Устройство управления конверторной плавкой Советский патент 1979 года по МПК C21C5/30 

Изобретение относится к области металлургии, а конкретнее - к устройствам управления конверторной плавкой Ближайшим решением к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является устройство, которое содержит блок измерения расхода дутья, исполнительный механизм регулирования расхода дутья, блок измерения состава отходящих газов, блок измерения расхода отходящих газов, блок измерения положения фурмы, привод фурмы, привод подачи охлаждающих материалов, блок указания температуры металла, блок указания скорости обезуглероживания металла, блок измерения теплового тока на водоохлеикдаемые элементы (кессон, фурму), выход которого соединен с входами блока указания температуры металла и блока указания скорости обезуглероживания металла, вычислительный блок, вход которого соединен соответственно с блоками измерения расхода дутья, тава и расхода отходящих газов, положения фурмы, указания температуры, указания скорости обезуглероживания, а выход - с исполнительным, механизмо регулирования расхода дутья, приводом фурмы подачи охлаждающих материалов. в соответствии с полученной информацией вычислительный блок через исполнительные органы чпроизводит регулирование плавки 1. Недостатком известного устройства является.низкая точность управления, так как процесс теплообмена в водоохлаждаемых элементах (кессоне) в значительной степени изменяется при оседании пыли и настылеобразовании на наружных поверхностях водоохлазкдаемых элементов, образовании накипи на внутренних поверхностях, имеющих место в конверторном процессе. Целью изобретения является повышение точности управления конверторной плавкой.. Это достигается тем, что в устройство, содержащее блок измерения расхода дутья, исполнительный механизм регулирования расхода дутья, блок измерения положения фурмы, привод фурмы, привод подачи охлаждающих матерчалов, блок указания температуры металла, блок указания скорости обезуглероживания и блок измерения теплового потока на фурму, выход которого соединен с входами блока указания температуры и блока указания скорости обезуглероживания металла, вычислительный 3 блок, вход которого соединен с блоко измерения расхода дутья, блоком измерения .положения фурмы, блоком указания температуры и блоком указания скорости обезуглероживания металла., а выход соединен с исполнительным ме ханизмом регулирования расхода дутья приводом фурмы и приводом подачи охлаждающих материалов, дополнительно введен блок измерения термического удлинения подъемной части охладителя конверторных газов и блок деления, выход которого соединен с входами блоков указания температуры и скорос ти обезуглероживания металла, а вход с выходом блока измерения термического удлинения подъемной части охладителя конверторных газов. Введение блока измерения термичес кого удлинения подъемной части охладителя конверторных газов и блока де ления позволяет отказаться от информ ции о тепловом потоке на кессон, в значительной степени -зависящей от неу гтенной запыленности и настылеобразования, и понижающей точность управления конверторной плавкой. На фиг. 1 представлена функциональная блок-схема устройства; на фиг. 2 - схема пояснения работы устройства на примере конкретного выполнения на ферродинамической аппаратуре . Устройство содержит блок 1 указания температуры металла , блок 2 указания скорости обезуглероживания ван ны, блок 3 деления, блок 4 измерения теплового потока на фурму, блок 5 термического удлинения подъемной час ти охладителя конверторных газов, блок б изм ерения положения фурмы, блок 7 измерения расхода дутья, вычислительный блок 8, привод 9 подачи охлаждающих материалов, исполнительн механизм 10 регулирования расхода дутья, привод 11 фурмы, подъемную часть 12 охладителя конверторных газов, датчик 13 термического удлинени подъемной части охладителя конвертор ных газов, фурму 14, датчик 15 положения фурмы, кессон 16, бункер 17 охлаждающих материалов, датчик 18 теплового потока на фурму, датчик 19 расхода дутья, конвертор 20. Вход