Устройство для контроля уровня ванны в конвертере Советский патент 1989 года по МПК C21C5/30 

1

Устройство (фиг.1) содержит после- 1овательно соединенные между собой Датчик 1 давления газов в конверте- i)e, предварительный усилитель 2, низкочастотный фильтр 3, блок 4 автоматического усиления, смеситель 5 с подключенным к нему гетеродином 6, полосовой фильтр 7, усилитель 8, детектор 9. Вход блока 10 определения :амплитуды колебания давления газов IB конвертере соединен с предвари- 1тельным усилителем, а выход - с входом первого блока П умножения, второй вход которого подключен к выходу детектора 9. Выход первого.бло- 1ка 11 умножения соединен с входом второго блока 12 умножения, второй вход которого подсоединен через первый блок 13 сложения, третий блок 14 I умножения к выходу блока 15 определе- i ния степени окисления углерода до СО 1 в -полости конвертера. Второй выход : блока 15 определения степени окисления углерода до СО в полости конвертера через четвертый блок 16 умножения второй блок 17 сложения подкгао- чен к входу пятого блока 18 умножения к которому также подключен блок 19

определения скорости обезуглерожива- I ния ванны, соединенный-с третьим. :вы- i ходом блока 15 определения степени окисления углерода до СО в полости конвертера. Выход пятого блока 18 ум- i ноження подключен к первому блоку 20 I деления, второй вход которого соеди- нен с выходом второго блока 12 умножения, а выход - с блоком 2 сравнения, соединенным через блок НЕ Z/. с первым 23 и непосредственно с вто- . рым 24 ключами, вькоды которых через блок ИЛИ 25 соединены с третьим блоком 26 сложения. Выход первого бло- ка 20 делений соединен через второй блок 27 деления и четвертый блок 2« сложения с вторым входом первого ключа 23. а- также .Рез шестой блок блок 29 умножения, пятый блок 30 ело жения, блок 31 извлечения корня и, шестой блок 32 сложения к второму входу второго ключа 24. Первый выход блока 33 определения внутреннего радиуса цилиндрической части конвертера подсоединен к второму блоку 27 дления, первому вычислительному блоку 34, а второй выход - к первому и второму вычислительным блокам 34 и З Первый выход первого 34 вычислительного блока соединен с вторым входом

0

. Ь

четвертого блока 28 сложения. Первый выход-второго вычислительного блока 35 подсоединен к шестому блоку 29 умножения, второй и третий выходы - соответственно к третьему и четвертому вычислительным блокам 36 и 37, а четвертый - к третьему вычислительному блоку 36. Первый и второй выходы третьего.вычислительного блока 36 соединены соответственно с вторыми входами пятого и шестого блоков 30 и 32- - сложения, а вькод четвертого вычислительного блока 37 - с вторым вхо- ,5 дом блока 21 сравнения. Кроме того, четвертый вычислительный блок 37 соединен с перв-ым выходом блока 33 определения внутреннего радиуса цилиндрической части конвертера и вторым и РО третьим выходами первого вычислительного блока 34. Вькод третьего блока 28 сложения соединен с регистрирующим прибором 38,

Блок 10 определения амплитуды ко- 25 лебаний давления газов в конвертере (фиг.2) содержит первый узел 39 срав30

нения, соединенный с третьим ключом 40, и второй узел 4 сравненияj соединенный с четвертым ключом 42, Третий ключ 40 соединен через первый узел 43 задержки с первым узлом 44 памяти, схема сброса которого соединена с выходом первого узла 39 сравнения, который также соединен с пер- .вым узлом 45 дифференцирования. Кро- ме того, схема сброса первого уз- ла 44 памяти соединена через второй узел 46 задержки с вторым узлом 47 дифференцирования. Четвертый ключ 42 ,п через третий узел 48 задержки соеди- нен с вторым узлом 49 памяти, схема сброса которого соединена с выходом второго узла 41 сравнения, который также соединен с вторым узлом 47 диф- .. ференцирования. Кроме того, схема сброса второго узла 49 памяти соединена через четвертый узел 50 задержки с первым узлом 45 дифференцирования. Выходы первого и второго узлов 45 и 47 дифференцирования соединены через блок ИЛИ 51 и пятый узел 52 задержки с пятым ключом ЬЗ. Выходы первого и второго узлов 44 и 49 памяти соединены соответственно с входом первого и второго узлов ЗУ и 41 сравнения и с входом первого узла 54 суммирования, выход которого соединен с пятым ключом 53, Выход пятого ключа 53 соединен с входом

50

55

14637

третьего узла 55 памяти, схема сброса которого соединена с блоком ИЛИ 5.

Блок 15 определения степени окисления углерода до СО в полости кон- вертера (фиг.З) содержит анализаторы 56 и 57 состава отходящих газов на СО и СО, соединенные с вторым узлом 58 суммирования, анализатор 59 ю состава отходящих газов на Og,соединенный с третьим узлом 60 суммирования, к которому, кроме того, подключен анализатор 57 состава отходящих газов на СО. Выходы третьего - 5 и второго узлов 60 и 58 суммирования соединены с первым узлом 61 деления, подсоединенным к четвертому узлу 62 суммирования.

Блок 19 определения скорости обез-2о углероживания ванны (фиг.4) содержит анализаторы 63 и 64 состава дутья на азот и аргон, соединенные с пятым узлом 65 суммирования. Анализаторы 66 и 67 состава отходящих газов 25 на аргон и азот соединены с шестым узлом 68 суммирования. Пятый и шестой узлы 65 и 68 суммирования подсоеинены к второму узлу 69 деления, выход которого связан с первым уз- . ЗО лом 70 умножения. Второй вход первого узла 70 у14ножения связан с датчи- ом 71 расхода кислорода, а выход - с вторым узлом 72 умножения, выход оторого является выходом блока 19.

