Устройство контроля количества чугуна в миксере Советский патент 1987 года по МПК C21C1/06 

Изобретение относится к контролю ;:оцесса планки F металлургической промышленности, а (астности к контролю количества чугуна в миксере, и может быть осуществлено в сталеплавильных цехах металлургических заводов.

Цель изобретения - псиышение точности контроля количества чугуна в миксере.

На чертеже представлена схема прелагаемого устройства.

Устройство содержит миксер 1,блок 2 управления командоаппаратом, двига тель 3 привода миксера, датчик Д угла поворота миксера, механически связанный с приводом миксера, дат чик 5 пoявлeiп я струи чугуна, датчик 6 тока, вход которого соединен через блок 2 управления командоаппаратом и непосредственно с якорем двигателя привода миксера, первьи блок 7 памяти, первый вход которого соединен с выходом датчика тока, первый блок 8 умножения, второй блок 9 умножения, первый блок 10 вычислительных опера- ций, входы которых соединены с выходом первого блока 7 памяти, блок 11 переключений, первьи выход которого соединен со входом блока 2 управления командоаппаратом, а второй выход со вторым входом первого блока 7 памяти, второй блок 12 памяти, первый вход которого соединен с выходом датчика 4 угла поворота MiiKcepa, а второй - с датчиком 5 г10явле П1Я струи чугуна, первый функциональный блок 13, второй блок 14 вычислительных оп

35 последовательно соединенные второй блок 32 деления, первый вход которого соеди}1ен с выходом третьего блока 30 памяти, а второй вход - с выходом блока 31 вычитания, четвертый блок

рацай, третий блок 15 вычислительных 0 ЗЗ памяти, второй вход которого сое- операции, третий блок 16 шожения, р, выходом реле 28 временп, четвертый функциональный блок 34, третий блок 35 деления, четвер- ты1 блок 36 вычислительных операций, третий блок 37 суммирования, второй вход которого соединен с выходом вто- рог о блока 12 памяти, а выход соединен со входом первого функционального блока 13, со входом второго блока 14 вычислительных операций и со входом 1ретьего блока 15 вычислительных операций.

вход которого соединен с выходом первого функционального блока 13, первый блок 17 суммирования, первый вход которого соединен с выходом третьего блока 15 вычислительных операций, а второй вход - с выходом второго блока 9 умножения. Кроме того, устройство содержит последовательно соединенные первый блок 18 деления, второй функ- щюнальньй блок 19 и четвертый блок 20 умножения, причем первый вход первого блока 18 деления связан с выходом первого блока 17 суммирования, а

50

Датчик 5 появления струи чугуна

второй вход четвертого блока 20 умно-55 представляет собой, например, фото- женин - с выходом первого блока 10 реле типа ФРСУ с контактом BI. Блок вычислительных операций, соединенные 2 управления командоаппаратом пред- между собой третий функциональный ставляет собой контроллер управления блок 21 вход которого связан с выхо- КУ, соединенный с обмотками генерато0

0

5

дом первого блока 18 деления, и пятьш блок 22 умножения.

Устройство также содер лит второй блок 23 суммирования, первый вход которого соединен с выходом четвертого блока 20 умножения, второй вход - с выходом первого блока 8 умножения, третий вход - с выходом третьего блока 16 умножения, четвертый вхрд - с выходом второго блока 14 вычислительных операций, пятый вход - с выходом пятого блока 22 умножения, а выход - со вторым входом первого блока 18 деления, блок 24 индикации, вход которого соединен с выходом первого блока 18 деления, реле 25, вход которого соединен с якорем двигателя привода миксера, блок 26 логического умножения, первый вход которого соединен с выходом реле 25, а второй вход - с датчиком 5 появления струи чугуна, электромагнитную муфту 27, реле 28 времени, входы которых соединены с выходом блока 26 логического умножения, причем электромагнитная муфта механически соединена с датчиком 29 массы. Кроме того, устройство содержит третий блок 30 памяти, первый вход которого соединен с датчиком 29 массы, а второй вход - с первым выходом реле 28 времени, блок 3 вычитания, первый вход которого соединен с выходом третьего блока 30 памяти, а второй вход - с датчиком 29 массы,

5 последовательно соединенные второй блок 32 деления, первый вход которого соеди}1ен с выходом третьего блока 30 памяти, а второй вход - с выходом блока 31 вычитания, четвертый блок

0

0 ЗЗ памяти, второй вход которого сое- р, выходом реле 28 вреДатчик 5 появления струи чугуна

3132508:

pa, причем T-lIl обмотки соединены с контроллером управления через контакты реле Р1, установленного в этом блоке.