блока 4 измерения теплового потока на фурму соединен с датчиком 18 теплового потока на фурму, выход с выходным преобразователем ПФ2 блока 1 указания температуры ванны и ко пансирующим преобразователем ПФ5 бло ка 2 указания скорости обезуглероживания ванны, причем преобразователи ПФ2 и ПФ5 также соединены между собой. Вход блока 5 измерения термичес кого удлинения подъемной части охладителя конверторных 1;азов соединен с датчиком 13 термического удлинения подъемной части охладителя конвертор ных газов, а выход - с компенсирутЕощи преобразователем ПФ7 блока деления 7 Внходной преобразователь ПФб блока 3 деления соединен с преобразователем ПФЗ блока 2 скорости обезуглероживания ванны и компенсирующим преобразователем ПФ1 блока 1 указё ния температуры ванны, причем преобразователи ПФ1 и ПФЗ также соединены между собой. Преобразователь ПФ4 блока 2 указания скорости обезуглероживания ванны соединен с преобразователем ПФ7 блока 3 деления. Датчик 15 положения фурмы.через блок б измерения положения фурмь соединен со входом вычислительного блока 8, который, кроме того, соединен с датчиком 19 расхода дутья через блок 7 измерения расхода дутья. Кроме того, вход вычислительного блока 8 соединен с выходами блоков указания температуры и скорости обезуглероживания ванны. Выходы вычислительного блока 8 соединены с приводом 9 подачи охлаждающих материалов, исполнительным механизмом 10 регулирования расхода дутья, а также с приводом 11 фурмы. Управление конверторной плавкой производится согласно зависимостям: Чф otjVe lq« Vc (,,V, + jbjt)4(1) f (Vc ,V ,C,t)| Н-ДН f (Vc V. ,C,t)I при (2) Н-ДН f(Vc, Vt, C,-t) при (3) 47376/P ,Vg -r r:r-r -p (4) Т076ТО§62Н-145С, где Яцэ, q -г тепловые потоки на Фурму и кессон соответственно; VE; - скорость обезуглероживания ванны; t - температура ванны 1 2 статистические коэффициенты; масса охлаждающих материалов;V(. - скорость измерения температуры ванны, определяемая в вычислительном блоке дифференцированием величины t ; С - содержание углерода в ванне, определяемое в вычислительном блоке, интегрированием величины Vp ; Н - положение фурмы; д Н - приращение положения фурмы; Vj - эффективный расход дутья; Р - давление дутьз; N - номер плавки по кампании футеровки конвертора; G - металлическая садка, равная сумме массы чугуна и массы лома; t3 - заданное текущее значение температуры ванны, определяемое как функция начальных (масса чугуна .и лома, химсостав чугуна, номер плавки по кампании футеровки конвертора, продолжительность простоя конвертора и др.) и заданных (марка стали, основность шлака и др.) условий продувки, а также содержания углерода в ванне. Иа системьа уравнений (1) определяются величины скорости обезуглероживания и температуры ванны 01. V .v, hT г В процессе продувки конверторной плавки информация о тепловом потоке на фурму qq, поступает с датчика 18, например, дифференциальной термопары в блоки измерения теплового потока на фурму, например автоматический потенциометр. С, выходного ферродинамического преобразователя блока 4 информация поступает на делитель нап ряжения. Таким образом, с выхода бло ка 4 снимается сигнал,- пропорциональ ный выражению Чф- Выходной сигнал с блока 4 поступает в противофазе с сигналом преобразователя ПФ2 блока 1 .указания температурыванны, в качест ве которого используется, например, вторичный, ферродинамический прибор ВФС. Делитель напряжения на выходе позволяет получить сигнал, npoijo J - циональный выражению-it. Разность сигналов блоков 1 и 4 поступает на компенсирующий преобразователь ПФ5 блока 2 указания скорости обезуглеро живания ванны, в качестве которого используется, например, преобразователь типа ,ПФФ. Таким образом, после обработки суммарного сигнала преобразователи ПФЗ, ПФ4 и ПФ5 блока 2 устанавливаются в положение, соответ ствующее величине V . Информация о термическом удлинении Подъемной части охладителя конверторных газов поступает с датчика 13, например фер родинамического преобразователя, показания которого изменяются по тем же теплофизическим закономерностям, что и тепловой поток q на кессон 16 /см. формулу (1)/,в соответствуfomrf блок 5 измерения, например втор ный ферродинамический прибор ВФС. С выходного ферродинамического преоб разователя блока 5 напряжение поступает на комп.