Устройство контроля температуры металла в конверторе Советский патент 1984 года по МПК C21C5/30 

Изобретение относится к черной металлургии. Известно устройство контроля тем пературы металла в сталеплавильных агрегатах, содержащее термопару с защитным колпачком, расположенным в конусной втулке из огнеупорного ма,териала, которая вмонтирована в футеровку конвертера С1 . Недостатками устройства ;являются низкая точность, так как при большем градиенте температур, имеющем место в ванне конвертера в процессе продувки, термопара показывает локальную температуру, зависящую от места ее установки, и надежность так как термопара, выходящая из футеровки конвертера, подвержена разрушению металлическим ломом и сыпучими, вводимыми в конвертер до аливки чугуна. . Известно устройство, содержащее .звуковод, снабженный отражателем ультразвуковых колебаний. Звуковод помещают в тело агрегата так, чтобы его конец входил на 250-50U мм в жидкий -металл. Ультразвуковые колеб ния посылают по звуководу до отража . теля и регистрируют продоллсительностьвремени прохождения ультразву ковыми колебаниями по звуководу рас стояния до отра)хателя и обратно CZJ Недостатками устройства являются низкая точность, связанная с градие том температур в ванне агрегата, и низкая надежность, так как конец звуковода входит в ванну. Наиболее близким по.технической сущности к изобретению является устройство, содержащее источник уль развуковых колебаний, соединенный через первую схему И с блоком питания, и -приемник импульсных ультразвуковы.х колебаний 31. Недостатком устЁэойства является низкая точность из-за наличия в объ ме металла в процессе продувки газо вых пузырей и влияния на плотность металла его химического состава. Цель изобретения - повышение точ ности контроля. Цель достигается тем, что устрой ство контроля температуры металла в конвертере, содержащее источник ультразвуковых колебаний, соединенный через первую схему И с блокам питания и приемник импульсных ультр звуковых, колебаний, дополнительно содержит измеритель газонасыщенности жидкого металла, выполненный в виде измерителей состава, температу ры и расхода отходящих газов, массы шихтовых материалов, расхода кислор да и расстояния отсопла фурмы до уровня спокойного металла и блока определения скорости обезуглерожива ния, и блок определения содержания углерода в конвертере, подсоединенные через функциональные преобразователи к сумматору, при этом приемник импульсных ультразвуковых колебаний соединен через усилитель и первый блок памяти со схемой Останов счетчика импульсов,вход которого соединен через BTOpyjo схему И и второй блок памяти с выходе первой схемы И, подсоединенной через линию задержки, реле времени и третью схему И к измерителям расхода кислорода и расстояния от сопла фурмы до уровня спокойного металла, причем реле времени подсоединено через блок сброса к блокам памяти, к схеме Сброс счетчика импульсов, выход которого через функциональный преобразователь подсоединен к сумматору, а вход второй схемы И - к генератору импульсов. На фиг.. 1 представлена блок-схема устройства. Блок-схема содержит измеритель .состава отходящих газов 1, измеои- . тель температуры отходящих газов 2,измеритель расхода отходящих газов 3, газоход 4, измеритель массы шихтовых материалов 5, блок определения скорости обезуглероживания ванны б, блок определения содержания углерода в ванне жидкого металла 7, функциональный преобразователь 8, сумматор 9, функциональный преобразователь 10, измеритель расхода кислорода 11, фурму 12, измеритель расстояния от сопла фурмы до уровня спокойно.го мeтaл a 13, схему И 14, реле времени 15, блок сброса 16, линию задержки 17, схему И 18, источник импульсных ультразвуковых колебаний 19, источник питания 20, блок памяти 21, схему И 22, счетчик импульсов 23, генератор импульсов 24, блок памяти 25, усилитель 26, приемник импульсных ультразвуковых колебаний 27, функциональный преобразователь 28; конвертер 29 На фиг. 2 представлена внутренняя структура блоков 6 определения скорости обезуглероживания ванны 7 и определения содержания углерода в ванне жидкого, металла. Схема содержит узел содержания СО в отходящих газах 30, узел содержания СО в отходящих газах 31, сумматор 32, функциональные преобразователи 33 и 34, узел деления 35, узел умножения 36, узел определения количества желе за, вносимого рудой вванну 37, сумматор 38, узел ввода начальных услови.й 39, узел продолжительности продувки 40, узел деления 41, интегратор 42, функциональный преобразователь 43, узел определения степени разложения известняка 44, сумматор 45, узел деления 46, сумматор 47, переключатель 48, указатель 49. .Измерители состава 1, температур 2 и расхода 3 отходящих газов в газоходе 4 и массы шихтовых материало 5 подсоединены к блоку 6 определения скорости обезуглероживания ванны, который соединен с блоком 7 определения содержания углерода в ван не жидкого металла и через функциональный преобразователь 8 с сумматором 9, к которому, кроме того, подключен блок 7 через функциональн преобразователь 10. Измерители расхода кислорода 11 и расстояния от сопла фурмы 12 до уровня спокойного металла 13 подсоединены через схему И 14 к реле времени 15, выход которого подключен к блоку 16 сброса и линии задержки 17, Выход линии задержки 17 соединен через схему И 18 с источником 19 импульсных ультразвуковых колебаний, вход которой, кроме того, соединен с источником 2 питания. Выход схемы И 18 соединен через блок 21 памяти, схему И 22 к входу счетчика импульсов 23. К схеме И 22 также подключен генерато импульсов 24 Схема сброса счетчика импульсов23 подсоединена через блок 25 памяти, усилитель 26 к .