Датчик 6 тока выполнен на базе пре-, образователя Е824.

В качестве датчика 4 угла поворота миксера может быть использован, например, преобразователь типа Э-2Д1.

Блок 11 переключений состоит из ю реле Р2 и РЗ, контактов путевого выключателя привода миксера В2 и ВЗ, причем контакт ВЗ замыкается при нака конG f (Ч, R);

I f (G,,R),(I)

где G - масса чугуна в миксере, т; угол попорота миксера в мо- ме}1т появления струи чугуна, град;

радиус эквивалентного пилинд- ра футеровки миксера, м; ток нагрузки двигателя привода миксера, А.

V

R I Аналитическая форма системы (1), выведенная для угла поворота миксера от горизонтальной оси, равного 5 град

лоне миксера на угол более 3

такт В2 замыкается при наклоне миксе- ,5 (угол поворота миксера в 5 град меньра на угол более 5 . Контакты В

и ВЗ включают реле Р2 и РЗ.

В качестве датчика 29 массы использован, например, преобразователь типа Э-2Д1, встроенный в головку платфор- 20 менных весов (масса чугуна в ковше пропорциональна выходному сигналу датчика) .

В качестве блоков 7, 12, 30 и 33 памяти можно использовать, например, 25 регулятор РБА системы АКЭСР, работающий в режиме ПИ-регулятора и охваченный отрицательной обратной связью. В этом случае сигнал на выходе регулятора будет равен в установившемся 30 режиме сигналу на его входе. Если закоротить вход регулятора, т.е. установить рассогласование на входе регулятора равным нулю, регулятор запомнит значение входного сигнала в мо- г мент замыкания и, таким образом, регулятор будет выполнять функцию блока памяти.

Блоки 8, 9, 16, 20 и 22 умножения, блоки 18, 32 и 35 деления, блоки 17, 40 23 и 37 суммирования, блоки 10, 14, 15 и 36 вычислительных операций, функциональные блоки 13 и 19 выполнены, например, на базе преобразователей БВО системы АКЭСР. Функциональные бло 45 ки 21 и 34 выполнены, например, на базе блоков нелинершых преобразований типа БНП системы АКЭСР. В качестве реле 28 времени использовано, например, реле времени типа ВС-4810. 50 Блок 24 индикации выполнен, например, на базе вторичного прибора КСГ1-4.

Количество чугуна в миксере связано с измеряемыми параметрами при

ше его холостого хода для слива чугуна при максимальном его наполнении; поэтому при повороте миксера от горизонтальной оси для слива чугуна агрегат всегда проходит зто положение), имеет вид:

+ ft-L R + fb

С,

,%R -ь,ч

(2)

,2

I Л4 -t- /}-, R -t-,8G., , где ,n, - I bj - коэффициенты.

Измеренный угол поворота миксера в момент появления струи чугуна будет различным при разных вязкостных свойствах жидкого металла. Чем больше вязкость, тем на больший угол повернется миксер до начала слива чугуна прк одинаковом его количестве. Для учета погрешности, связанной с изменением вяз костных свойств металла, введем поправку в определение угла поворота миксера в момент слива чугуна.

1/, L/ -I- Ki + ,(3)

где If - приведенный угол поворота

миксера в момент начала слива чугуна, град; V - коэффициент вязкостных

свойств чугуна, с ; К,К, - коэффициенты.

