DE3726391A1 - Einrichtung zur ueberwachung der schmelzbadhoehe in einem konverter - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Überwachung der Schmelzhöhe im Konverter der im Oberbegriff des Patentanspruchs angegebenen Gattung.

Aus der SU-A-6 22 849 ist eine Einrichtung zur Messung der Schmelzhöhe in einem Sauerstoff-Blaskonverter bekannt, die einen Schalldruckgeber, eine mit dem Schalldruckgeber verbundene Einheit zur Abtrennung einer Umhüllenden des Schalldrucks enthält, deren Ausgang mit dem ersten Eingang eines Schalldruck-Funktionswandlers gekoppelt ist. Ein Summierglied zur Korrektur des Schalldrucks in Abhängigkeit von der Lage der Winddüse bzw. O₂-Lanze ist mit dem Ausgang des Schalldruck-Funktionswandlers verbunden. Außerdem enthält diese Einrichtung eine Schalldruck- Anpassungseinheit, deren erster Eingang mit dem Ausgang der Einheit zur Abtrennung einer Umhüllenden des Schalldrucks, deren zweiter Eingang mit dem Ausgang des Summierglieds und deren erster Ausgang mit dem zweiten Eingang des Schalldruck-Funktionswandlers verbunden sind. Der Ausgang eines Lanzen-Stellungsgebers ist mit dem zweiten Eingang des Summierglieds verbunden, und ein Schmelzhöhenanzeiger ist mit seinem ersten Eingang an den Ausgang des Summierglieds und mit seinem zweiten Eingang an den zweiten Ausgang der Schalldruck-Anpassungseinheit angeschlossen. Diese Einrichtung arbeitet jedoch nicht ausreichend genau, weil der die Meßbasis bildende Schalldruck auch von den sich ständig und wahlfrei ändernden geometrischen Abmessungen des Konverterinnenraumes, von Änderungen der Lanzenstellung und des Sauerstoffverbrauchs beim Blasvorgang sowie von den physikalisch-chemischen Eigenschaften der Schlacke abhängt. Ferner wird die Betriebszuverlässigkeit dieser Einrichtung durch Verschmutzung der Empfangsgeräte des Schalldruckgebers beeinträchtigt, die häufig gereinigt werden müssen.

In der SU-A-11 54 336 ist eine Einrichtung zur Überwachung der Schmelzhöhe in einem Konverter mit einer Winddüse für die Sauerstoffzuführung beschrieben, die eine Gammastrahlungsquelle und einen Gammastrahlungsempfänger aufweist, die am Kessel des Kühlers für Konvertergase über dem Konverterhals angeordnet sind. Ein Verstärker ist eingangsseitig mit dem Gammastrahlungsempfänger mit seinem Ausgang mit einem Impulsamplitudenanalysator verbunden. Der Ausgang des Impulsamplitudenanalysators führt zu einem Gammastrahlungsintensitätsmeßgerät. Mit dem ersten Ausgang des Gammastrahlungsintensitätsmeßgeräts ist ein Generator variabler Frequenz verbunden, der mit einem Zeitgeber gekoppelt ist. Der erste Eingang einer Impulskoinzidenzschaltung ist mit dem Ausgang des Impulsamplitudenanalysators und ihr zweiter Eingang mit dem ersten Ausgang des Zeitgebers verbunden. Darüber hinaus enthält diese Einrichtung eine Datenanzeigeeinheit für die Schmelzhöhe, einen Schmelzhöhenzähler, dessen erster Eingang mit dem Ausgang der Impulskoinzidenzschaltung verbunden ist, ein Speicherregister, dessen erster Eingang an den Ausgang des Schmelzhöhenzählers geschaltet ist und eine Steuereinheit. Der Eingang der Steuereinheit ist an den zweiten Ausgang des Zeitgebers angeschlossen. Ein erster Ausgang der Steuereinheit ist mit dem zweiten Eingang des Zeitgebers, ein zweiter Ausgang mit dem zweiten Eingang des Schmelzhöhenzählers und ein dritter Ausgang mit dem zweiten Eingang des Speicherregisters verbunden. Der erste Eingang der Datenanzeigeeinheit für die Schmelzhöhe ist mit dem zweiten Ausgang des Gammastrahlungsintensitätsmeßgeräts und ihr zweiter Eingang mit dem Ausgang des Speicherregisters verbunden.

