Устройство для определения момента повалки конвертора Советский патент 1982 года по МПК C21C5/30 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ /VIOMEHTA ПОВАЛКИ КОНВЕРТОРА

1

Изобретение относится к черной металлургии и может быть использовано при управлении конверторной плавкой.

Известно устройство для определения момента повалки конвертора, содержащее задатчик химсостава чугуна, задатчики химсостава шлака, массы и химсостава руды, выходы которых подключены ко входам вычислительного устройства.

Работа устройства основана на том, что момент повалки конвертора определяется при достижении равенства фактически использованного на плавку количества кислорода его расчетному значению . При этом расчетное значение количества кислорода определяется в зависимости от химсостава чугуна, массы руды, с учетом количества кислорода, затраченного на окисление железа 1.

Недостатком устройства является низкая точность определения момента повалки конвертора, которая обусловлена недостаточной точностью определения расхода кислорода из-за того, что при расчете /ог. р не учитывается ряд факторов, в частности положение фурмы, интенсивность продувки. Вследствие этого повалка конвертора может быть

произведена при содержании -углерода, не равном заданному.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является устройство для определения момента повалки конвертора. Устройство содержит блок измерения расхода дутья, интегратор, датчик интенсивности газообразования, блок измерения интенсивности газообразования, счетчик импульсов с выходным преобразователем, блок измере10ния частоты интенсивности газообразования, блок определения времени продувки, блок деления, блок задания конечного содержания углерода, блок определения заданного количества кислорода, блок сравнения. Выход блока измерения расхода дутья через интегратор связан с выходом блока определения заданного количества кислорода, вход которого связан с выходом задатчика конечного содержания углерода. Выход датчика интенсивности газообразования

20 соединен с блоком измерения интенсивности газообразования, выход которого подключен к блоку измерения частоты изменения интенсивности газообразования, а выход последнего подключен ко входу счетчика импульсов, выход которого присоединен к одному входу блока деления, к другому входу которого подсоединен блок определения времени продувки, а выход блока деления подключен ко входу блока определения заданного количества кислородаt-2.3 Недостаток известного устройства заключается в том, что определение момента повалки конвертора производится с недостаточной точностью из-за систематических ошибок, возникающих при определении интенсивности газовыделения и расхода кислорода. Цель изобретения - повышение точности определения момента повалки конвертера. Поставленная цель достигается тем, что в устройство для определения момента повалки конвертора, содержащее блок определения времени продувки, последовательно включенные датчик интенсивности газообразования, блок измерения интенсивности газообразования, блок измерения частоты интенсивности газовыделения, счетчик импульсов и блок деления, блок измерения расхода дутья, первый интегратор, блок задания конечного содержания углерода, первый блок сравнения, выход блока определения времени продувки соединен со вторым входом первого блока деления, введены блок синхронизации, последовательно включенные первый ключ, первый блок памяти, второй блок сравнения, первый масштабирующий блок и первый блок суммирования, последовательно включенные блок измерения фактического содержания углерода, первый блок корректировки расхода кислорода, третий блок сравнения, четвертый блок сравнения, пятый блок сравнения, второй масштабирующий блок, второй блок суммирования, второй ключ и второй блок памяти, третий и четвертый ключи, третий и четвертый блоки памяти, второй и третий блоки корректировки расхода кислорода, блок задания базового содержания углерода, причем выход первого блока деления подключен к входу первого ключа и второму входу второго блока сравнения, выход блока синхронизации соединен с дополнительными входами первого, второго, третьего и четвертого ключей, выход блока измерения расхода дутья соединен через первый интегратор, третий ключ и третий блок памяти со вторым входом третьего блока сравнения, выход первого интегратора соединен с первым входом первого блока сравнения, второй вход которого подключен к выходу первого блока суммирования, выход блока измерения фактического содержания углерода соединен с первым входом второго блока корректировки расхода кислорода, второй вход которого подключен к выходу блока задания конечного содержаниия углерода, а выход - ко второму входу четвертого блока сравнения, выход блока задаНия конечного содержания углерода соединен через четвертый ключ и четвертый блок памяти со вторым входом первого блока корректировки расхода кислорода, выход блока задания базового содержания углерода соединен со вторым входом третьего блока корректировки расхода кислорода, первый вход которого подключен к выходу блока задания конечного содержания углерода, а выход - ко второму входу первого блока суммирования, выход второго блока памяти соединен с третьим входом первого блока суммирования, вторым входом пятого блока сравнения и вторым входом второго блока суммирования. Каждый блок корректировки расхода кислорода содержит блок задания постоянного сигнала, шестой блок сравнения, последовательно включенные первый блок умножения, третий масштабирующий блок, третий блок суммирования, второй блок деления и второй блок умножения, второй вход которого соединен с выходом щестого блока сравнения, а выход является выходом блока корректировки расхода кислорода, выход блока задания постоянного сигнала подключен ко второму входу третьего блока суммирования, выход первого блока умножения - ко второму входу второго блока деления, первый и второй входы первого блока умножения соединены соответственно с первым и вторым входами шестого блока сравнения и являются первым и вторым входами блока корректировки расхода кислорода. На фиг. 1 приведена схема устройства для определения момента повалки конвертора; на фиг. 2 - схема блока корректировки расхода кислорода. Устройство для определения момента повалки конвертора содержит датчик 1 интенсивности газообразования, блок 2 измерения интенсивности газообразования, блок 3 измерения частоты изменения интенсивности газовыделения, счетчик 4 импульсов, блок 5 определения времени продувки, первый блок 6 деления, блок 7 синхронизации, первый ключ 8, первый блок 9 памяти, второй блок 10 сравнения, первый масштабирующий блок И, блок 12 измерения расхода дутья, первый интегратор 13, третий ключ 14, третий блок 15 памяти, блок 16 измерения фактического содержания углерода, блок 17 задания конечного содержания углерода, четвертый ключ 18, четвертый блок 19 памяти, первый блок 20 корректировки расхода, кислорода, третий блок 21 сравнения, блок 22 задания базового содержания углерода, второй блок 23 корректировки расхода кислорода, третий блок 24 корректировки расхода кислорода, четвертый блок 25 сравнения, пятый блок 26 сравнения, второй масштабирующий блок 27, второй блок 28 суммирования, второй ключ 29, второй

