Устройство для контроля уровня шлака в кислородном конвертере Советский патент 1984 года по МПК C21C5/30 

Изобретение относится к черной металлургии, а именно к контролю и регулированию процессов кислородноконверторной плавки Известно устройство для контроля ошакообраэования в ванны конвертора содержащее датчик вибрации, выход которого через усилитель и полосово фильтр подключен к детектору, выход которого подключен к регистрирующем прибору, причем между детектором и регистрирукяцим прибором установлен регулятор уровня выходного сигнала. Показания регистрирующего прибора характеризуют уровень и } 1эическое состояние шпака в конверторе f 1, Недостатком данного устройства является низкая точность контроля вшакообразования, связанная с отсут ствием коррекции определяемого пара метра по фактическому уровню шлака в ванне конвертора от плавки к плав ке поскольку в течение кампании из за износа футеровки изменяются геометрические размеры полости конвертора . Наиболее близким к предлагаемому является устройство для контроля уровня шпака в кислородном конверто ре, содержащее последовательно соединенные между собой датчик звуково го Давления, предварительный усилитель, низкочастотный фильтр, смеситель, полосовой фильтр, усилитель, детектор, .преобразователь напряжение-ток,; регистрирующий прибор, а также гетеродин, причем выход последнего соединен с другим входом смесителя. Недостатками известного устройст ва-являются низкая надежность и точность контроля уровня вшака в конве торе ввиду износа кладки футеровки и как следствие изменение величины .резонансной частоты свободного гобъема, рабочего пространства конвертора. Цель изобретения - повьшение точ ности и надежности контроля уровня шпака в кислородном конверторе. Поставленная цель достигается тем, что в устройство для контроля уровня шлака в кислородном конверто ре, содержащее последовательно соединенные между собой звуково ГО давления, предварительный; усчлитель, низкочастотный фильтр, смеситель, полосовой фильтр, усилитель, 31 1 детектор, преобразователь напряжение-ток, регистрирующий прибор, а также гетеродин, выход которого соединен с первым входом смесителя, дополнительно введены блок автомати- ческого регулирования усиления, датчик определения момента погружения фурмы в металл, компаратор, коммутатор, блок контроля положения фурмы, датчик температуры, отходящих газов, анализатор состава отходящих газов и блок расчета уровня шлака в конверторе, причем вход блока автоматического регулирования усиления подключен к выходу низкочастотного фильтра, а выход - к второму входу смесителя, последовательно соединены между собой датчик определения момента погружения фурмы в металл, компаратор и коммутатор, к второму входу коммутатора подключен выход блока контроля положения фурмы, к первому входу блока расчета уровня шлака в конверторе подключен выход преобразователя напряжение-ток, к второму его входу - выход датчика температуры отходящих газов, к третьему входу - выход анализатора состава отходящих газов и к четвертому входу подключен выход коммутатора, а выход его подключен к входу регистрирующего прибора. На фиг. 1 изображена блок-схема предлагаемого устройства на фиг.2частотная характеристика полосового фильтра. I. Устройство содержит датчик 1 звукового давления, предварительный усилитель 2, низкочастотный фильтр 3, блок 4 автоматического регулирования усиления, смеситель 5, гетеродин 6, полосовой фильтр 7, усилитель 8, детектор 9, преобразователь 10 напр жение-ток, датчик 11 температуры отходящих газов, анализатор 12 состава отходящих газов, датчик 13 определения момента погружения фурмы в металл, компаратор 14, коммутатор 15, блок 16 контроля положения фурмы, блок 17 расчета уровня шлака в конверторе, регистрирующий прибор 18. Блок 4 автоматического регулирования усиления выполнен в виде усилителя с переменным коэффициентом усиления, изменяющимся автоматиески, и служит для поддержания на выходе блока 4 заданной величины амплитуды акустического сигнала про31цесса о ходе шлакообразования незаBHciiMO от изменения величины амплитуды входного сигнала. Полоса пропускания низкочастотного фильтра 3 выбирается таким образом, чтобы вьщелить спектр частот соответствующих резонансной частоте свободного объема рабочего пространства конвертора при изменении уровня шлака от минимального до Mak симального значения, и имеет полосу пропускания, определяемую по зависи мости , где f- нижняя граничная частота пропускания низкочастотного фильтра 3, соответствующая минимальному