Diese Einrichtung hat eine unzureichende Datenanzeigegenauigkeit für die Schmelzhöhe, weil im Betrieb ein Anfritten von Metall- und Schlackenteilchen an den Kanten von Löchern erfolgt, was zum Durchgang der direkten und zum Empfang der gestreuten Gammastrahlung führt.

Die Intensität der von der Schmelzoberfläche reflektierten Gammastrahlung ergibt sich aus:

Hierin sind
I Intensität der durch den Gammastrahlungsempfänger aufgenommenen Gammastrahlung

I₀ Stromintensitätsanteil der Gammastrahlung

N₀ Aktivität der Gammastrahlungsquelle, Ci,
n Gammaquantenausbeute pro Kernzerfall für Radionuklid 137_Cs ist n=0,82,
Ω Raumwinkel einer gerichteten Gammastrahlung, Sr,
a _m Reflexionskoeffizient der Gammastrahlung (Albedo), a _m=0,2,
ε Effektivität des Gammastrahlungsempfängers,
S effektive Oberfläche des Gammastrahlungsempfängers, m²,
R Abstand von der Reflexionsfläche bis zur Gammastrahlungsquelle, m.

Aus der Beziehung (1) folgt, daß bei Anfritten der Metall- und Schlackenteilchen an den Lochkanten die effektive Oberfläche S des Gammastrahlungsempfängers abnimmt. Dies hat zur Folge, daß die Größe der durch den Gammastrahlungsempfänger registrierten Gammastrahlung bei den gleichen Werten der Schmelzhöhe im Konverter von Schmelze zu Schmelze variiert, wobei sich der dynamische Änderungsbereich des Ausgangssignals von Impulsamplitudenanalysator ändert. Damit die Anzeigen der Schmelzhöhe im Konverter entsprechen, d. h. Änderungen des Eingangssignals in der Datenanzeigeeinheit den Änderungen für die Schmelzhöhe im Konverter genauer entsprechen, bedarf es einer periodischen manuellen Nachstimmung der oberen und der unteren Grenze des Anzeigebereichs für die Schmelzhöhe in der Datenanzeigeeinheit. Da die Intensität der von der Schmelzoberfläche reflektierten Gammastrahlung vom Abstand zwischen der Reflexionsfläche und der Gammastrahlungsquelle quadratisch nach der Beziehung (1) abhängt und durch die Datenanzeigeeinheit für die Schmelzhöhe ein von der Schmelzhöhe linear abhängiges Signal erhalten werden soll, wird das Signal in der bekannten Einrichtung mittels mechanischer Einrichtungen (Kurvenlineale) linearisiert. Bei einer Änderung des Dynamikbereichs des Ausgangssignals vom Impulsamplitudenanalysator wird also die Korrektheit der Signallinearisierung innerhalb des genannten Bereichs verletzt, was die Datenanzeigegenauigkeit für die Schmelzhöhe ebenfalls herabsetzt. Außerdem bewirkt die elektromechanische Ausführung der Datenanzeigeeinheit häufige Ausfälle und eine beträchtliche Verzögerung in der Datenanzeige über eine Änderung der Schmelzhöhe. Die genannte Einrichtung zur Überwachung der Schmelzhöhe im Konverter besitzt also eine unzureichende Datenanzeigegenauigkeit für die Schmelzhöhe im Konverter und ist nicht betriebszuverlässig genug.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zur Überwachung der Schmelzhöhe im Konverter zu schaffen, die eine automatische Korrektur von Linearisierungsfaktoren für ein Ausgangssignal im Impulsamplitudenanalysator für jede Schmelze in Abhängigkeit von der Änderung des Dynamikbereichs des Ausgangssignals vom Impulsamplitudenanalysator ermöglicht, wodurch die Datenanzeigegenauigkeit für die Schmelzhöhe im Konverter sowie die Betriebszuverlässigkeit der Einrichtung im Arbeitsvorgang erhöht werden.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß in der Einrichtung zur Überwachung der Schmelzhöhe im Konverter mit einer Winddüse für die Sauerstoffzuführung, die eine Gammastrahlungsquelle und einen Gammastrahlungsempfänger, die über dem Konverterhals angeordnet sind, einen Verstärker, dessen Eingang mit dem Gammastrahlungsempfänger verbunden ist, einen mit dem Ausgang des Verstärkers gekoppelten Impulsamplitudenanalysator, einen Zeitgeber und eine Datenanzeigeeinheit für die Schmelzhöhe enthält, gemäß der Erfindung ein Prozessor vorgesehen ist, dessen erster Eingang mit dem Ausgang des Impulsamplitudenanalysators, dessen zweiter Eingang mit dem Ausgang des Zeitgebers, dessen erster Ausgang mit dem Eingang der Datenanzeigeeinheit für die Schmelzhöhe und dessen zweiter Ausgang mit dem Eingang des Zeitgebers verbunden sind, ein mit dem dritten Eingang des Prozessors gekoppelter Stellungsgeber des Konverters, ein mit dem vierten Eingang des Prozessors gekoppelter Stellungsgeber der Winddüse enthalten sind.

