Устройство для прогнозирования выбросов металла и шлака из конвертора Советский патент 1984 года по МПК C21C5/30 

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к контрольным устройствам для прогнозирования выбро сов на конверторах, работающих в режиме без движения окиси углерода. Наиболее близким к изобретению является устройство, используемое для регулирования отвода отходящего газа пу тем регулирования давления под кольце вой заслонкой кессона. Это устройство состоит из приемников внешнего и внут реннего давления, соединенных с дифманометром импульсными трубками. Дпя предо сранения приемников давления и импульсных трубок от разрушения при высоких температурах они соответствен но установлены и проложены между во: доозшаждаемыми трубками. Дифманометр соединен с входом регулятора положени дроссельной заслонки, к другому входу ;которого подключен задатчик давления под заслонкой кессона, а выход регуля тора соединен с входом привода дроссельной заслоики lj . Недостатком известного устройства является то, что не полностью используется информация об изменении избыточного давления, что сужает область его функциональных возможностей, так как получаемая с дифманометра величина избыточного давления используется лишь для регулирования расхода отходя щих газов, что приводит, к снижению пр изводительности агрегата выбросов шла ка и металла из конвертера. Целью изобретения Йвляется увеличение производительности конвертора. Поставленная цель достигается тем, что устройство для прогнозирования вы бросов металла и шлака из конвертора, содержащее приемники давления газов под кольцевой заслонкой кессона и снаружи ее соединенные с дифференциальным манометром, регистратор и блок питания, дополнительно содержит датчик расхода отходящих газов, три задатчика, пороговый элемент, блок сигнализации, квадратор, блоки вычитания деления и умножения, причем датчик расхода отходящих газов соединен через квадратор с первым.входом блока деления, второй вход которого соединен с выходом блока вычитания, входы которого соединены с первым задатчиком и выходом дифференциального манометра, выход блока деления соединен с первым входом блока умножения, второй вход которого соединен с вторым задатчиком, а выход соединен с регистратором и первым входом порогового элемента, второй вход которого соединен с третьим задатчиком, а выход соединен с блоком сигнализации. На фиг. 1 изображена общая структурная схема устройства, на фиг. 2 блок-схема вычислительного блока, на фиг. 3 - диаграммы изменения коэффициента прогнозирования, записанные на плавке, протекавшей с выбросами пшака (кривая А), и на плавке без выбросов (кривая Б) на конверторе. Устройство состоит из приемников 1внутреннего давления и приемников 2внешнего давления, установленньтх на кольцевой заслонке 3 кессона 4. Приемники 1 и 2 соединены с дифманомеГром 5 соответственно импульсными трубками.6 и 7. Дифманометр соединен с входом регулятора 8 положения дроссельной заслонки 9, другой вход которого соединен с задатчиком 10 давления под заслонкой кессона. Выход регулятора 8 соединен со вхрдом привода 11 дроссельной заслонки 9. Выход дифманометра 5 соединен также с одним входом вычислительного блока 12, к трем другим входам которого подключены выход расходомера 13 отводящих газов, выход задатчика 14 первой константы и выход задатчика 15 второй константы. Выход вычислительного блока 12 соединен с входом самопишущего прибора 16 и с входом порогового элемента 17, к другому входу которого подключен задатчик 18 порога срабатывания, а выход порогового элемента 17 соединен со входом блока 19 сигнализации. Кроме того, соответствующие входы вычислительного блока 12, задатчика 14 первой константы, задатчика 15 второй константы, порогового элемента 17, задатчика 18 порога срабатывания и блока 19 сигнализации подключены к выходу блока 20 питания. Вычислительный блок 12 (фиг. 2) состоит из блока 21 квадрйрований, . , .блока 22 вычитания, блока 23 деления и блока 24 умножения. Устройство работает следующим образом. От приемников 1 и 2 давление газа передается по импульсным трубкам соответственно 6 и 7 в дифманометр 5. С выхода .дифманометра 5 электрический сигнал, пропорциональный избыточному давлению, поступает в регулятор 8 положения дроссельной за слонки 9. На другой вход регулятора 8 поступает сигнал с выхода задатчика 10 давления. При возникновении сигнала рассогл сования с выхода регулятора 8 он поступает на вход привода 11, изменяющего положение заслонки 9 в сторону отработки рассогласования. За счет регулирования тяги дымососа поддерживается заданное давление под заслонкой кессона. Давление же газов под кольцевой заслонкой кессона находится в прямой зависимости от давления газов в кон верторе лишь в том случае, когда дро сельная заслонка, регулирующая расход отходящих газов в конверторе, жестко зафиксирована, чего при нормально работающей системе регулирова ,ния быть не может. С другой стороны, статическое дав ление газов, зависящее, в основном, от интенсивности газовьщеления, при выходе их из конвертора уменьшается за счет увеличения скорости движения газов. Если рассматривать участок газохо между горловиной конвертора и основа нием кессона как местное сопротивление, то между потерей давления и рас ходом газов существует следующая зависимость: .. .-.