Устройство управления продувкой металла Советский патент 1984 года по МПК C21C5/34 

Изобретение относится к металлургии, в частности к сталеплавильным агрегатам конвертерного типа с донно продувкой. Известно устройство, в котором для выплавки стали применяются конвертеры с донной кислородно-топливной продувкой, в которых кислород поступает в металл через фурмы в дни ще конвертера в окружении природного газа, 1гоступающего через концентрические щели указанных фурм. Это позволяет отдалить от футеровки днища зону реакции и повысить срок службы фурм и днища. Кроме того, поток природного газа является средством воздействия на тепловой режим сталеплавильной ванны lj , Недостаток известной установки обусловлен тем, что по ходу плавки изменяется подача кислорода и температура металла, что существенно влияет на эффект защитного действия потока природного газа. Поэтому при каком-то определенном, даже оптималь ном значении природного газа, в нача ле плавки возможно образование насты лей на фурме, а с некоторого момента в процессе плавки начнет интенсифицироваться процесс выгорания футеров ки и фурмы. Наиболее близким по теа;нической сущности и достигаемому результату к изобретению является устройство, содержащее конвертер, трубопроводы для подачи природного газа и кислоро да, регулируияцие клапаны на указанных трубопроводах, измерители и блоки контроля расхода кислорода и природного газа и регулятор расхода при родного газа, причем первый вход регулятора расхода природного газа соединен с выходом блока контроля расхода природного газа, а выход регулятора расхода природного газа сое динен с исполнительным механизмом регулирующего клапана на трубопроводе подачи природного газа. В известном устройстве предусмотрена автоматическая коррекция расхода природного газа в зависимости от расхода кислорода с заданным соот ношением 2J . Недостаток известного устройства обусловлен отсутствием коррекции рас хода природного газа в зависимости от температуры ванны расплавленного металла по мере увеличения температуры снижается вероятность образования настьшей на фурме и в то же время приближается к ней зона реакции, что интенсифицирует процесс износа футеровки и самой фурмы. Целью изобретения является снижение интенсивности прогара фурм и футеровки и предотвращение образова|ния настылей на фурмах. Поставленная цель достигается тем, что устройство управления продувкой металла, содержащее трубопроводы для подачи кислорода и природного газа, регулирующие клапаны на указанных трубопроводах, блоки контроля расхода кислорода и природного газа и регулятор расхода природного газа, причем первый вход регулятора расхода природного газа соединен с выходом блока контроля расхода природного газа, а выход регулятора расхода природного газа соединен с исполнительным механизмом регулирующего клапана иа трубопроводе подачи природного газа, дополнительно содержит задатчик минимального расхода природного газа, блоки селектирования минимального и максимального сигналов, блок деления, два пороговых элемента, два делителя и интегратор, причем вход интегратора соединен с выходом блока контроля расхода кислорода, а выход интегратора через последовательно соединенные пороговые элементы и делители соединены соответственно с первым и вторым входами блока селектирования минимального сигнала, выход которого соединен с первым входом блока деления, второй вход которого соединен с выходом блока контроля расхода кислорода, а выход блока деления соединен с первым входом блока селектирования максимального сигнала, второй вход которого соединен с за- датчиком минимального расхода природного газа, а выход блока селектирования максимального сигнала соединен с вторым входом регулятора расхода природного газа. На чертеже представлена блок-схема устройства. Устройство содержит конвертер 1, оснащенный трубопроводами 2 и 3 для подвода соответственно кислорода и природного газа. Для управления расходом кислорода служит регулирующий клапан 4, а расход природного газа корректируется регулирующим j X1 клапаном 5. Информация о расходе кислорода и природного газа получается с помощью блоков 6 и 7 контроля соответственно. Стабилизация расхода природного газа осуществляется с помощью системы, состоящей из блока 7 контроля расхода природного газа.регулятрра 8 расхода и регулирующего клапана 5. Регулятор 8 расхода природного газа через блок 9 селектирования максимального сигнала соединен с совокупностью элементов, обеспечивающих коррекцию задающего сигнала в зависимости от температуры ванны, косвенным показателем которой служит суммарное количество .поданного в конвертер кислорода. Указанная коррекция осуществляется с помощью интегратора 10, соединенного с пороговыми элементами 11 и 12, свй занными по выходу через делители 13 и 14 соответственно с первым и вторым входом блсгка 15 селектирования минимальных сигналов, выход которого соединен с первым входом блока 16 де ления сигналов. Минимально допустиьый расход природного газа обеспечивается с помощью задатчика 17. Кроме того, устройство включает исполнительный механизм 18 регулирующего клапана на трубопроводе подачи природ ного газа. Устройство работает следующим образом. До заливки чугуна в конвертер тре буется подача определенного небольшого количества природного газа, необходимого для предотвращения забива ния фурмы какими бы то ни было материалами. Требующийся для этого расход природного газа задается с помо щью задатчика 17, сигнал с которого через второй вход блока. 9 селектирования максимального сигнала поступает на второй вход регулятора 8. Нача ло процесса продувки сопровождается подачей кислорода и с этого момента схема управления обеспечивает подачу природного газа в определенном соотн шении с кислородом. Это соотношение обеспечивается благодаря тому, что сигнал, пропорциональный расходу кислорода с блока 6 контроля расхода кислорода (через блок 16 деления), проходит на второй вход регулятора 8 55

