Способ управления плавкой белого электрокорунда в электродуговой печи Советский патент 1990 года по МПК H05B7/14 

пеней напряжения при отклонении регулируемого параметра, анализатор 8 гармоник тока, блок 10 сравнения фактического и заданного отношений третьей гармоники тока к первой, блок 9 определения фактической величи ны /-фазы, блок 11 сравнения фактического и оптимального значений /- фазы, усилитель 12, соединенный с загрузочным устройством, датчик 13 износа футеровки (измерение толщины гарнисажа) и блок 14 сравнения, выход которого соединен с регулятором электрического режима.

Выполнение устройства не вызывает (затруднений, так как в качестве регу- |пятора электрического режима можно использовать известные регуляторы и устройство для анализа гармоник.

В качестве датчика износа футеровки (измерения толщины гарнисажа) можно использовать датчик температуры футеровки и сливаемого расплава, например, как в известном устройстве.

Оптимальным содержанием «/-фазы в Ьихте дггн электроплавки белого корунда является 70-80% При содержании

« -фазы в шихте менее 70% существенно1 возрастает время плавки, что обуслав- Кивает повышение удельного расхода электроэнергии; при содержании зы в шихте более 80% резко возрастает расход электроэнергии на поддержание высокой температуры всего расплава & печи, что связано с изменением распределения электроэнергии между элект- Ьической дугой и расплавом.

В связи с тем, что содержание фазы в рядовом глиноземе колеблется от 20 до 42%, а в глубокопрокаленном- От 60 до 80%, получение шихты с оптимальным содержанием оА-фазы затруднено, так как продолжительность процесса плавки белого электрокорунда соизмерима с временем анализа содержания - У-фазы в шихте. Поэтому электрический режим плавки, который устанавливают исходя из оптимального содержания Ј- фазы (обычно из расчета W-фазы) в шихте путем регулировки ступеней напряжения печного трансформатора и перемещением электродов, не является оптимальным для фактического содержания о(-фазы в шихте конкретной плавки

Установлено, что между отношением пятой гармоники (Ig) тока электродов К первой (I .) при фиксированном напряжении плавки и содержанием

5

5

0

5

зы в шихте для каждой печи существует хорошо коррелируемая и воспроизводимая взаимосвязь. Это позволяет спустя 20-30 мин после начала плавки оценить фактическое содержание /- фазы в шихте и привести электрический режим плавки к оптимальному для этого фактического содержания о -фазы. При этом если содержание -фазы в шихте составляет менее 70/2, то корректировку электрического режима плавки производят переключением ступеней напряжения печного трансформатора и/или перемещением электродов в сторону уменьшения отношения третьей гармоники (ip тока к первой1 (I,) на 40-50% от текущего.

Если содержание о -фазы в шихте составляет более 80%, то Корректировку электрического режима плавки производят в сторону увеличения отношения Iэ/1 на ту же величину.

Предельное изменение величины отношения Ij/I B обоих случаях обусловлено допустимой мерой асимметрии нагрузок электродов.

Пример. Процесс плавки белого электрокорунда ведут в электропечи мощностью 6,5 МВт. Уставки регулятору электрического режима задают: ток электрода 1Э в 8,5 кА; напряжение U 218 В (пятая ступень напряжения печного трансформатора). В печь загружают глубокопрокаленный глинозем. При отклонении электрического режима регулирование его происходит по известному способу, т.е. в первую очередь выдается сигнал F7 в переключатель 4 на переключение ступени напря- жения, если допускается переключение ступеней напряжения под нагрузкой. Если это регулирующее воздействие осуществить нельзя, то регулятор 6 выдает сигнал F2 на перемещение электрода в сторону восстановления заданного режима. Одновременно от трансформатора 5 тока (или пояса Роговского) в анализатор 8 гармоник поступает сигнал, пропорциональный току электрода. После соответствующей обработки на входе анализатора 8 появляются два сигнала, пропорциональные величине отношения третьей и пятой гармоник к первой, т.е. , и I5/I, . Пусть 14/1, « 2,8%, a IS/I, 3,9%. По графику (фиг.2) зависимости отношения пятой гармоники к первой от о(-фазы в расплаве определяют величину of515

фазы, которая равна 81%. На основании исследований установлено, что для такого содержания с/-фазы в расплаве оптимальным электрическим режимом является следующий: номер ступени печного трансформатора - вторая (напряжение U 265 В); ток электрода

6%.