блок 30 памяти, первый блок 31 суммирования, первый блок 32 сравнения, первый блок 33 умножения, третий масштабирующий блок 34, третий блок 35 суммирования, второй блок 36 деления, второй блок 37 умножения, шестой блок 38 сравнения, блок 39 задания постоянного сигнала.

Устройство для определения момента повалки конвертора работает следуюшим образом.

Сигнал о заданном содержании углерода в стали C(i) на текушую i-ю плавку из блока 17 задания конечного содержания углерода подается через четвертый ключ 18 на вход четвертого блока 19 памяти, где запоминается на интервал времени до начала продувки следуюшей плавки. Четвертый ключ 18 включается по сигналу, поступающему с выхода блока 7 синхронизации в момент начала продувки. Запомненный в четвертом блоке 19 памяти сигнал C(i - 1) поступает на второй вход первого блока 20 корректировки расхода кислорода. На второй вход блока 20 подается сигнал с блока 16 о фактическом содержании углерода С (i - 1) на первой повалке прошедшей плавки.

В первом блоке 20 (фиг. 2) рассчитывается корректированный расход кислорода по формуле

c4i-l) /4Q.(i-l) g,)-CU-L)+a.

CCi-0-C(i-l),

где AQ.(i - 1) -скорректированный расход кислорода на (i - 1-ой) плавке;

С (1-))и СС-0-заданное и фактически полученное на первой повалке содержание углерода; .а, и а -экспериментально выбираемые коэффициенты, например, для 300-тонного конвертора а 2800; аа 33.

Сигналы о С (i - 1) и С (i - 1) поступают на входы первого блока 33 умножения. Сигнал с выхода первого блока 33 умножения подается через третий масштабирующий блок 34, где умножается на величину Oi, на первый вход третьего сумматора 35, на второй вход которого идет сигнал о а с выхода блока 39 задания постоянного сигнала. Во второй блок 36 деления подается сигнал С (i-1) С (i-1) с выхода первого блока 33 умножения и делится на сигнал, поступающий с выхода третьего блока 35 суммирования. В шестом блоке 38 сравнения из сигнала С (i-1) вычитается сигнал С (i - 1) и сигнал о полученной разности подается на вход второго блока 37 умножения, где умножается на выходной сигнал второго блока 36 деления.

Сигнал о текущем расходе кислорода q с выхода блока 12 поступает на интегратор 13, где определяется суммарное количество кислорода, израсходованное на продувку - Q (t) (t - текущий момент времени). В момент окончания продувки по сигналу блока 7 синхронизации замыкается третий ключ 14 и сигнал о Q(i) поступает на вход третьего блока 15 памяти, где запоминается на интервал времени до окончания продувки следующей плавки.

