Устройство для контроля уровня ванны в конверторах Советский патент 1983 года по МПК C21C5/30 

четвертый блок умножения, пятый- блок умножения, задатчик величины удельной изохорной теплоемкости двуокиси углерода, четвертый сумматор, второй задатчик единицы, шестой блок.умножения, задатчик величины,удельной изохорной теплоемкости окиси углерода, пятый сумматор, седюмой блок умножения, задатчик величины универсальной газовой постоянной, восьмой блок умножения, второй блок деления, при этом выход блока определения содержания двуокиси углерода в отходящих газах подключен соответственно к первым входам блока умножения, сумматора, четвертого блока уя-i ножения, пятого блока умножения и четвертого сумматора, а выходы задатчика величины молекулярного веса окиси углерода, задатчика единицы, задатчика величины удельной изобарной теплоемкости окиси углерода,задатчика величины удельной изохорной. теплоемкости двуокиси углерода и второго задатчика единицы подключены соответственно к вторым входам блока умножения, сумматора, четвертого блока умножения, пятого блока умножения и четвертого Сумматора, выход сумматора подключен соответственно к первым входам -зторого блока умножения и третьего блока умножения, вторые входы двух последних блоков подключены соответственно к выходам зад-атчика величины молекулярного веса окиси углерода и задатчика величины удельной изобарной.теплоемкости двуокиси.углерода, выходы блока умножения и второго .блока умножения подключены соответственно к первому -и второму входам третьего сум атора, выходы третьего блока умножения и четвертого блока умножения, подключены соответственно к первому и второму уходам второго сумма-, тора, выходы задатчика величины удельной изохорной теплоемкости окиси углерода и четвертого сумматора подключены соответственно к первому и второму входам шестого блока умножения, выходы .пятого блока умножения и шестого блока умножения под-;

ключены соответственно к первому и второму входам пятого сумматора, вы-, ходы блока определения температуры . оТходя1цих- газов и задатчика вели- . чины универсальной газовой постоянн.ой подключены соответстве нно к пер-, вому и второму входам седьмого блока умножения, вйходы третьего сумматора и второго сумматора подключены соответственно к первому и второму вхо- ,; дам блока деления, выходы седьмого 1 блока умножения и блока деления подключены соответственно к первому и второму входам восьмого блока умножв ния, выход которого подключен к пер-, вому входу второго блока деления, а

второй вход второго блока деления подключен к выходу пятого сумматора, 3. Устройство по п,1, о т л и -... ч А ю щ е е с я тем,что второй вычислйтельный блок определения текуще- го внутреннего радиуса конвертера, содержит управляемый ключ, блок-памяти, второй управляемый ключ, второй блок памяти, третий управляемый ключ, третий блок памяти, задатчик коэффициента Kg, сумматор, задатчик величины высоты внутренней части конвертера, второй сумматор, задатчик величины высоты от горловины конвертера до верхней точки положения фурмы, задатчнк величины высоты нижней части полости и:о нвертера, блок умнЬжения, задатчик величины pl ,. блок деления, блок извлечения квадратного корня, четвертый блок памяти, при этом выход блока определения веса чугуна, заливаемого в конвертер,подключен через последовательно соединенные управляемый ключ, блок памяти к второму входу сумматора, первый вход которого подключен к выходу задатчика коэффициента К, выход блока определения веса лома, загружаемого в конвертер, подключен через последовательно соединенные второй упра вляемый ключ, второй блок памяти, к третьему входу сумматора,выход блока определения положения кислородной фурмы подключен через последовательно соединенные третий управляемый ключ, третий блок памяти к второму входу второго сумматора,первый вход которого подключен к выходу эадат.чика величины высоты внутренней части конвертера, .выходы задатчика величины высоты от горловины конвертера до верхней части положения фурмы и задатчика величины высоты нижней части полости конвертера подключены соответственно к третьему и четвертому входам второго сумматора, выход задатчика величины pIV и второго сумматора подключены соответственно к первому и второму .входам блока умножения, выходы сумматрра и блока умножения подключены соответственно к первому и второму входам блока деления, выход последнего через блок извлечения квадратного корня подключен к входу четвертого-.блока памяти,

4. Устройство по п.1,0 т л и чающееся тем, что третий вычислительный блок определения уровня ванны в конвертере содержит блок возведения во вторую степень, блок деления, задатчик коэффициента Kj, блок умножения, второй блок деения, задатчик коэффициента-К, сумматор, второй блок умножения, третий блок умножения, задатчик коэффициента Kg, второй сумматор, задатчик коэффициента К4, блок извлечения