оЬ

Блок 33 определения внутреннего радиуса цилиндрической части конвертера (фиг.5) содержит первый узел 73 задания, первый и второй выходы кото- рого соединены с третьим узлом 74 умножения, а третий - с седьмым узлом 75 суммирования, который также связан с третьим узлом 74 умножения. Четвертый, пятый и шестой выходы первого узла 73 задания подсоединены к восьмому узлу 76 суммирования, к которому также подк.шочен датчик 77 расстояния сопла фурмы от ее исходного положения до уровня ванны. Выход узТ /;

ла /D подсоединен к четвертому узлу 78 умножения, к которому, кроме того, подсоединен второй выход первого узла 73 задания. Выходы седьмого узла 75 суммирования и четвертого узла 78 умножения подключены к третьему узлу 79 деления, выход которого подключен к узлу 80 извлечения корня и является первым вьпсодом бло-

696

ка 33 . Выход узла 80 извлечения, корня является вторым выходом блока 33.

Первый вычислительный блок 34 (фиг.6) содержит второй узел 81 задания, соединенный с пятым узлом 82 умножения и первым узлом 83 возведения в степень . Выходы узлов 82 и 83 соединены с девятым узлом 84 суммирования, выход которого подключен к шестому, узлу 85 умножения, который, кроме того, связан с вторым узлом 81 задания. Выход шестого узла 85 T-IHO- жения соединен с четвертым узлом 86 деления, выход которого является первым выходом блока 34. Вторые входы пятого узла 82 умножения и девятого узла 84 суммирования соединены соответственно с узлами 80 и 79 блока 33, а вь.-ходы узлов 82 и 83 являются вторым и третьим выходами блока 34.

Второй вычислительный блок 35 (фиг,7) содержит третий узел 87 задания, соединенный с десятым узлом 8 суммирования, к которому также подсоединен узел 80 блока 33, и пятым узлом 89 деления, к которому также подсоединен десятый узел 88 суммирования.. Выход пятого узла 89 деления соединен с вторым узлом 90 возведения в степень, выход которого является первым выходом блока 35. Выходы третьего узла 87 задания являются : вторым и третьим выходом блока 35, а выход пятого узла 89 деления - четвертым выходом блока 35.

Третий вычислительный блок 36 (фиг.8) содержит седьмой узел 91 умножения, соединенный с узлами 87 и 89 блока 35, выход которого связан с третьим узлом 92 возведения в степень. Выход третьего узла 92 возведения в степень связан с одиннадцатым узлом 93 суммирования, второй вход которого связан с седьмым узлом 91 умножения, а выход является первым выходом блока 36, вторым выходом которого является выход узла 92.

Четвертый вычислительный блок 37 (фиг.9) содержит двенадцатый узел 94 суммирования, соединенный с восьмым узлом 95 умножения, второй вход которого связан с узлом 87 блока 35, а выход является выходом блока 37. Двенадцатый узел 94 суммирования соединен с первым выходом блока 33 определения внутреннего радиуса цилиндрической части конвертера (узел 79).

вторым и третьим выходами первого 34 Вычислительного блока (узлы 82 и 83). В качестве датчика 1 давления га- isoB в конвертере может быть использован стандартный измеритель давления с усилителем.

Отбор давления газа в полости конвертера располагается в шлемной части конвертера над цапфой и представ- :ляет собой трубу, приваренную к кор- пусу конвертера в- сообщающуюся с полостью конвертера через, отверстие в футеровке. Измеритель давления располагается на наружном конце трубы в водоохлаждаемом кожухе. Коммуника- I ции (для подвода газа, подвода и от- вода воды, подвода кабеля) введены через отверстие в неприводной цапфе конвертера.

Подвод сжатого воздуха к отбору давления газа в полости конвертера предотвращает ошлаковьшание отверстия в футеровке конвертере..

Анализаторы состава отходящих газов на СОг.СО,0,,Аг и N состава дутья на Nj, и Аг представляют собой, например,масс-спектрометрическии газоанализатор. В качестве датчика /1 , расхода кислорода используется авто-: : матическая система контроля и регу- лирования расхода кислорода, а в ка- честве датчика 77 расстояния фурмы

от ее исходного положения до уровня , конвертерной ванны - автоматическая система контроля и регулирования положения фурмы.

БЛОК 4 автоматического регулирования усиления вьшолнен в виде усили теля с переменным коэффициентом усиления, изменяющимся автоматически, и служит для поддержания на выходы блока 4 заданного значения амплитуды акустического сигнала независимо от изменения амплитуды входного си- нала.

Остальные блоки могут быть выполнены на базе стандартных блоков АКЭСР и стандартных средств вычисли

тельной техники.

Исследованиями доказано, что колбания скорости обезуглероживания ваны приводят к изменению давления га зов в полбсти конвертера, которое передается по газоотводящему тракту

Используя термодинамические, зависимости от квазистационарного процса при допущении изохорности реакц горения, получать амплитудны

9

ухарактеристики колебаний давления

газов.

Согласно первому закону термодинамики

0

15

20

25

30

.

си

где

A Q uQ

ли.

(1)

AQ

где q

Um 35

-теплота, сообщаемая рабоче- му телу,кДж;

изменение внутренней энергии рабочего тела, кДж. Кроме того, тепловьщеление в системе в течение одного цикла колебания можно определять как

-aUm. ,(2)

f

-удельная теплота сгорания тбплива, кДж/кг (для газообразного топлива кДж/кг при нормальных условиях);

-расход топлива, кг/с;

-частота колебаний давления газа, Тц.... .

Согласно теории классической статистики Максвелла изменение внутренней энергии газа может быть определено по формуле

-f-r -масса газа, кг;

-молярная масса газа, кг/моль;

-с учётом колебательных число степеней свободы дви жения одной молекулы газа;

-изменение температуры гаUU

(3)

где

m (U

ЛТ

за, Kj

40

R - универсальная газовая по- стоянная, равная 8,314 кДж/

, /кмольк. Для описания состояния реального газа при низких давлениях и высоких температурах, что имеет место в кислородно-конвертерном процессе, мож- но использовать уравнение Менделеева- Клапейрона:

1 -2- R.т, ()

- амплитуда колебаний давления газа, Па; V - объем газа, м ; Используя соотношения (1)-(4), получают выражение для амплитуды коле- ..,. баний давления,газа:

P ,2.0..

