Устройство для прогнозирования выбросов металла и шлака из конвертора Советский патент 1980 года по МПК C21C5/30 

(54) УСТЮЙСТВО ДЛЯ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ВЫБРОСОВ МЕТАЛЛА И ШЛАКА ИЗ КОНВЕРТОРА Изобретение относится к металлургии, в частности, к контролю кислородно-конверторного процесса. Известно устройство для контроля вьшосов и выбросов шлака -и металла из конвертора во время продувки, содержащее светочувствительный элемент, свизированный на факел, который образуется Т1ри продувке, а также схему выделения полезного сигнала при наличии помех 1. Применение известного устройства позволяет получить количественную информацию о выброт сах и вьшосах, однако с его помощью не представляется возможным прогнозировать их возни новение. Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату яв ляется устройство, содержащее датчик давления отходящих газов под куполом камина, блок отнощения давления газов к расходу дутья, выход которого через интегратор соединен с первым входом блока сравнения, второй вход которого соединен с блоком определения минимально допустимой величины интеграла вышеуказанного отношения, а выход - с блоком выбора управляющего параметра и величины его изменения 2. Фактически в известном устройстве измеряется аналог скорости обезуглероживания V. ванны конвертора, а затем вычисляется отношение количества кислорода, затраченного на окисленйе углерода чугуна, к затраченному кислороду дутья. Вычисление указанной величины позволяет оценить количество кислорода, накопленного к данному моменту времени в шлаке, который потенциально может вступать в реакцию с углеродом и, при определенных условиях, способствовать образованию выбросов Недостатком известного устройства является то, что интегральная характеристика процесса за счет недостаточной разрешающей способности не дает возможность прогнозировать выбросы, образующиеся в результате быстрого перераспределения кислорода из шлака на реакцию окисления углерода. Цель изобрете1шя - увеличение надежности прогнозирования. Цель достигается тем, что в устройство для прогнозирования выбросов металла и шлака из к«1вертора, содержащее датчик измерения параметра, характеризующего V., дополнигельио введены блок дифферендирования скорости обезуглероживания, последовательно соединенные блоки памяти, пороговые злементы, блок логики и многоканальный блок индикации, причем выходы первого и последнего блоков памяти соединены соответственно с тремя и одним пороговыми элементами, выходы остальных блоков - с двумя пороговыми элементами, а выходы пороговых элементов через блок логики соединены с многоканальным бло ком индикации. На фиг. 1 представлена блок-схема устройст ва; на фиг. 2 - ровная плавка; на фиг. 3 - аритмичная плавка; на фиг. 4 - графики наиболее вероятных изменений V, в период воникновения и образования выбросов; на фиг. 5 - графики ситуаций, приводящих к выбросам. Устройство содержит ковертор 1, фурму 2, газоход 3 конвертора, один из возможных датчиков 4, 5, 6, косвенно характеризующих Vg (датчик давления газов или газоанализаторы и расходомер), блок 7 определения V, блок 8 определения скользящего среднего, дифференциатор 9, блоки 10....14 памяти, пороговые элементы 15...24, схемы И 25..30, составляющие (блок логики, блок 31 управления. Согласно исследованиям, проведенным на ЗОО-тсйных конверторах, все плавки по характеру изменения V(. можно условно разделить на ровные и аритмичные - Аритмичные плавки характеризуются значительными, бьгстрыми изменениями V по времени, которые являются одной из причин образования выбросов металла и щлака из конвертора, во время которых возможны потери металла до 5% от металлической садки конвертора. Кроме того, при выбросах возможны .возникновения аварий ных ситуаций, связанных с попаданием металла и щлака на подъездные пути, а также с нестайшьностью работы газоотводящего тракта. Исследования характера изменения скорости окисления углерода перед выбросом на интерв ле продувки от момента конца окисления S i и Мп (примерно 1-5 мин для условий Кар.