Кубического корня, третий сумматор, задатчик коэффициента Kj, задатчик величины h, блок сравнения, задатчик величины Н,, четвертый сумматор при этомвыход блока унификации подключен через блок возведения во вторую степень к первому входу блока деления, второй вход которого подключен к выходу вычислительного блока определения скорости распространения звука в отходящих газах, выход блока деления подключен соответственно к первым входам.блока умножения, и второго блока умножения, второй вход блока умножения подключен к выходу .задатчика .коэффициента К, выход второго вычислительного блока определения текущего внутреннего радиуса конвертера подключен соответственно к вторым входам блока второго блока умножения и второго блока деления, первый вход которого подключен к выходу блока умножения, выходы задатчика коэффициента К, второго блока деления подключены соответственно к первому и второму входам сумматора, выходы первого блока умножения и задатчика коэффициента K,j подключены соответственно к- первому и второму входам третьего блока умножения, выходы задатчика коэффициента К и третьего блока умножения подключены соответственно к первому и второму входам второго сумматора, выхрД которого ерез блок извлечения кубического корня подключен к первому входу третьего сумматора, а второй вход последнего подключен к выходу задатчика коэффициента Кд, выходы сумматора, задат- чика величины h и третьего сумматора подключены соответственно к первому, второму и третьему входам блока сравнения, выходы-задатчика величины Н и блока сравнения подключены соответственно к первому и второму входам четвертого сумматора.

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ УРОВНЯ ВАННЫ В КОНВЕРТЕРЕ, содеожашее датчик звукового давления, связанный с входом широкополосного усилителя, частотно-избирательный усилитель,выход которого связан с входом детектора, а выход последнего соединен с входом блока унификации, регистрирующий Прибор, о т л и ч а ю щ .е е с я тем, что, с целью повышения достоверности контроля уровня ванны конвертера, в.него введены блок автоматического регулирования усиления,блок определения температуры отходящих газов, блок определения содержания двуокиси углерода . в отходящих газах, вычислительный блок определения скорости распространения звука в отходящих газах, блок определения положения кислородной фурмы, блок, определения веса чугуна, заливаемого в конвертер, блок определения веса лома, загружаемого в конвертер,второй вычислительный бло.к определения текущего внутреннего радиуса конвертера, третий вычислительный блок определения уровня ванны в конвертере, при этом выход широкополосного усилителя подключен к входу блока автома.тического регулирования усилителя, т.ход которого подключен к входу частотно-избирательного усилителя, а выход последнего соединен с первым входом j третьего вычислительного блока,выход блока определения температуры отходящих газов подключен к первому входу вычислительного, блока определения скорости распространения звука в от содящих газах, .второй вход которого подключен к выходу блока определения содержания двуокиси углерода в отходящих газах, причем выход вычислительного блока определения скорости распространения звука в отходящих газах соединен с вторым входом третьего вычислитель.ного блока определения уровня ванны в конвертере, вьохрд блока определения положения 1 кислородной фуркЕл подключен -к входу (Л второго вычислительного блока определения текущего внутреннего радиус са конвертера, второй вход которого соединен с :выходом блока определения веса чугуна, а третий вход подключен к выходу блока определения веса лома, причем выход второго вы- числительного блока определения (текущего внутреннего радиуса кон- . вертера подключен к третьему входу третьего вычислительного блока опрео: деления уровня ванны в конвертереjвы4 СО ход последнего соединен с входом регистрирующего прибора. 2. Устройство по п.1, о т л и ч асо ю щ е е с я тем, что вычислительный блок определения скорости распространения звука в отходящих газах содержит блок умножения, задатчик величины молекулярного веса двуокиси углерода, задатчик величины молекулярного веса окиси углерода, сумматор, задатчик единицы,, второй блок умножения, третий блок умножения, задатчик величины удельной изобарной теплоемкости углерода, второй сумматор, третий сумматор, блок деления, задатчик величины удельной изобарной теплоемкости окиси углерода.

Изобретение относится к черной .Металлургии, а именно к контролю .и регулированию процессов кислородно-кон-вер тер ной плавки, и может быть использовано в кислородноконвертерном производстве стали.

Известно устройство для контроля шлакообразования в ванне конвертера, содержащее датчик вибрации, выход которого через усилитель и полосовой фильтр подключен к детектору. Выход детектора подключен к самопишущему прибору. Причем между детектором и самопишущим прибором установлен регулятор уровня выходного сигнала.

Устройство работает следующим образом. Датчик вибрации, установленный на корпусе конвертера,преобразует механические колебания кор(пуса в электрический сигнал, который усиливается и передается в полосовой ФИЛЬТР, настроенный на диапазон частот, чувствительный к динамике процесса шлакообразования Выделенный сигнал детектируется и - подается на вход самопишущего прибора. Показания прибора характеризуют уровень и физическое состояние шлака в конвертере Щ.