Счита я, что во время продувки конвертера выделяются только углеродсо50

bP V где UP

146376910

держащие газы СО и СО для кислород- 5) можно преобразовать но-конвертерного процесса выражение

Р 2 ,q,+ (1 -yco)qcoJUc

rfc;i c: o Ko )i3();-

J-I

где амплитуда колебания давле- i , с учетом колебательных

ния газов в рабочем прост- число степеней свободы двигранетве конвертера,Па;,жения одной молекулы соот со степень окисления углерода ветственно окиси и двуокидо СО в полости конвертера,си углерода, равные 6 и 8,определяемая как объемная V. объемы соответственно внутдоля окиси углерода в кон- ренней полости и конвертера вертерных: газах;„ „ ванны,

удельные тепловые эффекг f., - частота колебаний движения ты реакции горения углерода конвертере. Гц

ванны с астием холодного Обозначив

кислорода соответственно до .. .. „,,ч

СО и СОг., равные 10460 и I е х

31250 Дж/кг;где свободный объем конвертера,

Uj. - скорость выгорания згглерода м в ванне конвертера, кг/cj получают

ос

: 2.1о .а;со-Чс.М1-Усо) лЛ 2.(чсо

Cffco ico+ о -JcoHcoJ ЛРк-fK ifco(ico- i«7 ic oj P K

Учитьшая, чтоуглерода, кислорода, азота и аргона

( .5)2.rj:5Q Q . в отходящих газах, %;

° С0г+ СО Njg, Arg - содержание азота и ар игССОг + га гона (в окружающем воздухе (принимаи 0,005.36. ) 35 ется постоянным),%i

содержание азота и арго- тт 1--5JLC V U на в &уть1,%;

гI («1) и,и - расход соответственно 2ьАг ходящих газов и дутья, при нормальгде-СО,.,СО, 0, Nj,Ar -содержа- условиях, , , ние соответственно окиси и двуокиси получают

2 1п Гг ° 0

2-10 (--;Vсь

X

к

.. Q. f, 5 СО,- 2,50,,-н 50 1

55г со;;- ч«, J

Г( -C9l-l2x5 0 j. 1 о 5)i + f 1 S О-- - 2 5-Огг+ 50 . . 1

L СО,- СО, 0.5)1,,+ ( 1,5 - -.-.-.I-.--)ixoJuPK f

, 0,00536 i- (СО. ..-02) .

С цельто получения более высокогоСвободный объем конвертера, когда

сигнала амплитуду колебаний давления gg уровень ванны находится ниже верхней

газов в конвертере измеряют, на резо-конической части конвертера,

нансной частоте.

На фиг. 10 представлена геометрия i:. v . / г 2«, ,

конвертера и ванны.сь цЛ

X

к

+ (ь;в-ь),

(13)

це h - высота верхней конической

части конвертера, м; г - радиус горловины конвертера, MJ г - внутренний радиус цилиндри ческой части конвертера,м; h - высота свободного объема

конвертера для случая, когд I уровень ванны достигает отметки ниже верхней конической части конвертера,м. Из формулы (13) получают

сб -H h(.) - rj

(14

i В случае, когда уровень ванны конвертера находится выше цилиндри- I ческой части, свободный объем конве I тера представляет усеченный конус. : Учитывая то, что

Чв

h

v;

(15)

де

h - высота свободного объема конвертера для случая,ког,

да уровень ванны достигает отметки выше цилиндрической части, м;

- радиус верхней конической части конвертера в сечении, соответствующем отметке уровня ванны, м,

+ h

ев

(Гц- г);

(16)

., Jl. Г lI i:-Ef (h ) + сб-- 3 L h

, (ь:,)Чз/ь;,

h

се

А

-f-г - Г

)

ЗУсвЬ-1г(;;;-г )

rh

Гц-г

-С1) 50

Объединяя формулы (14)-(18),полу- чают зависимости для определения уровня; ванны в конвертере:

55

.h(. -Г

при V,e- -1-7Ь(гПг.Гц4-г)Э.О

(19)

1( ,,.h V(Vr)

r-h

Гц- г

при V,g - -j-lr.h (rbr- ) 0

где h - уровень ванны в конвертере, м;

h - высота полости конвертера,м . Внутренний радиус цилиндрической части конвертера можно определить путем преобразования -уравнения . G,p.V., (20)

где G - масса металлошихуы,т{ : 5 р - плотность металлошикты, т/м

V - объем металлошихты, м . Металлошихта в в анне конвертера за- занимает объем, состоящий из объемов 0 цилиндрической части и нижней части полости конверте ра

См р(),)

где V - объем металлошихты в цилиндрической части полости кон- 25 . вертера, м ;

V - объем нижней части полости

Н Ч3

конвертера, м .

Объем металлошихты в цилиндрической части полости конвертера опреде 30 ляют из следующего уравнения:

(22)

Уц Г. r.f. h

,1 -ц

ц

где h - высота металлошихты в ци линдрической части полости 5 .конвертера,м.

Высоту металлошихты в цилиндрической части полости конвертера опреде(23)

50

ляют по формуле

iL b|;g-lin.4, 0 где h - высота нижней части конвер тера,м.

Высоту свободного объема конвертера определяют по следующему уравнению: ,„,. 45 н -Н , (24)

где Н - значение высоты фурмы от ее исходного верхнего положения до уровня ванны,MJ Н - значение высоты фурмы от

ее исходного верхнего положения до кромки горловины конвертера в его рабочем положении,м.

