Устройство для прогнозирования выбросов металла и шлака из конвертера Советский патент 1986 года по МПК C21C5/30 

кислорсшл р конвертере черея фурму годсржит последовательно соединенные датчик расхода кислорода через фурму,

1

Изобретение относится к металлургии, в частности к контролю кислородно-конвертерного процесса.

Цель изобретения - увеличение выхода годного за счет повьш1ения надежности прогнозирования выбросов.

На фиг. 1 нредставлена блок-схема предлагаемого ycTpoficTBa на фиг, 2 - один из вариантов выполнени канала блока коррекции.

Устройство содержит конвертер 1, фурму 2, газоход 3 конвертера, под- НИЖНУ1.Г заслонку кессона 4, датчик 5 ; г .чзоанализатор) содержания СО и ( О, в отходяишх газах, датчик 6 расхода отходящих газов, блок 7 опреде- ЛОТ1ИЯ скорости окисления углерода . , блок 8 определения скользящего среднего, дифференциатор 9 (блок определения приращения V, ) , блоки 10- 14 памяти, пороговые элементы 15-24, cxeMii 25-30 И, блок 31 логики, блок

32управления, многоканальный блок

33индикации (.например, самописец Н-320) , систему 34 определения текущего уровня ванны конвертера, состоящую из двуковода Л с микрофоном и последовательно соединенные усилители фильтра и детектора (эти элементы обобщены под позицией Б, на фиг.1 представлен вариант использования акустической характеристики конвертера) , блок 35 коррекции,систему 36 определения окисленности шлака. Блок 35 коррекции состоит из операционного усилителя 37. На чертеже показаны соответственно датчики 38 и 39 содержания кислорода и пыли в отходящих гаэах, датчик 40 количества кислорода, поступающего через фурму

в конвертер, ключ 41, управляющий вход 42 ключа, логическая схема НЕ 41, 43, расширитель импульсов (идущий мультивибратор) 44, сигнал 45 управления ключом 41 от системы взвешивания (перегруз извести из продифференциатор, блок определения модуля сигнала, пороговьш элемент элемент выдержки времени.

межуточного бункера в конвертер, на фиг. 1 данная система не показана, ей оснащаются все конвертеры), датчик 46 положения фурмы в конвертере,

дифференциаторы 47, блоки 48 определения модуля сигнала, пороговые элементы 49, блоки 50 выдержки времени, логическая схема ИЛИ 51.

В качестве блока 32 управления

может использоваться непосредственно пульт оператора. Блок содержит кнопку (ключ) начала процесса, за которое (начало) принят момент присадки извести на лом в конвертер перед началом продувки. По указанному сигналу производится установка в исходное состояние всех дис- к,1етньгх элементов (на фиг. 1) че показано и разрешается прохождение

тактовых импульсов по выходу в устройство.

Кроме того, блок управления содержит генератор тактовых импульсов для синхронизации работы всех блоков устройства. Блок 32 обеспечивает также подачу питания на все блоки устройства. На выходе блока 7 определения Vj установки аналого-цифровой преобразователь АЦП (не показан) для согласования с дискретным блоком 8 определения скользящего среднего. На выходах блоков 10-14 памяти установлены цифроаналоговые

преобразователи ЦАП для согласования выходов блоков 10-14 с аналоговыми пороговыми элементами 15-24 (не показаны). Система 36 определения окисленности шлака, функционирующая я дискретном режиме, имеет на выходе аналоговый сигнал (установлен АЦП) для согласования с блоком 35 коррекции, функционирующем в аналоговом режиме.

Работа устройства происходит следующим образом.