Недостатком этого устройства является недостоверность его показаНИИ вследствие влияния износа кладк футеровки на величину амплитуды виб рации конвертера.

В существующих условиях первые ;5-10% плавок от общего числа в кампании (в зависимости от стойкости футеровки .«Конвертера) являются неконтролируемыми по шлакообразованию, так как помере спекания футеровки

5 жесткость последней увеличивается и амплитуда колебаний конвертера .уменьшается. В дальнейшем по мере износа футеровки в течение одной кампании, продолжающейся-в среднем

10 один месяц, амплитуда вибрации конвертера, соответствующая нормальному состоянию и объему шлака, уменьшается в два раза.

Наиболее близким к изобретенинз

45 является устройство для определения уровня ванны в конвертере,.содержащее датчик звукового давления, .который связан с широкополосньгм усилителем, выход которого связан с входом низкочастотного фильтра.Вы20ход низкочастотного фильтра подключен к входу смесителя, который преобразует входной сигнал,пропорциональйый резонансной частоте свободного объема рабочего пространства

конвертера, в сигнал с промежуточной частотой по принципу супергетеродин,а. К второму входу смесителя подключен генератор колебаний (гетеродин), частота ко.торого позволяет изменять в определенных пределах для выбора рабочей частоты из входного сигнала. Выход смесителя подключён к входу полосового фильтра, который связан с входом усилителя, выход которого соединен с входом детектора. Детектор соединен с преобразователем напряжение - то на выходе которого получают унифицированный сигнал, пропорциональны резонансной частоте свободного объ ма конвертера, .которая: функциональ но зависит от уровня шлаКа в ванне конвертера 2 . Устройство работает следующим о разом. Датчик звукового давления преоб разует акустический сигнал о ходе шлакообразования в электрический сигнал, который усиливается широко полосным усилителем и передается в низкочастотный фильтр, настроенный на диапазон частот, чувствительных к резонансной частоте свободного объема рабочего .пространства конвертера, с выхода которого поступа ет на первый вход смесителя сигнал пропорциональный резонансной часто те свободного объема рабочего пространства конвертера, а к второму входу поступает сигнал, выработанный гетеродином. Разность частот этих сигналов проходит через полосовой фильтр. Изменяя частоту гетеродина, можно настроить Таким образом, что резонансная частота полосового фильтра будет совпадать с разностью част15ты выходнрго сигнала гетеродина и резонансной частоты свободного объема рабочего пространства конвертера при минимальном уровне ванны. Сигнал .с выхода полосового фильтра усиливается усилителем и выпрямляется детек тором. Детектор соединен с преобразователем напряжение-ток, на выходе которого получают унифицированный сигнал, пропорциональный резонансНой-частоте свободного объема рабочего пространства конвертера, кото,рая характеризует уровень ванны в конвертере. Недостатком известного устройства является низкая точность контроля, шлакового режима, а именно уровня ванны конвертера, вследствие того, что одному и тому же уровню ванны могут соответствовать различные резонансные частоты свободного объе ма рабочего пространства конвертера, поскольку изменяется текущий внутренний радиус конвертера из-за износа футеровки в ходе кампании, что приводит к увеличению свободного объема рабочего пространств.а конвертера, причем свободный объем рабочего пространства состоит из цилиндрической и верхней части конвертера, представляющей собой усеченный конус, вследствие этого площадь поперечного сечения в-цилиндрической и верхней части различна, поэтому в случае подъема уровня ванны до верхней части .полости конвертера зависимость высоты свободного объема рабочего пространства от величины резонансной частоты свободного об.ъ.ема конвертера носит нелинейный характер. Кроме того, изменение расхода кислородного дутья и положения фурмы приводит к изменению амплитуды низкочастотной--составляющей .акустического сигнала процесса о ходе шлакообразования соответствующей резонансной частоте свободного объема рабочего пространства конвертера, что, однако, не свидетельствует об изменении уровня ванны в конвертере. При этом низкочастотная составляющая акустического сигнала процесса о ходе шлакообразования, соответствующая резонансной частоте свободного объема . рабочего пространства конвертера, в режиме открытой и заглубленной струи имеет различную амплитуду вследствие того, что коэффициент поглощения акустического сигнала процесса шлаком на 4-5 порядков больше коэффициента поглощения акустического сигнала процесса в отходящих газах. Вследствие этого при использовании известного устройства при данной резонансной частоте свободного объема рабочего пространства, характеризующей уровень ванны в конвертере, низкочастотная составляющая акустического сигнала процессд о ходе шлакообразования изменяет величину своей амплитуды при одном и том же уровне ванны, что и приводит -к указанным погрешностям. Целью изобретения является повышение достоверности.