уровню шпака s ванне конвертора, Гц, f - верхняя граничная частота пропускания низкочастотного фильтра 3, соответствукмцая максимальному уровню шлака в ванне конвертора, Гц; полоса пропускания низкочастотного фильтра 3, Гц. Для конверторов различной конфигурации резонансные частоты свободного объема рабочего пространства конвертора, соответствующие минималь ному уровню шпака, изменяются от 15 до 28 Гц, а резонансные частоты свободного объема рабочего пространства конвертора, соответствующие запол нению полости конвертора шлаком до отметки 0,5 м от среза горловины конвертора, изменяются от 70 до 111 Гц. Таким образом, полоса пропускания низкочастотного фильтра 3 выбрана равной - Д , - 111-15 96 Гц. Полоса пропускания полосового фильтра 7 выбирается таким образом, чтобы на его частотной характеристи ке (фиг. 2) полоса частот, приходящаяся на линейный участок, равнялас полосе пропускания низкочастотного фильтра 3. Таким образом, величина выходного сигнала полосового фильтра 7 линейно зависит от частоты вход ного сигнала, поступающего с выхода смесителя 5. Итак df f, где jf -полоса частот, приходящаяся на линейный участок частотной ха рактеристики полосового фильтра 7, Гц, 4f- полоса пропускания низкочастотного фильтра 3, Гц 1 Полоса частот, приходящаяся на линейный участок частотной характеристики полосового фильтра 7 опреде л( fl rl ляется по зависимости Л г где f-J - верхняя граничная частота, прихо;.ящаяся на конец линейного участка частотной характеристики полосового фильтра 7, Гц, f -нижняя граничная частота, приходящаяся на начало линейного участка частотной характеристики полосового фильтра 7, Гц, т.е. при настройке полосового фильтра 7 экспериментальным путем подбирается разность fyf равная 96 Гц. Так, например, в опытном образце предлагаемого устройства используется полосовой фильтр 7 со следующими данными (фиг. 2): f« 497 Гц, fI 485 Гц, 1 38 Гц. 4f s ffj-f 485-389 96 Гц. Выходная частота гетеродина 6 выбрана равной 500 Гц, что не противоречит двум.следующим равенствам: f -ff 389-И11 500 Гц, 485+15 500 Гц. Полоса частот, приходящаяся на нелинейный участок частотной характеристики полосового фильтра 7 4f (фиг. 2) в.опытном образце устройства для контроля уровня шпака в кислородном конверторе получается равной 4f 12 Гц. Полоса пропускания полосового фильтра 7 определяется по зависимости4Р 2-(4 f4r) О 2(96+12) « 216 Гц. Устройство работает следукицим образом. До начала плавки в блок 17 расчета уровня шпака вводят информацию о величине .,равной высоте от уровня спокойной ванны до верхнего конечного положения фурмы, определяемой 80 время тарировки фурмы. С момента начала плавки акустический сигнал, воспринимаемый датчиком звукового давления, усиливается при помощи предварительного усилителя 2. Усиленный сигнал проходит через низкочастотный фильтр 3, который вьщеляет спектр частот, соответствующих резонансной.частоте свободного объема рабочего пространства конвертора при изменении уровня пшака от минимального до максимальноГо значения. Сигнал с выхода низкочастотного фильтра 3 поступает на вход блока 4 автоматического регули рования усиления, на выходе которого получается сигнал постоянной амплиту ды со спектром частот, соответствующим резонансным частотам свободного объема рабочего пространства конвертора при изменении уровня шлака от минимгшьного до максимального значения. На смеситель 5 поступает сигнал с выхода блока 4 автоматического регулирования усиления й сигнал, выработанный гетеродином 6. Разность час тот этих сигналов проходит через полосовой фильтр 7, усиливается усилителем 8 и выпрямляется детектором 9. Выпрямленное напряжение в преобразователе 10 напряжение-ток преобразуется в пропорциональный ток в диапазоне от О до 5 Ма. Сигнал с выхода блока 10 поступает на первый вход блока расчета уровня шлака 17. На второй и третий входы блока 17 расчета поступают соответственно сигнал с выхода датчиг ка 11, пропорциональный температуре отходящих газов, а также сигнал с выхода анализатора 12, пропорциональный содержанию двуокиси углерода в отходящих конверторных газах iСигнал с-выхода блока 16 контроля положения кислородной фурмы в момент вхождения среза сопел и шлакометаллическую эмульсию через коммутатор 15 поступает на четвертый вход блока 17 расчета. В блоке 17 расчета уровня шЛака полученная информация обрабатывается I в соответствии с нижеприведенной зависимостью , , , Ншд Но5щ к где Н„,- текущий уровень шлака в ванне конвертора, мН - значение высоты от уровня металла до верхней точки