через блок 9 селектирования максималь ного сигнала, так как он заведомо больше по величине, чем сигнал с

эксплуатации конвертера и увеличивает продолжительность компании. Благодаря введению в установку указанных 06 задатчика 17. Определенная величина соотношения задается изменением величины сигнала, поступающего на второй вход блока 16 деления с блока 15. Температура ванны расплавленного металла при продувке в значительной мере определяется количеством поступающего в конвертер кислорода. Поэтому в данной установке косвенная информация о температуре ванны получается на выходе интегратора 10 в виде сигнала, пропорционального суммарному количеству кислорода за прощедший период данной плавки. При срабатбюании первого порогового элемента 11, настроенного на наименьшую величину входного сигнала, его выходной сигнал поступает на делитель 13, представляющий собой пассивный регулируемый делитель напряжения. С делителя 13 указанный сигнал через блок 15 селектирования минимального сигнала поступает на второй вход блока, 16 деления сигналов, определяя величину соотношения расходов кислорода и природного газа. По ходу продувки температура ванны увеличивается и потребуется увеличивать долю природно го газа в Продуваемой газовой смеси. Для этого нужно уменьшить величину сигнала, поступающего на второй вход блока 16. Это осуществляется при срабатывании порогового элемента 12. Так как на выходе делителя 14 Е1еличина сигнала меньше, чем на делителе 13, то с указанного момента времени через блок 15 селектирования минимального сигнала проходит сигнал |С делителя 14. Таким образом, момент коррекции соотношения настраивается величиной порога срабатьгоания поро|говых элементов, а величина соотношения - изменением коэффициента делителей . Количество пороговых элементов (соответственно делителей) в каждой конкретной реализации установки выбирается из соображений точности введения коррекции соотношения в зависимости от температуры по ходу продувки. При этом принцип действия установки не изменяется. Введение коррекции соотношения газ - кислород по ходу продувки в зависимости от температуры ванны повышает эффективность отличительных признаков при оптималь-ном задании параметров настройки (уровень срабатывания пороговых блоков и коэффициенты делителей) обеспечивается возможность в течение всего периода плавки поддерживать зону реакции на оптимальном расстоянии от фурны (при приближении зоны реакции к днищу интенсифицируется износ футеровки, а при удалении - увеличивается вероятность образования настылей на фурме, и сокращается общая зона реакции, что, в свою очередь, увеличива ет период плавки). Определение параметров настройки установки осуществ- 15 ляется с помощью стохастической модели следующим образом. Весь период Плавки квантуется на п интервалов, исходя из требований От точности, предъявляемых к конечным 20 показателям ллавки (обычно п 2-5). Для каждого периода квантования определяется величина соотношения газ - кислород по стохастической модели7--25Ь, J Qdr + bjQ С. а + где С: - соотношение газ-кислород в i-M (i 1-n) периоде квантования;Q -мгновенное значение расхода кислорода; . среднее за период квантования мгновенное значение кислорода в i-M пе расхода риоде; 1093706 а, оп гд гд i-r по где ств род ны ров выс что от руб ,bj - коэффициенты, определяемые любым адаптивным методом по результатам предыдущих плавок. Значения коэффициентов делителей еделяются по формуле L : - величина напряжения на выходе порогового блока, величина напряжения сигнала, поступающего на второй вход блока 15 деления, которое должно быть равным . Us - выходное напряжение блока 6 контроля расхода кислорода. соответствующее Q.. Ua; юда G-U;Уставка на порог срабатывания o порогового блока определяется формуле .П. -У1о.«г«1 1 п и - величина напряжения на выtOma --. ходе интегратора 10 в конце плавки. аким образом, введение в устройкоррекции соотношения газ-кислов зависимости от температуры ванозволит повысить стойкость футеи, увеличить выход годного и поть производительность конвертеров, обеспечит экономический эффект еализации изобретения 200 тыс. в год.

УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ ПРОДУВКОЙ МЕТАЛЛА, содержащее трубопроводы для подвода природного газа и кислорода, регулирующие клапаны на указанных трубопроводах, блоки контроля расхода природного газа и кислорода и регулятор расхода природного газа, причем первый вход регулятора расхода природного газа соединен с выходом блока контроля расхода природного газа, а выход регулятора расхода природного газа соединен с исполнительным механизмом регулирующего клапана на трубопроводе подачи природного газа, отличающееся тем, что, с целью снижения интенсивности прогара фурм и футеровки и предотвращения образования настьшей на фурмах, оно дополнительно содержит задатчик минимального расхода природного газа, блоки селектирования минимального и максимального сигналов, блок деления, два пороговых элемента, два делителя и интегратор, причем вход интегратора соединен с выходом блока контроля pacxbда кислорода, а выход интегратора через последовательно соединенные 5 пороговые злементы и делители соединены соответственно с первым и вторым входами блока селектирования минимал1 ного сигнала, выход которого соединен с первым входом блока деления, второй вход которого соединен с выходом блока контроля расхода кислорода, a выход блока деления соединен с первым входом блока селекСО тирования максимального сигнала, второй вход которого соединен с задатчиСАЭ ком минимального расхода природного газа, a выход блока селектирования максимального сигнала соединен с вторым входом регулятора расхода природного газа.