Выходной сигнал Q(i - 1) третьего блока 15 памяти поступает на вход третьего блока 21 сравнения, где из него вычитается сигнал AQ(i - 1) с выхода первого блока 20 корректировки расхода кислорода. В результате получается сигнал об идеальном расходе кислорода Q (i -1)

u(i-n aCi-n-AQ.Ci-l), т.е. таком количестве кислорода, которое надо было бы продуть на прошедшей плавке, чтобы получить фактическое содержание углерода на первой повалке, равное заданному значению.

0

Сигналы о фактически полученном на первой повалке содержании углерода из блока 16 и о базовом, в частности, среднем на первых повалках содержании углерода из блока 22 поступают во второй блок 23 корректировки расхода кислорода.

5 Структура того блока такая же, как и первого блока 20 корректировки расхода кислорода. В блоке 23 рассчитывается второе корректированное значение расхода кислорода по формуле

0

1

c -cd-D,

AQ2(

dj+ca-i)-c

В котором с - базовое значение содержания.углерода - выбирается в конкретных условиях, в частности как среднее значение содержания углерода на первых повалках; ai 2800; 02 35 для 300-тонного конвертера.

Сигнал о полученной корректировке

Q2(i - 1) поступает в четвертый блок 25

сравнения, где вычитается из сигнала об

Q (i-1), пришедшего с третьего блока 21

сравнения

Q Ci-l)Q.(i-l)-Aa2(i-l}

Таким образом, в блоке 25 определяется приведенный к базовому содержанию углерода идеальный расход кислорода, отражающий эффекты всех неконтролируемых возмущений. Эта операция необходима для того, чтобы временную последовательность, составленную из значений идеальных расходов кислорода на плавку, сделать более гладкой и удобной для экстраполяции.

Сигнал о (i - 1) экстраполируется на одну плавку экстраполятором, выполненным с помощью блоков 26-30 и реализующим процедуру экспоненциального сглаживания

Q,U-n )x.)(i-2) a4i)(i-I), - I), (i-2) -сглаженные значения приведенного расхода кислорода на (i - 1 )-и и (i-2)-й плавках; о. - коэффициент сгла живания уточняется для конкрет ных условий из диапазона 0,1- 0,5; Q(i) -экстраполированный приведенный расход кислорода. Для получения сигнала ) выходной сигнал четвертого блока 25 сравнения поступает на вход пятого блока 26 сравнения, где из него вычитается выходной сигнал второго блока 30 памяти. Сигнал о полученной разности во втором масштабирующем блоке 27 умножается на коэффициент ot и поступает на второйблок 28 суммирования, где суммируется с сигналом Q (i-2) с выхода второго блока 30 памяти. Через второй ключ 29, который включается в момент окончания продувки по сигналу блока 7 синхронизации, сигнал с выхода второго блока 28 суммирования подается на второй блок 30 памяти, где запоминается до окончания продувки следующей плавки. Сигнал о заданном конечном содержании углерода на i-y плавку из блока 17 и о базоBOM содержании углерода из блока 22 поступает в третий блок 24 корректировки расхода кислорода, структура которого аналогична структуре первого блока 20 корректировки расхода кислорода. В блоке 24 регистрируется третье скорректированное значение расхода кислорода по формуле (i), AQjCn сЧО-с где ai 2800, для 300-тонного конвертора. Полученная в блоке 24 корректировка 4Qj(i) суммируется в блоке 31 с экстраполированным приведенным расходом кислорода, и тем самым экстраполированный приведенный расход кислорода пересчитывается на задание содержание углерода на текущей плавке. Кроме того, в блоке 31 суммируется корректировка расхода AQ(), которая находится на основе частоты изменения интенсивности газообразования следующим образом. Информация об интенсивности газообразования поступает с датчика 1 в блок 2 измерения интенсивности газообразования, а затем в блок 3 измерения частоты изменения интенсивности газообразования и на счетчик импульсов 4, выходной сигнал которого соответствует интегралу интенсивности газовыделения. В блоке 6 деления сигнал, поступающий со счетчика 4, делится на сигнал о длительности вре.мени продувки, поступающий с блока 5, в результате чего на выходе блока 6 получается среднее значение частоты интенсивности газонь деления. Сигнал об этой частоте через первый ключ 8 подается на первый блок 9 памяти и запоминается на одну плавку, а затем во втором блоке 10 сравнения вычитается из текущей средней частоты, поступающей с выхода блока 6. Полученная разность поступает в блок 11, где у.множается на постоянный коэффициент Cj. На выходе блока получается корректировка расхода кислорода 4Q4(i) на основе частоты изменения интенсивности газообразования по формуле AQ(i) C,(i)-f(i-l) где1д5 Hf(j,,-4 -соответственно средняя текущая частота интенсивности газовыделения на i-й плавке и средняя частота газовыделения на прощедщей (i - 1)-и плавке; С1 - пересчетный коэффициент из диапазона 1000-5000, уточняемый для конкретных условий. Введение корректировки AQ(i) вызвано тем, что идеальный расход кислорода на прощедшей плавке находится при реализованных на плавке программах по интенсивности подачи кислорода, подачи сыпучих материалов, положения фурмы и т.д. На текуа1.ей i-й гглавке программы перечисленных управлений могут быть другими, поэтому необходима корректировка расхода кислорода по разности программ управлений на прощедщей и текущей плавках; интегральным признако.м разностей этих программ и является разность частоты интенсивности газовыделения на прощедщей и текущей плавках. Использование предлагаемого устройства вместо известного повыщает точность определения момента повалки конвертора на заданном содержании углерода ориентировочно на 10% за счет того, что введены блоки, учитывающие информацию о предыдущих плавках, что, в свою очередь, позволяет оценивать эффекты неконтролируемых возмущений, экстраполировать и компенсировать их на предстоящую плавку. Формула изобретения 1. Устройство для определения момента повалки конвертора, содержащее блок определения времени продувки, последовательно включенные датчик интенсивности газообразования, блок измерения интенсивности газообразования, блок измерения частоты

