Автоматизированная установка для внепечной обработки расплавленного металла Советский патент 1990 года по МПК C21C7/00 

Изобретение относится к черной металлургии и может быть использовано в сталеплавильных цехах при произ- водстве высококачественной стали.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей и экономия материальных ресурсов.

На фиг. 1 приведена схема автоматизированной установки для внепечной обработки расплавленного металла, на фиг. 2 - индуктивный датчик расхода порошка с преобразователем -, на фиг.З- график зависимости выходного напряжения преобразователя от массы находящегося в нем порошка.

Автоматизированная установка для внепечной обработки расплавленного металла содержит соединяющий эжектор с фурмой, расходный трубопровод 1, в котором смонтированы емкостный 2 и индуктивный 3 датчики расхода порошка, Датчики соединены с соответствующими преобразователями 4 и 5. Выходы пре-j образователей 4 и 5 подключены к переключателю 6, причем преобразователь 5 индуктивного датчика 3 соединен с переключателем 6 через блок 7 линеаризации. Якорь переключателя 6 подключен к входам интегратора 8- и ана- лого-цифрового преобразователя (АЦП)

СП

0

о ел

NJ

9 системы

KOI .

10 управления ус танов

Индукционный датчик 3 расхода металлического порошка выполнен из немагнитного материала в виде патрубка 11 с фланцами 12 для крепления датчика. На патрубке размещены секции 13, 14 и 1 5 передающей 1 6 и приемной I 7 катушек. Секции соответствующих катушек соединены последовательно, при этом передающая катушка подключена к эталонному генератору 18 переменного тока, а приемная - к усилителю 19, вход которого соединен с детектором 2

Автоматизированная установка для внепечной обработки расплавленного металла содержит также питатель 21, соединенный через вентили 22 и 23 с магистралью 24 газа-носителя. Выход питателя 21 через электроклапан 25 соединен с эжектором 26, второй вход которого через вентиль 27 соединен с магистралью 24 газа-носителя. Выход эжектора 26 через датчики 3 и 2 расхода порошка расходным трубопроводом 1 и 28 соединен с фурмой 29, закрепленной на манипуляторе 30 над емкостью 31 с расплавленным металлом На трубопроводе 28 при входе в фурму 29 установлен датчик 32 погружения. Манипулятор 30 расположен на вертикальной направляющей стойке 33, на которой укреплена зубчатая металлическая рейка 34. На кронштейне 35 манипулятора 30 закреплен индуктивный датчик 36 вертикального положения фурмы 29, датчик 36 рабочим зазором обращен к зубчатой рейке 34.

Выход индуктивного датчика 36 положения фурмы 29 подключен к счетному входу счетчика 37, вход установки в нуль которого через дифференциатор 38 соединен с выходом датчика 32 погружения фурмы 29. Выходы счетчика 27 в параллельном коде подключены к адресным входам программируемого запоминающего устройства (ПЗУ) 39. Вхды цифрового блока 40 сравнения подключены соответственно к выходам АЦП 9 и к информационным выходам ПЗУ 39. Выход Меньше цифрового блока 40 сравнения соединен с первым входом логической схемы 3 И 41, второй вход которой подключен 1 выходу датчика 3 погружения, а выход подключен к первому входу исполнительного устройства 42, кинематически связанного с ве

5

0

0

5

0

5

0

5

0

5

тилем 27 подачи газа-носителя из магистрали 24 в эжектор 26. Выход Больше цифрового блока 40 сравнения соединен с первым входом логической схемы 2 ИЛИ 43, выход которой подключен к второму входу исполнительного устройства 42. Выход интегратора 8 соединен с индикатором 44 массы введенного в расплав порошка и с первым входом компаратора 45. Выход компаратора подключен к третьему входу логической схемы 3 И 41, к первому входу логической схемы 2 И 45 и через инвертор 47 к второму входу логической схемы 2 ИЛИ 43. Второй вход логической схемы 46 подключен к выходу датчика 32 погружения, а выход - к электроклапану 25.

Установка работает следующим обра-1 зом.

Перед началом обработки расплавленного металла порошком переключателем 6 выбирают датчик расхода в зависимости от используемого порошка и устанавливают в положение Д, если порошок диэлектрический (известь, карбид кремния) , или в положение М, если порошок металлический.

