Система управления режимом порционного вакуумирования стали Советский патент 1990 года по МПК C21C7/10 

Изобретение относится к внепечной обработке стали и может быть использовано для автоматизации процессов вакуумирования при производстве стали и сплавов.

Целью изобретения является снижение потерь легирующих добавок и повышение качества металла.

На чертеже приведена блок-схема системы.

Система управления режимом порционного вакуумирования стали состоит из ковша 1 с металлом, вакуум- . камеры 2 с всасывающим патрубком 3, датчика 4 циклов качания вакуум-камеры, соединенного с входом двоично- десятичного счетчика 5. Выход последнего соединен с первым входом первой схемы 6 совпадения. Задатчик 7 коли-

чества циклов соединен с вторым входом первой схемы 6 совпадения. Вход регулятора 8 соединен с выходом первой схемы 6 совпадений. Вход исполнительного механизма 9 соединен с выходом регулятора 8, а выход - с приводом 10 перемещения вакуум-каперы 2. Датчик 11 массы стали в ковре соединен с первым входом алгебраического сумматора 12, второй вход которого соединен с задатчиком 13 массы стали в ковше, а выход - с первым входом накапливающего сумматора 14. Датчик 15 хода вакуум-камеры через дифференциатор 16 соединен с первым входом второй схемы 17 совпадений, второй вход которой соединен с выходом задатчика 18 хода вакуум-камеры, а выход - с входом первого сигел

оо со

1C

ю

нализатора 19. Выход последнего через накапливающий сумматор 14 соединен с первым входом устройства 20 деления, второй вход которого соединен с выходом задатчика 13 массы стали в ковше, а выход - с первым входом третьей схемы 21 совпадения, второй вход которой соединен с задатчиком 22 коэффициента рециркуляции, а вы- ход через второй сигнализатор 23 соединен с первым входом ключа 24, второй вход которого соединен с выходом регулятора 8. Выход ключа 24 соединен с входом исполнительного механизма 9. Кроме того, в систему введены активометр 25, преобразователь 26, компаратор 27, задатчик 28 концентрации активного кислорода в стали. При этом выход активометра 25 соединен через преобразователь 26 с первым входом компаратора 27, второй вход которого соединен с выходом задатчика 28 концентрации активного кислорода в ковше. Управляющий вход компаратора 27 соединен с выходом датчика 4 циклов качания.

Выходы Равно и Меньше компаратора 27 соединены с вторым и треть им входами регулятора 8S а его выход Больше - с выходом системы.

В качестве датчика 4 циклов и датчика 15 хода вакуум-камеры применяются бесконтактные выключатели типа БВК-201-24 со встроенными электронными логическими схемами пересчета. Эти датчики через редуктор механически связаны приводом качания вакуум- камеры 2 и работают по принципу формирования одного импульса при верти- кальном перемещении вакуум-камеры на 10 мм.

В датчике 4 циклов электронная логическая схема пересчета построена таким образом, что выходной импульс вырабатывается в конце каждого цикла качания вакуум-камеры 2, т.е. при перемещении ее из нижнего в верхнее положение и достижении торцом пат- рубка вакуум-камеры верхнего рабочег положения.

В датчике 15 входа вакуум-камеры 2 логическая схема пересчета построена так, что на выходе датчика выра- батывается сигнал, пропорциональный величине перемещения вакуум-камеры 2 относительно уровня металла в ковше 1 .

Q

д

§ -

,

5

В качестве активометра 25 может быть применено устройство для непрерывного измерения содержания кислорс да в металлических расплавах.

Непрерывный контроль содержания активного кислорода в металлическом расплаве производится при помощи электрохимического датчика длительного погружения методом ЭДС или методом отношений почти мгновенно и точно. Контроль активного кислорода по ходу процесса вакуумирования можно определять по содержанию элементов в расплаве.

Система работает следующим образом.

Ковш 1 с металлом подают под вакуумную камеру 2 и патрубок 3 вакуум- камеры 2 погружают в жидкий металл.

В процессе вакуумирования информация с выхода датчика 4 циклов качания вакуум-камеры 2 поступает на вход двоично-десятичного счетчика 5, на котором формируется величина, равная количеству отработанных циклов качания вакуум-камеры 2. Содержимое счетчика 5 сравнивается на первой схеме 6 совпадения с заданным по технологической конструкции для данной марки стали количеством циклов качания вакуум-камеры 2, набранным на задатчике 7 циклов. Сигнал с выхода схемы 6 совпадения поступает на первый вход регулятора 8. Последний управляет исполнительным механизмом 9 привода 10 перемещения вакуум- камеры 2.

При совпадении текущего значения двоично-десятичного счетчика 5 с заданным значением количества циклов схема 6 совпадения подает на регулятор 8 сигнал на отключе.ние исполнительного механизма 9. В процессе вакуумирования сигнал с выхода датчика

11массы стали в ковше 1 поступает

на первый вход алгебраического сумматора 12. На второй вход его поступает сигнал с выхода задатчика 13, пропорциональный заданной массе стали в ковше 1, поданной на вакуумирование. На выходе алгебраического сумматора

12непрерывно формируется сигнал разности, пропорциональной массе порции стали /ЛС, засасываемой в вакуум- камеру 2 из ковша за каждый цикл вакуумирования UG - GCT G, где 0Ст заданная масса стали в ковше, поданном на закуумирование; G - текущее

,значение массы стали в ковше, измеренное в процессе вакуумирования.

Сигнал ДО с выхода сумматора 12 поступает на первый вход накапливаемого сумматора 14, который суммирует массы порций металла, засасываемых в вакуум-камеру 2 за все циклы вакуумирования.