С началом присадки извести в конвертер блок 32 управления включает систему в блоке 7 опредепония V(. , определяется текущее значение скорости окисления углерода (например, согласно формуле V Q k (СО-ь +СО ), где k - коэффициент пропорциональности, Q-or расход газов в газоходе, СО, СО,., - содержание окиси и двуокиси в отходящих газах), в блоке 8 определяется значение V, среднее за несколько отсчетов (имеется ввиду дискретное считывание информации) , например при усреднении за три отсчета будет производиться следующая операция:

V Y iY-lY

Vci 3

причем как само наличие блока 8, та и интервал усреднения зависит от характеристики конвертерного процесса (колебательность) и применяемой аппаратуры для контроля V (инерционность приборов). В блоке 9 дифференцирования производится (при дискретном считывании) определение приращения Vj. между отсчетами . Далее указанные приращения, например в цифровом виде (в том случае на вы- ходе блока 9 предусмотрен преобразователь дискретных величин & в цифровой код) поступают в последовательно соединенные блоки 10-14 памяти, причем в 14 блоке находится (i-4)

отсчет , в 13 блоке - (i-3), в

12 блоке - (i-2)i в блоке 1 - (i-1),

в блоке 10 (i), где i - номер отсчета

от момента времени.

В качестве блоков памяти могут

использоваться, например, регистры, причем п резапись числа из одного блока памяти в другой производится по командам с блока 32 управления. Анализ изменения по текущим отсчетам, находящимся в блоках памяти, произ- водится при помощи набора пороговых элементов 15-24 и схем 25-30 И.

Указанное на фиг, I сочетание пороговых элементов и схем И позволяет выявлять следующие ситуации, приводя-

щие к выбросам;когда (настройdt

ка порогового элемента 13), т.е. имеет место резкое возрастание скорости окисления углерода, скорость спада 55 V больше некоторой заданной (-8), причем с yвeличeниeм длительности спада вероятность выбросов возраста4Q

15

зо

20

25

5

250580. 4

ет (пороговые элементы 16-20 схемы 25-27 И), скорость спада V больше (равна) - и возможно смена знака

, I -sj).

5 Наличие системы определения уровня ванны конвертера во время продувки (например, по звуковому давлению в газоходе, уровню вибрации, путем зондирования) позволяет перестраивать 10 при помощи блока коррекции текущие значения уровней (S , S , S ) срабатывания пороговых элементов 15-20, например, в первом приближении с увеличением уровня ванны необходимо уменьшить абсолютное значение В , 5,,S, .

Наличие в устройстве системы 36 определения окисленности пшака, изменяющей значения «5 , 5 , S, также, как и системы 34, связано с тем, что при Д1рочих равных условиях (по скорости изменения V и текущему уровню йанны конвертера) вероятность выбросов не остается постоянной при изменении содержания кислорода, связанного с железом в шлаке.

При наличии некоторого избыточного количества кислорода указанная вероятность возрастает, что связано с потенциальной возможностью перехода кислорода из шлака на реакцию окисления углерода чугуна. В качестве системы 36 может применяться известная система или некоторый вы- числительньш блок,соединенный с необходимыми датчиками, функционирующий согласно следующему алгоритму:

ti г

А z: Q,

fr,

Q где А - общее количество кислорода, связанного с железом в шла- t ке;

Q - количество кислорода, связанного с железом в шлак на : i-OM шаге считывания} причем считьшание начинается с момента 1-й присадки извести в конвертер, р р AT Fe г Si V,

..л.....,,-о,,-О,.-0.

где Qj. 5

текущее количество кислор ррода через фурму; О,,. Gi k, ; о;.

.4 05. оГ о:

Qt;

QV

G. k, i

-(CQ- +CO,.),

де О,. - количество кислорода, поступающего в конвертер с р рудой (окатышами);

G; - количество руды (окатьппей), подаваемой в конвертер;

k, - процентное содержание кислорода в руде (окатыгаах),

- количество кислорода, связанного с недопалом; to

G, - количество в извести извести, подаваемой в конвертер;

k - коэффициент, учитывающий

количество недопала в из- is вестности и количество кислорода Р недопале (в про- р центах);

0- - количество кислорода, связанного с железом в пыли, 20 покидающей конвертер с газами;