После подстановки в систему (2) вместо угла приведенного угла поворота миксера LJ , определенного по формуле (3), получаем систему уравнений

Vl+KilK jV)+/i2.R+;2i 7%R +ftf

I + /i,R,gGr

Решив систему уравнений (4) отно(М

сливе чугуна соотношением55 сительно Gr, получаем

- i9l j:i lt2iI)9ill Jli il i i- i- -i-- - -- --- ------ (5)

(7-t-ag(i;-bK,-i-K-V)-(-ci,I

где о/о - (У а - коэффициенты.

G f (Ч, R);

I f (G,,R),(I)

де G - масса чугуна в миксере, т; угол попорота миксера в мо- ме}1т появления струи чугуна, град;

радиус эквивалентного пилинд- ра футеровки миксера, м; ток нагрузки двигателя привода миксера, А.

V

R I Аналитическая форма системы (1), выведенная для угла поворота миксера от горизонтальной оси, равного 5 град

(угол поворота миксера в 5 град меньше его холостого хода для слива чугуна при максимальном его наполнении; поэтому при повороте миксера от горизонтальной оси для слива чугуна агрегат всегда проходит зто положение), имеет вид:

+ ft-L R + fb

С,

,%R -ь,ч

(2)

,2

I Л4 -t- /}-, R -t-,8G., , где ,n, - I bj - коэффициенты.

Измеренный угол поворота миксера в момент появления струи чугуна будет различным при разных вязкостных свойствах жидкого металла. Чем больше вязкость, тем на больший угол повернется миксер до начала слива чугуна прк одинаковом его количестве. Для учета погрешности, связанной с изменением вязкостных свойств металла, введем поправку в определение угла поворота миксера в момент слива чугуна.

1/, L/ -I- Ki + ,(3)

где If - приведенный угол поворота

миксера в момент начала слива чугуна, град; V - коэффициент вязкостных

свойств чугуна, с ; К,К, - коэффициенты.

После подстановки в систему (2) вместо угла приведенного угла поворота миксера LJ , определенного по формуле (3), получаем систему уравнений

Vl+KilK jV)+/i2.R+;2i 7%R +ftf

I + /i,R,gGr

Решив систему уравнений

Массу чугуна G, вытекающего из

миксера за время 1 вить в виде

можно предстаG

Af (А,

,

(6)

где А - постоянный коэф(})ициент; р - плотность чугуна, Нд - начальный уровень напора чугуна в момент , м.

Формула (6) верна при отсутствии fO рованном напряжении на якоре двигателя привода миксера. При величине угла поворота миксера, равной 5 град, срабатывает путевой выключатель привода миксера В2, включающий реле Р2. Кон- )5 такт 1Р2 замыкается, включая реле Р1, обеспечивая поворот миксера на любых скоростях. Контакт 2Р2 замыкается, чем обеспечивается запоминание первым блоком 7 памяти сигнала, пропорциовращения миксера, причем период интегрирования t до. гаен быть меньше времени между двумя поворотами миксера.

Из (6) для равных промежутков времени следует:

Т-/2

Ayi (Н,

G. У о ,1,,,,

-иТ J/2

(7)

Af (Н е-Г А

Г/2

где С - масса чугуна, слитого из мик-20 нального току I нагрузки двигателя

G,

сера за первый промежуток времени O-f/2, т; jn - масса чугуна, слитого из

миксера за второй промежуток времени t/Z-t, т. Из формулы (7) имеем

V

, 1 G, G2

(8)

Таким образом, определив по формуле (8) коэффициент вязкостных свойств чугуна и решив уравнение (5), можно определить массу чугуна в миксере с учетом изменяющихся реологических свойств металла.