Моменты суммирования определяются при нахождении вакуум-камеры 2 в нижнем рабочем положении. Это осуществляется следующим образом. Сигнал с выхода датчика 15 входа вакуум- камеры 2 поступает на вход дифференциатора 16. На выходе последнего формируется сигнал, пропорциональный производной во времени от величины хода вакуум-камеры 2 из верхнего рабочего положения в нижнее. Этот сигнал поступает на первый вход второй схемы 17 совпадения. При достижении торцом патрубка 3 вакуум-камеры 2 нижнего рабочего положения, т.е. когда производная становиться меньше заданной величины, установленной на задатчике 18 хода вакуум-камеры 2 срабатывает первый сигнализатор 19 и подает команду на суммирование в накапливающий сумматор 14. Содержимое с выхода накапливающего сумматора 14 поступает на вход устройства 20 деления. На второй вход последнего поступает заданная масса с выхода задатчика 13 массы стали в ковше 1.

На выходе устройства 20 деления формируется результат, равный текущему значению коэффициента рециркуляции

J4G

г,

к„

где 2.AG - сумма с выхода накапливающего сумматора 14; GCT - заданная величина массы

О ст в ковше.

В процессе вакуумирования вычисленое в устройстве 20 деления значение коэффициента К р сравнивается на третьей схеме 21 совпадения с заданным значением задатчика 22 коэффициента рециркуляции в соответствии с технологической конструкцией на ва- куумирование данной марки стали. При достижении коэффициентом рециркуляции заданного значения по выходному сигналу схемы 1 совпадения срабатывает второй сшня ичатор 23 и сигнал с выхода ключа 24 отключает исполнительный механизм 9 привода 10 перемещения вакуум-камеры 2.

Вакуум-камера останавливается в верхнем рабочем положении. В этом положении захваченная через патрубок 3 очередная порция металла сливается обратно в ковш 1 и смешивается с остатками стали в ковше.

0 Содержание кислорода в ковше непрерывно определяется активометром 25. Эта величина поступает на первый вход компаратора 27, где она сравнивается с заданным значением, набранным 5 на задатчике 28 концентрации активного кислорода. В компараторе 27 операция сравнения производится в конце каждого цикла вакуумирования. Для этого на управляющий вход компарато- 0 ра 27 поступает сигнал с выхода датчика 4 циклов качания. Сигнал на выходе датчика 4 циклов формируется в момент, когда патрубок 3 вакуум-камеры находится в верхнем рабочем по- 5 ложении. В этот момент засасываемый вакуум-камерой металл снова сливается в ковш 1.

Если измеренное содержание кислорода в ковше и заданное задатчиком 0 28 будут равны или меньше после многократного прохождения металла через вакуум-камеру 2, то на выходах (Равно или Меньше) компаратора 27 формируется сигнал. По этому сигналу 5 регулятор 8 выдает команду на останов исполнительного механизма и процесс вакуумирования прекращается.

Если после многократного прохождения металла через вакуум-камеру 2 0 содержание кислорода в ковше изменилось от заданного задатчиком 28, то на втором выходе (Больше) компаратора 27 формируется сигнал, который поступает на выход системы. По 5 этому сигналу в АСУТП производят расчет легирующих и раскисляющих компонентов. Для этого не нарушая вакуума, в вакуум-камеру загружают через шлюзовое устройство рассчитанные компо- о ненты и присаживают их на поверхности жидкого металла. Процесс вакуумирования продолжается до момента, когда содержание кислорода в стали достигнет заданного или окажется меньше за- 5 данного.

Практическая реализация системы может быть выполнена как аппаратным, так и программным путем, например на контролере типа МУЗ8.02.

Применение узлов измерения содержания кислорода в стали в конце каждого цикла в эксгумирования позволяет совместить вакуумную дегазацию стали с раскислением и рафинированием его.

Использование системы управления режимом порционного вакуумирования Стали позволяет сократить расход доро остоящих материалов, легирующих до- равок и элементов в процессе вакуумной обработки стали, вести оптималь- ый процесс вакуумирования, снизить Јремя на доводку марок стали с откло- йением химсостава и повысить качество фталн.

Эффективность от внедрения системы Определяется за счет повышения качеств ka металла, снижения времени вакуумирования и зависит от уровня контроля Vi автоматизации процесса.

Формула изобретения

Система управления режимом порционого вакуумирования стали по авт.св. № 1101455, отличающаяся тем, что, с целью снижения потерь легирующих добавок и повышения качества металла, в нее введены актинометр, преобразователь, компаратор, задатчик концентрации активного кислорода в стали, причем выход активо- метра соединен через преобразователь с первым входом компаратора, второй вход которого соединен с выходом за- датчика концентрации активного кислорода в ковше, а управляющий вход - с выходом датчика циклов качания вакуум-камеры, выходы Равно и Меньше компаратора соединены с вторым и третьим входами регулятора, а выход Больше компаратора - с выходом системы.

Изобретение применяется при внепечной обработке стали для автоматизации процесса порционного вакуумирования и доводке стали до заданной марки по химическому составу, структуре. Цель изобретения - снижение потерь легирующих добавок и повышение качества металла. Это достигается введением в систему активометра, преобразователя, компаратора, задатчика концентрации активного кислорода в стали. При этом выход активометра соединен через преобразователь с первым входом компаратора, второй вход которого соединен с выходом задатчика концентрации активного кислорода. Управляющий вход компаратора соединен с выходом датчика циклов качания вакуум-камеры, выходы "Равно" и "Меньше" компаратора соединены с вторым и третьим входами регулятора, а выход "Больше" компаратора - с выходом системы. 1 ил.