( & гдеаР - потеря давления. Па: - коэффициент местного сопроти ления; р - плотность газа, кг/м , Q - расход газа, F - площадь сечения потока газа, Уравнение (1) можно записать в сл дующем виде: йр где К- . л Р (Р-р) получим Обозначив где Р - избыточное давление (статический напор) при выходе газов из конвертора. Па; р - избыточное давление под заслонкой кессона. Па. В выражении (2) величины К и Р дл конверторных газов зависят от плотности этих газов, а величина К кроме того, зависит от интенсивности газовьздепения из конвертора. Величину избыточного давления Р газов на выходе из конвертора можно с достаточной точностью определить экспериментально. Для этого замеряют расход отходящих газов и избыточное давление под кольцевой заслонкой кессона при спокойном ходе конверторной плавки (момент времени Г), после чего искусственно вносят возмущение (приоткрывают дроссельную заслонку). По завершении переходного процесса повторно производят замер этих же параметров (момент времени Cg)Так как время между замерами достаточно мало (порядка 10 с), плотность отходящих газов и интенсивность газовьщеления из конвертора можно считать неизменными и значения коэффициента К и избыточного давления Р для моментов времени с, и с также остаются постоянными. На основании этого и в соответствии с выражением (2) можно записать РР Р-ра откуда .р, Q1 - Q-l :где р - вычисленное избыточное давление. Па; Ч - избыточное давление под заслонкой кессона до внесения возмущения, Па 2 - избыточное давление под заслонкой кессона после внесения возмущения, Па расход отходящих газов до внесения возмущения, м vcj Q расход отходящих газов после внесения возмущения, . Если обозначить через А среднее значение избыточного давления при интенсивном газовьщелении из конвертора, вьиисленное по формуле (3) на нескольких плавках i , РИР2...Р„ . где Р., Р,..., Р - значения избыточных лавлриий, вычисленпых. по формуле (3) на 1-й, Э-й п-ой плавке, Па, п - число плавок, и подставив его в уравнение (2), получимВ результате замены переменной величины Р на вычисленную постоянную величину А коэффициент К в выражении (2) стал зависим от 1 азовьиеления из конвертора, а следовательно, и от избыточного давления в конверторе. Если обозначить и К„ КС, то умножив обе части уравнения (5) на С, получим в относительных единицах где Kj, - коэффициент прогнозирования С - постоянная величина, характерная для данного конвертора, А - среднее значение избыточного давления, вычисленное по фор иуле (4), IlaJ максимальное избыточное давление под заслонкой кессона возникающее при переливах шлака, Па; текущее значение избыточного давления под заслонкой кессо на. Па; максимальный расход отходящих газов при открытой регулирующей заслонке, м/с; Q - текущее значение расхода отходящих газов, м/c. Изменение коэффициента прогнозирования происходит в пределах О «iK,1. Если, используя выражение (7), вычислять текущее значение коэффициента .прогнозирования (в дальнейшем К), по его изменению можно предсказывать момент появления и интенсивность выбросов шпака для конверторов, снабженHbix системами автоматического регулирования расхода отходящих газов. Вычисление текущего значения К в устройстве осуществляется при помощи вычислительного блока 12, который представляет собой аналоговое вычислительное устройство. Структурная схема блока может иметь вид, например, как показано на фиг. 2. Вь1числительный блок 12 работает сле|1ую1цим образом. В блоке 21 квадрирования при поступлении на его вход аналогового сигнала, пропорционального величине расхода отходящих газов от датчика 13, происходит квадратирование последнего. Блоком 22 вычитания вычисляется разность между аналоговыми сигналами постоянной величины Л и текущего значения давления под кольцевой заслонкой кессона Р. Аналоговые сигналы с выходов блоков 21 и 22 квадрирояания вычитания поступают на соответствующие входы блока 23 деления, где происходит деление первого на второй. Выходной сигнал 23 деления поступает на вход 24 умножения, на другой вход которого поступает аналоговый сигнал, уровень которого соответствует значению постоянноб величины С. После перемноже- ; ния этих сигналов на выходе блока 24 умножения имеем аналоговый сигнал, соответствующий величине Kf,. Величины постоянных А и С на вход вычислительного блока 12 задаются соответственно с задатчика 14 первой константы и задатчика 15 второй константы Выходной сигнал с вычислительного блока 12 подается на вход самопишущегс прибора 16 и на вход порогового элемента 17. На другой вход последнего задается величина порога срабатывания с задатчика 18 порога срабатывания. В случае превьшения величины над величиной порога срабатывания с выхода порогового элемента 17 поступает сигнал на вход блока 19 сигнализации, который подает световой и звуковой сигналы машинисту дистрибутора о приближении момента выброса. Питание всего: устройства осуществляется от блока 20 питания. Характер изменения коэффициента прогнозирования показан на диаграммах его изменения, полученных при испытании макета устройства на конверторе (фиг. 3). Устройство предназначено для работы на конверторах, работающих в режиме без дожигания окиси Углерода. Ожидаемый дополнительный экономический эффект от внедрения изобретения составит 25667 руб.

JL,

A-P

УС1ТОЙСТВО ДЛЯ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ВЫБРОСОВ МЕТАЛЛА И ШЛАКА ИЗ КОНВЕРТОРА, содержащее приемники давления газов под кольцевой заслонкой кессона и снаружи ее соединенные с дифференциальным манометром, регистра тор и блок питания, отличающ е е с я тем, что, с целью увеличения производительности конвертора, оно дополнительно содержит датчик расхода отходящих газов, три задатчика, пороговый элемент, блок сигнализации, квадратор, блоки вычитания, деления и умножения, причем датчик расхода отходящих газов соединен через квадратор с первым входом блока деления, второй вход которого соединен с выходом блока вычитания, входы которого соединены с первым задатчиком и выходом дифференциального манометра, выход блока деления соединен с первым входом блока умножения, второй вход которого соединен с вторым задатчНкому а выход соединен с регистратором и пер вым входом порогового элемента, второй (Л вход которого соединен с третьим задатчиком, а выход соединен с блоком с сигнализации.

Фиг. 2

Сильные выбросы

См5ые выдросы

1 г 3 ч 5 6 7 В 3 К It 12 13 14

Фиг.З