Подставляя формулы (22)-(24) в вы- 55 ражении (21), получают

G« -;rpr(h,-H,-bH -Ч,) -ь р V(25) Учитьшая, что

GA+ Сч,

(26)

131463769

де Сд,Сч - масса лома и чугуна на

плавку, т, реобразуем уравнение (25);

ум он уг по (27) . го пр зн вх Q от ци по ка пр

-

,,, 7()

Благодаря наличию в предлагаемом устройстве дополнительных блоков определения амплитуды колебаний давления газа в конвертере, например на резонансной частоте, скорости обезуглероживания ванны, степени окисления углерода до СО в полости конвертера, определения внутреннего радиуса цилиндрической части конвертера и связей между ними уровень ванны в конвер таре контролируют по ходу продувки с более высокой точностью и надежностью.

Устройство для контроля уровня ванны конвертера работает следующим образом.

(27)

°Tlfc o(4co-qcoj)+qco3 поступает пятый блок 18 умножения, в который одновременно поступает из блока 1

С момента начала продувки кислорода через фурму сигнал о давлении га- 25 сигнал, пропорциональный скорости

зов в рабочем пространстве конвертера поступает от датчика I, усиливается в предварительном усилителе 2 и поступает на низкочастотный фильтр 3, который выделяет спектр частот, соответствующих резонансной

обезуглероживания ванны. Выходное пряжение из пятого блока 18 умноже ния поступает в первый блок 20 дел ния, на второй вход которого однов 30 менно поступает выходное напряжени от второго блока 12 умножения. Так образом, на выходе первого блока 2 деления получают напряжение, пропо циональное значению у.. , согласно в

обезуглероживания ванны. Выходное напряжение из пятого блока 18 умножения поступает в первый блок 20 деления, на второй вход которого одновре- 30 менно поступает выходное напряжение от второго блока 12 умножения. Таким образом, на выходе первого блока 20 деления получают напряжение, пропорциональное значению у.. , согласно выра

частоте свободного объема конвертера. Сигнал с выхода низкочастотного фильтра 3 поступает на вход блока 4

автоматического регулирования усиле- „д жению (8). Это напряжение поступает ния, на выходе которого получается на блок 21 сравнения, на второй вход сигнал постоянной амплитуды со спект- которого от блока 37 поступает напря14

умножения. Выходной сигнал, пропорци- он льный значению степени окисления углерода до СО в полостц конвертера, поступает с блока 15 на вход третье- . го блока 14 умножения, выходное напряжение которого, пропорциональное значению jf со - -со со поступает на вход блока 13. Выходное напряжение Q от первого блока 13 сложения, пропорциональное сумме Jco ico-ico) + ico2 поступает на второй вход второго бло- ка 12 у шожения. Выходной сигнал, пропорциональный значению степени

15 окксле:н:ия углерода до СО в полости конвертера, поступает от блока 15 на вход четвертого блока 16 умножения, выходное напряжение которого пропорционально выражению )Г. ( )

20 Выходное напряжение второго блока 17 сложения, пропорциональное выражению

°Tlfc o(4co-qcoj)+qco3 поступает на пятый блок 18 умножения, в который одновременно поступает из блока 19

25 сигнал, пропорциональный скорости

обезуглероживания ванны. Выходное напряжение из пятого блока 18 умножения поступает в первый блок 20 деления, на второй вход которого одновре- 30 менно поступает выходное напряжение от второго блока 12 умножения. Таким образом, на выходе первого блока 20 деления получают напряжение, пропорциональное значению у.. , согласно выра„д жению (8). Это напряжение поступает на блок 21 сравнения, на второй вход которого от блока 37 поступает напря

Изобретение относится к черной металлургии, а именно к контролю и регулированию проце сса кислородно- конйертерной плавки, и предназначено для контроля уровня ванны в конверте- , ре. Цель - увеличение точности и надежности контроля. В основу техничес - кого решения положен контроль уровня анны с учетом влияющих на этот параг метр массо-теплообменных процессов„в о 1 Изобретение относится к черной мет таллургии, а именно к контролю и регулированию процесса кислородно-конвертерной плавки. Целью изобретения является увеличение точности и надежности контроля уровня ванны в конвертере. На фиг.1 представлена схема уст- ройства для контроля уровня ванны в конвертере; на фиг.2 - схема .блока определения амплитуды колебаний давления, газов в конвертере; на фиг.З - то же, степени окисления углерода рабочем пространстве конвертера, определяемых скоростью обезуглероживания, а также температурой расплава. Благодаря использованию дополнительных блоков определения амплитуды колебаний давления газов в конвертере, например на резонансной частоте, скорости обезуглероживания ванны, степени окисления углерода до СО в полости конвертера, определения внутреннего радиуса цилиндрической части конвертера и связей между ними возможен контроль уровня ванны в кон-- вертере по ходу продувки с более высокими точностью и надежностью. Использование более точного и над.ежио- го выходного параметра устройства при управлении плавкой приводит к уменьшению числа промежуточных повалок агрегата, повышению его производительности и экономии огнеупорных материалов, что снижает себестоимость выплавляемой стали. 10 ил. (/; с до СО в полости конвертера; на фиг.4 - то же, скорости обезуглероживания ванны на фиг.5 - то же,- внутреннего радиуса цилиндрической части конвертера; на фиг.6 - схема первого вычислительного блока; на фиг.7 - схема второго вычислительного блока; на фиг.8 - схема третьего вычислительного блока; на фиг.9 - схема четвертого вычислительного блока; на фиг.О- схема конвертера с геометрическими размерами. а ОС ч о; о;

ром частот, соответствующих резонансной частоте свободного объема конвертера, На смеситель 5 поступает сигнал с выхода блока 4 автоматического регулирования усиления и сигнал,выработанный гетеродином 6. Разность частот этих сигналов проходит через полосовой фильтр 7, усиливается уси- лителем 8 и вьтркмляется детектором 9. С выхода детектора 9 сигнал, пропорциональный частоте колебания газов в конвертере, поступает в первый блок 11 умножения. Напряжение с выхода предварительного усилителя 2 поступает на вход блока 10 определения амплитуды колебаний давления газов в конвертере, выходное напряжение ко

