Устройство для контроля уровня шлака в ванне конвертора Советский патент 1983 года по МПК C21C5/30 

Изобретение относится к черной мв талпургии, конкретнее, к контрото и ре гулированию кислородно-конверторной плавки. Известно устройство для контроля шлакообразования в ванне конвертора, основанное на измерении амплитуды низкочастотной составляющей шума конвертора (вибрашш),. содержащее датчик вибрации, выход которого через усилитёль и полосовой 4яы1ьтр подключен к детектору. Выход детектора подключен к самопишущему прибору, причем детектором и самопишущим прибором установлен регулятор уровня выходного сигнала. Устройство снабжено блоком питания, подключенным к усилителю и полосовому фильтру fl . Недостатком устройства является точность контроля процесса шлакообразо вания при нормальном и повышенных уровнях шлака в конверторе, поскольку амплитуда регистрируемого устройством полезного сигнала соизмерима с амплитудой шумового фона цеха, Наиболее близким к изобретению является устройство, содержащее датчик звуковых колебаний (микрофон),,предварительный усилитель, частотно-избирательный усилитель, регулятор уровня сигнала, усилитель мощности, детектор со сглаживающим- фильтром, блок питания и самопишущий прибор. При этом выход микрофона подключен к входу предварительного усилителя, выход которого подключен к входу частотно-избирательного усилителя. Выход блока литания подключен к входам всех трех уе8илнтелей, выход детектора подключен к входу регистрирующего самош шущ&го прибора, а выход частотно-избирательного усилителя подключен к входу perynsrropa уровня сигнала, выход которого через усилитель мощности подкпючен к входу детектора со. сглаживающим фильтром С2 . Работа устройства основана на том, что шум, возникающий при продувке ванны конвертора кислородом, преобразовывается микрофоном в электрический сигнал, который усиливается предварительным усилителем, Частотно-иэбкратвпьный усилитель выделяет и усиливает наиболее представительную частс ту, по которой оценивается состоязше и объем шлака в конверторе. Выделенный сигнал подается на вход регулятора уровня у представляиющего со бой делитель напряжения, который служит для согласования шкалы самопишущего прибора с выходным сигналом уст ройства. Выходной сигнал регулятора усиливается усилителем мощности и подается на вход детектора со сглаживающим фильтром, где он выпрямляется и сглаживается. Выходной сигнал детектора записывается самопишущим прибором. По .показаниям прибора судяг об уровне и состоянии шлака в ванне конвертора. Недостатком устройства является низкая надежность и точность контроля уровня шлака в период интенсивного шлакообразования вследствие низкой ,чувствительности устройства в этот период,Цель изобретения - повышение надеж ности и точности контроля уровня шлака. Поставленная цель достигается тем, что устройство для контроля уровня ка в ванне конвертора, содержащее поо-, ледовательно соединенные между собой датчик колебаний, предварительный уси- . литель, частотно-избирательный усили- i теяь, детектор со сглаживающим фильтрром, регулятор уровня сигнала, первый ° ограничитель минимума сигнала, блок питания и самопишущий np«6opj причем выход блока питания соединен с входами обоих усилителей,дополнительносодержйт. последовательно соединенные между собой блок нормирования сигнала, второй чаотртнснйабирательный усилитель, второй детектор со сглаживающим фильтром, второй регулятор уровня сигнала, второй ограничитель мищмума сигнала и сумматор, к одному входу которого подключен выход второго ограничителя минимума сдагнала, а к другому входу сумматора подключен выход первого ограничите-, ля минимума сигнала, причем выход сумматора через преобразователь напряжения в ток подключен к входу самопишущего прибора, вход блока норм1фбвашш сяйгнала соединен с выходом гфедварительного усилителяуН выход блока питания подключен к другим входам блока нормирования сигнала, второго частотно-избирательного усилителя, сумматора, преобразователя напряжения в ток и обоих ограничителей минимума сигнала. На фиг, 1 изображена блок-схема устройства; на фиг, 2 - график характеристики трактов высокой частоты и низкой частоты; на фиг, 3 - зависимость выходного сигнала устройства от уровня шлака в ванне конвертора j на фиг. 4 диаграмма плавки, записанная устройстве / для контроля уровня; шлака в ванне KOHBepTopia.. Устройство содержит датчик 1 колеба ний и предварительный усилитель 2. Усиленный сигнал в устройстве анализируется по двум трактам, а именно трактом высокой частоты (ВЧ) и тракятом низкой частоты (НЧ). Тракт ВЧ включает последовательно соединенные: собой частотно-избирательный усилитель 3 с рабочей чао тотой в диапазоне от 150 до 2000 Гд, детектор 4 со сглаживающим фильтром, регулятор 5 уровня и ограничитель 6 малых напряжений (ограничитель минимума сигнала) с настраиваемым ограничения; блок 7 питания. Тракт НЧ состоит из последовательно соединенных между собой блока 8 нормирования сигнала, частотно-изби. рательного усилителя 9 с рабочей чаототой до 100 Гц, детектора 10 со сгла живаюищм фильтром, регулятора 11 уро ня сигнала и ограничителя 12 минимум сигнала с настраиваемым уровнем ограничения... Выходы трактов НЧ и ВЧ подключены к соответствующим входам сумматора 13, выход которого соединен совхо дом