Для условий миксера емкостью 1300 т, приводимого во вращение двигателем МП-62, при максимальной скорости вращения коэ|}1фициенты рлвны:

30 вующее началу слива чугуна. Одновременно сигнал, соответствующий единичному, с выхода датчика 5 поступает и на второй вход блока 26 логического умножения. При остановке привода ток

35 на якоре двигателя становится равным нулю, замыкается контакт реле 25 и сигнал, соответствующий единичному, поступает на первый вход блока 26 логического умножения. При этом на выхоd т; К,-5,6 град;К 666 град j X с ;

-5, 72 10 т ; 0/2 298 Ю ; 4Q де блока 26 логического умножения по- (А.т) ; 15/4 36 т/А; - является управляющее напряжение, кото- 1,41 т/град- ; ,53 т/град; dj рое поступает на входы электромагнит- 12,606; o(g -0,241 град- ; ,2АА ; ной муфты 27 и реле 28 времени. При

срабатывании электромагнитной муфты 45 27 датчик 29 массы соединяется с осью врап1ения указателя платформенных весов. Одновременно включается реле 28 времени (начинается отсчет времени), а датчик 29 массы фиксирует количест- 50 во чугуна, залитого в ковш с момента остановки привода миксера. Сигнал с датчика 29 массы поступает на второй вход блока 31 вычитания и первый вход третьего блока 30 памяти. По истече- 55 НИИ промежутка времени /2 срабатывает реле 28 времени и позиционный сигнал с его первого выхода поступа 15 с.

Устройство работает следующим образом.

При повороте миксера 1 для слива чугуна с выхода датчика 4 уг ла поворота миксера на первый вход второго блока 12 памяти поступает сигнал, про порциональный углу поворота миксера. Величина тока нагрузки двигателя 3 привода миксера измеряется датчиком 6 тока, С выхода датчика 6 тока на первый вход первого блока 7 памяти поступает сигнал, пропорц юнальный току нагрузки двигателя миксера. При ве- ет на второй вход третьего блока 30

08А6

личине угла поворота миксера, соответ- cTn Tomero углу, равному 3- град, срабатывает путевой выключатель привода миксера ВЗ, включающий реле РЗ. Кон- такт 1РЗ размыкается, отключается реле Р1 блока 2 управления командоаппа- ратом, размыкаются контакты 1Р1, 2Р1, ЗР1, обеспечивая поворот миксера только на максимальной скорости при фиксипривода миксера при угле поворота миксера, равном 5 град, при максимальной скорости вращения, В момент появления струи чугуна срабатывает контакт В1

датчика 5 появления струи чугуна, По- зиционны сигнал от датчика 5 поступает на второй вход второго блока 12 памяти, который запомнит значение угла поворота миксера ц , соответствующее началу слива чугуна. Одновременно сигнал, соответствующий единичному, с выхода датчика 5 поступает и на второй вход блока 26 логического умножения. При остановке привода ток

на якоре двигателя становится равным нулю, замыкается контакт реле 25 и сигнал, соответствующий единичному, поступает на первый вход блока 26 логического умножения. При этом на выхо711

памяти. Третий блок 30 памяти плпом- нит значение сигнала от датчика массы и на его выходе устанавливается сигнал, пропорциональный массе слитого чугуна за первый промежуток нре- мени t/2 и равный G . Этот сигнал поступает на первый вход блока 31 вычитания и первый вход блока 31 вычитания и первый вход второго блока 32 деления. При дальнейшем сливе металла сигнал с выхода блока 31 вычитания, пропорциональный разности G -С , поступает на-второй вход второго блока 32 деления. С выхода второго блока 32 деления сигнал, пропорциональный величине (G-G), поступает на первый вход четвертого блока 33 памяти. По истечении промежутка времени С снова сработает реле 28 времени и позиционный сигнал с его второго вы- хода поступает на второй вход четвертого блока 33 памяти. Так как масса чугуна, слитого за второй промежуток времени от L/2 доС , определяется, как разность - G, то на выходе четвертого блока 33 памяти зафикоиру- ется сигнал, пропорциональный . Далее этот сигнал поступает на вход четвертого функционального блока 34. С выхода четвертого функционального блока 34 сигнал, пропорциональный In ( ), поступает на третий блок 35 деления. На выходе третьего блока 35 деления будет сигнал, пропорциональный (InG /G /3/4 с) или коэффици- енту вязкостных свойств чугуна V. Этот сигнал преобразуется в четвертом блоке 36 вычислительных операций в сигнал, пропорциональный величине (К + KjV) , и поступает на первый пхо третьего блока 37 суммирования.

