Устройство для рафинирования расплава Советский патент 1991 года по МПК C21C7/72 C21C5/30 

Изобретение относится к металлургическому производству , в частности к оборудованию для обработки жидких металлов инертными газами и газопорошковыми смесями.

Цель изобретения -уменьшение выплесков расплава при его обработке и сокращение расхода инертного газа.

На фиг. 1 изображена схема предлагаемого устройства для рафинирования расплава; на фиг, 2 представлен график изменения сигнала в блоке нелинейных преобразований.

Ковш 1 с расплавом (жидким металлом) 2 установлен под фурмой 3, закрепленной на кронштейне 4. Механизм подъема и опускания фурмы состоит из каретки 5, привода 6 перемещения каретки и направляющей колонны 7. На валу привода б установлен датчик 8 положения фурмы 3 и командоап- парат 9. На направляющей колонне 7 установлены конечные выключатели 10, 11 ограничения хода фурмы вверх и вниз. Выход датчика 8 положения фурмы 3 соединен с входом блока 12 нелинейных преобразований, выход которого соединен с вторым

ON С -N

00 СЛ

входом регулятора 13 расхода. На сети 14 инертного газа по его,,ходу установлены вентиль 15, стабилизатор 16 давления,сужающее устройство 17, клапан 18, регулирующий расход газа на фурму 3, и смеситель 19. Между стабилизатором 1 б давления и сужающим устройством 17 выполнен отвод газа, который через электромагнитный клапан 20 подается в пневмокамерный насос 21 для аэрации порошка и создания избыточного давления. Выход сужающего устройства 17 соединен с входом преобразователя 22 перепада давления, выход которого соединен с вторым входом блока 23 вычислительных операций, первый вход которого соединен с преобразователем 24 давления газа, а выход-с первым входом регулятора 13 расхода, выход которого соединен с входом исполнительного устройства 25, выход которого соединен с регулирующим клапаном 18.

Устройство работает следующим образом,

В исходном состоянии вентиль 15 закрыт. Фурма 3 находится в верхнем положении. После установки ковша 1 с расплавом 2 под фурму 3 оператор включает привод фурмы 6 вниз и переводит ее в положение над ковшом. Отключение привода 6 в этой позиции может производиться датчиками командоаппарата 9, конечным выключателем, по аналоговому сигналу датчика 8 положения фурмы, сравнивая его с заданным значением сигнала, соответствующим данному положению фурмы. Оператор открывает вентиль 15, на выходе стабилизатора .давления 16 устанавливается постоянное давление инертного газа и начинается подъем давления и образование газопорошковой смеси в пневмокамерном насосе 21. Одновременно газ через сужающее устройство 17, регулирующий клапан 18 и смеситель 19 поступает на фурму 3, С выхода преобразователя 22 аналдговый электрический сигнал, пропорциональный перепаду давления на сужающем устройстве 17, поступает на второй вход блока 23 вычислительных операций, на первый вход которого поступает сигнал от преобразователя 24 давления инертного газа, Блок 23 вычислительных операций выполняет расчет расхода инертного газа с коррекцией по его давлению в магистрали в соответствии с правилами РД50-213-80 по формуле

Q 0,2105

.f номТК где Q - расход газа, Нм /ч;

0,2109 - коэффициент, учитывающий размерности величины, входящих в формулу;

а- коэффициент расхода, определяемый при расчете сужающего устройства, безразмерная величина,

Kt - коэффициент расширения материа- ла сужающего устройства, безразмерная величина;

«20 - диаметр отверстия сужающего устройства при 20°С, мм;

АР - перепад давления среды при те- чении ее через сужающее устройство, кгс/м ;

Р - абсолютное давление измеряемой среды, кгс/см2;

РНОМ - плотность среды в нормальном состояний, кг/м3;

Т - температура среды перед сужающим устройством, °С;

К - коэффициент сжимаемости измеряемой среды, величина безразмерная; Е - коэффициент расширения измеряемой среды при прохождении ее через сужающее устройство, безразмерная величина. Из формулы следует, что расход газа на фурму зависитот перепада давления газа на сужающем устройстве и давления газа в трубопроводе. Давление газа, в свою очередь, зависит от глубины погружения фурмы в расплав и определяется по формуле

Р рр Н

где Р - давление газа в трубопроводе, кгс/см2;

Рр - плотность расплава, кг/см3; Н - глубина погружения фурмы в расплав, см.