интенсир ности газовыделения, счетчик импульсов и блок деления, блок измерения расхода дутья, интегратор, блок задания конечного содержания углерода, первый блок сравнения, выход блока определения времени продувки соединен со вторым входом первого блока деления, отличающееся тем, что, с целью повышения точности определения момента повалки конвертора, в него введены блок синхронизации, последовательно включенные первый ключ, первый блок памяти, второй блок сравнения, первый масштабирующий блок и первый блок суммирования, последовательно включенные блок измерения фактического содержания углерода, первый блок корректировки расхода кислорода, третий блок сравнения, четвертый блок сравнения, пятый блок сравнения, второй масштабирующий блок, второй блок суммирования, второй ключ и второй блок памяти, третий и четвертый ключи, третий и четвертый блоки памяти, второй и третий блоки корректировки расхода кислорода, блок задания базового содержания углерода, причем выход первого блока деления подключен к входу первого ключа и второму входу второго блока сравнения, выход блока синхронизации соединен с дополнительными входами первого, второго, третьего и четвертого ключей, выход блока измерения расхода дутья соединен через интегратор, третий ключ и третий блок памяти с вторым входом третьего блока сравнения, выход интегратора соединен с первым входом первого блока сравнения, второй вход которого подключен к выходу первого блока суммирования, выход блока измерения фактического содержаниия углерода соединен с первым входом второго блока корректировки расхода кислорода, второй вход которого подключен к выходу блока задания конечного содержания углерода, а выход - ко второму входу четвертого блока сравнения, выход блока задания конечного

содержания углерода соединен через четвертый ключ и четвертый блок памяти со вторым входом первого блока корректировки расхода кислорода, выход блока задания базового содержания углерода соединен со вторым входом третьего блока корректировки расхода кислорода, первый вход которого подключен к выходу блока задания конечного содержания углерода, а выход - ко второму входу первого блока

суммирования, выход второго блока памяти соединен с третьим входом первого блока суммирования, вторым входом пятого блока сравнения и вторым входом блока суммирования.

тем, что блок корректировки расхода кислорода содержит блок задания постоянного сигнала, шестой блок сравнения, последовательно соединенные первый блок умножения, третий масштабирующий блок, третий блок суммирования, второй блок деления и второй блок умножения, второй вход которого соединен с выходом шестого блока сравнения, а выход является выходом, блока корректировки расхода кислорода, выход блока задания постоянного сигнала

5 подключен ко второму входу третьего блока суммирования, выход первого блока умножения - ко второму входу второго блока деления, а первый и второй входы первого блока умножения соединены соответственно с первым и вторым входами шестого блока сравнения и являются первым и вторым входами блока корректировки расхода кислорода.

Источники информации, 5принятые во внимание при экспертизе

2.Авторское свидетельство СССР № 330195, кл. С 21 С 5/30, 1970.