Торого поступает на вход первого. блока 11 умножения. Выходное напряжение с первого блока 11 умножения, пропорциональное произведению

,

к

поступает на второй блок 1 2

жение, пропорциональное выражению r. ii h( Гц+ ). При выполнении условия Vcgb -r-/Th( .Гц+ г ) на

выходе блока 21 сравнения появляется нулевой сигнал, который инвертируется в блоке НЕ 22 и открьшает первый ключ 23, Напряжение, пропорциональное значению V. , с выхода первого блока 20 деления поступает на второй блок 27 деления, выходное напряжение которого, пропорциональное значению , поступает на четвертый блок 28 сложения. С выхода блока 28 напряжение, пропорциональное разности (V g/Гц-oi,), поступает через ключ 23 и блок ИЛИ 25 на третий блок 26 сложения (здесь oJ., || Ь(г +г-Гц-2гц)/ 7(3 Гц) , При выполнении условия

V ---fh (г +г.Гц+Гц )на выходе бло15

1463769

16

1ка 21 сравнения появляется единичный |сигнал, который открьшает второй |ключ 24, Напряжение, пропорциональ- ное параметру , , с выхода первого

ти записано напряжение, соответствующее максимальному значению давления газов. Аналогично работает цепь: второй узел 41 сравнения - ключ 42 - третий узел 48 задержки - второй узел 49 памяти, но при этом на вход задания узла 39 сравнения подключен сигнал с предварительного усилителя 2, а на параметрический вход - напряжение с узла 49 памяти.

Таким образом, во втором узле 49 памяти записывается значение, соответствующее минимальному .значению давблока 20 деления поступает на шестой блок 29 умножения, выходное напряжение которого. пропо рционально выражению Vc6 (здесь 1Г(Гц-г) . :Выходное напряжение с шестого бло- ю |ка 29 умножения поступает на пятый iблок 30 сложения, выходное напряже- I ние которого, пропорциональное сум- ei Ч- п/ . г ппгтлгпает на . блок 31 изв- .

iUeti ipH°rSe b, (r.hXvr)) ,5 ления газо. Напряжение С блока 3, „а„ряже.„в . -P- J ™--JJ™ л 5Д с мирования. В момент появления на- пряжения, соответствующего нулевому 20 на выходе первого узла 39 сравнения (после достижения максимального значения давления), на выходе первого узла 45 дифференцирования появляется напряжение, которое через узелИЛИ 51 25 и узел 52 задержки открывает пятый ключ 53. То же происходит при появлении напряжения, соответствующего нуj|

циональное выражению At пает на шестой блок 32 сложения, с выхода котЬрого напряжение, пропорци ональное выражению ( ) 4 riCLJllJ liV/% j,.-4 ----- --л- А

(здесьо 4 / Ц- Н поступает через кл1йч 24, блок ИЛИ 25 на третий блок 26 сложения в котором происходит определение параметра hg согласно формуле (195 . Значение Ь фиксируется регистрирующим прибором 38.

Блок 10 определения амплитуды колебаний давления газов в конвертере работает следующим образом.

.Сигнал с выхода предварительного усилителя 2 поступает на вход первого узла 39 сравнения, на второй бход которого поступает напряжение с первого узла 44 памяти (в данном случае напряжение соответствует Нулевому). Тогда с выхода первого узда 39 сравнения снимается напряжение, соответствующее единичному, которое открывает ключ 40. Ключ 40 пропускает сигнал с предварительного усилителя 2 на вход первого узла 44 памяти. Сигнал задерживается в узле 43 задержки. При изменении давления газа в

Cirlfi j - - - левому на выходе второго узла 41 сравнения (после достижения минимального 30 значения давления). В эти моменты сбрасьшается прежнее значение в третьем узле 55 памяти, а новое значение с выхода узла 54 суммирования, пропорциональное двойному значению

,.. -ам шитуды изменения сигналов давле- °ния газов в конвертере, переписьшает- ся в третий узел 55 памяти. После этого происходит сброс прежнего значения либо в первом 44 либо во вто40 ром 49 узле памяти. При появлении сигнала на выходе второго узла 47 дифференцирования через узел 46 за- дерти сбрасьшается первый узел 44 памяти, а, при появлении сигнала на

50

ixxj. Ие11 1л 1 п j f

конвертере в сторону увеличения опи- д тходе первого узла 45 дифференциро- саний цикл повторяется и-новое значе- , четвертый узел 50 задержние записьшается в первом, узле 44- /.о «о

памяти. При изменении значения давления в газоходе в сторону уменьшения напряжение, поступающее с узла 44 памяти на вход первого узла 39 срав- нения,оказьшается вьш1е,чем напря же- ние .с предварительного усилителя 2, и на выходе первого узла 39 сравнения появляется напряжение, соответствующее нулевому. Ключ 40 остается запертым, и значение напряжения, записанное в узле 44 памяти, не меняется. ; Таким образом, в первом узле 44 памяЙО-ПГАЛ Tj.v-t v,- --J.ки сбрасьшается второй узел 49 памяти.

Блок 15 определения степени окисления углерода до СО в полости конвертера работает следующим образом.

Сигнал, пропорциональный содержанию СОг в отходящих газах, пос тупает с анализатора 56 на второй узел 58 55 суммирования. Туда же одновременно поступает сигнал от анализатора 57 содержания СО в отходящих газах. С выхода второго узла 58 суммирования

16

9

ти записано напряжение, соответствующее максимальному значению давления газов. Аналогично работает цепь: второй узел 41 сравнения - ключ 42 - третий узел 48 задержки - второй узел 49 памяти, но при этом на вход задания узла 39 сравнения подключен сигнал с предварительного усилителя 2, а на параметрический вход - напряжение с узла 49 памяти.