приемнику 27 импульсных ультразвуковых колебаний. Выход счетчика импульсов 23 через функциональный преобразователь 28 соединен с сумматором 9. Источник и приемник ультразвуко- вых колебаний устанавливают в отверс тия футеровки конвертера в слое, под верженном минимальному износу (для 130-тонных конвертеров 5-6-й ряд кирпичей от днища }. В качестве источ ника и приемника излучений используют, например, пьезомагнитный составной вибратор с насадкой из деборида циркония. Измеритель 1 состава отходящих газов соединен с узлом 30 содержания СО и узлом 31 содержания СО в отходящих газах, подключенным к сумматору 32. Измерители 2 температуры 6тХОДЯ1Ф1Х газов и 3 расхода подсоединены соответственно к функциональным преобразователям 33 и 34, подключенным к узлу деления 35, соединенного с узлом умножения 36, к которому, кроме того, подключен сумматор 32. Измеритель 5 массы шихтовых материалов соединен с узлом 37 определения количества железа, вносиМОго рудой в ванну, который соединен с сумматором 38, соединенный, в свою очередь, с узлом 39 ввода начальных, условий и узлом 40 продолжительности продувки. Выходы узлов 36 и 38 соединены с узлом деления 41, который через интегратор 42 подключен к функциональному преобразователю 43. Вход узла 44 определения степени разложения известняка соединен с изителем 5 массы шихтовых материа, а выход - с сумматором 45, коый, кроме того, соединен с узлом да начальных условий 39. Выход матора 45 подсоединен к узлу деия 46, к которому, кроме того, ключен сумматор 38. Выход узла подключен к сумматору 47, который динен с интегратором 42. Выходы матора 47 и функционального преазователя 43 подключены через еключатель 48 к указателю 49. Температура ванны связана с парарами процесса следующим соотноием:: ДГ К t - температура ванны, Cj дГ - продолжительность времени прохождения ультразвуковых колебаний через ванну, с; V(j - скорость обезуглероживания металла, %/мин; С - содержание углерода в ванне жидкого металла, %f Р4 коэффициенты. корость обезуглероживания металпределяют по формуле v 0,536() 1+oLtf. (G,,40 4-bQp+df СО-,, С0.2 - СО и СОг - содержание окиси и двуокиси углерода в отходящих газах, %; V(- расход отходящих газов; м/мин; 1йр - масса на плавку чугуна, ло. ма и руды, кг; d. - коэффициент объемного расширения газов, с-Ч; /t - продолжительность продувки, Ъ - коэффициент, характеризующий степень усвоения руды и содержание в ней кислорода;d - коэффициент, характеризующий среднюю скорость угара компонентов садки, кг/мин} 6 - масса углерода в 1 м СО и COfl при нормальных условиях, кг/нм. одержание, углерода в ванне жидметалла определяют по формуле v.v;; -Jv,.t ; 01 + ъер и с :j 0,25%, при с,. 0,25%, где С, Сц - содержание углерода в лоМе и чугуне соответственно, %; 0| - масса на плавку извест няка, кг; а коэффициент, характери зующий содержание днуокиси углерода в извес няке и степень разложе ния последнего; f,Pn, коэффициенты. Коэффициент PQ для я-и плавки оп ределяется по формуле /)о| 1530 - 0,7 Лр(.,«С, (51 где Др/. ., - погрешность в определе на повалке агрегата, например конвертера, в (i- 1)-и плав ке, С. Коэффициент |Ь , зависящий от ма та установки источника ультразвуковых колебаний и приемника на агрега те , определяется по формуле . ;3 0-С-С/М. (И где ди - расстояние между источнико и приемником ультразвуковы колебаний, м. Другие коэффициенты соответствен но равны: /, 1,47--10 °с2; и - 2,37-10 °С 2 (мин,/% ; ./}4 - 80 С/%; йу 5,52%-- ; (ij, - 34,5%-2. Устройство работает следующим .образом, . В начале продувки конвертера при опускании фурмы и подаче дутья в измерителях 11 расхода кислорода и 13 расстояния от сопла фурмы до уровня скопойного металла срабатыва1от позиционные контакты, установленные на рабочих значениях парамет ров (например, для условий 130-тонных конвертеров при расстоянии сопла от фурмы до уровня спокойного металла, равном 3000 мм, и расходе кислорода, равном 75% номинального значения). На выходе схемы И 14 появляется напряжение, соответствую щее 1, которое пЬступает на реле ;времени 15 и включает последнее. На выходе реле времени появляется напряжение, которое очищает блоки 21 и 25 памяти и счетчик импульсов 23. Это же напряжение через линию задер ки 17 поступает на схему И 18 и подает напряжение от источника питания 20 к источнику 19 импульсных ультразвуковых колебаний. Одновреме .