Устройство для определения остатка жидкого металла в сталеразливочном ковше Советский патент 1991 года по МПК B22D39/00 

Os

ю ю о

00

Изобретение относится к сталеплавильному производству и может быть использовано для уменьшения потерь металла от недоливов при разливке жидкой стали в изложницы. Целью изобретения является повышение надежности определения уровня металла за счет уменьшения отрицательного влияния изменения проводимости в цепи электродов. Сущность изобретения заключается в том, что вблизи основных электродов датчика 1 уровня металла расположены дополнительные электроды 10, за счет чего устраняется отрицательное влияние изменения проводимости в цепи электродов. Применение сумматора 7, подключенного к дополнительным электродам, позволяет выделить чистый сигнал, возникающий на сопротивлениях металл - шлак. Повышение помехозащищенности устройства достигается за счет применения в устройстве усилителя 8 с регулируемым усилением с помощью обратной связи: первый компаратор блока 9 компараторов, генератор 4 импульсов, электронный ключ 5, управляющий вход усилителя 8. 2 ил. сл С

фиг.1

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к сталеплавильному производству, и может быть использовано для уменьшения потерь металла от недоливов при разливке жидкой стали в изложницы из сталеразливочных ковшей.

Цель изобретения - повышение надежности определения уровня металла за счет уменьшения отрицательного влияния изменения проводимости в цепи электродов.

На фиг.1 показана блок-схема устройства для определения отстатка жидкого металла в сталеразливочных ковшах; на фиг,2 - пример выполнения устройства.

Устройство (фиг.1) состоит из датчика 1 уровня металла, выполненного в виде двух установленных в футеровке ковша стальных электродов, один из которых соединен через резистор 2 с источником 3 питания, генератора 4 импульсов, электронного ключа 5 и блока 6 сигнализации с исполнительным элементом (не показан).

Кроме того, устройство снабжено сумматором 7, усилителем 8 с регулируемым усилением и блоком 9 компараторов, а датчик 1 уровня металла - двумя дополнительными электродами 10, расположенными вблизи основных электродов и соединенными соответственно с первым и вторым входами сумматора 7, выход которого подключен к входу усилителя 8 с регулируемым усилением, выходом соединенного с входом блока 9 компараторов, причем первый выход блока 9 компараторов подключен к входу блока 6 сигнализации с исполнительным элементом, а второй выход- к входу генератора 4 импульсов, выход которого через электронный ключ 5 соединен с управляющим входом усилителя 8 с регулируемым усилением.

Устройство работает следующим образом.

Ток от источника 3 питания, проходя через резистор 2 и датчик 1 уровня металла, вызывает падение напряжения на сопротивлениях в цепи электродов, в том числе и на сопротивлении стали. Напряжение, вызванное протеканием тока по сопротивлению стали и сопротивлению в цепи электрода, соединенного с общим проводом, с помощью дополнительного электрода, расположенного вблизи электрода, соединенного с резистором 2, поступает на первый вход сумматора 7. На второй его вход с помощью дополнительного электрода, расположенного вблизи электрода, соединенного с оба(им проводом, поступает напряжение, вызванное протеканием тока по сопротивлению этого электрода. При этом, на выходе сумматора 7 присутствует напряжение, равное разности напряжений, поступающих на первый и второй его входы, и соответствующее напряжению, вызванному протеканием тока по сопротивлению стали. Это напряжение с выхода сумматора 7 подается на вход усилителя 8 с регулируемым усилением, коэффициент усиления которого первоначально равен единице. Таким образом, на его выходе также присутствует напряжение, равное напряже0 нию, вызванному протеканием тока по сопро- тивлению стали и достаточному для срабатывания первого компаратора блока 9 компараторов, что влечет появление на втором выходе блока 9 компараторов низкого

5 логического уровня, запрещающего включение генератор 4 импульсов.

В момент, когда граница шлак - металл во время разливки стали спускается до уровня установки стальных электродов датчика

0 1 уровня tweгалла и они оказываются в шлаке, напряжение между дополнительными электродами 10, расположенными вблизи основных электродов, а следовательно, и напряжение на входе блока 9 компараторов,

5 увеличивается. Это влечет срабатывание второго компарагог j блока 9 компараторов и включение сигнализации.

Если сопрс-. зление в цепи электродов датчика 1 уровн- металла равно нулю, то на

0 первый вход сумматора 7 поступает все напряжение, вызванное протеканием тока от источника 3 питания по сопротивлению стали, а на второй вход сумматора 7 поступает нулевое напряжение, так как он оказывает5 ся подключенным через основной и дополнительный электроды и небольшое сопротивление стали к общему проводу.

В случае появления в цепи электродов паразитного сопротивления ток от источни0 ка 3 питания уменьшается, а из-за этого уменьшается и падение напряжения на сопротивлении стали. Однако этого напряже- н ия недостаточно для срабатываниия первого компаратора блока 9 компарато5 ров, и высокий логический уровень на его втором выходе разрешает включение генератора 4 импульсов. Импульсы, поступая на электронный ключ 5, открывают его. При этом, напряжение на накопительном конден0 саторе (не показан) усилителя 8 с регулируемым усилением ступенчато увеличивается, увеличивая коэффициент усиления усилителя 8. В результате этого, напряжения на выходе усилителя 8 с регулируемым усилением при

5 неизменном напряжении на входе возрастают. Как только оно становится равным напряжению порога срабатывания первого компаратора блока 9 компараторов, он срабатывает и низкий логический уровень на его втором выходе выключает генератор 4

импульсов. Это приводит к фиксированию коэффициента усиления усилителя 8 с регулируемым усилением на некотором уровне. Таким образом, при изменении сопротивления стали на сопротивление шлака входной сигнал усиливается до уровня срабатывания второго компаратора блока 9 компараторов. В итоге включается сигнализация.

