Устройство для контроля уровня расплава в конверторе Советский патент 1989 года по МПК C21C5/30 

11295753

зобретение относится к черной при

сыр луч Изн мен сос тал ляю ные чес про раж

металлургии, в частности к контролю сталеплавильных процессов.

Целью изобретения является повышение точности измерения, надежности в работе и упрощеггае эксплуатации.

На чертеже изображено предлагаемое устройство.

Устройство содержит контейнеры 1 с источникс М А t -излучения и детектором Б, размещенные над горловиной конйертора. Детектор через линейный усилитель 2 и анализатор 3 импульсных амплитуд соединен с процессором 4. Вход последнего по каналам связан с датчиком 5 положения конвертора и датчиком 6 положения фургад, датчиком 7 промежутка времени а выход - с индикаторным блоком 8 информационным цифровым табло 9 и-при необходимости с вводными устройствами 10 АСУТП.

Интенсивность отраженного от границы фаз 3 -излучения определяется выражением

5Z

. а -п 7

н.Д,.

41 Р

где

JL ILSS с

I

:i)

поток излучения K S

маемый детектором,

L Н постоянная составлягощая иа

лучения

активность источника излуD

вых

+ь, (c-н). (3)

.., ,, г -кв.

(фон).,

35

Чения, Кюри|

40

Q -

Изменение внешних условий приводит к измененшо коэффициентов а и Ь,. в выражении (3). Следовательно, для обеспечения прямо пропорциональной зависимости выходного сигнала от уровня расплава необходимо периодически корректировать коэффициенты ау и bf. Для этого в устройство введены новые элементы: процессор и датчики положения конвертора и фурмы. С их

-1, 415 помощью осуществляется автоматически

эффективность счетчика де- „

для каждой плавки коррекция динамй- тектсра;,.

.... ческого диапазона и коэффициентов

эффективная площадь счетчика ,

-линеаризации и при необходимости

связь с АСУТП.

Цикл р аботы устройства начинается с появлением сигнала с датчика 5 по ложёния конвертора, который фиксирует период слива стали. Геоматрические размеры конвертора таковы, что при

а - выход ijir-KBaHToB на один рас™

зад ядра (для источника цезий-137 п 0,82)1 а телесный угол направленного

потока излучения, радиан; коэффициент отражения

лучения (альбедо) (а 0,2)j - -

детектора, см

R -расстояние от поверхности расплава до излучателя, см,

Из выражения () следует, -что при иэмеиенни геометрии отверстия под детектором (уменьшении эффективной

50

площади счетчика детектора) при про- 55 стали боковая поверхность его

чих равнык условиях уменьшается и поток излучения, восприниг аемьй детектором. При увеличении сечения отверстия, что происходит например,,

при

i

W

15

хлопках , вызванных загрузкой сырого лома, увеличивается поток излучения, воспринимаемый детектором. Износ футеровки и конструктивные, изменения влияют на величину постоянной составляющей излучения. Поскольку остальные величины в выражении (1) являются постоянными, а вьшеприведен- ные в течение одной плавки прак и- чески не меняются, то для времени продувки отдельно взятой плавки выражение (1) можно записать в виде

I а .+ Ь (C-H)S . (2) где Н - уровень расплава в конвер20

уровень расплава торе|

а иЬ -постоянные для данной плавки

величины; С - расстояние от детектора до

дна конвертора. По значениям интенсивности отраженного излучения в двзт. фиксирован- ньк точках с известной высотой II (уровень спокойной ванны и бок кон- , вертора при сливе) решением системы двух уравнений с неизвестными определяют кэффициентыв выражении (2) /

При измерении с анализатора им- пульсных амплитуд снимается сигнал, пропорциональный интенсивности оТ1за- женного от расплава -излучерия.

D

вых

+ь, (c-н). (3)

находится на таком же расстоянии от детектора, что и горловина конвертора, находящегося в вертикальном положении. При появлении сигнала с датчика 5 процессор А опрашивает анализатор 3 импульсных амплитуд и фиксирует полученное значение интенсивности потока отраженного излучения в памяти. Данный цикл повторяется К раз. После накопления всех этих К значений определяется математическое ожидание интенсивности потока излучения, соответствующее верхней границе уроврасплава

макс

К

п li

25

где 1 - средняя интенсивность погокс.

тока излучения, соответствующая верх-: ней границе уровня расплава (у гбрло- эины конвертора);

I; - интенсивность потоков излучения от боковой поверхности конвертора при i-OM измерении;20

К - заранее заданное число опросов.