Открываются вентили 22 и 23. Через вентиль 22 в питателе 21 создается избыточное давление, вентиль 23 и патрубок Р, введенный в нижнюю часть питателя, способствуют разрыхлению нижнего слоя порошка. Закрытое состояние вентиля 27 настраивается положением регулирующего органа исполнительного устройства 42 таким образом, чтобы обеспечить начальное давление в расходном трубопроводе в пределах 0,3-1,0 кг/см. От системы управления манипулятором подается сигнал на отпускание фурмы 29 вдоль направляющей стойки 33. Скорость опускания фурмы 5-10 м/мин. В момент касания фурмой 29 поверхности расплава в емкости 31 давление в расходном трубопроводе повышается, при этом срабатывает манометрический датчик 32 погружения. Сигнал с выхода датчика 32 подготавливает к работе логическую схему 3 И 41, через дифференциатор 38 устанавливает счетчик 37 в нулевое состояние и через логическую схему 2 И 46 включает электроклапан 25, через который подается порошок в эжектор 26 из питателя 21, при этом вентилем 27 обеспечивается минимальный расход по515

рошка. При дальнейшем опускании фурмы 29 индуктивный датчик 36 вертикального положения, установленный на кронштейне 35, перемещаясь вместе с манипулятором 30 вдоль зубчатой рейки 34, укрепленной на стойке 33, формирует электрические импульсы, соответствующие каждому зубу рейки. Эти импульсы подаются на счетный вход счетчика 37. Содержимое счетчика в каждый момент времени отражает глубину погружения фурмы 29 в расплав с точностью до величины шага зубчатой рейки ЗА. Параллельный код состояния счетчика подается на адресные входы ПЗУ 39. В соответствии с выставленными счетчиком 37 адресами, соответствующими глубине погружения фурмы 29, ПЗУ 39 выдает заранее записанные по этим адресам значения требуемого текущего (в зависимости от глубины погружения и назначенного технологом) расхода порошка для обработки расплава. Значения требуемого текущего расхода по- даются на первые входы цифрового блока АО сравнения. Фактический текущий расход порошка определяется датчиком 2 или 3 расхода $ преобразуется в пропорциональное значение напряжения по- стоянного тока соответствующим преобразователем А или 5, переводится в цифровую форму аналого-цифровым преобразователем (АЦП) 9 и подается на вторые входы цифрового блока АО срав- нения. В результате сравнения на одном из выходов блока АО сравнения Меньше, Больше или Равно (последний в схеме не используется) вырабатывается сигнал логической 1.

Если фактический текущий расход порошка меньше заданного на данной глубине погружения фурмы, то через логическую схему 3 И А1 формируется сигнал на исполнительное устройство А2, по которому вентиль 27 открывается до тех пор, пока требуемый и Фактический расходы не сравняются.

Если фактический текущий расход порошка больше заданного на данной глубине погружения фурмы, то возбуждается выход Больше цифрового блока сравнения и через логическую схему 2 ИЛИ A3 формируется сигнал на испол- нителъное устройство А2, по которому вентиль 27 закрывается до тех пор, пока требуемый и фактический расходы не сравняются.

16

При достижении заданной глубины погружения фурмы 29, которая определяется либо концевым выключетелем (не показан), либо по содержимому счетчика 37 система управления манипулятором 30 прекращает погружение фурмы.

Дальнейшая обработка расплава осуществляется с расходом порошка, определенным содержимым ячейки ПЗУ 39, вызванной в момент, предшествующий остановке манипулятора.

Выходной сигнал выбранного преобразователя А или 5, пропорциональный фактическому текущему расходу порошка, интегрируется по времени интегратором 8. Выходной сигнал интегратора пропорционален общему количеству введенного в расплав порошка, которое индицируется индикатором АА. Компаратор А5 сравнивает введенное количество порошка с заданным для обработки всего расплава. Задание устанавливается оператором по второму входу компаратора до начала обработки металла. При равенстве введенного порошка заданному компаратор А5 через логическую схему 2 И А6 выключает электроклапан 25, при этом подача порошка прекращается. Этот же сигнал запрещает прохождение сигнала Меньше через логическую схему 3 И А1 от цифрового блока АО сравнения и формирует сигнал на закрывание вентиля 27 исполнительным устройством А2 через инвертор А7 и логическую схему 2 ИЛИ A3. Одновременно подается сигнал в систему управления манипулятором на подъем фурмы 29.