Сигнал, пропорциональный току нагрузки I, с выхода первого блока 7 памяти поступает на входы первого блока 8 умножения, второго блока 9 умно- жения и первого блока 10 вычислительных операций. Сигнал с выхода первого блока 10 вычислительных операций, пропорциональный величине о поступает на второй вход четвертого бло- ка 20 умножения. На первый вход четвертого блока 20 умножения с второго функциональног о блока 19 по г 1

ступает сигнал, пропорциональный Gr а на его выходе будет сигнал, пропор- циональный величине ( I) Gr . Этот сигнал поступает на первый вход второго блока 23 суммирования. Сигнал

. . У-:. iusM ( П:1(1кл 8 у.;иоже ия, кроичрииона.пьньи: (V Т, постуипет на liTopoi i пход второго блока 23 суммирования. С выхода второго блока 9 умножения сигнал, пропорцио)1альный величине л Т, поступает HP второй вход первого блока 17 суммирования.

Зафиксированное значение угла поворота миксера Cf с выхода второго блока 12 памяти поступает на второй вход третьет о блока 37 суммирования, на выходе которого будет сигнал, пропор- цион;1льный величине f . ,У. Это значение поступает на входы первого функционального блока 13, второго блока 14 вычислительных операций и третьего блока 15 вычислительных операций. Сигнал с выхода первого функционального блока 13, пропорциональный величине Ц , , поступает на вход третьего блока 16 умножения. С выхода третьего блока 16 умножения сигнал, пропорциональный значениюд L/- , поступает на третий вход второго блока 23 суммирования. С выхода второго блока 14 вычислительных операций сигнал, пропорциональный cx ь -f, поступает на четвертый вход второго блока 23 суммирования. С выхода третьего блока 15 вычислительных операпий сигнал, пропорциональный oi-, g Ц| , поступает на первый вход первого блока 17 суммирования, на выходе которого будет сигнал, пропорциональный о(-, + - а g W -t а , . Этот сигнал поступает на первый пход первого блока 18 деления. На второй вход первого блока 18 деления поступает сигнал с выхода второго блока 23 суммирования, пропорцио- иал1)Ный величине (,с 2+ci-jI)Gr с( 1 -- т + г(; + ск , Gr .

С выхода первого блока 18 деления сигнал, пропорциональны G, поступает на входы третьего функционального блока 21, второго функционального блока 19 и блока 24 индикации. Па вход пятого блока 22 умножения поступает сигнал с выхода третьего функционального блока 21, пропорциональный величине Gr-. С выхода пятого блока 22 умножения сигнал, пропорциональный , поступает на пятьй вход второго блока 23 суммирования.

Испытания макета устройства показали, что использование устройства контроля количества чугуна в 1300-тонном миксере позволяет повысить точность контроля на 30 т. Повышение точ9 . 132508410

ногти контроля приводит к сокращению умножения, второй вход - с выходом простоев кониертерных агрегатов на 1%. первого блока умножения, третий входс выходом третьего блока умно- Формула изобретения жения, четвертьй вход - с выходом