Der Prozessor, der Stellungsgeber des Konverters und der Stellungsgeber der Winddüse ermöglichen eine automatische Korrektur der Linearisierungsfaktoren für das Ausgangssignal vom Impulsamplitudenanalysator für jede Schmelze in Abhängigkeit von der Änderung des Dynamikbereiches dieses Signals, wodurch die Datenanzeigegenauigkeit für die Schmelzhöhe im Konverter und die Betriebszuverlässigkeit der Einrichtung im Arbeitsvorgang erhöht werden. Ferner können der Blasvorgang für die Schmelze optimiert, Konverterauswürfe eliminiert, Metallverluste vermindert und der Verbrauch von schlackenbildendem Material verringert sowie der mit der Einwirkung der Metallschmelze und Schlacke zusammenhängenden Traumatismus des Personals in der Blasperiode des Konverters beseitigt werden.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein Funktionsschaltbild einer erfindungsgemäßen Einrichtung zur Überwachung der Schmelzhöhe im Konverter,

Fig. 2 ein Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen Stellungsgebers des Konverters,

Fig. 3 ein Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen Stellungsgebers der Winddüse,

Fig. 4 ein Funktionsschaltbild einer erfindungsgemäßen Datenanzeigeeinheit,

Fig. 5 ein elektrisches Prinzipschaltbild einer f-ten Zeile einer erfindungsgemäßen Leuchtdiodenmatrix mit einem der ersteren zugeordneten Transistor einer Schaltereinheit,

Fig. 6 ein elektrisches Prinzipschaltbild eines erfindungsgemäßen Fotosignalverstärkers,

Fig. 7 ein elektrisches Prinzipschaltbild eines erfindungsgemäßen Zeitgebers.

Die dargestellte Einrichtung zur Überwachung der Schmelzhöhe im Konverter enthält eine Gammastrahlungsquelle 1 und einen Gammastrahlungsempfänger 2, die am Kessel 3 des Kühlers für Konvertergase über dem Hals des Konverters 4 mit einer Lanze bzw. Winddüse 5 für das Blasen von Sauerstoff auf die Schmelze 6 angeordnet sind. Die Überwachungseinrichtung enthält ferner einen Verstärker 7, dessen Eingang mit dem Gammastrahlungsempfänger 2 und dessen Ausgang mit einem Impulsamplitudenanalysator 8 verbunden ist. Der Gammastrahlungsempfänger 2 kann in bekannter Schaltung (N. S. Pronkin, "Pervichnye preobrazovateli radioizotopnoi apparatury" ("Primärumformer für Radioisotopenmeßgeräte"), 1984, Verlag "Energoatomizdat" (Moskau), S. 69) realisiert werden. Der Verstärker 7 kann in bekannter Schaltung (N. S. Pronkin, "Pervichnye preobrazovateli radioizotopnoi apparatury", 1984, Verlag "Energoatomizdat" (Moskau), S. 68) ausgeführt werden. Der Impulsamplitudenanalysator 8 kann in bekannter Schaltung realisiert werden, und als Impulsamplitudenanalysator 8 kommen Funktionsbaugruppen Diskriminator und Anpassungsstufen (N. S. Pronkin, "Pervichnye preobrazovateli radioizotopnoi apparatury", 1984, Verlag "Energoatomizdat" (Moskau), S. 68) zur Anwendung.

