Устройство для прогнозирования выбросов из кислородного конвертора Советский патент 1980 года по МПК C21C5/30 

1

Изобретение относится к черной металлургии, а именно к автоматизации кислородно-конверторного процесса, и предназначено для использования в j конверторных цехах металлургических заводов. В настоящее время контроль выбросов в кислородно-конверторном процессе осуществляется с помощью известных устройств, предназначенных JQ для измерения уровня ванны в конверторе.

Известно устройство, содержащее датчик звукового давления, блок выделения огибающей звукового давлен 1Я, функциональный преобразователь и индикатор. В этом устройстве для оценки уровня ванны используется известная зависимость между огибающей шума в некоторой полосе частот и уров нем ванны в конверторе f IQ. : .

Ближайшим к изобретению техническим решением является устройство для прогнозирования выбросов из кислородного конвертора, содержащее послёдо- 25 вательно соединенные датчик звукового давления, блок выделения огибающей, функциональный преобразователь и сумматор, выход которого подсоединен к индикатору r2J 30

Однако, располагая .только текущей информацией об уровне ванны, оператор конвертора далеко не всегда может предупредить выбросы шлако-металлической массы, так как кислородно-конверторный процесс характеризуется большой инерционностью к управляющим воздействиям, порядка 2-3 минут, и случайным распределением выбросов во времени,-часто слабо коррелированным с уровнем ванны. Для эффективного подавления выбросов необходимо иметь их своевременный и достоверный прогноз по крайней мере за 2-3 минуты до. их проявления. Но ни одно из вышеназванных устройств такого прогноза не обеспечивает, что в конечном счете, приводит к потерям готового продукта.

Цель изобретения - обеспечение повьашения выхода готового продукта за счет прогнозирования выбросов в кислородно-конверторном процессе.

Поставленная цель достигается тем, что предлагаемое устройство дополнительно содержит блок накопления производной, блок нормировки огибающей и блок выделения знака огибающей, подсоединенные своими первыми входами к выходу функционального преобразователя, а выходами к соответствующим вхо дам сумматора, блок памяти, выход ко торого подсоединен к вторым входам функционального преобразователя, бл ка нормировки -Огибанмцей и блока выде ления знака огибанвдей, а первый вход к выходу функционального преобразо ателя, и блок временной сегментации подсоединенный первым вхбдом к выходу функционального преобразователя, вторым входом - к выходу блока памят а выходами соответственно - к втором входу блока памяти, второму входу бл ка накопления производной и третьему входу блок выделения знака огибающей, кмцей. На фиг. 1 изображена функциональная схема предлагаемого устройства-, фиг. 2 - типовая зависимость сигнала на выходе функционального преобразователя от времени. Устройство содержит датчик 1 звукового давления (микрофон), блок 2 выделения огибающей, функциональный преобразователь 3, блок 4 памяти, блок 5 накопления производной, блок 6 нормировки огибающей, блок 7 вьвделения знака огибающей, блок 8 времен ной сегментации, сумматор 9, индикатор 10. Выход датчика 1 звукового давления соединен с входом блока 2 выделения огибающей, выход которого соединен с первым входом функционального преобразователя 3. Выход функционального преобразователя соединен со входами блока 4 памяти, блока 5 накопления производной, блока б нормировки огибающей, блока 7 вьаделения знака огибающей и блока 8 временной сегментации. Выходы блока 5 накопления производной -и блока 6 нормировки огибающей и два выхода блока 7 выделения .знака огибающей подсоединены к соответствующим входам сумматора 9, выход которого соединен с индикатором 10. Выход блока 4 памяти подсоединен к вторым входам функционального преобразователя 3, блока 6 нормировки огибакядей, блока 7 выделения знака огибающей и блока 8 временной сегментации. Три выхода-блока 8 временной сегментации подсоединены соответственно к вторым входам блока 4 памяти и блока 5 накопления производ ной , а также к третьему входу блока 7 выделения знака огибающей. Устройство работает следующим образом. Сигнал с микрофона поступает в блок выделения огибающей, где фильтруется уэкополосным фильтром с центральной частотой fo 900 Гц, детек тируется и сглаживается. С выхода блока выделения огибающей сигнал поступает на функциональный преобразователь, на выходе которого он превращается в сигнал, функционально связанный с разностью между уровнем ванны и уровнем фурмы относительно постоянной Отметки. .. По второму входу функционального преобразователя обеспечивается норировка сигнала по выбранному масштабу шкалы индикатора и по максимальному значению огибающей, снимаемому с выхода блока памяти. На протяжении периодов 1 и 5 (периода разогрева и периода вспенивания лака) (см. фиг, 2) в кислородно-конверторном процессе формируются предпосылки появления выбросных ситуаций, оторые определяют предрасположенность данного процесса к выбросам, сказываются на протяжении всего пеиода продувки с постепенным ослаблением к концу плавки. Количественно информация этого явения содержащаяся в сигнале на выхое функционального преобразователя, еализуется указанными выше блоками следующим образом. В течение I периода процесса блок 4 памяти запоминает максимальное значение сигнала на выходе .функционального преобразователя , и в дальнейшем напряжение на выходе этого блока используется в качестве нормирующей величины в блоках нормировки огибающей и функционального преобразователя, а также в качестве опорного уровня в блоках 7 и 8. выделения знака огибающей и временной сегментации. . На выходе блока 5 накопления производной формируется и запоминается с экспоненциальным весом б Q сигнал, пропорциональный среднему значению производной на втором периоде процесса и длительности первых двух периодов. Этот сигнал подается в течение третьего периода на первый вход сумматора 9. Блок б нормировки огибающей формирует на выходе сигнал, пропорциональный текущему значению уровня ванны, отнормированный к напряжению на выходе блока 4 памяти. С выхода бяока 6 сигнал в течение 1 периода (период установившегося режима) поступает на второй вход сумматора. На двух выходах блока 7 выделения знака огибающей формируются сигналы, пропорциональные соответственно времени нахождения огибающей выше постоянного уровня, задаваемого с выхода блока 4 памяти, и ниже того же уровня. Значение постоянного уровня устанавливается в процессе тарировки устройства при установке его на конкретном конверторе. Сигналы с выходов блока 7 выделения знака огибающей подаются на соответствующие входы сумматора с экспоненциальными весами 6д & и (О в течение третьего периода.