но напряжение со схемы И 18 поступа ет в блок памяти 21, с выхода которого поступает на схему И 22. Схема срабатывает и пропускает импульсы от генератора импульсов 24 на счетчик импульсов 23, который подсчитывает эти импульсы. Источник 19 излучает импульсы ультразвука, которые проходят через металл и принимаются приемником 27 импульсных ультразвуковых колебаний. Сигнал с приемника усиливается усилителем 26 и поступает в блок 25 памяти. На выходе блока 2.5 памяти появляется напряжение, соответствующее 1, которое останавливает счетчик импульсов 23. Таким образом, показания счетчика пропорциональны продолжительности времени прохождения ультразвуковых колебаний через ванну. Сигналы, пропорциональны составу отходящих газов, температуре и их расходу, поступают соответственно с измерителей 1, 2 и 3 к блоку 6 определения скорости обезуглероживания ванны. Туда же поступает информация о массе шихтовых материалов с измерителя 5. В блоке б производится определение Скорости обезуглероживания металла по формуле (21. Напряжение, пропорциональное скорости обезуглероживания ванны, поступает в блок 7 определения содержания углерода в ванне жидкого металла, в котором производится вычисление по формуле и ). Выходное напряжение из блока 23 поступает на функциональный преобразователь 28, выходное напряжение которого пропорциоаально величине. - , из блока 6 на функциональный преобразователь 8, выходное напряжение которого пропорционально величине Y( из блока 7 на функциональный преобразователь 10, выходное напряжение которого пропорционально величине ( Ро Выходные напряжения с преобразователей 8, 10 и 28 поступают на сумматор 9, в котором определяют температуру ванны по формуле (}. По истечении определенного промежутка времени (например, для плавок , проводимых по обычной техноло,гии, 10 с ), срабатывает реле времени 15, и цикл измерения повторяется.. Регулировка промежутка времени цикла измерения осуществляется установкой реле времени. Блоки 6 определения скорости . обезуглероживания-и 7 определения содержания углерода в ванне жидкого металла работают следующим образом. . Выходное напряжение с измерителя 1 состава отходящих газов поступает в узлы 30 содержания СО,в отходящих газах и 31 содержа1ния СО в отходящих газах. Выходное напряжение с узлов 30 содержания СО и 31 содержания COj поступает в сумматор 32, выходное напряжение которого пропорционально величине (СО + СО). Выходное напряжение от измерителя 2 температуры отходящих газов поступает на функциональный преобразовател 33, где производится вычисление величины (1 +oLtj.), а напряжение от измерителя 3 расхода отходящих газов. - на функциональный преобразова тель 34, где производится вычисление величины О,536Vf. Напряжение с узлов 33 и 34 поступает в узел деления 35, выходное напряжение которого, пропорциональное величине 0,536 -з- г:гх- поступает в узел умножения 36. В -узле умножения 36 вычисляется величина f jf/ V выход ное напряжение, пропорциональное этой величине, поступает в узел деления 41. Напряжение, пропорционал ное количеству железной руды, загружаемой в .конвертер, поступает от измерителя 5 в узел 37 определения количества железа, вносимого рудой в ванну, выходное напряжение узла пропорционально величине Ъбр . Выхо ное напряжение узла 37 поступает в сумматор 38,.в который одновременно поступает напряжение, пропорциональ ное величине (ид+ Сц), из узла 39 ввода начгшьных условий и,пропорциональное величине d f , из узла 40 продолжительности пррдувки. Таким образом, с выхода сумматора 38 снимается напряжение, пропорциональное величине (буН- Эд + + , ко-, торое поступает в узлы 41 и 46 деле ния. Б узле; 41 вычисляется скорость обезуглероживания металла по формуле (2|. Напряжение, пропорциональное скорости обезуглероживания металла, поступает с узла 41 к функциональному преобразователю 8 и интегратору 42. Выходное напряжение интегратора 42 поступает в сумматор 47 и функциональный преоб зазователь 43. Напряжение, пропорциональное количеству известняка, загружаемого в конвертер, поступает от измерителя 5 в узел 44 определения степени разложения известняка, выходное напряжение которого, пропорционёшьное величине cxG, поступает в сумматор 45. Туда же поступает напряжение, пропорциональное величине . i (йцСц + Од Сд/ из узла 39 ввода начальных условий Таким образом, с выхода сумматора 45 снимается напряжение, пропорциональное величине (CyGj + С/(Зд+ «(чу, поступающее в узел деления 46. С выхода узла деления снимается напряжение, пропорциональное величине .5..± йц + Од-ьЪвр + йГ которое поступает в сумматор 47. С выхода сумматора 47 снимается напряжение, пропорциональное величине содержания углерода в ванне жидкого металла, рассчитанной по формуле .(3|, которое через переключатель 48 поступает на указатель 49. С выходи функционального преобразователя 43 снимается напряжение, пропорциональное величину содержания углерода в ванне жидкого металла, рассчитанной по формуле (4I, которое также поступает на переключатель 48. Переброс переключателя с выхода сумматора 47 на функциональный преобразователь 43 производится при выходном напряжении сумматора 47, соответствующем содержанию углерода, равному 0,25%. С выхода указателя 49 напряжение, пропорционсшьное содержанию углерода в ванне жидкого металла, поступает к функциональному преобразователю 10. Экономический эффект от использования изобретения составляет 50 тыс. py6i в год. Экономическая эффективность обеспечивается за счет повышения производительности конвертера на 1,5%, сокращения расхода огнеупорных материалов на 5%,что снижает себестоимость стали на 0,09 руб./т.