Q - количество пыли, покидающей конвертер;

kj - процентное содержание ки- 25 слорода, связанного с железом в пыли;

Oj - количество кислорода в от- Р ходящих газах;

Q; - количество отходящих газов; зо

0° - процентное содержание кислорода в отходящих газах;

k - количество кислорода, идущего на окисление единиц веса Si;

kj - коэффициент пропорциональности;

О - количество кислорода, идущего на окисление кремния чугуна (считывание происхо- дит на 4-5 мин продувки, не е. показано);

G, - вес кремния в чугуне;

количество кислорода, идущего на окисление углерода

ог or Гуна,

0° , содержание окиси и двуокиси углерода в отходящих газах; Представленный на фиг. 2 один з вариантов построения канала кор- jo рекции в блоке 35 основан на наличии линейной зависимости вероятности выбросов от уровня ванны конвертера и содержания FeO в шлаке.

Наличие в устройстве ключа 41, 55 логической схемы A3 НЕ и расширителя 44 импульсов, управляемых по сигналу 45 перегруза извести из проме35

o

s

0

5

о

j

o

5

5

жуточного бункера в конвертер, позволяет увеличить надежность прогнозирования путем исключения из анализа всплесков СО при разложении недопала извести, подаваемой в конвертер.

Указанная вьппе совокупность элементов функционирует следующим образом. При перегрузке извести из промежуточного бункера в конвертер в устройство на расширитель 44 импульсов поступает короткий импульс из системы взвещивания и анализа присадок. Система взвешивания имеет логическую схему И, входы которой соединены с реле избирателя канала извести и реле перегруза присадки в конвертер, а выход схемы И является выходом цепи анализа. Указанный импульс на расширителе 44 изменяет свою длительность до величины, равной времени разложения недопала извести при ее присадке в конвертер, Это время равно приблизительно одной минуте. Далее расширенный импульс через схему 43 НЕ поступает на управляющий вход ключа 41, запрещая прохождение сигнала из блока 7 определения V в блок 8. Ключ 41 открыт при наличии сигнала по входу 42.

Наличие в устройстве цепей блокировки при быстрых изменениях положения фурмы в конвертере и расхода кислорода в конвертер через фурму позволяет увеличить надежность прогнозирования путем исключения из анализа быстрых изменений V при технологических изменениях положения фурмы в конвертере и расхода кислорода.

Обе цепи блокировки имеют одинаковый состав элементов и функционируют следующим образом. Сигнал с датчика 40 или датчика 46 поступает на соответствующий дифференциатор 47, - с.игнал с выхода которого определяет скорость изменения управляющего параметра. Далее указанный сигнал поступает на вход блока 48 определения модуля сигнала.

Необходимость в блоке 48 вызвана тем, что необходимо производить анализ скорости изменения параметра как при его увеличении, так и при уменьшении. Сигнал с выхода блока 48 поступает на вход порогового элемента, порог которого определяет допустимую скорость изменения управляющего параметра (определяется экспериментально, исходя из конкрет ных технологических условий: садка конвертера, шихтовка и т.д.). При превышении скорости изменения параметра допустимого порогового значения сигнал поступает на вход блока 50 выдержки времени. Сигнал на вьгхо де блока 50 будет присутствовать в течение времени, определяемом настройкой блока, больше времени наличия сигнала на его входе. Временная настройка блока 50 определяется переходными процессами по каналу:

управляющий параметр - скорость окисления углерода. Для 300 т конвертеров время переходного процесса по каналу изменение расхода О, - изменение у. составило 40 с, по каналу изменет1ие положения фурмы - изменение V 30 с.

Таким образом, устройство прогнозирования выбросов металла и шлака из конвертера позволяет увеличить точность прогнозирования за счет учета практически всех параметров, влияющих на образование выбросов.

ВНИНПИ Д378/21

Произв.-полигр. пр-тие, г, Ужгород, ул. Проектная, 4

сриг2

Тираж 55

Подписное