Таким образом, во втором узле 49 памяти записывается значение, соответствующее минимальному .значению дав

ления газо. Напряжение -P- J ™--JJ™ л 5Д с мирования. В момент появления на- пряжения, соответствующего нулевому на выходе первого узла 39 сравнения (после достижения максимального значения давления), на выходе первого узла 45 дифференцирования появляется напряжение, которое через узелИЛИ 51 5 и узел 52 задержки открывает пятый ключ 53. То же происходит при появлении напряжения, соответствующего нуCirlfi j - - - левому на выходе второго узла 41 сравнения (после достижения минимального 0 значения давления). В эти моменты сбрасьшается прежнее значение в третьем узле 55 памяти, а новое значение с выхода узла 54 суммирования, пропорциональное двойному значению

.. -ам шитуды изменения сигналов давле- °ния газов в конвертере, переписьшает- ся в третий узел 55 памяти. После этого происходит сброс прежнего значения либо в первом 44 либо во вто40 ром 49 узле памяти. При появлении сигнала на выходе второго узла 47 дифференцирования через узел 46 за- дерти сбрасьшается первый узел 44 памяти, а, при появлении сигнала на

1 п j f

д тходе первого узла 45 дифференциро- , четвертый узел 50 задерж0

д тходе первого узла 45 дифференциро- четвертый узел 50 задерж- /.о «о

ЙО-ПГАЛ Tj.v-t v,- --J.ки сбрасьшается второй узел 49 памяти.

Блок 15 определения степени окисления углерода до СО в полости конвертера работает следующим образом.

Сигнал, пропорциональный содержанию СОг в отходящих газах, пос тупает с анализатора 56 на второй узел 58 5 суммирования. Туда же одновременно поступает сигнал от анализатора 57 содержания СО в отходящих газах. С выхода второго узла 58 суммирования

1463769

на вход первого узла 61 деления посту- суммирования, пает сигнал, пропорциональный сумме C0f.+ COj, Сигнал, пропорциональный ; содержанию 0 в отходящих газах, поступает с анализатора 59 в третий узел 60 -суммирования, куда одновременно поступает сигнал от анализатора 57 содержания СО в отходящих гав который одновремеино из узла 73 задания поступает сигнал, пропорциональный массе лома и чугуна на плавку. Выходное напряжение седьмого узла 75 суммирования пропорцио- «знально величине G - p-Vi . Значение высоты положения фурмы от ее исходного верхнего, положения до уровзах, С выхода третьего узла 60 сумми--|о ня ванны измеряется датчиком 77, вырования на второй вход первого узла 61 деления поступает сигнал, пропорциональный выражению 2,5 х X 0л+ 50.,С выхода узла 61 деления снимается напряжение, пропорциональное первому члену правой части выражения (9) . Выходное напряжение четвертого узла 62 суммирования пропорционально параметру

ходкое напряжение которого поступает на восьмой узел 76 суммирования, куда поступают также сигналы с первого узла 73 задания о высоте полости кон- 15 Бартера, значении высоты положения фурмы от ее исходного верхнего положения до кромки горловины конвертера, высоты нижней части полости конвертера. Таким образом, выходное напряже-:

Блок 19 определения скорости обез- 20 ние восьмого узла 76 о ммирования, углероживания ванны работает следующим образом.

Сигнал, пропорциональный содержанию азота и аргона,-поступает соответственно с анализаторов 63 и 64 в пятый узел 85 суммирования, выходное напряжение которого пропорционально выражению AreN2.- (значения параметров N и Аг принимаются постоянными и вводятся в узел суммиро- ЗО деления, пропорциональное значению вания в виде масштабных коэффициён- г , поступает к узлу 80 извлечения тов), Аналогично сигнал, пропорцио- корня, выходное напряжение которого нальный содержанию азота и аргона пропорционально значению Гц , в отходящих газа, поступает соответ- Первый вычислительный блок 34 ра- ственно с анализаторов 66 и 67 в шее- g ботает следующим образом, той узел 68 суммирования, выходное Напряжение, пропорциональное знапропорциональное выраженизо ,- + Н - hf Ц поступает в четвертый узел 78 умножения. Выходное напряжение узла 78, пропорциональное выра- 25 жению 1Гр ( Н - Ь,д,), поступает в третий узел 79 деления, куда одновременно поступает выходное напряжения седьмого узла 75 суммирования. Выходное напряжение треть.его узла 79

напряжение которого пропорционально выражению Аг g- . Выходное напряжение второго 69 деления,

ченио радиуса горловины конвертера, поступает в пятый узел 82 умножения из второго узла 81 задания. Туда же

пропорциональное выражению ( 40 поступает напряжение от узла 80 из-

- . )/(,- N.Ar ),поступает на вход первого узла 70 умножения,, выходное напряжение которого пропорциональное параметру Vp, поступает на второй узел 72 умножения Выходное напряжение второго узла 72 умножения пропорционально параметру U .

Блок 33 определения внутреннего радиуса цилиндрической части конвертера работает следующим образом.

Сигналы, пропорциональные плотности металлошихты к объему .нижней части полости конвертера, постзтают с первого узла 73 задания в третий

влечения корня блока 33, пропорциональное параметру Гц . Таким образом, выходное напряжение узла 82, пропорциональное произведению Г Гц , посту-

45 пает в девятый узел 84 суммирования. Напряжение, пропорциональное значе- ншо радиуса горловины конвертера, поступает из второго узла 81 задания в узел 83 возведения в степень, выход50 ное напряжение которого пропорциональ ное значению г, поступает в девятый узел 84 суммирования, в который также постзгпает напряжение с третьего узла 79 деления блока 33, пропорцио55 нальное г.Выходное напряжения узузел 74 умножения, выходное, напряже- ла 84, пропорциональное выражению ние которого пропорционально параметру р V ц . Выходное напряжение узла 74 поступает в седьмой узел 75

