Устройство контроля количества усвоенного кислорода конвертерной ванной Советский патент 1985 года по МПК C21C5/30 

температуры охлаждающей воды на входе в кессон, а вторая точка третьего резистора подсоединена к выходу измерителя расхода охлаждающей воды,

второй выход которого соединен с второй точкой датчика температуры охлаждающей воды на выходе из кессона .

1. УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ КОЖЧЕСТВА УСВОЕННОГО КИСЛОРОДА КОНВЕРТЕРНОЙ ВАННОЙ, содержащее датчик давления дутьяfCoeдинeнньй через блок сигнализации и первый функциональный преобразователь с первым входом блока деления, первый сумматор, первый вход которого через измеритель соединен с датчиком положения фурмы, второй вход которого соединен с выходом первого интегратора, третий вход соединен через второй функциональный преобразователь с выходом первого интегратора, четвертый вход соединен с блоком ввода начальных условий, выход первого сумматора соединен с вторым входом блока деления, вход первого интегратора соединен с первым выходом схемы И, первый вход которой соединен с блоком сигнализации, второй вход которой соединен с выходом блока памяти, первый вход которого соединен через блок задержки с вторым выходом схемы И, второй вход блока памяти соединен с датчиком .положения привода конвертера и с входом второго интегратора, датчик расхода воды на охлаждение кессона, соединенный с измерителем расхода, датчики температуры охлаждающей воды на входе в кессон и выходе из него, отличающееся тем, что, с целью увеличения точности контроля, оно дополнительно содержит блок возведения в степень, второй сумматор, третий функциональный преобразователь , входы которого подсоединены § к измерителю расхода воды, охлаждающей кессон, и датчикам температуры ох(Л лаждающей воды на входе в кессон и выходе из него, а выход подсоединен через блок возведения в степень к первому входу второго сумматора, соединенному вторым входом с выходом блоки деления, а выходом - с вторым интегратором, причем датчики температуры со охлаждающей воды на входе в кессон 1 и выходе из него представляют собой СЭ термометры сопротивления, выполнено со ные соответственно из полупроводникового термистора и металла. 2. Устройство по п. 1, о т л ич ающе е ся тем, что третий функциональный преобразователь выо полнен в виде трех резисторов, соединенных между собой в одной точке, причем вторая точка первого резистора подсоединена с общей точкой датчиков температуры охлаждающей воды на входе в кессон и выходе из него, вторая точка второго резистора подсоединена ко второй точке датчика

Изобретение относится к контролю и управлению в металлургической промьппленности, в частности контролю усвоенного кислорода конвертерной ванной,

Известно устройство контроля количества усвоенного кислорода конвертерной ванной, содержащее измерители расхода кислорода, положения фурмы, расхода отходящих газов и содержания в них двуокиси углерода lj

Однако данное устройство является сложным, так как содержит газоанализатор на СО2 в отходящих газах, имеющий низкую точность и надежность в условиях эксплуатации в кислородноконвертерных цехах, в результате чего понижается точность контроля искомого параметра.

Наиболее близким-к изобретению по технической сущности является устройство контроля количества усвоенного кислорода конвертерной ванной, содержащее датчик давления дутья,соединенный через блок сигнализации и первый функциональный преобразователь с первым входом блока деления, первьш сумматор, первый вход которого через измеритель соединен с датчиком положения фурмы, второй вход которого соединен с выходом первого интегратора, третий вход соединен через второй ,функциональный преобразователь с выходом первого интегратора, четвертый вход соединен с блоком ввода начальньк условий, выход первого сумматора соединен с вторым входом блока деления, вход первого интегратора соединен с первым выходом схемы И, первый вход которой соединен с блоком сигнализации, второй вход которой соединен с выходом блока памяти, первый вход которого соединен через блок задержки с вторым выходомсхемы И, второй вход блока памяти соединен с датчиком положения привода конвертера и с выходом второго интегратора, датчик расхода воды на охлаждение кессона, соединенный с измерителем расхода, датчики температуры охлаждающей воды на входе в кессон и выходе из него 2J ,

Известное устройство характеризуется недостаточной точностью контроля количества усвоенного кислорода ванной, так как последний параметр контролируется только по входным параметрам процесса без учета обратной связи по реально протекающему процессу.

