 и четвертого ключа 27 поясняют диаграммы, приведенные на фиг.3 и 4. С использованием блока 24 вычисления количества извести, поданной в конвертер на плавке (интегратора), определяется количество извести, поданной в конвертер к текущему моменту времени определенного периода продувки (G^p _и) и сравнивается в четвертом блоке 25 сравнения со значением количества поданной в конвертер к такому же моменту времени извести на типопредставительной плавке (G^т _и) и возможными значениями отклонений количества извести (G^s _и), выдаваемыми с первого выхода второго блока 23 запоминания (фиг.3), для которых запомнены значения соответствующих корректирующих порций. При совпадении их срабатывает четвертый пороговый элемент 26, и через четвертый ключ 27 на вход первого масштабирующего коэффициента 28 со второго выхода второго блока 23 запоминания (фиг.4) подается выбранный номер ситуации по количеству извести, поданной в конвертер на текущей плавке в сопоставлении с количеством извести на типопредставительной плавке. С использованием блока 30 определения среднего положения фурмы определяется среднее положение фурмы на продувке в анализируемый период времени и сравнивается в пятом блоке 31 сравнения со средними значениями положения фурмы на продувке типопредставительной плавки, подаваемыми с третьего выхода второго блока 23 запоминания. При совпадении их срабатывает пятый пороговый элемент 32, и через пятый ключ 33 на вход второго масштабирующего коэффициента 34 с четвертого выхода второго блока 23 запоминания подается выбранный номер ситуации по среднему положению фурмы на продувке текущей плавки по сравнению со средним значением положения фурмы на типопредставительной плавке. С использованием блока 35 определения среднего значения интенсивности подачи кислорода на продувке вычисляется среднее значение интенсивности в анализируемый период времени, сравнивается в шестом блоке 36 сравнения со средними значениями интенсивности подачи кислорода на продувке типопредставительной плавки, подаваемыми с пятого выхода второго блока 23 запоминания. При совпадении их срабатывает шестой пороговый элемент 37, и через шестой ключ 38 на вход третьего масштабирующего коэффициента 39 с шестого выхода второго блока 23 запоминания подается выбранный номер ситуации по среднему значению интенсивности подачи кислорода на продувке текущей плавки по сравнению со средним значением интенсивности подачи кислорода на типопредставительной плавке. С использованием седьмого блока 40 сравнения, текущее время продувки, подаваемое со второго входа блока 19 анализа режимов продувки текущей плавки сравнивается с различными задаваемыми седьмым выходом второго блока 23 запоминания опорными значениями начала определенного периода продувки временами, при совпадении их, срабатывает седьмой пороговый элемент 41, и через седьмой ключ 42 на вход четвертого масштабирующего коэффициента 43 с восьмого выхода второго блока 23 запоминания подается выбранный номер периода продувки. Через пятый масштабирующий коэффициент 44 девятый выход второго блока 23 запоминания, т.е свободный член выражения для определения номера подкласса режима управления связан с пятым входом второго сумматора 29. Линейная комбинация выбранных номеров ситуаций по отдельным управляющим воздействиям, номера периода продувки и свободного члена, вычисляемая с использованием пяти масштабирующих коэффициентов и сумматора дает номер подкласса режима управления в определенный момент времени продувки. Сигнал о формируемом номере подкласса в определенный момент времени для соответствующего периода продувки с выхода блока 19 анализа режимов управления подается на первый вход блока 18 третьего блока сравнения, на второй вход которого с четвертого выхода блока 1 запоминания подаются аналогичные сигналы о видах (номерах) подклассов режимов управления соответствующих периодов продувки типопредставительной плавки. Третий пороговый элемент 20 вырабатывает соответствующий сигнал в случае совпадения режима управления на текущей плавке с одним из предписанных режимов управления на типопредставительной плавке для соответствующего периода продувки, по которым в зависимости от отклонения кривых накопления кислорода в шлаке по текущей и типопредставительной плавке имеются необходимые корректирующие управляющие воздействия (корректирующие порции сыпучих материалов, корректирующие фрагменты траекторий изменения положения фурмы и интенсивности подачи кислорода). Сигнал с выхода третьего порогового элемента 20 подается на второй вход блока 17 двойного совпадения и при наличии на его первом входе сигнала со второго порогового элемента 16 о наличии отклонения количества кислорода, накопленного в шлаке по текущей и типопредставительной плавке, сигнал с выхода блока 17 двойного совпадения подается на третий ключ 21, посредством которого пятый выход блока 1 запоминания подается на второй вход сумматора 12, тем самым вычисляется результирующее управляющее воздействие по двум составляющим - сформированное по начальным условиям и по «обратной связи» процесса.

Выход сумматора 12 подается на вход блока 13 для выдачи рекомендаций, выход которого является выходом устройства. Блок для выдачи рекомендаций - монитор, на который выдаются рекомендованные значения на текущую плавку по положению фурмы, расходу кислорода и сыпучим материалом в реальном масштабе времени через каждые 2 с.