контроля уровня ванны конвертера. Поставленная цель достигается тем, что в устройство для контроля уровня ванны в конвертере, содержащее датчик звукового давления, связанный с входом широкополосного усилителя, частотно-избирательный уси.литель, выход которого связан с входом детекторд, а выход последнего соединен с .входом блока.унификации и регистрирующий прибор,, введены блок автоматического регулирования усиления, блок определения температуры отходящих газов, блок определения содержания двуокиси углерода в отходящих газах, вычислительный блок определения ,скорости распространения звука в отходящих газах, .блок положения кислородной фурмы, ёлок определения веса чугуна, заливаемого .3 -конвертер,, блок определения веса лома, загружаемого в конвертер, второйвычислительный блок определения текущего внутреннего радиуса конвертера, третий вычислительный блок определения уровня ванны в койвертере, при этом выход широкополосного усилителя подключен к входу блока автоматического регулирования усиления, выход которого подключен к входу частотно-избирательного усилителя, а выход последнего соединен с первым входом третье го вычислителительного блока, выход блока определения температуры отходящих газов подключен к первому входу вычислительного блока определения скорости распространения звука в отходящих газах, второй вход которого подключен к выходу блока оп ределения содержания двуокиси уг лерода в отходящих газах, причем выход вычислительного блока определения скорости распространения звука в отходящих .газах соединен с вторым входом третьего вычислительного блока определения уровня ванны в конвертере, выход блока опре деления положения кислородной фурмы подключен к входу IBторого вычислительного блока определения текущего внутреннего радиуса конвертера, второй вход которого соединен с выходом блока определения веса чугуна а третий вход подключен к выходу блока определения веса лома, причем выход второго вычислительного блока определения текущего внутреннего радиуса конвертера подключен к треть му входу третьего вычислительного блока определения уровня ванны в конвертере, выход последнего соединен с входом регистрирующего прибора. ; При этом вычислительный блок опре деления скорости распространения звука в отходящих Газах содержит бло умножения, задатчик величины молекулярного веса окиси углерода,суммаtop задатчик единицы, второй блок умноже ,ния, третий блок умножения, задатчик величины удельной изобарной теплоемкости окиси углерода, четвертый блок умножения, пятый блок умно.жения, задатчик величины удельной изохорной теплоемкости двуокиси углерода, четвертый сумматор,второй задатчик единицы, шестой блок умноже ния, задатчик величины удельной изохорной теплоемкости окиси углерода, пятый,. сумматор, седьмой - блок умножения, задатчик величины универеальной газрйой постоянной,- восьмой блок умножения, второй блок деления/ при этом выход .блока определения содержания двуокиси углерода в отходяидах газах подключен соответственно к первым входам блока умножения, сумматора, четвертогоблока умножения, пятого блока умножения и четвертого сумматора, а выходы задат чика величины удельной изобар«ой ч теплоемкости окиси углерода, задат.чика величины удельной изохорной ;теплоемкости двуониси углерода и вто рого задатчика единицы подключены соответственно к вторым входс1М бло-. ка умножения, сумматора, четвертого блока умножения, пятого блока умножения и четвертого су олатора, ёыход сумматора подключен соответственно к первым входам второго блока лкног жения и третьего блока умножения, вторые входа двух последних блоков подключены соответственно к выходам задатчика величины молекулярног гр веса- окиси углерода и задатчика величины удельной изобарной теплоемкости двуокиси углерода, выходы блока умножения и второго блока умножения подключены соответственно к первому и второму входам третьего сумматора, выходы третьего блока умножения и четвертого блока умножения подключены соответственно к первому и второму входам второго сумматора, выходы задатчика величины удельной изохорной теплоемкости окиси углерода и четвертого сум- . матора подключены соответственно к первомуи второму входам шестого блока умножения, выходы пятого блока умножения и шестого блока умно:жения- подключены соответственно к первому и второму входам пятого сумматора, выход блока определ.ения. температуры отходящих газов и задатчика величины универсальной газовой постоянной подключены соот- : ветственно к первому и второму входам седьмого блока умножения,, третьего сумматора и второго сумматора подключены соответственно к первому и второму входам блока деле.