Целью изобретения является увеличейие точности контроля количества усвоенного кислорода конвертерной ванной.

, Указанная цель достигается тем, что устройство 1 онтроля количества усвоенного кислорода конвертерной ванной, содержащее датчик давления дутья, соединенный через блок сигнализации и первый функциональный преобразователь с первым входом блока деления, первый сумматор, первый вход которого через измеритель соединен с датчиком положения фурмы, второй вход которого соединен с выходом первого интегратора, трети вход соединен через второй функциональный преобразователь с выходом первого интерратора, четвертый вход соединен с блоком ввода начальных условий, выход первого сумматора соединен с вторым входом блока деления, вход ггервого интегратора соединен с первым выходом схемы И, первый вход которой соединен с блоком сигнализации, второй вход которой соединен с выходом блока памяти первый вход которого соединен через блок задержки с вторым выходом схемы И, второй вход блока памяти соединен с датчиком положения привода конвертера и с входом второго интегратора, датчик расхода воды на охлаждение кессона, соединенньй с измерителем расхода, датчики температуры охлаждающей воды на входе в кессон и выходе из него, дополнительно содержит блок возведения в степень, второй, сумматор, третий функциональный преобразователь,иходы которого подсоединены к измерителю расхода воды, охлаждающей кессон, и датчикам температуры охлаждающей воды на входе в кессон и выходе из него, а выход подсоединен через блок возведения в степень к первому входу второго сумматора, соединенному вторым входом с выходом блока деления, а выходом с вторым интегратором, причем датчики температуры охлаждающей воды на входе в кессон и выходе из него представляют собой термометры сопротивления, выполненные соответственно из полупро водникового термистора и металла. Кроме того, третий функциональный преобразователь выполнен в виде трех резисторов, соединенный между собой в одной точке, причем вторая точка первого резистора подсоединена к общей точке датчиков температуры охлаждающей воды на входе в кессон и выходе из него, вторая точка второг резистора подсоединена ко второй точк датчика температуры охлаждающей воды на входе в кессон, а вторая точка третьего резистора подсоединена к выходу измерителя расхода охлаждающей воды, второй выход которого соединен с второй точкой датчика температуры охлаждающей воды на выходе из кессона. Введение третьего функционального преобразователя позволяет определить количество тепла, покидающего конвертер, в процессе продувки, т.е. получить обратную связь по реальному протеканию процесса. Это позволяет уточнить количество кислорода, усвоенного ванной, и повысить точность устройства.

Выполнение датчиков температуры охлаждающей воды на входе в кессон и выходе из него соответственно из полупроводникового термистора и металла позволяет получить алгебраическую сумму температур охлаждающей воды на входе в кессон и выходе из него. При этом увеличение температуры охлаждающей воды на входе в кессон приводит к падению суммарного сопротивления датчиков, так как сопротивление полупроводникового термистора с увеличением температуры 11

ющей воды с третьим функциональным преобразователем 20, к которому, кроме того, подключены датчики 21 и 22 температуры охлаждающей воды на входе в кессон и выходе из него. Выход третьего функционального преобразователя 20 через блок 23 возведения в степень соединен с вторьлм сумматором 24, к которому также подключен блок 4 деления. Выход второго сумматора 24 соединен с вторым интегратором 16. Первый сумматор 5 соединен с блоком 25 ввода начальных условий.

