Устройство для автоматического контроля глубины колодца в шихте дуговой электропечи Советский патент 1991 года по МПК H05B7/148 

Изобретение относится к электротерии.

Цель изобретения - повышение точноти контроля глубины колодца в шихте.

На чертеже представлена электричекая функциональная схема устройства.

Устройство автоматического контроля глубины колодца в шихте содержит датчик 1 перемещения электрода 2, связанный с поледним через блок 3 распознавания направления перемещения электрода 2, выход которого через первый сумматор А соединен с первым индикатором 5. Вход блока 3 соединен также через первый ключ 6, второй сумматор 7 и цифроаналоговый преобразователь 8 с первым входом компаратора 9. сыход которого связан с вторым индикатором 10 л первым входом блока 11 памяти, выход которого связан с управляющим входом второго сумматора. К второму входу компаратора 9 подключен выход блока 12 задания глубины колодца, к третьему входу через блок 13 определения длины сгоревшей части электрода - выход преобразователя 14 мощности, к четвеотому входу через блок 15 автоматической коррекции - выход блока 16 деления. Выход датчика 17 дуги связан с первыми входами преобразователя 14 мощности, блока 16 деления, блока 15 автоматической коррекции, первого ключа 6 и второго ключа 18, выход которого связан с вторым входом блока памяти.

Датчик напряжения дуги связан с вторым входом преобразователя 14 мощности и блока 16 деления. Задатчик 20 коэффициента сгорания электрода соединен с входом блока 13 измерения длины сгоревшей части электрода.

Устройство автоматического контроля глубины колодца в шихте работает следующим образом.

При перемещении электрода 2 фазы 1 из крайнего верхнего положения вниз от датчика 1 перемещения поступают сигналы, которые распознаются в блоке 3 распозна- пания направления движения, суммируется в сумматоре 4 и регистрируется первым индикатором 5.

В начальный момент зажигания дуги на выходе датчика 17 тока появляется сигнал, который включает ключ 18, при зтом о блоке 11 памяти записывается информация о первом зажигании дуги и одновременно стирается содержимое сумматора 7, включается ключ 6, подключая второй сумматор 7 к основной измерительной цепи. При плавлении шихты электрод 2 перемещается вниз, во втором сумматоре 7 накапливаются сигналы о перемещении электрода 2. Глубина IK колодца в шихте равна

0

1к 1п-Д1э+ д,(1)

где In - перемещение электрода;

Д)э - длина сгоревшей части электрода за время плавления tn;

д - длина дуги.

С выхода цифроаналогового преобразователя 8 на первый вход компаратора 9 поступает сигнал Vi пропорциональный

1п э+ .

На второй вход компаратора 9 поступает сигнал Vo с выхода задатчика глубины колодца, на третий вход- сигнал Уз, пропор- циональный длине сгоревшей части электрода и формируемый в блоке 13 определения сгоревшей части электрода

20

V3 Kc-P-tn,

(2)

где Кс - коэффициент сгорания электрода, задаваемый в блоке 20 и зависящий от марки электрода;

Р - мощность, выделяемая в дуге;

tn - чистое время плавления с момента первого поджигания дуги.

На четвертый вход компаратора 9 подается CHI нал Va, пропорциональный дуге lg, формируемый в блоке 16 давления и корректируемый в блоке 15;

lg K{lg) rg

(3)

где Гд - сопротивление дуги;

Од, д - напряжение и ток дуги;

) - корректирующий коэффициент, зависящий от силы тока, дуги, учитывается поперечное выдувание дуги при сильных токах.

Значение K(Ig) формируется в блоке 15 автоматической коррекции. Сопротивление rg дуги вычисляется в блоке 16 деления.

Если длина колодца Ik меньше заданной io, то Vi+V2- /3 -dVo , а если больше, то

Vi+V2-V3 V0l, и на выходе компаратора 9 появляется сигнал, который включает второй индикатор 10. Этот же сигнал после подъема электрода и обрыва дуги стирает из блока памяти информацию о первом зажигании душ. Далее, если после обрушения колодца или разворота ванны электрод опустить, то в момент зажигания дуги сигнал от датчика 17 тока поступает на вход блока 11 памяти, в нем вновь записывается эта информация и одновременно стирается содержимое сумматора 7. Устройство готово к последующему измерению глубины колодца. В качестве датчика 1 перемещения лучше использовать цифровой датчик, например ПДФ-3 с роликовым преобразователем, в качестве блока 3 - известную электронную схему, выполненную на логических элементах К155ТА2, К155ЛАЗ. Сумматоры 4 и 7 выполняются из реверсивных счетчиков типа К155ИЕ7., цифроаналоговый преобразователь 8 - из микросхемы КР572ПА1 и операционного усилителя К140УД6, В качестве ключей 6 и 18 используются оптоэлек- тронные ключи, например, К249КП1, в качестве блока памяти - триггер К155ТМ2. В качестве преобразователя 14 мощности используется преобразователь типа Е829, а блока 16 деления - интегральная микросхема К525ГГС2.