ния, выходы седьмого блока умножения и блока деления подключены соответственно к первому и второму входам восьмого блока умножения, выход которого подключен к первому входу второго блока деления, а второй вход второго блока деления подключен к выходу пятого сумматора. Кроме того, второй-вычислитель-, ный блок определения текущего внутреннего радиуса конвертера содержит б правляекый ключ, блок памяти, второй управляе «дй ключ, второй блок памяти, третий управляемьлй кл)ч, третий блок памяти, задатчик коэффициента Kg, сумматор, задатчик величины высоты внутренней части конвертера, второй сумматор, задат- чик величины высоты от горловины кон вертера до верхней точки:.положения фурмы,, задатчик величины высоты нижней части полости конвертера, блок умножения, зайатчик величины pll ,блок деления, блок извлечения квадратного корня, четвертый блок, памяти, при этом выход- блока определения веса Чугуна, заливаемого в гкоявертер. подключен через последовательно соединенные управляемый ключ и блок памяти к второму входу сумматора, первый вход которого подключен к выходу эа датчика коэффициента К, выход блока определения веса лома, загружаемого в конвертер, подключен через последовательно соединенные второй управ ляемый ключ и второй блок памяти к третьему входу сумматора, выход бло определения положения кислородной фурмы подключен через последователь но соединенные третий управляемый ключ и-третий блок памяти к второму входу второго сумматора, первый вход которого подключен к выходу задатчика величины высоты внутренней части конвертера, выходы задатчика величин .высоты от внутренней части конвертера выходы задатчика величины высоты dr горловины конвертора до верхней точки положения фурмы и задатчика величины высоты нижней части полости кон вертера подключены соответственно к третьему и чертвертому входам второго сумматора, выходы задатчика .величины ри и второго сумматора подключе ны соответственно к первому и втором входам блока умножения, выходаз сумма тора и блока умножения подключены соответственно к первому и второму входам блока деления, выход последнего через блок извлечения квадратного корня подключен к входу четвертого блока памяти. При этом третий вычислительный блок определения уровня ванны в конвертере содержит блок возведения во вторую степень, блок деления, задатчик коэффициента К2, блок умножения, второй блок деления, задатчик коэффициента К, сумматор, второй блок умножения, третий блок умножения, задатчик коэффициента К, второй сум матор, задатчик коэффициента К,блок извлечения кубического корня, третий сумматор, задатчик коэффициента , задатчик величины Ь2,блок сравнения, задатчик величины Hj,,, четвертый сумматор, при этом выход блока унификации подключен через блок возведения во вторую степень к первому входу блока деления, второй вход которого подключен к выходу вычисли-, тельного блока определения скорости распространения звука в отходящих газах, выход блока деления подключен соответственно к первым входам блока умножения и второго блока умножения, второй, вход блока умножения подключен к выходу задатчика коэффициента К 2., выход второго вычислительного блока определения текущего внутреннего радиуса конвертера подключен соответственно к вторым входам блока второго блока умножения и второго блока деления, первый вход которого подключен к выходу блока умножения, выходы задатчика коэффициента К и второго блока деления по кл.ючены соответственно к первому и второму входам сумматора, выходы второго блока умножения и задатчика коэффициента Kj подключены соответственно к первому и второму входам третьего блока умножения, выходы зддатчика коэффициента К4 и третьего блока умнЬжения подключены соответственно к первому и второму входам второго сумматора, выход которо,го через блок извлечения кубического корня подключен к первому входу третьего, сумматора, а второй вход последнего подключен к выходу задатчика коэффициента К, выходы сумматора, задатчика величины h и третьего сумматора подключены соответственно к первому, второму и третьему входам блока сравнения, выходы задатчика величины Нц и блока сравнения подключены соответственно к первому и второму входам четвертого сумматора. На фиг. 1 изображена блок-схема одного ИЗ вариантов предлагаемого устройства; на фиг. 2 - геометрические размеры конвертора; на фиг,3 график сравнения определяемого уровня ванны при использовании предлагаемого и известного устройств с истинным значением уровня ванны конвертера. Устройство содержит датчик 1 звукового давления, широкополосный усилитель 2, блок 3 автоматического регулирования усиления, частотно-избирательный усилитель 4, детектор 5, блок 6 унификации, третий вычислительный блок 7 определения уровня ванны в кислородном конвертере, регистрирующий прибор 8, 0ЛОК 9 определения температуры отходящих газов, вычислительный блок 10 определения скорости распространения звука в отходящих газах,, блок 11 определения содержания двуокиси углерода в отходящих газах, блок 12 определения положения кислородной фурмы, второй вычислительный блок 13 определения текущего внутреннего радиуса конвертера, блок 14 определения веса чугуна, заливаемого в конвертер, блок 15 определения веса лома, загружаемого в конвертер. Датчик 1 звукового давления может быть выполнен в виде микрофона. Широкополосный усилитель 2 представляет собой усилитель, рабочий диапазон которого ограничен- сигналами, имеющими частоты f. 15 Гц и 1700 Гц, где f - нижняя граничная частота; f - верхняя граничная частота. Блок 3 автоматического регули- рованйя- усиления может.