Третий функциональный преобразователь 20 выполнен в виде трех резисторов R4, R2, R3, соединенных между собой в одной точке а , причем вторая 9 а увеличение температуры падает охлалгдающей воды на выходе из кессона приводит к увеличению сумматорного сопротивления датчиков, так как сопротивление термометра, выполненного из металла, с увеличением температуры возрастает. Такое исполнение датчиков температуры охлаждающей воды позволяет исключить традиционные сумматор и блок умножения, повысить точность вычислительных операций, а следовательно, и всего устройства в целом. , На фиг. 1 представлена блок-схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 блок-схема третьего функционального преобразователя. Устройство контроля количества усвоенного кислорода конвертерной ванной содержит датчик 1 давления дутья, соединенный через блок 2 сигнализации, первый функциональный преобразователь 3 с блоком А деления. Вход блока 4 деления соединен также через первый сумматор 5, измеритель 6 положения фурмы с датчиком 7 положения фурмы 8. Вход первого сумматора 5 соединен непосредственно через второй функциональный преобразователь 9 с первым интегратором 10. Вход первого интегратора 10 подключен через блоки 11 И и памяти 12 к датчику 13 положения привода конвертера 14, Блок 2 сигнализации соединен с блоком 11 И, который через блок 15 задержки связан с блоком 12 памяти. Датчик 13 положения привода конвертера 14 соединен с вторым интегратором 16. Датчик 17 расхода воды, охлаждающей кессон 18, соединенчерез-измеритель 19 расхода охлажда5 . точка 8 резистора и 1 подключена к общей точке Ь датчиков 21 и 22 тем пературы охлаждающей воды, вторая точка 2 резистора R 2 подключена ко второй точке датчика 21 температуры охлаждающей воды на входе в кессон, а вторая точка в резистора подключена к выходу k измерителя 19 расхода охлаждакядей воды, второй выход которого соединен с второй точкой U датчика 22 температуры охлаждающей воды на выходе из кессона. Блоки устройства могут быть реализованы, например, на стандартных блоках комплекса АКЭСР: сумматоры, блоки деления, функциональные преоб разователи, а также блок возведения в степень - на блоках вычислительных операций БВО; интеграторы на блоках динамических преобразований БДП; блок сигнализации - на бло ке БСГ; датчики, задатчики, измерители параметров - на стандартных приборах ГСП; блок задержки - на электронных реле времени. Блок ввод начальных условий выполнен на базе соответствующих задатчиков и узлов вычислительных операций. Блок памят представляет собой микросхему. В качестве датчиков температуры охлаждающей воды на входе в кессон и выходе из него можно использовать термометры сопротивления, например соответственно с термистором ТК-2-5 и медный TCM-X1V. Количество усвоенного кислорода конвертерной ванной по ходу продувк определяется по выражению -+1.оОД ,3010-t-HvNtO,6fO,0262M где V количество усвоенного кисло рода конвертерной ванной, м Р - давление кислорода после регулирующего клапана, Н/м п - положение фурмы относительн конвертера, мм; N - номер плавки по кампании футеровки; Q - металлическая садка, равная jiyMMe количества чугуна и скрапа, Q - тепловой поток на кессон, кЪ - текущее время продувки, мин 9 Устройство работает следующим образом. В процессе продувки информация о давлении кислорода поступает с датчика 1 на блок 2 сигнализации. При достижении рабочего значения давления (например, для условий 130-тонных конвертеров при давлении кислорода, равном 75% номинального значения) на позиционном выходе блока 2 появляется единичное напряжение, поступающее на блок 11 И. Одновременно с блока 12 памяти также поступает единичное напряжение. Блок 11 И срабатывает, включая первый интегратор 10. Одновременно напряжение с выхода блока 11 И поступает на блок 15 задержки и затем срабатывает блок 12 памяти. При этом отключается блок 11 И и пер вьй интегратор 10 останавливается. Время работы первого интегратора 10, определяемое настройкой блока 15 задержки, выбирается таким образом, чтобы изменение выходного напряжения интегратора при каждом цикле работы соответствовало изменению номера плавки по кампании футеровки на единицу. С выхода первого интегратора 10, напряжение поступает на второй функциональньй преобразователь 9, выходное напряжение которого про9470порционально величине Jo:6To70262N Напряжение с выхода блока 9 поступает на первый сумматор 5, куда одновременно поступает напряжение с первого интегратора 10, пропорционально величине N , с блока 25 ввода начальных условий напряжение, пропорциональное величине (3070-14,5Q). Расстояние сопла фурмы 8 до уровня спокойного металла измеряется датчиком 7 положения фурмы и преобразуется в напряжение , пропорциональное величине Н в измерителе 6 положения фурмы. Выходное напряжение первого сумматора 3, пропорциональное величине 9470 (3070+Н+ 14,5q), 10,6-«-0,0262N поступает на блок 4 деления. Напряжение с пропорционального выхода блока 2 сигнализации поступает на первый, функциональный преобразователь 3, выходное напряжение которого пропорциональное величине 3761/ , поступает на вход блока 4 деления. Выходное напряжение блока 4 деления.