МК до момента спада V в конце плавки в период плавки снижения содержания углерода в ме талле, показали, что выбросы происходят при быстром изменении (увеличении) Vg за счет перехода кислорода из ишака на реакцию , окисления углерода, причем УС до выбросов имеет в больщинстве случаев уменьшение абсо лютного значения. Наличие указанного явления позволяет прогнозировать возможность возник 7 4 новения выбросов до момента их образова1дая, гго в свою очередь дает возможность предотвращать их путем изменения положения фурмы, расхода кислорода или присадки сыпучих материалов. На фиг. 4 представлены наиболее вероятные изменения V в период образования и возникновения выбросов. Согласно реализации а) до момента резкого увеличения V она имеет достаточно быстрый спад в течение 35-40 с, согласно реализации, б) спад УС более продолжительный. Работа устройства происходит следующим образом. При t tjj (t окончание окисления SI) блок 31 управления включает систему, в блоке 7определения УС рассчитывается текущее значение скорости окисления углерода (например согласно формуле УС k-Q СО + СОг, где к - коэффициент пропорциональности. Ц,,, - расход газов в газоходе, СО, СО2 содержание окиси и двуокиси углерода в отходящих газах). 8блоке 8 определяется значение УС среднее за несколько отсчетов (имеется в виду дискретное считывание информации), например при усреднении за три отсчета производится следующая операция: У - .. fci±Ja ,-пррием следует особо отметить, что как само наличие блока 8, так и интервал усреднения зависит от характеристики конверторного процесса (колебательности) и применяемой аппаратуры для контроля (инерционности приборов). В блоке 9 дифференцировадая производится (при дискретном считывании) определение приращения УС между отсчетами (Д V). Далее указанные нрираще1шя поступают в последовательно соединенные блоки 10...14 памяти, причем в блоке 14 находится (i-4) отсчет Д У., в блоке 13 - (i-3) в блоке 12 - (i-2), в блоке 11 - (i-i), в блоке 10 - (|), где i - номер отсчета от момента времени . В качестве блоков памяти могут использоваться регистры, причем перезапись чисел из одного регистра в другой производится по командам с блока 32 5Т1равлекия. Анализ изменения УС по текуищм отсчетам, находящимся в блоке памяти, производится при помощи набора пороговых элементов 15...24 и схем 25....30 И. Указанное сочетание пороговых элементов и схем И позволяет выявлять следующие ситуации (фиг. 5), приводящие к выбросам: скорость спада характеристики УС меньше, чем скорость возрастания У(. (фиг. 4), но больше некоторой критической Sj, получаемой статистическим путем (пороговый элемент 15, срабатывающий при к-Д УС д (фиг. 5а); скорость спада УС больше (равна) - бз причем с увеличением длительности спада вероятное выбросов возрастает (пороговые злементы 16...20, схемы 25...27 И, причем сигнал на выходе схемы 25 И появля ется при условии к-Д V бз и к.Д УС -6з и КА Vc -83, сигнал на выходе схемы 26 И появляется при, выполнении предыдущего условия и к-Д УС -8з сигаал на выходе схемы 27 И появляется при выполнении предыдущего условия и КД УС -§3 (фиг. 56); скорость спада УС больше (равна) - Sj и возможна смена знака А Ус(1-52/ /-5з/), пороговые элементы 21...24, схелсы 28..JO И, причем сигнал на выходе схемы ,28 И появляется при к:Д УС -Sj и КД УС - н выходе схемы 29 И появляется при выполнении предыдущего условия и КД -б2 на выходе схемы 30 И появляется при выполнении предыдущего условия и к- Д УС О (фиг. 5в). Сигналы со схемы 25...30 И регистрируются на многоканальном (с раздельной регистрацией) блоке индика ции, что позволяет прогноз1фовать вероятность выбросов. Следует также отметить ,что количество блоков памяти выбрано равным пяти из условия необходимости анализа изменения У в течение 40с, при шаге дискретизации по времени равным 8 с, что следует из наиболее веро ятных реализаций, представленных на фнг. 4. При другом щаге дискретизации количество блоков памяти должно изменяться. Устройство позволяет увеличить надежность прогнозирования выбросов и иметь опредёлен666ный интервал времени от момента получения прогноза до их возникновения, что дает возможность принимать меры для борьбы с ними. Так для ст-уаций, представленных на фиг. 5, указанный интервал равен: для фиг. 5а IQtlS с, для фиг. 56 я 60 с, для фиг. 5в 35 с. Формула изобретения Устройство для прогнозирования выбросов металла и шлака из конвертора, содержащее датчик косвенного измерения скорости обезуглероживания металла, отличающееся тем, что, с целью увеличения надежности прогнозирования, оно дополнительно содержит блок дифференцирования; скорости обезуглероживания, последовательно соединенные блоки памяти, пороговые элементы, .блок логики и многоканальный блок индикации, причем выходы первого и последнего блоков памяти соединены соответственно с тремя и одним пороговым эпеметтами, а выходы пороговых элементов через блок логики соединены с многоканальным блоком индикации. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 358850, кл. С 21 С 5/30, 1968. 2.Авторское свидетельство СССР N 303888, кл. С 21 С 5/30, 1%7.

, /

С

а

ч .с.

ыл{

Фел.г t,Swt i

Уог ЫА 0s t

60

Л

30

-««

IM

e

.

ifO

Ш

««(r

Фиг.. 5 t.SuT r

V. Ул

НИН

%10

690

v../

v./

Ve

Ve

of

I

ff/

Л

C&t/3.4

/

/