быть выполнен , например в виде усилителя с переменным коэффициентом усиления. изменяющимся автоматически, и служит для поддержания на выходе блока 3 заданной величины амплитуды си нала акустического процесса, усиленного широкополосным усилителем 2.Бла годаря переменно1У1у коэффициенту усиления блока 3 амплитуда акустического сигнала процесса о ходе ишакооб разования на выходе блока 3 автомати чески поддерживается на заданном уровне без искажения спектра частот соответствующих резонансной частоте свободного объема рабочего пространства конвертера. Величина выходного сигнала блока 3 поддерживается на заданном уровне независимо от измене ния величины амплитуды входного сигнала, зависящая в свою очередь от по ложения кислородной фурмы и расхода кислорода дутья. . При заглублении фурмы более 2 м, который соответствует периоду плавки .когда скорость обезуглероживания дос тигает максимальной величины, уровен кавитационных шумов процесса обезуглероживания перекрывает уровень аэро динамического шума кислородной струи причем спектр частот кавитационных шумов процесса обезуглероживания находится ниже 100 Гц, спектр резонансных частот свободного объема рабочего пространства конвертера при изменении уровни ванны от-минимального до максимального значения также находится ниже 100 Гц, а частотный спектр помех находится вьше 100 Гц. Таким образом, при заглублении фурмы более 2 м уровень полезного сигнала значительно выше уровня помех в диапазоне частот до 100 Гц. Частотно-избирательный усилитель представляет собой соединение усилителя с полосовым фильтром, например со средней частотой порядка 70 Гц, причем эта резонансная частота фильт ра пропорциональна резонансной частоте свободного объема рабочего про странства конвертера, соответствующая моменту, когда уровень.ванны конвертера находится на отметке, соответствующей 0,8 м от горловины конвертера. Выпрямленное напряжение с детектора 5 преобразуется в пропорциональ ный ток в диапазоне 0-5 Ма. Вычислительные блоки.7, 10 и 13, могут быть представлены, например, в виде ЭВМ автоматизированной системы управления технологическим процес сом конвертерной плавки (АСУ, ТП). Блок 9 определения температуры отходящих газов представляет собой термометр сопротивлений ТСМ-5071. Блок 11 определения содержания двуокиси углерода в отходящих газах представ ляет собой газоанализатор типа урасБлок 12 определения положения фурмы представляет датчик типа КПФ-7367, Блок 14 определения веса чугуна,заливаемого в конвертер, может быть представлен в виде автоматизированной системы измерения веса чугуна, типа АИРИ-1. Блок 15 определения веса лома, загружаемого в конвертер, может быть представлен в виде автоматизирован-,. ной системы вввеЗиивания скрапа типа УВС-1 разработки Карагандинского рПКБ. . Устройство работает следуйцйм образом. Перед началом плавки с выхода блока 14 определения веса чугуна, заливаемого в конвертер, сигнал, пропорциональный весу чугуна, поступает на вход вычислительного блока 13 и запоминается. С выхода блока 15 определения веса лома, загружаемого в конвертер, сигнал, пропорциональный -весу лома, поступает на вход вычислительного блока 13 и запоминается. Перед каждой сменой определяют расстояние Ц, уровня спокойной ванны до верхнего кони- . ческого положения фурмы (при поднят той фурме) посредством блока 12 определения положения фурмы. Сигнал с выхода блока 12, пропорциональный Нд цПоступает на вход вычислительного блока 13 и также запоминается. В вычислительном блоке 13 перед плавкой рассчитывается текущий внутренний радиус конвертера R и запоминается. Во время .плавки датчик звукового давления преобразует акустический сигнал кислородно-конвертерного процесса в электрический сигнал, который усиливается широкополосным усилителем и передается в блок 3 . автоматического регулирования усиления. На выходе блока 3 получается сигнал постоянной амплитуды со спектром частот, соответствующих резонансной частоте свободного объема рабочего пространства Конвертера. С выхода, блока 3 сигнал поступает на вход частотно-избирательного усилителя 4, при настройке которого минимальная величина выходного сигнала 4 соответствует минимальному уровню ванны в конвертере и наоборот. Усиленный сигнал выпрямляется детектором 5. Выпрямленное напряжение в блоке б унификации преобразуется в пропорциональный ток в диа пазоне 0-5 мД. Сигнал с выхода блока б унификации, пропорциональный резонансной частоте свободного объема рабочего пространства конвертера, поступает на вход вычислительного блока 7 определения уровня ванны в -кислородном конвертере. НаДругие два входа 7 поступает-с вычислительного блока 10 СИГНЕШ, пропорциональный скорости распространения звука в отход5пцих газах, а также сигнал с выхода вычислительного блока 13, пропорциональный текущему внутреннему радиусу конвертера. На первый вход вычислительного блока 10 поступает сигнал, пропорциональный температуре отходящих . Газов с выхода блока 9 определения температуры отходящих газов, а также сигнал, пропорциональный содер-1жанию двуокиси углерода в отходящих газах с выхода блока 11 определения содержания двуокиси углерода в отходящих газ.