преобразователя 14 напряжения в ток, В устройстве предусмотрены два выхода, один из которых является выходом самопишущего прибора 15, вход которого подключен к преобразователю 14 напряжения в ток, а другой выход может быть подключен к ЭВМ. Выход блока 7 питания подключен к другим входам предварительного усилителя 2, блока 8 нормирования сигнала, обокх частотног избирательных усилителей 3 и 9, ограничителей 6 и 12 сш. нала минимума, сумматора 13 и преоб разоватегш 14 напряжения в ток. Устройство работает следующим о&разом. Во время продувки сигнал, поступаю ший с датчика 1, усиливается предварительным усилителем 2 и подается на входы трактов ВЧ и НЧ. В тракте ВЧ из общего сигнала частотно-избирательным усилителем 3 выделяется сигнал рабочей частоты данного тракта, который вьшрямл яется и сгла живается детектором 4 и через регулятор 5 уровня подается на вход ограни чителя 6 минимума. В тракте НЧ общий сигнал, проходя через блок 8 нормирования сзЕШШяа, ста билизируется по амплитуде и подается на вход частотно-избирательного усюп теля 9, где из него выделяется сипнал рабочей частоты этого тракта. Выделенный сигнал вьшрямляется и сглаживается детектором 10 со сглаживающим фильтром регулируется по уровню/регулятором 11 уровня и п« дается на вход ограничителя 12 мйни.мума. Ограничители 6 и 12 минимума I регулируют подачу рабочих сигналов тракта ВЧ и тракта НЧ на вход сумма тора 13, пропуская лишь тот сигнал, амплитуда которого больше велниины напряжения ограничения . 2). В сумматоре 13 сигнал каквдо-члибо из трактов суммируется с величиной постоянного положительного напряжения смещения, подаваемого от блока 7 питания, а сигнал тракта ВЧ, того еще и инвертируется. После сумматора сигнал подается на вход преобразова теля 14 напряжения в ток, выходной сигнал которого поступает на вход самопишущего прибора 15 и другой выход устройства. Питание предварительного усилителя 2, блока 8 нормирования сигнала, частотно-избирательных усилителей 3 и 9, ограничителей 6 и 12 минимума, сумматора 13 и преобразователя 14 напряжения в ток осуществляется от бло. ка 7 питания. В тражгге ВЧ реализуется зависимоста.. выу вч гдеИ„., - сигнал тракта ВЧ на ЕЫходе регулятора уровня; К - коэф яншент пропорциональгности;Рр - звуковая, мощность шума на рабочей частоте в меоте регистрации, Вт;. РО нулевой уровень акустиче кой мощности равный 1О Вт. Зависимость выходного сигнала и.з,,м, ,, . с регулятора 5 фиг. 1) от уровня шлака Нцлд тракта ВЧ представляет собой убьюаюшую экспоненту, изображенную на фиг. 2 (кривая 1). Как вип;но- из фиг. 2, чувствительность тракта ВЧ в начале процесса шлакообразования наибольшая и резко убывает по мере вспенивания шлака, что позволает о высокой точностью контролировать начало шлакообразования. В тракте НЧ предлагаемого устрой- ства благодаря наличию блока 8 нормир вания сигнала, реализуется зависимость ВЫУнм fpT где UBJ,,X НЧ - сигнал тракта НЧ на шлходе регулято1)а 11 уровня} К - коэффициент пропорци: ональьносги; рр - звуковая мощность шума на рабочей частоте в месте регистрации, Вт, р - общая звуковая мощность шума в месте регистр шш, Вт. Благодаря тому, что при вспенивании шлака в ванне конвертора ослабление ур ня шума на высоких частотах происходит интенсивнее, чем на низких, знаменатель выражения (2)ХР убывает быо рее числителя Рр , и величина Ugyy цц при этом растет. Х рактеристика тракта НЧ приведена на фиг; 2 (кривая 2). Величина BUX НЧ начальный мсмент не равна , так как в выражении (2) Рр все да больше нуля. В начале плавки при пониженш х уровнях шлака чувствительность тракта НЧ минимальна, и возрастает, дости гая максимума, при нормальном и повьъшенных уровнях шлака. Это позволяет с большой надежностью и точностью контролировать нормальный и повышенные уровни шлака. На фиг. 2 видно, ,что существует момент, когда характеристики трактов Н и ВЧ пересекаются. Величина . которой проиоходит срабатывание ограничителей мя нимума сигнала определяется точкой В пересечения кривых 1 и 2 (фиг. 2) я составляет 0,2-0,35 Характеристика предлагаемого yciw ройства (фиг. 3) объединяет участок АВ характеристики 1 тракта ВЧ и участок ВС характеристики 2 тракта НЧ (фиг. 2), Зшеющие максимальную чувствительность. На фиг. 2 и 3 видно, что участок кривой АВ инвертирован и смещен на 50% шкалы в положительную область. Инверсия производится с целью получения однозначности показаний устройства и достигается подачей сигнала на инверсный вход сумматора 13. . Смещение достигается путем введения на вход сумматора 13 постоянного по величине положительного напряжения от блока 7 питания. На фиг. 4 представлена диаграмма плавки/воспроизведенная с помощью устройства для контроля уровня шлака в ванне конвертора, которая соответст , вует результирующей кривой, изображе Ной на фиг. 3. Технико-экономическая эффективность „ от использования устройства состоят в том, что оно позволяет рациональнее использовать сьшучие материалы в кшверторном процессе за счет достоверности показаний уровня ванны как в начале щлакообразования, так и при нормальном и повышенных уровнях шлака в Koitверторе. В свою очередь, рациональное использование шлакообразующих компонентов уменьшает угар, выносы и выбросы металла. Ожидаемый экономический эффект для одного устройства составляет 55600 руб. в год.. .

УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ УРОВНЯ ШЛАКА В ВАННЕ КОНВЕРТОРА, содержащее посзпедоватепьно соедашенные между сяэбой датчик колебаний, предварительный усияитепоь, ча уготно-избиратепьный усжпитеяь, детектор со сглаживающим фильтром, регулятор уровня сигнала, первый оафаничвггель . минимума сжгнала, блок питания и сврмопищуидай прибор, причем вьпсод блока питания соединен с нходамн обоих усш1№ телей, отличающееся тем, что, с цепью повыщения надежности к точности контроля, оно дополнитешэно содержит последовательно соединенные менаду собой блок нормировшшя сигнала, второй частотно-избирательный усилитель, второй дет.ектор со сглаживакм щим фильтром, )ой регулятор уровня сигнала, второй ограничитель минимума сигнала и дгмматоруК одному входу которого подключен выхоп. вторсяО огр&ничителя минимума сигнала а к другому входу сумматора подключен выход первого ограничителя миник ума сигнала причем вы,ход сумматора через преобразователь напряжения в ток подключен (Л к входу самопишущего прибора,вход блока нормирования сигнала соединен с с вь1хрдом предварительного усилителя, а выход блока питания подключен к другим вхсаам блока нормирования CBI .нала, второго частотноизбвфатёльнох о I усилителя, сумматора, преобразователя . :вШ1ряжения в ток и обоих ограничителей оо минимума сигнала. 4 СО

CM

ifl bi Фм.2 Ншл.пакс.

.