Die Einrichtung zur Überwachung der Schmelzhöhe im Konverter enthält auch einen Prozessor 9, dessen erster Eingang mit dem Ausgang des Impulsamplitudenanalysators 8 verbunden ist, einen Stellungsgeber 10 des Konverters, einen Stellungsgeber 11 der Winddüse und einen Zeitgeber 12. Der zweite Eingang des Prozessors 9 ist mit dem Zeitgeber 12, der dritte Eingang des Prozessors 9 mit dem Stellungsgeber 10 des Konverters und dessen vierter Eingang mit dem Stellungsgeber 11 der Winddüse gekoppelt. Der Prozessor 9 kann in bekannter Schaltung (A. I. Melnik-Shahnazarov et al., "Ismeritelnye pribory so vstroennymi mikroprozessorami" ("Meßgeräte mit eingebauten Mikroprozessoren"), 1985, Verlag "Energoatomizdat" (Moskau), S. 10 bis 17, besonders S. 16) realisiert werden.

Die Einrichtung zur Überwachung der Schmelzhöhe im Konverter enthält auch eine mit dem ersten Ausgang des Prozessors 9 verbundene Datenanzeigeeinheit 13 für die Schmelzhöhe. Der zweite Ausgang des Prozessors 9 ist mit dem Eingang des Zeitgebers 12 gekoppelt. Der dritte Ausgang des Prozessors 9 ist mit einem automatisierten Leitungssystem 14 für technologische Prozesse gekoppelt.

Das Blockschaltbild des Stellungsgebers 10 des Konverters ist in Fig. 2 dargestellt. Der Stellungsgeber 10 des Konverters weist ein mit einem Fotosignalverstärker 16 verbundenes Fotoelement 15 und ein elektromagnetisches Relais 17 auf, dessen Eingang mit dem Ausgang des Fotosignalverstärkers 16 gekoppelt ist. Die nicht dargestellten Schließkontakte des Relais 17 stehen mit dem dritten Eingang des Prozessors 9 (Fig. 1) in Verbindung.

Das Blockschaltbild des Stellungsgebers 11 der Sauerstofflanze bzw. Winddüse ist in Fig. 3 dargestellt. Der Stellungsgeber 11 enthält einen Schalter 18 des Antriebs einer Vorrichtung zum Senken und Heben der Winddüse 5, einen Schalter 19 des Antriebs einer Vorrichtung für die Sauerstoffzuführung zur Winddüse 5 und ein elektromagnetisches Relais 20, dessen Eingänge mit den Ausgängen der Schalter 18, 19 verbunden sind. Der Antrieb einer Vorrichtung zum Senken und Heben der Winddüse 5 und der Antrieb einer Vorrichtung für die Sauerstoffzuführung zur Winddüse 5 sind nicht dargestellt. Die Schließkontakte des Relais 20 sind mit dem vierten Eingang des Prozessors 9 (Fig. 1) verbunden.