1Э 12 кА.

Сравнивая его с предварительно заданным в начале плавки режимом (U 218 В - пятая ступень напряжения ; 1Э 8,5 кА), видим, что режим плавки не является оптимальным, поэтому необходимо переключить ступень напряжения печного трансформатора на вторую ступень, а ток электрода задать I э 12 кА.

Регулятор электрического режима выдает соответствующие сигналы F7 на переключатель 4 ступеней напряжения F в блок 1 перемещения электродов„ На вход анализатора 8 гармоник поступают сигналы, пропорциональные величинам третьей и пятой гармоник, а на выходе анализатора 8 - сигналы , пропорциональные отношению этих гармоник к первой. Значения их стали соответственно I5(L 7% и I,,/,

В блоке 10 сравнения фактическая величина отношения третьей гармоники к первой (6%) сравнивается с предельно допустимым значением, которое для заданного электрического режима должно быть Ij/I, 5%. Отношение третьей гармоники к первой показывает степень асимметрии нагрузки, и так как фактическая величина 13/1. больше допустимого значения, то выравнивают нагрузку на электродах путем изменения глубины их погружения в ванну, причем так как каждая фаза влияет на нагрузку соседней фазы,

то перемещение электрода осуществляют, 45 в регулятор 6 поступает задание на

начиная с второго электрода и т.д. до тех пор, пока на выходе блока 10 не исчезнет сигнал 413/1.,, т.е. когда Т 3/1,, 1э/11Лвп . В блоке II сравнивается фактическое значение содержания 1 -фазы в расплаве, определенное в блоке 9, с оптимальными : значениями. В данном примере величины содержания о -фазы: фактическая 81%;

номер ступени и ток электрода (1Э)

3. измеряется величина гармониче ких составляющих тока (пояс Рогове- кого;)

50 4. определяется отношение третье и пятой гармоник тока к первой (анализатор 8 гармоник)j

5. определяется фактическое знач

максимально допустимая 80%, практичес- 55 ние -фазы в расплаве по величине

ки одинаковы, поэтому на выходе блока 11 нет сигнала FJ на изменение содержания количества глубокопрокаленного глинозема в исходной шихте для следуотношения пятой гармоники тока к первой (блок 9 - дисплей или изме рительный прибор, отградуированный в единицах о/-фазы);

10

20

25

30

40

ющей плавки. Сигнал F3 на выходе блока 11 появляется в том случае, если содержание о -фазы в расплаве

больше 80% на 5%, так как зона нечувствительности усилителя 12, выдающего сигнал F3, так настроена, т.е. при с/-фазе 85%. Если фактическое содержание аг -фазы меньше 75%, то на выходе усилителя 12 появляется сигнал F4 на увеличение количества глубокопрокаленного глинозема в исходной шихте для следующей плавки

Кроме того, в приведенном 15 примере возможен случай, когда при переходе на оптимальный электрический режим отношение третьей гармоники к первой значительно меньше допустимого значения, например 1,/1, О

2%. В этом случае на выходе блока 10 сравнения появляется сигнал разбаланса, но в регулятор он не поступает, а передается на пульт аппаратчика. В соответствии с этим сигналом аппаратчик может увеличить задание на ток электрода в пределах номинального тока печного трансформатора, например 1Э 12,5 кА (номинальный ток печного трансформатора I H 13,3 кА), что уменьшит время плавки. В приведенном примере при переходе с пятой ступени напряжения на вторую и величины тока электрода с 8,5 на 12 кА удельный расход электроэнергии 35 сокращается на 65 кВт ч/т, а толщина гарнисажа увеличивается со 100 до 200 мм.