енсирующий преобразователь ПФ7 блока 3 деления. На обмотку возбуждения преобразователя ПФ7 пост пает с преобразователя ПФ4 блока 2 сигнал, пропорциональный V. Таким образом, положение рамки преобразователя ПФ7 соответствует отношению 2К Положение преобразователя ПФ6 блока 3, связанного с двигателем через лекало Л с профилем, соответству ющим корню четвертой степени, пропор иионально выражению У у Делитель напряжения на выходе ПФ6 позволяет получить сигнал, пропорциональный выражению -г- 1 -Ьь. . 2 f с Выходной сигнал блока 3 деления суммируется в противофазе с сигналом реобразователя , пропорциональным выражению 1 и поступает в блок 1 на кoмпeнcиpyющ.l| пр§об азователь ПФ1.Таким образом,положение рамок преобразователей ПФ1 и ПФ2 блока 1 пропорционально величине t.Сигналы о температуре t и скорости обезуглероживания ванны VQ соответственно от блоков 1 и 2 .поступают в вычислительный блок 8.В блоке 8 по начальным и заданным условиям продувки,а также информации о содержании углерода С в ванне определяется заданное текущее значение температуры ванны tj. Последняя величина сравнивается с температурой -ванны-t, поступающей из блока 1, и в случае горячего хода процесса (t tj) согласно алгоритму 2 производится подача охлаждающих;ма тёрйалов в конвертор 2Ъ при помощи привода 9подачи охлаждающих материалов или опускание фурмы 14 воздействием на ее привод 11, а в случае холодного хода процесса () - подъем фурмы 14 согласно алгоритму (3). Одновременно с изменением положения фурмы изменяется расход дутья с помощью исполнительного механизма 10 регулирования расхода дутья с целью сохранения неизменным эффективный расход дутья по формуле (4). Информация о давлении дутья для определения эффективного расхода дутья Vj поступает в вычислительный блок 8 из блоки 7 измерения расхода . использование новых элементов: блока измерения термического удлинения подъемной части охладителя конверторных газов и блока деления, выход которого соединен с входом блоков указания температуры и скорости обезуглероживания металла, а вход - с выходом блока измерения термического удлинения подъемной части охладителя конверторных газов, выгодно отличает предлагаемое устройство- для управления конверторной плавкой от указанного прототипа, так как уменьшается составляющая погрешности, обусловленная влйянием запыленности, настылеобразования и накипи водоохлаждаемых элементов (кессона). В результате повышается точность управления конверторной плавкой, что увеличивает количество плавок, выпускаемых с первой повалки конвертора, и уменьшает расход огнеупоров на плавку. Формула изобретения Устройство управления конверторно плавкой, содержащее блок измерения .расхода дутья, исполнительный мехаflitSM регулирования расхода дутья блок измерения положения фурмы, привод фурмы, привод подачи охлаждающих материалов, блок указания температуры металла, блок указания скорости обезуглероживания и блок измерения теплового потока на фурму, выход которого соединен с входами блока указания темпера туры и блока указания скорости обезуглероживания металла, вычислительны блок, вход которого соединен с блоком измерения расхода дутья, блоком измерения положения фурмы, блоком . 7 указания температуры и блоком указания скорости обезуглероживания металла, а выход соединен с иt:пoлнитeльным механизмомрегулирования расхода дутья, приводом фурмы и приводом подачи охлаждающих материалов, отличающееся- тем, что, с целью повышения точности управления, оно содержит блок измерения термического удлинения подъемной части охладителя конверторных газов и блок деления, выход которого соединен с входами блоков указания температуры и скорости обезуглероживания металла, а вход с выходом блока измерения термического удлинения подъемной части охла-. дителя конверторных газов. Источники информации, принятые во внимание,при экспертизе 1. Патент Англии № 1167873, кл. G 3 R, 1969.