ах., В вычислительном блоке 10 опреде;ляется скорость распространения зву.ка в отходящих газах по зависимости. R-CCVXl:C 1--Xn Tor :м-х+м.(1-х).с;-х4с;;11-х) где С - скорость распространения звука в отходящих газах., м/с R - универсальная газовая постоянная, Дж/моль-К ; Т - температура отходящих газов. К; X - доля содержания COj в отходящих газах; (1-х)- доля содержания СО в отхрдя,.1 „и , и газах; p)Cp,Cyj- соответственно удельные изоС барные и изохорнйе теплоемкости двуокиси и окиси углеI, рода, Дж/кг-к; М.,М - соответственно молекулярные веса двуокиси и окиси углерода Ввиду того, что вследствие износа кладки футеровки внутренний радиус конвертера увеличивается, а высота свободного объема рабочего пространства также увеличивается, необходимо учитывать изменение величины R и Н Текущий внутренний радиус конвертера по данной плавке определяется в вычислительном блоке 13 по зависимости G4 + G, ,-НОЬШ,., где R - текущий внутренний радиус конвертера, м; - вес чугуна, т; G - вес лома, т; р - плотность металлошихты,т/м Н - высота внутренней части ко вертера, м; Н - измеряемое значение высоты от уровня металла до верх ней точки положения фурмы, Н - высота от горловины конвер тера до верхней точки поло жения фурмы, м; Ьцц- высота нижней части полост конвертера, м; Кб - коэффициент, зависящий от геометрических размеров конвертера. Для большегрузных конвертеров КарМК Kg, 78,6; Ьцц 0,5; Н 9,7 м и Н, 10 м . Текущий уровень ванны конвертера определяется в вычислительном блоке 7 определения .ванны в кислородном конвертере по зависимости f / ,-1 г Ка .С- г Ко ,,.f-..h, , ,Ч ,npH.,, где Н - уровень ванны конвертера,м; Hj/ - высота конвертера, м; R - внутренний радиус конвертера, м; С - скорость распространения звука в отходящих газах, м/с; (3 - резона.нсная частота свободного объема конвертера,Гц; h - высота конической части . конвертера, м; К 5 коэффициенты, зависящие от геометрических размеров конвертера. Длд большегрузных конвертеров арМК К 0,92; К 0,0081j , 0,0494; К 10,54 и К 2,23. Определение уровня ванны конверера с помощью предлагаемого устройтва основано на следующих теоретиеских предпосьолках. . Свободную от металла и шлака олость груши конвертера в первом риближении рассматривают как реонатор Гельмгольца. Собственная астота такого резонатора опредеяется его размерами и скоростью вука в газе, заполняющем полость онвертера. Частота может быть определена з уравнения де fg - частота собственных коле-, баний свободного объема конвертера, Тц; сечение горловины .конвертера, м ; скорость звука в полости конвертера, м/с; - .эффективная длина горловины конвертера, м;. г - радиус горловины конвертера, м. Из уравнения (1) найдем свободый объем конвертера t г О Ч L 1. L гоч 4F:i -f| - --2 вободный объем конвертера из reojетрических размеров (фиг. 2) V cR. ( hj(.R+R2) (3) где R - радиус цилиндрической час ти конвертера, м; г - радиус горловины конвертера, м; h2 - высота конической части к вертера, м; h - высота цилиндрической час ти свободного объема конвертера, м; V - свободный объем конвертера, м. Примем,-что п Высота цилиндрической части кон вертера по зависимости с(.оь -г Подставив выражения (4) и (S) в уравнение (3), получим . V Ч.оБ-i hz + i TtR k + 1)li2 . (6) . Подставив выражение (6). и разрешив относительно hj-g д , получим 1 k).h2 .об 3 Г - 3 k С PTR Обозначим V - /2 1 v2. , 1 ь-1 - 3 3 Подставив выражения (8) и (9) в уравнение (7), получим К. -I Уравнение (10) позволяет опред . лить высоту свободного объема кон тера, когда уровень ванны находит ниже конической - части конвертера. В случае, когда уровень ванны вертёра находится выше цилиндриче части, свободный объем конвертера представляет усеченный .конус (фиг Из подобия конусов О- ОJ и О Og ..имеем. о-.- .„IQJ- o.li Jf t 1 л IIo7б,-JЧб;б;IяЯ где VQ, объем конуса объём конуса О О ; () - высота конуса O Orj; (О;, 0л) т высота конуса ; - высота усеченного конса . По ни Высоту конуса найдем по зави, симости., r«ectgoC iflSi) .b| Объем конуса O O найдем по зависимостиог ) з R &i Ья -Ь Объем конуса О О- найдем по зависиМГ Г ТИ , где Уд л - объем усеченнЬго конуса 0,0. Объем конуса О 0 найдем по завнСИ1«ЮСТИ к.г: (0 0), - где () ()-(05-04) Vbr - ) Подставляя; вьфажение (15) в (16), а затем в (14) найдём Чо, V. 1 MR -)(17 Обозначим (ОлОд) через Н-воецЛодставив выражения-(12), (13),Tl-6) и (17). в уравнение (11) получим «Ь (R-ct fl6l |..) Ь-(..„,Т Примем, что 1 H.R Ji 3 R-г jTir. hJg-l-5 - - 1) «2 ; (20) (R ctgoo) (21); R 1) , (22) 2 R - г Подставив выражения (19)- (22) в уравнение (VS) получим 2 4 ставив уравнение (2) в уравне(23) получим ot oi: (24), V