Die Datenanzeigeeinheit 13 für die Schmelzhöhe kann einer in Fig. 4 aufgeführten Funktionsschaltung aufgebaut sein. Die Datenanzeigeeinheit 13 weist einen Dechiffrierer 21 für höhere Binärcodestellen und einen Dechiffrierer 22 für niedrigere Binärcodestellen auf. Der Eingang des Dechiffrierers 21 und der erste Eingang des Dechiffrierers 22 sind mit dem ersten Ausgang des Prozessors 9 verbunden. Der Ausgang des Dechiffrierers 21 für höhere Binärcodestellen ist an den zweiten Eingang des Dechiffrierers 22 für niedrigere Binärcodestellen geschaltet. Die Datenanzeigeeinheit 13 für die Schmelzhöhe verfügt auch über eine Schaltereinheit 23, deren Eingänge mit den Ausgängen des Dechiffrierers 22 für niedrigere Binärcodestellen und deren Ausgänge mit einer Leuchtdiodenmatrix 24 gekoppelt sind. Die Datenanzeigeeinheit 13 enthält auch eine Reihenschaltung aus einem Binär/Binär-Dezimal-Wandler 25, einem Dechiffrierer 26 für den Binär-Dezimal-Code zur Erhaltung des Codes von digitalen Siebensegmentanzeigern und eine Digitalanzeigetafel 27, die sich aus drei (nicht gezeigten) Sieben­ segment-LED-Anzeigern zusammensetzt. Der Eingang des Binär/Binär-Dezimal-Wandlers 25 ist mit dem ersten Ausgang des Prozessors 9 verbunden.

Die Leuchtdiodenmatrix 24 weist h Zeilen 28₁, 28₂, . . ., 28 _h auf, wobei h beispielsweise 64 sein kann. Die Schaltereinheit 23 enthält h Transistoren 29₁, 29₂, . . ., 29 _h , von denen jeder eine zugeordnete Zeile 28₁, 28₂, . . ., 28 _h der Leuchtdiodenmatrix 24 steuert. Die Basis jedes Transistors 29₁, 29₂, . . ., 29 _h ist mit einem jeweiligen Ausgang des Dechiffrierers 22 für niedrigere Binärcodestellen verbunden, während die Emitter der genannten Transistoren zusammen- und an eine gemeinsame Leitung 30 geschaltet sind. Der Kollektor jedes Transistors 29₁, 29₂, . . ., 29 _h ist mit der jeweiligen Zeile 28₁, 28₂, . . ., 28 _h verbunden.

In Fig. 5 ist ein elektrisches Prinzipschaltbild einer eine vorgegebene Anzahl 1 von Leuchtdioden 31₁, 31₂, . . ., 31 _l (Fig. 5) mit einem ihnen zugeordneten npn- Siliziumtransistor 29 _f der Schaltereinheit 23 (Fig. 4) aufweisenden f-ten Zeile 28 _f der Diodenmatrix 24 (Fig. 4) gezeigt. Die Leuchtdioden 31₁, 31₂, . . ., 31 _l (Fig. 5) rotor Leuchtfarbe sind in der Leuchtdiodenmatrix 24 (Fig. 4 in Form des Profils des Konverters 4 (Fig. 1) angeordnet. Durch das Profil des Konverters 4 wird die Sollzahl 1 der Leuchtdioden 31₁, 32₂, . . ., 31 _l (Fig. 5) in jeder Zeile 28₁, 28₂, . . ., 28 _h (Fig. 4) festgelegt. Die Sollzahl 1 wird in einem Bereich von sechs bis zehn gewählt. Jede Zeile 28₁, 28₂, . . ., 28 _h der Leuchtdiodenmatrix 24 umfaßt auch eine vorgegebene Anzahl 1 von Begrenzerwiderständen 32₁, 32₂, . . ., 32 _l (Fig. 5). Der erste Anschluß jedes Widerstandes 32₁, 32₂, . . ., 32 _l ist mit der Anode einer ihm zugeordneten Leuchtdiode 31₁, 32₂, . . ., 31 _l verbunden. Die zweiten Anschlüsse der Widerstände 32₁, 32₂, . . ., 32 _l sind zusammen- und an eine Speiseleitung 33 angeschlossen. Die Speisequelle ist nicht dargestellt. Die Kathoden der Leuchtdioden 31₁, 31₂, . . ., 31 _l sind zusammen- und an den Kollektor des Transistors 29 _f geschaltet, dessen Emitter an die gemeinsame Leitung 30 und dessen Basis an den Ausgang des Dechiffrierers 22 für niedrigere Binärcodestellen angeschlossen ist.