Таким образом, алгоритм управления по предлагаемому способу следующий:

1.в электропечь загружается шихта, состояс(ая из рядового и глубокопрокаленного глинозема;

2.задается предварительный (первоначальный) электрический режим, т.е.

номер ступени и ток электрода (1Э)

3. измеряется величина гармонических составляющих тока (пояс Рогове- кого;)

4. определяется отношение третьей и пятой гармоник тока к первой (анализатор 8 гармоник)j

5. определяется фактическое значеотношения пятой гармоники тока к первой (блок 9 - дисплей или измерительный прибор, отградуированный в единицах о/-фазы);

6.. сравнивается оптимальный электрический режим для фактического значе нф1 /-фазы с предварительно задан- нь|м (осуществляется аппаратчиком ш}и технологом);

7. при отклонении фактического режима от оптимального регулятору иэ- уставки на номер ступени и ток электрода} регулятор осуществляет обработку известным способом; вначале переключает ступень напряжения до заданной, затем перемещает электрод

Д9 Ъ.э9л )

8. одновременно сравнивают отношение третьей гармоники к первой с допустимым для заданного режима плавки (флок 10), и

а) если Wli.J.a/l.i дол то сигна поступает в регулятор, который осуществляет перемещение электрода до тех пор, пока не станет Ia/It

б) если 13/1 , 1э/1 1 А™ сигнал поступает на пульт управления и аппа- (технолог) сам решает, увели- ток электрода или нет;

9. сравнивается фактическое содержание о(-фаэы в расплаве с оптималь- нЦда значениями, и

а)если о/-фаза е -фазы максимально допустимого значения (80+5%), то уменьшают количество глубокопрокаленного глинозема в шихте для следующей плавки (сигнал F J|

б)если о/-фаэа ф«Кт d -фазы Минимально допустимого значения

(70-5%), то увеличивают количество глубокопрокаленного глинозема в шихте для следующей плавки (сигнал Ff).

5

0

5

Формула изобретения Способ управления плавкой белого электрокорунда в электродуговой печи, включающий измерение и анализ гармонического состава тока электродов и корректировку электрического режима переключением ступеней печного трансформатора и/или перемещением электродов, отличающийся тем, что, с целью снижения удельного расхода электроэнергии при плавке на шихте из рядового и глубокопрокаленного глинозема, по ходу плавки измеряют отношения пятой и третьей гармоник тока к первой, по предварительно установленной для электродуговой печи зависимости между отношением пятой гармоники к первой и содержанием of-фазы в шихте определяют содержание о -фазы в последней и при ее величине менее 70% осуществляют корректировку электрического режима печи в сторону уменьшения отношения

0 третьей гармоники к первой на 40-50% от измеренного, а при величине содержания об-фазы в шихте более 80% осуществляют корректировку электричес- кого режима в сторону увеличения

5 отношения третьей гармоники к первой ча ту же величину.

fa дазп торы

и U

HIPS

Фиг 1

Изобретение относится к технологии производства электрокорунда, в частности к способам управления плавкой белого электрокорунда в электродуговой печи. Целью изобретения является снижение удельного расхода электроэнергии при плавке на шихте из рядового и глубокопрокаленного глинозема. Это достигается тем, что предварительно устанавливают зависимость между отношением пятой гармоники тока электродов к первой J 5/J 1 и содержанием α-фазы в шихте, по которой определяют диапазон величин отношений J 5/J 1, соответствующих содержанию α-фазы 70 - 80%. Измеряют фактические значения отношений J 5/J 1 в процессе плавки, а также отношений третьей гармоники к первой J 1/J 1 и осуществляют корректировку электрического режима печи. При этом, если текущее значение J 5/J 1 меньше значений J 5/J 1, соответствующих содержанию α-фазы 70 - 80%, то корректируют электрический режим в сторону уменьшения J 3/J 1 на 40 - 50% от измеренного, а при значении J 5/J 1, больше значений J 5/J 1 , соответствующих содержанию α-фазы 70 - 80%, корректируют электрический режим в сторону увеличения (J 3/J 1) на ту же величину. 2 ил.

т V v/