УСТРОПСТВО КОНТРОЛЯ ТЕМПЕРАТУРЫ МЕТАЛЛА В КОНВЕРТЕРЕ, содержащее источник ультразвуковых коле- . баний, соединенный через первую схему И с блоком питания, и приемник импульсных ультразвуковых колебаний, отличающееся тем, что, с целью повышения точности, оно дополнительно содержит; измеритель газонасыщенности жидкого металла, выполненный в виде измерителей соста:ва, температуры и расхода отходящих газов, массы шихтовых материалов, расхода кислорода и расстояния от сопла фурмы до уровня спокойного металла и блока определения скорости обезуглероживания, и блок определения содержания углерода в конвертере подсоединенные через функциональные преобразователи к сумматору, при этом приемник импульсных ультразвуковых колебаний соединен через усилитель и первый . блок памяти со схемой Останов счетчика импульсов, вход которого соединен через вторую схему И и второй блок памяти с выходом первой схемы И, подсоединенной через линию задержки, реле времени и третью схему И к измерительные расходам кислорода и расстояния от сопла фурмы до уровня спокойного металла, причал реле времени подсоединено через блок сброса к блокам памяти, к схеме Сброс счетчика ш«1ульсов, . выход которого через функциональный преобразователь подсоединен к сумматору, а вход второй схемы И - к генератору импульсов.

ЬЕ

30

J2

§

с