положения фурмы перед началом плавки. Mi

высота от горловины конвертора до верхней точки положения фурмы, коэффициент зависящий от

геометрических размеров полости конвертора;

Ки,((-Фо

Кг

(,

если

ч шл где К. - значение коэффициента К, на предыдущей (i-1 )-й плавке резонансная частота свободного объема рабочего пространства конвертора, Гц, универсальная газовая постоянная, Дж/(), температура отходящих газов, К X - доля содержания СО- в отходящих газах, (1-х) - доля содержания СО в отходящих газах. соответственно удельные изобарные и изохорные теплоемкости двуокиси и окиси углерода Дж()} соответственно молекулярные веса двуокиси и окиси углерода. Из-за износа футеровки конвертора увеличивается внутренний радиус конвертора, уровень спокойной ванны постепенно снижается И величина Н Н,, соответствующая высоте от горловины конвертора до уровня спокойного г еталла, увеличивается. Вследствие этого изменяются геометрические размеры полости конвертора, поэтому от плавки к плавке в ходе кампании необходимо корректировать значение коэффициента К, зависящего от геометрических размеров Полости конвертора. Во время плавки в момент вхождения среза сопел кислородной фурмы в шлако-металлическую эмульсию на выходе датчика 13 определения момента погружения среза сопел кислородной фурмы в шлако-металлическую эмульсию появляется сигнал, которьй через компаратор 14 поступает на вход коммутатора 15, который коммутирует выход блока 16 контрцля положения кислородной фурмн с четвертым входом блока 17 расчета. ,/ В блоке расчета 17 рассчитывается также скорректированное значение коффициента К по следующей зависимосиI JL «I К- . . есАй Ф шл 1-1 К: - значение коэффициента К - на текущей i -и плавке - высота фурмы под уровнем спокойного металла в момент ее вхождения в шлако „ металлическую эмульсий, м fl... - расчетное значение уровня шлака в ванне конвертора в foмeнт вхождения фурмы в шлако-мета шическую эмульсию, м ; постоянная величина, деляемая опытным путем. В дальнейшем в режиме заглубленной струи уровень шлака в ванне конвертора рассчитывается по зависимоти с корректированным значением коэффициента К. Таким образом, на выходе блока 17 расчета получаем величину текущего УРОВНЯшлака в ванне конвертора, которая фиксируется на регистрирующем приборе 19. При использовании изобретения увеличивается выход годного на 0,1% путем сокращения числа плавок с выбросами и сокращения средней продолжительности плавки на 1,0% за счет увеличения доли плавок, попадающих с первой повапки в заданные пределы по химическому составу.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ -, УРОВНЯ ИШАКА В КИСЛОРОДНОМ КОНВЕРТОРЕ, содержащее последовательно сое диненные датчик звукового давления, предварительный усилитель, низкочастотный фильтрf смеситель, полосовой фильтр, усилитель, детектор, преобразователь напряжение-ток, регистриру1а1101й прибор, а также гетеродин, выход которого соединенс первым входом смесителя, о т л и ч а ющ е ее я тем,что, с цепью повышения точности и надежности контроля уровня шпака в кислородном конверторе, в него дополнительно введены блок автоматического регулирования усиления, датчик определения мрмента погружения фурмл в металл, компаратор, коммутатор, блок контроля положения фурмы датчик температуры отходящих гадов, анализатор состава отходяврпс газов и блок расчета уровня шпака в конверторе, причем вход блока автоматического регулирования усиления подключен к выходу низкочастотного фильтра, а выход - к второму входу смесителя, последовательно соединены между собой датчик определения момента погружения фурьш в металл, компаратор и коьмутатор, к второму входу коммутатора подключен выход блока контроля положения фурмы, к первому входу блока расчета уровня шлака в конверторе подключен выход преобразователя напряжение-ток, к второму его входу - выход датчика температуры отходящих газов, к третьему входу - выход анализатора состава отходящих газов и к четвертому входу подключен выход коммутатора, а выход его подключен к входу регистри-.. рующего прибора.

U. t/mcrx 389 Wl V/3 V25 V37 VV9 V6/ 73 /85 VP7