(.Гц - 2Гц ), поступает в шестой узел 85 умножения. Одновременно в узел 85 поступает с второго узла 81

суммирования,

в который одновремеино из узла 73 задания поступает сигнал, пропорциональный массе лома и чугуна на плавку. Выходное напряжение седьмого узла 75 суммирования пропорцио- «знально величине G - p-Vi . Значение высоты положения фурмы от ее исходного верхнего, положения до уровходкое напряжение которого поступает на восьмой узел 76 суммирования, куда поступают также сигналы с первого узла 73 задания о высоте полости кон- Бартера, значении высоты положения фурмы от ее исходного верхнего положения до кромки горловины конвертера, высоты нижней части полости конвертера. Таким образом, выходное напряже-:

ние восьмого узла 76 о ммирования,

деления, пропорциональное значению г , поступает к узлу 80 извлечения корня, выходное напряжение которого пропорционально значению Гц , Первый вычислительный блок 34 ра- ботает следующим образом, Напряжение, пропорциональное знапропорциональное выраженизо ,- + Н - hf Ц поступает в четвертый узел 78 умножения. Выходное напряжение узла 78, пропорциональное выра- жению 1Гр ( Н - Ь,д,), поступает в третий узел 79 деления, куда одновременно поступает выходное напряжения седьмого узла 75 суммирования. Выходное напряжение треть.его узла 79

ченио радиуса горловины конвертера, поступает в пятый узел 82 умножения из второго узла 81 задания. Туда же

поступает напряжение от узла 80 из-

влечения корня блока 33, пропорциональное параметру Гц . Таким образом, выходное напряжение узла 82, пропорциональное произведению Г Гц , посту- .

пает в девятый узел 84 суммирования. Напряжение, пропорциональное значе- ншо радиуса горловины конвертера, поступает из второго узла 81 задания в узел 83 возведения в степень, выходное напряжение которого пропорциональ ное значению г, поступает в девятый узел 84 суммирования, в который также постзгпает напряжение с третьего узла 79 деления блока 33, пропорциональное г.Выходное напряжения узла 84, пропорциональное выражению

(.Гц - 2Гц ), поступает в шестой узел 85 умножения. Одновременно в узел 85 поступает с второго узла 81

19146376920

задания напряжения, пропорциональное го узла 92 возведения в степень про значению высоты верхней конической части конвертера. С выхода шестого узла 85 умножения напряжения, пропорциональное выражению (г +г.Гц-2гц). поступает на четвертый узел 86 деления, в который также поступает напряжение с третьего узла 79 деления блопорционально значению коэффициентао.

Четвертый вычислительный блок 37 работает следующим образом.

Напряжения, пропорциональные

г, поступают на двенадцаr,r-r

- ц ,

тый узел 94 суммирования соответственно с первого узла 83 возведения в

JfttiJtlilt; ( ± : ± j у -ка 33. Таким образом, выход ное напря-ю степень блока 34, пятого узла bZ ум,. ...r-r et -r-w r 5/1 TT nriTAO T t OT Л7 Ч ТТЯ / М

15

ножения блока 34 и третьего узла 79 деления блока 33, Выходное напряжение двенадцатого узла 94 суммирования, пропорциональное выражению (.Гц+Гц) , поступает на вход седьмого узла 95 умножения куда одновременно поступает напряжение, пропорциональное b с третьего узла 87 задания блока 35. Выходное напряжение

жение четвертого узла 86 деления пропорционально значению коэффициента oi, ,

Второй вычислительный блок 35 работает следующим образом.

Напряжение, пропорциональное высоте верхней конической части конверте- .ра, поступает с третьего узла 87 за-. Дания на питый узел 89 деления , а

напряжение, пропорциональное радиусу 20 восьмого узла 95 умножения пропорцио- горловины конвертера, поступает на нально выражению десятый узел 88 суммирования. Одновре- ), менно на узел 88 - поступа€;т напряже- 3 ,

Таким образом, благодаря исполь- 25 зов.анию дополнительных блоков определения амплитуды колебаний давления газов в конвертере, например на резонансной частоте, скорости обезуглероживания, степени окисления углерода напряжение ли 1 ujjui и jipwiivjj. M - - - « ,

выражению h/(r.-r)/C второго узла 90 30 до СО в полости конвертера, определе- возведения в стецень снимается напря- ния внутреннего радиуса цилиндрической части конвертера и связей меж,ду возможно контролировать уровень . ванны в конвертере по ходу продувки. 35 Испытание макета, реализующего техническое решение, показало, что использование устройства для контроля уровня ванны в конвертере позволя- ет осуществлять контроль процесса с

о Напряжение, пропорциональное выра- 40 более высокой точностью (число жению-.:Ь(Гц-г), поступает с пятого плавок, находящихся в пределах с пер- узла 89 деления блока 35 на седьмой узел 91 умножения, на который одновременно поступает напряжение пропорциональное г с третьего узла 87 зада- 45 ния блока 35. Выходное напряжение

ние с y3sia 80 блока 33, пропорщю нальное г.. Выходное напряжение десятого узла 88 суммирования, пропорциональное разности (Гц-г), поступает в пятый узел 89 деления, выходное напряжение которого пропорционально

жение. пропорциональное значения ко.

зффициёнта oL (коэффициент- - - вво дится в узел 90 как -масштабны.й) .

Третий вычислительный блок 36 работает следующ1-ш образом.

седьмого узла 91 умножения, пропорциональное выражению Г Ь-/(Гц-г), поступает на вход третьего узла 92 возведения в степень и одиннадцатого узла 93 суммирования. С выхода третьего 97. узла 92 возведения в степень снимается напряжение, пропорциональное выражению (г.Ь/(Гц-г)которое также повой повалки, возрастает на 5%), что снижает себестоимость стали и повышает ее качество,

Экономическая эффективность обеспечивается за счет повышения производительности конвертера на 1,1%, сокращения расхода огнеупорных, материалов на 2%, что снижает себестои- 50 мость стали.