Ползгченное зйачение запоминается в памяти процессора.

По окончании периода слива стали

процессор 4 переходит в режим ожидания сигнала с датчика положения фурмы. С появлением сигнала с датчика б начинается опрос процессором 4 анализатора 3 импульсных амплитуд. В этот момент уровень расплава в конверторе находится .в крайнем- нижнем положении и интенсивнрсть потока из- лучен11я наименьшая. Аналогично опре- . деляется математическое ожидание ийтенсивности потока излучения, но уже соответствующее нижней границе уровня расплава А I.

J 1

ни

к

где „„„ - средняя интенсивность потока излучения, соответствующая ниж- ней границе уровня расплава}

I. - интенсивность потока излучения от нижней границы уровня расплава.

После определения „„„ процессор 4 вычисляет коэффициенты о и b реше- кием системы двух .уравнений с двумя неизвестными

1макс Ь/(С-Н,„,) , a-bb/(C-H,)S

где tx и b - .искомые коэффициенты;

С - расстояние от дна конвертора до детектора $;

j0

макс . - соответствен о нижний и верхний уровни расплава у ловины (известные величины),

Определив коэффициенты Q и Ь из системы уравнений (6), процессор 4 переходит в основной режим работы, в режим контроля за уровнем .расплава в конверторе. Используя выходной сигнал с анализатора 3 импульсных амплитуд, определяется теку1Д1гй уровень расплава в конверторе по формз ле

Н

(7)

где Н и соответственно т.е- кущие значения уровня расплава и ин-. тенсивности потока излучения.

Вычисленное значение R

сравнивается р И

мохе

Получанное соотноше25

-30 . 35 40

.

55

20

ние передается из памяти процессора 4 на индикаторный блок. 8, -который и показывает текущий уровень расплава. Шщикаторньй блок вьтолнен в виде светодиодной матрицы, имеющей форму конвертора. Так как это электронное устройство, то у него практически отсутствует инерционность.

После того как приходит сигнал об окончании процесса продувки с датчика 6 положения фурмы, процессор 4 выходит из режима контроля за уровнем расплава и начинает работать в режиме ожидания сигнала с датчика 5 положение конвертора о том, что начался слив стали. По приходу этого сигнала начинается новый цикл, работы всего устройства в целом.

Определение текущего значения уровня расплава при додувках плавки осуществляется с использованием коэффициентов, полученных для осповной плавки.

. Коэффициенты линеаризации и днпа- мический диапазон определяются для- каждой плавки, что значительно повышает точность измерения и избавляет от необходимости подстроек в измерительном тракте.

Информация с выхода процессора f; поступает на индикаторньй блок 3 информационное табло 9 и может быть выдана без дополнительной обработки на вводные устройства 10 ЛСУТП конверторного цеха. Шадикаторный блок 8 вьтолнен в В1еде светодиодной матрицы профиля конвертора.

Внедрение устройства в кислородно- конверторном цехе позволит стабгшизировать процесс продувки плавки, практически исключить выбросы расплава из конвертора, сократить потери металла в скреп, снизить расход пшако- обраэующих материалов.

Формула изобретения

Устройство для контроля уровия расплава в конверторе, содержащее расположенные над горловиной конвер- тора источник у-излучения и детектор, подсоединенный через линейный усилитель к анализатору импульсных амплитуд, датчик промежутка времени и блок отображения информации о yjpoBHe расплава, отличающееся тем, что, с целью повышения ТОЧНОСТИ измерения, надежности в работе и упрощения эксплуатации, оно снабжено процессором и датчиками положения конвертора и фурмы, причем вход процес - сора соединен с выходом анализатора импульсных амплитуд, датчиками положения конвертора и фурмы и датчиком промежутка времени, а выход с блоком отображения информации.

Изобретение относится к контролю сталеплавильных процессов. Цель изобретения - повьшение точности измерения уровня расплава в конверторе, надежности ycTpoftctaa в работе и упрощение эксплуатации. УРОВЕНЬ расплава контролируется по интенсивности отраженного от расплава {j -излучения, причем источник (А) у-излучения и детектор (Б) расположены над горловиной конвертора. Сигналы от гетектора (Б) через линейный усилитель .2 поступают на анализатор 3 импульсных амплитуд, выход которого соединен с процессором 4. На другие входы процессора поступают сигналы с датчика 7 промежутка времени, датчика 6 положения фурмы в конверторе, датчика 5 положения конвертора. По сигналам указанных датчиков в процессоре 4 производится вычисление уровня расплава в конверторе во время продувки. 1 кп. (Л tc со ел « ел со