После вывода формы из расплава схема установки возвращается в исходное состояние. Сброс интегратора производится оператором либо автоматически при включении питания.

Принцип работы индуктивного датчика расхода порошка основан на изменении магнитного сопротивления сердечника индуктивности датчика в зависимости от количества находящегося в нем порошка.

На фиг. 3 представлена зависимость ыходного напряжения преобразователя т массы порошка, находящегося в патрубке 11 датчика. Индуцируемая в приемной катушке 16, 17 электродвижущая сила, величина которой зависит от агнитного сопротивления сердечника, силивается усилителем 19 переменного

тока и выпрямляется измерительным детектором 20.

Пример. Установка опробована в полупромышленных условиях при вдувании различных порошков в жидкий металл в индукционной печи ИСТ-07. Масса жидкого металла 700 кг. В качестве порошкообразного реагента использовали на одних плавках - смесь извести (80%) и плавикового шпата (20%), на других плавках - силикокальций СК-25. Количество вдуваемого порошка представлено в таблице, транспортирующий газ - аргон. Перед обработкой порошок взвешивали на механических весах, засыпали в питатель, после чего производили вдувание, погружая фурму в металл на глубину 100 мм от днища тигля

$

Индуктивный датчик расхода металлического порошка имеет надежную характеристику и позволяет управляють процессом вдувания порошка. Как и в случае неметаллических порошков, при одинаковом расходе силикокальция достигается более высокое качество стали, а при одинаковом уровне содержания вредных примесей расход реагента на 28% ниже.

Формула изобретения

1. Автоматизированная установка для внепечной обработки расплавленного металла по авт.св.№ 1451171, отличающаяся тем, что, с целью расширения функциональных

Изобретение относится к черной металлургии, может быть использовано в сталеплавильных цехах при производстве высококачественной стали. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей и экономии материальных ресурсов. Согласно изобретению в автоматизированную установку введены размещенный в расходном трубопроводе индуктивный датчик расхода порошка, преобразователь, блок линеаризации и переключатель, при этом индуктивный датчик подключен к преобразователю, а последний через блок линеаризации - к первой клемме переключателя, вторая клемма которого подключена к преобразователю емкостного датчика, а якорь - к системе управления установкой. Индуктивный датчик расхода порошка выполнен в виде патрубка из немагнитного материала, на котором размещены передающая и приемная катушки, а преобразователь содержит эталонный генератор переменного тока, усилитель и детектор, при этом генератор подключен к передающей катушке датчика, усилитель - входом к приемной катушке, а выходом - к детектору. 1 з.п. ф-лы, 3 ил., 1 табл.

Процесс производили до полного вдува- 2Q возможностей и экономии материальных

ния порошка из питателя по показаниям датчиков, при этом время составляло примерно 5 мин. По окончании процесса остатки порошка взвешивали, отбирали пробы металла на содержание кислоро- да и серы.

Эксперименты с вдуванием неметаллического порошка производили, на стали А ОХ (с исходным содержанием серы 0,030-0,032%) ,а с металлическим порош- ком (силикокальций) - на стали 20ХНЗА с исходным содержанием -серы 0,018-0,020%.

Для сравнения при таких же параметрах обрабатывали металл с помощью неавтоматизированной установки, без включения автоматической управляющей системы.

Результаты испытаний представлены в таблице.

Полученные данные свидетельствуют о надежности установки как в режиме работы с вдуванием неметаллических, так и металлических порошков, т.е. о расширении функциональных возмож- ностей установки и экономии порошкообразных материалов.

5

Q

5

0

ресурсов, в нее дополнительно введены размещенный в расходном трубопроводе индуктивный датчик расхода порошка, преобразователь, блок линеаризации и переключатель, при этом индуктивный датчик подсоединен к преобразователю, который через блок линеаризации подсоединен к первой клемме переключателя, вторая клемма которого подсоединена к преобразователю емкостного датчика, а общая точка переключателя соединена с интегратором и аналого-цифровым преоб- г .разователем,

Газ-носитель 22

Фиг.1

32

Ксистепе упраб ления ъанипи- 1 лятороп J

а « /У /7 К

О fill ГI I II

Л ШШиирЛ 1 11|уцтПНТДтаР№НН11/

у// ////////////////////

ЯПО

Йвсеа парашка, бяшяпяелмвг зйяеманйе, % Фвг.5

п

фил 2