Остаток металла в сталеразливочном ковше определяют после срабатывания сиг- нализаиии на основании статистических данных с учетом состояния огнеупорной футеровки в зависимости от времени ее службы с начала кампании ковша.

Устройство установлено на кране и включается крановщиком в начале разливки металла.

Кроме того, датчик 1 уровня металла может быть выполнен в виде двух ста-льных электродов (фиг.2): электрода 11, соединен- ного через резистор 2 с источником 3 питания, и электрода 12, соединенного с общим проводом. Вблизи электродов 11 и 12 расположены дополнительные электроды 13 и 14. Сумматор 7 выполнен на микросхеме DA1 типа К140УД1А. Выходное напряжение сумматора 7 определяется выражением UBUX Usxl - UBx2. Усилитель 8 с регулируемым усилением состоит из операционного усилителя на микросхеме DA2 типа К140УД8, накопительного конденсатора С1, истокового повторителя VT1 на транзисторе КПЗОЗЖ и схемы управления на микросхеме DA3 типа К140УД1А и полевом транзисторе VT2 типа КПЗОЗЖ. Блок 9 ком- параторов содержит два компаратора, выполненных по идентичным схемам, но настроенных на разные пороги срабатывания. Генератор 4 импульсов построен на микросхеме DD1 типа К155ЛАЗ. В качестве электронного ключа 5 применен полевой транзистор VT3 типа КПЗОЗЖ. Блок 6 сигнализации с исполнительным элементом состоит из реле К1 и электрической лампочки HL1.

Положительный эффект достигается за счет устранения отрицательного влияния изменения проводимости в цепи электродов в результате повышения чувствительности устройства и выделения чистого сигнала, непосредственно возникающего на сопротивлениях металл - шлак.

Это достигается благодаря тому, что дополнительные электроды расположены вблизи соответствующих основных электродов датчика уровня металла. Причем они так близко расположены друг относительно друга, что пара электродов (основной и дополнительный) контактирует с жидким металлом практически в одной точке, Применение

сумматора, подключенного к дополнительным электродам, позволяет выделить чистый сигнал, возникающий на сопротивлениях металл - шлак. Последующее усиление этого сигнала с помощью усилителя с регулируемым усилением является основным фактором повышения надежности устройства, так как дает возможность использовать любой ослабленный паразитным сопротивлением в цепи электродов сигнал для определения уровня металла в ковше.

Повышенная чувствительность устройства повышает вероятность его ложного срабатывания в результате действия различного рода флуктуации, помех. Чтобы снизить эту вероятность в устройстве используется регулировка коэффициента усиления усилителя с регулируемым усилением с помощью обратной связи: первый компаратор блока компараторов - генератор импульсов - электронный ключ - управляющий вход усилителя. Это позволяет увеличивать коэффициент усиления усилителя только тогда, когда в цепи электродов появляется паразитное сопротивление, снижающее полезный сигнал, ухудшая надежность определения уровня жидкого металла. В остальных случаях коэффициент усиления минимальный и равен единице. Таким образом, вероятность ложного срабатывания устройства снижается, т.е. надежность определения уровня металла повышается, так как вероятность одновременного действия различного рода флуктуации и появления паразитного сопротивления в цепи электродов мала.

Кроме того, дополнительно вероятность ложного срабатывания устройства при высокой чувствительности снижается из-за применения стабилизированного источника питания датчика уровня металла с высокими характеристиками, а благодаря шунтированию входных цепей устройства малым сопротивлением стали исключается влияние на работу устройства различного рода помех, наводимых в ковше от работающего в цехе электрооборудования.

Появление в цепи электродов, установленных вблизи основных, паразитного сопротивления не оказывает влияния на работу устройства, так как входное сопротивление сумматора по сравнению с этим паразитным сопротивлением очень высоко.

Устройство позволяет повысить надежность определения уровня металла, а следовательно, остатка металла в сталеразливочных ковшах и сохранить работоспособность устройства при паразитном сопротивлении в цепи электродов до 2 кОм, что практически

полностью устраняет отрицательное влияние изменения проводимости в цепи электродов на надежность устройства. Формула изобретения Устройство для определения остатка жидкого металла в сталеразливочном ковше, содержащее датчик уровня металла, выполненный в виде двух установленных в футеровке ковша стальных электродов, один из которых соединен через резистор с источником питания, генератор импульсов, электронный ключ и блок сигнализации с исполнительным элементом, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности определения уровня металла за счет уменьшения отрицательного влияния изменения проводимости в цепи электродов, оно снабжено сумматором, усилителем с регулируемым усилением и блоком компараторов, а датчик уровня металла - двумя дополнительными электродами, расположенными около основных электродов и соединенными соответственно с первым и вторым входами сумматора, выход которого подсоединен к входу усилителя с регулируемым усилением, выходом соединенного с

входом блока компараторов, причем первый выход блока компараторов подсоединен к входу блока сигнализации с исполнительным элементом, а второй выход- к входу генератора импульсов, выход которого

через электронный ключ соединен с управляющим входом усилителя с регулируемым усилением.

Фиг. 2