Таким образом, к началу Щ периода процесса на выходе сумматора 9 формируется сигнал, состоящий из постоянной составляющей, определяемой на 1 и Tt периодах блоком 5 накопления производной и блоком 8 временной сегментации, и переменной составляющей, формируемой блоком 6 нормировки огибающей и. блоком 7 выделения знака огибающей.

Причем постоянная составляющая отражает вероятность возможных выбросов в будущем, т. е. предрасположенность процесса к выбросам, на основе информации, заключенной в Т и 11 периодах процесса а переменная составляющая складывается из сигнала, пропорционального текущему значению уровня ванны (сигнал на выходе блока нормировки огибающей) и сигнала, пропорционального скорости изменения вероятности возможных выбросов (сигналы на выходах блока выделения знака огибающей).

Сигнал с выхода сумматора 9 поступает на линейный индикатор 10, показания которого оператор использует в процессе плавки для предупреждения возможных выбросов. Блок -8 временной сегментации осуществляет последовательность функционирования всех узлов схемы и обеспечивает сброс напряжений с интегрирующих цепей после окончания процесса продувки.

Внедрение устройства в кислородноконверторных цехах позволит существенно сократить потери годного металла за счет своевременного предупреждения выбросов.

Формула изобретения

Устройство для прогнозирования выбросов из кислородного конвертора,

содержащее последовательно соединенные датчик звукового давления, блок выделения огибакндей, функциональный преобразователь и сумматор, выход которого подсоединен к индикатору, отличающееся тем, что, с целью повышения выхода готового продукта за счет прогнозирования выбросов, он дополнительно содержит блок накопления производной, блок нормировки огибающей и блок вьщелення знака огибающей, подсоединенные своими первыми входами к выходу функционального преобразователя, а выходами к соответствующим входам сумматора, блок памяти, выход которого подсоединен к вторым входам функционального преобразователя, блока нормировки огибающей и блока выделениязнака огибающей, а первый вход к выходу функционального преобразователя, и блок временной сегментации, подсоединенный первым входом к выходу функционального преобразователя, вторым входом - к выходу блока памяти, а выходами соответственно - к.второму входу блока накопления производной и третьему входу блока выделения знака огибающей.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1,Здановский В. В. и др. Управление процессом шлакообразования в кислородном конвертере по акустичес КИМ характеристикам продувки. - Бюллетень ЦНИИ ЧМ, № 5, (625), 1970.

2,Авторское свидетельство СССР по заявке 2440306/22-02,

кл, С 21 С 5/30, 1977 (прототип).

i nuff