5 второго блока вычислительных операций,

Устройство контроля количества чу- пятьй вход - с выходом пятого блока Гуна в миксере, содержащее датчик уг- умножения, а выход - с вторым входом лаповоротамиксера,вход которого сое- первого блока деления, блок индика- дииен с приводом миксера,датчик появле- ции, вход которого связан с выходом НИИ струи чу1-уна,датчик тока, соединен- Ю первого блока деления, отличаю- ный через блок управления с командо- щ е е с я тем, что, с целью повыше- аппаратом и непосредственно с якорем „ия точности, оно снабжено датчиком двигателя привода миксера, первый массы, третьим и четвертым блоками блок памяти, первый вход которого со- памяти, вторым и третьим блоками де- единен с выходом датчика тока, первый t5 ления, четвертым функциональным бло- и второй блоки умножения, а также ком, четвертым блоком вычислительных первый блок вычислительных операций, операций, третьим блоком суммирова- входы которых соединены с выходом пер- ния, реле, блоком логического умноже- вого блока памяти, блок переключений, ния, электромагнитной муфтой, реле псршлй выход которого соединен с вхо- 20 времени, причем датчик массы, третий дом блока управления командоаппара- блок памяти, второй блок деления,чет- том, а второй выход - с вторым вхо- вертый блок памяти, четвертый функ- дом nfqjBoro блока памяти, второй блек циональный блок, третий блок деления, памяти, первый вход которого соеди- . четвертый блок вычислительных опера- нен с выходом датчика угла поворота ций, третий блок суммирования соеди- миксера, а второй - с датчиком появ- нены последовательно, вход реле сое- лоиия струи чугуна, первый функцио- динен с якорем двигателя цривода мик- ппльн::;Г блок, блок вычисли- сера, а его выход - с первым входом тельных операций, трстш блок вычис- блока логического умножения, второй хштельпмх операци, третий блок умно- 0 вход которого соединен с датчиком по- жеппя, соединенный с выходом первого явления струи чугуна, а выход - с функ1,иои,): Ы1ог о блока, первый блок электромагнитной муфтой, электромаг- суммиро.ч.-Н Ия, nei.iHhii i вход которого нитная муфта механически соединена с соединен с выходом грстьего блока вы- датчиком массы, вход реле времени со- чисии , е; ьнь;х операций, а второй вход - 35 единен с выходом блока логического с иыход(,1м второго блока умножения, умножения, первый выход - с вторым пос.ченовательпо сое.цинеиные первый входом третьего блока памяти, а вто- б.пок деления, Biopoii 11) нкпиональньй рой выход - с вторым входом четверто- блок, четиерть 6;i(iK умножения, при- го блока памяти, блок вычитания, пер- чем liepiMi; ; н:-;од нериог о блока деле- 40 вый вход которого соединен с выходом ПИЯ си.чз Ш с выходом первого блока третьего блока памяти, второй вход - сумг-п роиания, а BTOpoii вход четвер- с выходом датчика массы, а выход - с ТОГЧ1 блока умножения - с выходом пер- вторым входом второго блока деления, вого блока Г;ь:чис1;ительных операций, при этом второй вход третьего блока coeAiiJiRiHibie между собой третий функ- 45 суммирования соединен с выходом вто- циональньи блок, вход которого свя- рого блока памяти, а выход - с входа- зан с выходом первого блока деления, ми нервого функционального блока, вто- и пятый блок 1ножения, второй блок рого блока вычислительных операций и суммирорлния, первьп вход которого третьего блока вычислительных опера- соединен с выходом четвертого блока 50 ций.

Изобретение касается коятропя количества чугуна в миксере. Цель изобретения - псжьимеиие то пин- М контроля. Существо изобретения чмклн ча- ется в том, что в устройстве (-оно- купностью блоков и связеГ между ними решается следующее- уравнение- Сг,г. + (с/, +о(., I) 1+ ( -f K,-l-K .: ,1 с/( ( U + K,)-f-o(J /ic.,-ot,(i, + K,+K,V) , где (Хц . .. .jiq , К ;, К ; - ) аты; (.г -Т- а- S f:yrv, MIC а чугуна в миксере; ц - угол по- i-cpo ia миксера в момент появления с;рул чугуна; I - ток нагрузки двига- 11М. нривода миксера; V - коэффици- 1 ii: вязкостных свойств чугуна. Для lieLn niH уравнения используются дат- глк 4 угла поворота миксера, датчик 5 нояв.чения струи чугуна, датчик 6 гпка, блоки 7-23 определения массы уна в миксере по величине тока .,г1елч привода миксера и углу нак- Л Ч-,; микс ера в мо(ент появления струи , блок 24 индикации. Поставлен- H.ib: iie. U. достигается путем введения ;1лм1: :1нительных блоков для определения ь о ь. и гициента V вязкостных свойств чуг унл, исгюлнзуюших информацию от ;i:n ; а 29 массы чугужт в ковше, и :... Ч ,и:я определения поправки к I i; 11, орота миксера в момент появ- :. п1г,-{ струи чугуна, что позволяет по- |;:1с ть точность коитроля массы чугуна в миксере. 1 ил. - грг (Л со ьо СП сх 4