Блок 15 автоматической коррекции выполнен на базе операционного усилителя К140УД8 с коэффициентом передачи, нелинейно зависящим от тока дуги. Задатчих 20 и блок 12 выполнены резистивными, компаратор 9 - на базе операционного усилителя К140УД6. индикатор 10 на светодиодах 1Б8702.

Устройство позволяет исключить поломки электродов при электродинамических ударах в моменты коротких замыканий и при падениях негабаритных тяжелых (до 5 т) кусков шихты с одновременным повышением производительности дуговой сталеплавильной печи. Электродинамические удары возникают в процессе эксплуатационных коротких замыканий электродов с шихтой. При плавлении негабаритного стального лома электродинамические усилия F возникают между электродом и куском шихты (фиг.1), который может выполнять роль шины. Электродинамическое усилие F, действующее на электрод в направлении на слом, зависит от глубины колодца 1к. силы тока И-з и зазора а между электродом 2 и куском шихты (фиг. 1. фаза 1):

tf-2 lk

Для предельных значений тока li-2 и зазора а усилие, при котором происходит разрушение электрода, определяется конечным значением глубины колодца IK. Для каждой ДСП, марки электрода существует допустимая по условиям электродинамической устойчивости электрода глубина колодца 1Доп. Примерно на этой же глубине Одогт si 500 мм) происходит обрушение кусков шихты с поломкой электрода (фиг.1, фаза 2). Возможны два случая. В первом случае, если , электроды чаще подымают, чтобы сделать разворот ванны, но при этом печь чаще отключается и дольше простаивает, уменьшается ее производительность. Во втором случае, если IK доп, резко возрастает вероятность поломки электродов при эпектродинамических ударах и падениях крупных кусков шихты. При точном контроле глубины колодца () производительность печи будет оптимальна с одно- временным отключением поломок электродов. Точность контроля глубины колодца в шихте предлагаемым устройством повышается не менее чем на 60%.

Например, для истинной глубины колодца IK Ig + э 500 мм, при которой резко возникает вероятность опасных электродинамических ударов и обрушения крупных кусков шихты на электрод с его поломкой, погрешность известных устройств контроля составляет

20

д. ) (1э+1д)

100

(Д1Э - 1Д) 100 500

66%,

где Д э 350 мм - длина сгоревшей части электрода за 1 ч плавки кусков шихты по 5 т;

1д 20 мм - максимальная длина дуги при расплавлении шихты.

Предлагаемое устройство позволяет исключить эту погрешность и за счет повышения точности контроля избежать поломок электродов при электродинамических уда- рах и падениях крупных кусков шихты при выплавке спецсталей и одновременно повысить производительность печи.

40

Формула изобретения

Устройство для автоматического контроля глубины колодца в шихте дуговой элек- тропечи, содержащее датчик перемещения электрода, соединенный

5 С входом блока распознавания направления перемещения, выход которого через первый сумматор соединен с входом первого индикатора и через первый ключ с входом второго сумматора.

0 выход которого через цифроаналоговый преобразователь соединен с первым входом компаратора, второй вход которого соединен с выходом блока задания глубины колодца, а выход - с входом второго инди5 катора и первым входом блока памяти, второй вход которого через второй ключ соединен с выходом датчика тока, а выход - с вторым входом второго сумматора, и преобразователь мощности, входы которого со- единены с выходами датчиков тока и

напряжения, выход датчика тока соединен также с управляющим входом первого ключа, отличающееся тем, что, с целью повышения точности, оно снабжено блоком определения длины сгоревшей части элект- .рода, задатчиком коэффициента сгорания электрода, блоком деления, блоком автоматической коррекции, причем выход задатчи- ка коэффициента сгорания соединен с первым входом блока определения длины

сгоревшей части электрода, второй вход которого соединен с выходом преобразователя мощности, а выход - с введенным третьим входом компаратора, введенный четвертый вход которого соединен с выходом блока автоматической коррекции, первый вход которого соединен с выходом датчика тока, а второй вход - с выходом блока деления, входы которого соединены с входами датчиков тока и напряжения.

Изобретение относится к электротехнике. Цель изобретения - повышение точности определения глубины колодца. В компараторе 9 суммируются сигналы с выхода преобразователя 8, пропорциональный перемещению электрода, с выхода блока 15. пропорциональный длине дуги, и с выхода блока 13, пропорциональный длине сгоревшей части. Эта сумма сравнивается с выходным сигналом блока 12 задания глубины колодца, и при превышении срабатывает индикатор 10, сигнализируя о необходимости обрушения колодца или разворота ванны. 1 ил. о Ч ГО