пропорциональное величине первого слагаемого подынтегральной функции выражения (1), поступает на второй сумматор 24. Расход воды, охлаждающей кессон, измеряется датчиком 17 преобразуется в напряжение, пропорциональное расходу воды, в измерителе расхода воды 19 и поступает на третий функциональный преобразователь 20, на который также поступаю напряжения, пропорциональные температуре охлаждающей воды на выходе в кессон с датчика 21 и выходе из йего с датчика 22. Таким образом, с выхода третьего функционального преобразователя 20 снимается напряжение, пропорциональное величинеQ , которое в блоке 23 возведения в степень преобразуется в величину 1 ,094 и поступает во второй сумматор 24, выходное напряжение которого, пропорциональное подынтегральной функции выражения (1), поступае на вход второго интегратора 16, выходное напряжение которого пропорционально величине V .

По окончании процесса (сливе металла из конвертера) срабатывает датчик 13 положения привода конвертера 14, посылающий напряжение на сброс второго интегратора 16 и на срабатывание блока 12 памяти. УстV

ройство готово к проведению следующей плавки.

Третий функциональный преобразователь 20 работает следующим образо Напряжение, пропорциональное расход воды, охлаждающей кессон, поступающее с измерителя 19 расхода воды, умножается на последовательно соеди ненных термометрах сопротивления

датчиков 21 и 22 на сумму величин, пропорциональных алгебраической сумме температур охлаждающей воды на входе в кессон и выходе из него. Но так как термометр сопротивления на входе в кессон выполнен из полупроводникового термистора, а на выходе из него из металла, то увеличение температуры воды на входе приводит к уменьшению суммы, а увеличение температуры воды на выходе - к увеличению суммы. Согласование характеристик термометров сопротивления производится подгоночными сопротивлениями R1 и R 2, а выхода измерителя 19 с суммарным напряжением - сопротилением R3.

Таким образом, выходной сигнал второго интегратора 16 соответствует количеству усвоенного кислорода конвертерной ванной.

Испытание макета, реализующего предлагаемое техническое решение, на Енакиевском металлургическом заводе показало, что использование предлагаем го устройства контроля количества усвоенного кислорода конвертернойванной позволяет осуществить контрол с более-высокой точностью (±0,012% CJ ), что повышает качество выплавляемой стали и снижает ее себестоимость .

Ожидаемый экономический эффект от использования изобретения по расчетным данным составляет 40 тыс. руб. в год. Экономический эффект обеспечивается за счет повышения производительности конвертера на 1,2%, сокращения расходов огнеупорных материалов на 4%, что снижает себестоимость стали на 0.07% руб/т.

иг.1

/Г дат1 ику22 / /

Г

Н damwKg 21 К измерителю 13

1 Жй 3

/г 23

Г

20J

иг.2