Из уравнения С24) найдем высоту свободного объема конвертера св.оь л| KyR 5 (29) Объединяя формулы.(10) и 29) получим зависимость для определения уровня ванны в конвертерах Т 2 С 1 Г г ; Lk,,,..J.b, КзК-| + К4-Ц} Р 1 Г. где Нл - уровень ванны в конвертере, м;,. Hj, - высота внутренней -части конвертера, м; К ,К„,К ,К К5 - коэффициенты, за.- висяшие от геометрических размеров конвертера; h. - высота конической.части конвертера, м; С скорость распространения звука в отходящих газах,, м/с; д - измеряемое значение резонансной частоты свободного объема рабочего пространства конвертера, Гц; R - текущий внутренний радиус конвертера, м. Текущий внутренний радиус конвер тера можно определить путем преобра зования следующего уравнения: р- V, где вес -металла шихты, т; р - плотность металла шихты, V - объем металла шихты, м , Металлошихта в ванне конвертера занимает объем, состоящий из объема цилиндрической части и оЬъема нижней части полости конвертера, поэто му уравнение (31) можно переписать следующем виде; С„ет ) где (.ц- объем метаплоцшхты в цилинд рической части полости кон 4 вертера,

У„ ц - объем металлошихты в нижней части полости Конвергде Hj. - высота внутренней полости конвертера, м; С8ов свободного объема конвертера, м. Высоту свобод ного объема конвертера определим по следующему уравнению; Св.Об 0БЦ где Н - измеряемое значение высо ты от уровня металла до верхней точки положения фурмы, м; Н - высота от горловины конвертера до верхней точки положения фурмы, м. Подставив (35) в (34) получим уравнение для определения цилиндрической части объема металлошихты в полости конвертера Ьцд Н, - Н,,-н Н - h,,.(36) Подставив (36) в (33) получим V, I.R. (н - h . (37) Подставив (37) в (32) получим V Ч.ч ) WH.,I P..V.R (н,-н,, ь„). (38) (39) + .ч Обозначим 6 Р .ч . Подставив (39) в (38) получим Смвт (k- oBX-Vv) ;Решив уравнение (40) относительно R . получим 1р GMCT Кб Р 1 К-Иобц М- Н.Ч Вес металлошихты определим из следующего уравненияf мет ч Л .

Подставив (42) в (41) получим уравнение для определения текущего внутреннего радиуса конверт ера

н

Сч- -Сдг-Кд

R

(к- рбц -Ьн./) Таким образом, с учетом перечисленных факторов можно видеть на фиг.З что полученный на выходе устройства сигнал (кривая 2 на фиг. 3) позволяет определить 5фовеньванны конверте- 0 ра наиболее близко к испытанному его значению (фиг. 3, кривая 3). Полученныеже значения уровня ванны конвертера посредством прототипа (фиг. 3, кривая 1) значитель- 15 но отличаются от истинного.

Изобретение повышает точность устройства и позволяет добиться оптимального режима шлакообразования.

Согласно предварительному расче(43) ту экономической эффективности использования образца изобретения в конвертерном цехе Карагандинского металлургического комбината, при среднем весе плавки т доля плавок, протекгиоцих с выбросгши, снизилась с 12,2 до 4,86%., Потери металла с вЕлбросами составили в среднем 1,2% от. веса плавки.

С учётом затрат на изготовление экономический эффект для одного устройства составит 55600 руб.

ГП- ГПfPiiz.l

hCIMI

( «Риг./

to

12

W

16