Увеличение точности контроля уровня ванны в конвертере позволяет уменьшить число промежуточных пова.- лок агрегата, при этом улучшшотся

ступает на вход одиннадцатого узла 93 55 экологические условия.

Формула изобретения

Устройство для контроля уровня ванны в конвертере, содержащее последовательно соединенные датчик давлесуммирования. Выходное напряжение :,х одиннадцатого узла 93 суммирования пропорционально значению коэффициен- таЫ-51 выходное напряжение третьего узла 92 возведения в степень пропорционально значению коэффициентао.

Четвертый вычислительный блок 37 работает следующим образом.

Напряжения, пропорциональные

г, поступают на двенадцаr,r-r

- ц ,

тый узел 94 суммирования соответственно с первого узла 83 возведения в

-степень блока 34, пятого узла bZ ...r-r et -r-w r 5/1 TT nriTAO T t OT Л7 Ч ТТЯ / М

ножения блока 34 и третьего узла 79 деления блока 33, Выходное напряжение двенадцатого узла 94 суммирования, пропорциональное выражению (.Гц+Гц) , поступает на вход седьмого узла 95 умножения куда одновременно поступает напряжение, пропорциональное b с третьего узла 87 задания блока 35. Выходное напряжение

более высокой точностью (число лавок, находящихся в пределах с пер-

вой повалки, возрастает на 5%), что снижает себестоимость стали и повышает ее качество,

Экономическая эффективность обеспечивается за счет повышения производительности конвертера на 1,1%, сокращения расхода огнеупорных, материалов на 2%, что снижает себестои- мость стали.

Увеличение точности контроля уровня ванны в конвертере позволяет уменьшить число промежуточных пова.- лок агрегата, при этом улучшшотся

10

посредственно - с вторым ключом, присоединенным через блок 11ПК к третьему блоку сложения, кроме того, выход первого блока деления через второй блок деления, соединенный с блоком определения внутреннего радиу са цилиндрической части конвертера, и четвертый блок сложения, соединенный с первым вычислительным блоком, присоединен к второму входу первого кл оча, а также через шестой блок - ноженигз, ссединенный с вторым вычис- лительньм блоком, пятый блок сложеи шестой блок сложения, соединенный с третьим вьгаислительным блоком, соединен с вторым входом второго клю ча, второй вход блока сравнения при20

ния газов, предварительный усилитель, низкочастотный фильтр, блок автоматического регулирования усиления, смеситель с присоединенным к нему гетеродином, полосовойф1-шьтр,усилитель , детектор, а также регистрирующий прибор, отличающееся тем, что, с целью повьппения точности и надежности контроля, оно дополнительно содержит блоки определения амплитуды колебания газов в конвертере, скорости обезуглероживания ванны, степени окисления углерода до СО в полости конвертера, определения внутрен-- 5 HuAj соединенный с третьим вычисли- него радиуса циливдрической частительным блоком, блок извлечения корконвертера, четыре вычислительных бло- ня на, шесть блоков умножения, шесть блоков сложения, два блока деленияj два ключа, блок извлечения корня, блок сравнения, блок. ИЛИ и блок НЕ, причем вход блока определения амплитуды колебаний давления газов в конвертере соединен с предварительным усилителем, а выход через первый блок умножения, соединенный с детектором - с первым входом второго блока умножения, второй вход которого через первый блок сложения и третий блок-умножения присоединен к выходу блока определения степени окисления углерода до СО в полости конвертера, второй выход которого через четвертый блок умножения и второй блок сложения присоединен к входу пятого блока умножения, второй вход котороро соединен с блоком определения .скорости обезуглероживания ванны, а выход через первый блок деления, соединенный с выходом второго блока умножения - с блоком сравнения, который соединен через блок НЕ с первым и несоединен к выходу четвертого вычислительного блока, третий в.ыход блока определения степени окисления углерода до СО в полости конвертера сое25 динен с блоком определения скорости обезуглероживания ванны, первый выход блока определения внутреннего радиуса цилиндрической части конвертера подсоединен к первому и четвер30 тому вычислительным блокам, а второй выход - к первому и второму вычислительным блокам,.второй и третий выходы первого вычислительного блока присоедютены к четвертому вычислител ному блоку, второй и третий выходы второго вычислительного блока присое динены соответственно к третьему и четвертому вычислительным блокам, а четвертьй выход к третьему вычисли40 тельному блоку, выход третьего блока ,сложения соединен с регистрирующим прибором.

посредственно - с вторым ключом, присоединенным через блок 11ПК к третьему блоку сложения, кроме того, выход первого блока деления через второй блок деления, соединенный с блоком определения внутреннего радиуса цилиндрической части конвертера, и четвертый блок сложения, соединенный с первым вычислительным блоком, присоединен к второму входу первого кл оча, а также через шестой блок - ноженигз, ссединенный с вторым вычис- лительньм блоком, пятый блок сложеHuAj соединенный с третьим вычисли- тельным блоком, блок извлечения кори шестой блок сложения, соединенный с третьим вьгаислительным блоком, соединен с вторым входом второго ключа, второй вход блока сравнения при0

ня

соединен к выходу четвертого вычислительного блока, третий в.ыход блока определения степени окисления углерода до СО в полости конвертера сое5 динен с блоком определения скорости обезуглероживания ванны, первый выход блока определения внутреннего радиуса цилиндрической части конвертера подсоединен к первому и четвер0 тому вычислительным блокам, а второй выход - к первому и второму вычислительным блокам,.второй и третий выходы первого вычислительного блока присоедютены к четвертому вычислительному блоку, второй и третий выходы второго вычислительного блока присоединены соответственно к третьему и четвертому вычислительным блокам, а четвертьй выход к третьему вычисли0 тельному блоку, выход третьего блока ,сложения соединен с регистрирующим прибором.

gjup. 1

Фиг.1

фиг Л

фиг. 6

фиг. 7

Фиг.8