Предлагаемое устройство с блок-схемой, отражающей новую совокупность блоков и новые связи между ними, обеспечивает изменение во времени положения фурмы, интенсивности подачи кислорода, сыпучих материалов, соответствующее управлениям, имеющим место на аналогичной плавке в прошлом, при условии близкого совпадения исходного состояния, условий протекания текущей и типопредставительной плавок. При отклонении реального протекания процесса на текущей плавке от запланированного (фактически накопленного количества кислорода в шлаке от заданного) производится выбор необходимых корректирующих фрагментов к реализованным управлениям типопредставительной плавки, направленный на своевременную компенсацию всевозможных возмущений на текущей плавке в сравнении с типопредставительной плавкой. Заявляемое устройство автоматического управления конвертерной плавкой имеет расширенные функциональные и технические возможности, включая возможности накопления необходимой информации по проводимым плавкам стали, систематизации и учета регистрируемых параметров, вычисление величин скорости поступления кислорода в шлак, количества кислорода, накопленного в шлаке, обеспечивает правильную оценку протекания шлакового режима продувки металла в конвертере, своевременное распознавание его отклонения от нормального хода и корректирование управляющих воздействий. Анализ режимов управления продувкой металла в конвертере позволяет своевременно выявлять, запоминать и в дальнейшем корректировать программные траектории ведения процесса, за счет чего значительно повышена точность выдачи рекомендаций и эффективность управления плавкой стали в конвертере.

Заявляемое устройство промышленно применимо в металлургии, в частности, для автоматического управления конвертерной плавкой.

Изобретение относится к области металлургии. Устройство автоматического управления конвертерной плавкой содержит блок запоминания, блок управления режимами работы блока запоминания, блок датчиков информационно-измерительной системы, блоки измерения интенсивности газообразования СО и CO₂, блок определения времени продувки, второй и третий ключи, второй и третий блоки сравнения и соответствующие второй и третий пороговые элементы и блок двойного совпадения. Устройство снабжено блоком определения скорости поступления кислорода в шлак, сумматором, блоком контроля количества кислорода в шлаке, блоком анализа режимов управления. При использовании изобретения повышается эффективность управления выплавкой стали в конвертере. 4 ил.

Устройство автоматического управления конвертерной плавкой, содержащее блок запоминания, блок управления режимами работы блока запоминания, блок датчиков информационно-измерительной системы, первый выход которого соединен с входом блока формирования исходного состояния текущей плавки, соединенного своим выходом с первым входом первого блока сравнения исходного состояния текущей плавки и сигналов различных исходных состояний, записанных в блоке запоминания и подаваемых с его первого выхода на второй вход первого блока сравнения, соответствующий пороговый элемент, выход которого соединен с блоком управления режимами работы блока запоминания, связанного с первым ключом, через который второй выход блока запоминания соединен с блоком для выдачи рекомендаций и выходом устройства, блоки измерения интенсивности газообразования СО и CO₂, входы которых соединены соответственно со вторым и третьим выходами блока датчиков информационно-измерительной системы, блок определения времени продувки, соединенный с выходом блока управления режимами работы блока запоминания, второй и третий ключи, связанные с третьим и пятым выходами блока запоминания, второй и третий блоки сравнения и соответствующие второй и третий пороговые элементы, выходами связанные с блоком двойного совпадения, отличающееся тем, что оно снабжено блоком определения скорости поступления кислорода в шлак, первый и второй входы которого соответственно соединены с выходами блоков измерения интенсивности газообразования СО и CO₂; сумматором, предназначенным для вычисления результирующего управляющего воздействия по двум составляющим - сформированного по начальным условиям и по «обратной связи» процесса, вход которого через первый ключ соединен со вторым выходом блока запоминания, выход которого соединен с входом блока для выдачи рекомендаций и третьим входом блока определения скорости поступления кислорода в шлак; блоком контроля количества кислорода в шлаке, своим входом соединенным с блоком определения скорости поступления кислорода в шлак, а выходом связанным с первым входом второго блока сравнения, второй вход которого через второй ключ соединен с третьим выходом блока запоминания, а выход через второй пороговый элемент связан с первым входом блока двойного совпадения; блоком анализа режимов управления, предназначенным для формирования номера подкласса режима управления в определенные периоды продувки металла в конвертере, первым входом соединенным с выходом сумматора, вторым входом связанным с блоком определения времени продувки и выходом, связанным с первым входом третьего блока сравнения, второй вход которого соединен с четвертым выходом блока запоминания, выход третьего блока сравнения через третий пороговый элемент связан со вторым входом блока двойного совпадения, выход которого связан с третьим ключом, через который пятый выход блока запоминания соединен со вторым входом сумматора, выход сумматора связан с входом блока для выдачи рекомендаций, выход которого является выходом устройства.