Таким образом, блок вычислительных операций 23 выполняет расчет расхода газа с коррекцией по давлению и приводит величину расхода к нормальному состоянию. Выход блока 23 вычислительных операцией соединен с первым входом регулятора 13 расхода, на второй вход которого поступает аналоговый сигнал от блока 12 нелинейных преобразований, являющийся сигналом задания расхода газа на фурму 3 и зависящий от местоположения ее по отношению к ковшу 1 с расплавом, В блоке 12 нелинейных преобразований сигнал от датчика 8 положения фурмы 3 преобразуется в соответствующих участках по зависимости. изображенной на фиг. 2. На фиг. 2 пунктирной линией показан график изменения выходного сигнала датчика 8 положения фурмы в зависимости от ее хода, сплошной линией - график изменения выходного сиг- нала блока 12 нелинейных преобразований, являющегося сигналом задания (,)зд) для регулятора 13 расхода газа на фурму 3. Выде- леиные точки А,Б на оси абсцисс соответствуют положению фурмы над ковшом и нижнему положению соответственно. Настройка точек и коэффициентов про- порциональности, для получения зависимости между током задания JSR и ходом фурмы S, соответствующей графику фиг, 2, осуществляется в блоке 12 нелинейных преобразований в период наладки технологического оборудования.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет регулировать расход газа и порошка на обработку расплава в зависимости от металлостатического давления расплава и положения продувочной фурмы в расплаве, причем в положении фурмы над ковшом расход газа устанавливается мини- мальным (но достаточным для исключения заметаливания фурмы при входе ее в расплав), что ведет к экономии газа и исключает выплески металла. В качестве блока 23 вычислительных операций и блока 12 нелиней- ных преобразований могут быть использованы приборы БВО и БНД, входящие в Государственную систему приборов (ГСП) коплекса АКЭСР; микропроцессорные контроллеры Ремиконт, Ломиконт и дру- гие, в которых могут быть реализованы данные алгоритмы программным путем;

микроЭВМ и другая вычислительная техника, используемая для автоматизации технологических процессов.

Формула изобретения Устройство для рафинирования расплава, содержащее погружаемую в расплав фурму, датчик положения фурмы, регулятор расхода газа, регулирующий клапан, приборы контроля расхода газа, блок вычислительных операций, отличающееся тем, что, с целью уменьшения выплесков расплава при продувке и сокращения расхода газа, оно снабжено блоком нелинейных преобразований, вход которого соединен с выходом датчика положения фурмы, выход соединен с вторым входом регулятора расхода газа, выход которого соединен с исполнительным устройством, механически связанным с регулирующим клапаном, преобразователем давления, выход которого соединен с первым входом блока вычислительных операций, второй вход которого соединен с выходом преобразователя перепада давления на сужающем устройстве, а выход блока вычислительных операций соединен с первым входом регулятора расхода.

Изобретение относится к металлургии и может применяться для обработки жидких металлов инертными газами и газопорошковыми смесями, подаваемыми через фурму. Цель изобретения - уменьшение выплесков расплава при продувке и сокращение расхода газа. Устройство содержит фурму, погружаемую в расплав, датчик положения фурмы, систему подачи инертного газа или газопорошковой смеси, блок нелинейных преобразований, вход которого соединен с выходом датчика положения фурмы, выход соединен с первым входом регулятора расхода, выход которого соединен с исполнительным устройством, механически связанным с регулирующим клапаном, преобразователь давления, выход которого соединен с первым входом блока вычислительных операций, второй вход которого соединен с выходом преобразователя перепада давления на сужающем устройстве, установленном в трубопроводе подачи газа, а выход блока вычислительных операций соединен с вторым входом регулятора расхода. Особенностью устройства является нелинейная зависимость расхода газа или газопорошковой смеси от глубины погружения фурмы. 2 ил.

Верхнее жение

Положение j. - --; надкобшом

Нижнее Jг

хёпГе- гч

- 1

7/////Л

Л57ВГдГ

72

Фиг.1

ZMA