Der Fotosignalverstärker 16 (Fig. 2) ist in einer Prinzipschaltung nach Fig. 6 aufgeführt. Der Fotosignalverstärker 16 weist einen Transistor 34 auf, dessen Basis mit der Anode des Fotoelements 15 und mit dem ersten Anschluß eines Widerstandes 35 verbunden ist, der einen Vorspannungsstrom an die Basis des Transistors 34 liefert. Der zweite Anschluß des Widerstands 35 ist mit der Speiseleitung 33 gekoppelt. Die Speisequelle ist nicht dargestellt. Der Kollektor des Transistors 34 ist mit dem ersten Anschluß eines Widerstands 36 und mit der Basis eines Transistors 37 verbunden. Die Emitter 34 und 37 der Transistoren und die Kathode des Fotoelements 15 (Fig. 2) sind zusammen- und an die gemeinsame Leitung 30 (Fig. 6) angeschaltet. Der Kollektor des Transistors 37 ist mit dem Eingang des elektromagnetischen Relais 17 (Fig. 2) gekoppelt.

Der Zeitgeber 12 (Fig. 1) kann in einer Schaltung realisiert werden, die in Fig. 7 wiedergegeben ist. Der Zeitgeber 12 enthält ein Flip-Flop 38, das aus zwei 2-Eingangs-UND-NICHT-Gliedern 39 aufgebaut ist, einen Taktgenerator 40, der aus drei 2-Eingangs-UND- NICHT-Gliedern 41 in Reihenschaltung und einem Kondensator 42 aufgebaut ist, einen Rücksetzimpulsformer 43. Der erste Eingang des ersten logischen Gliedes 39 tritt als Eingang des Flip-Flops 38 auf, der Ausgang des ersten logischen Gliedes 39 ist mit dem ersten Eingang des zweiten logischen Gliedes 39 und der als Ausgang des Flip-Flops 38 wirkende Ausgang des zweiten logischen Gliedes 39 mit dem zweiten Eingang des ersten logischen Gliedes 39 und mit dem Eingang des Taktgenerators 40 und dem Eingang des Rücksetzimpulsformers 43 verbunden. Der Ausgang des dritten 2-Eingangs-UND-NICHT-Gliedes 41 tritt als Ausgang des Taktgenerators 40 auf und ist mit dem ersten Eingang des ersten 2-Eingangs-UND-NICHT-Gliedes 41 verbunden, der zweite Eingang des ersten 2-Eingangs-UND- NICHT-Gliedes 41 fungiert als Eingang des Taktgenerators 40. Der erste Anschluß des Kondensators 42 ist mit dem Ausgang des ersten 2-Eingangs-UND-NICHT-Gliedes 41, der zweite Anschluß des Kondensators 42 mit dem Ausgang des zweiten 2-Eingangs-UND-NICHT-Gliedes 41 gekoppelt. Der Rücksetzimpulsformer 43 ist aus zwei NICHT-Gliedern 44, einem Widerstand 45, einem Kondensator 46 und einem 2-Eingangs- UND-NICHT-Glied 47 aufgebaut. Der Eingang des ersten NICHT- Gliedes 44 wirkt als Eingang des Rücksetzimpulsformers 43, der Ausgang des ersten NICHT-Gliedes 44 ist mit dem ersten Eingang des 2-Eingangs-UND-NICHT-Gliedes 47 und mit dem ersten Anschluß des Widerstandes 45 gekoppelt. Der Eingang des zweiten NICHT-Gliedes 44 ist mit dem zweiten Anschluß des Widerstandes 45 und mit dem ersten Anschluß des Kondensators 46 verbunden, während der Ausgang des zweiten NICHT-Gliedes 44 mit dem zweiten Eingang des logischen Gliedes 47 gekoppelt ist. Der zweite Anschluß des Kondensators 46 ist mit der gemeinsamen Leitung 30 verbunden. Der Ausgang des 2-Eingangs-UND-NICHT-Gliedes 47 tritt als Ausgang des Rücksetzimpulsformers 43 auf und steht mit den Rücksetzeingängen von Zählern 48 und 49 in Verbindung. Ein Eingang des Zählers 48 ist mit dem Ausgang des Taktgenerators 40 und dessen Ausgang mit einem Eingang des Zählers 49 gekoppelt. Der Ausgang des Zählers 49 wirkt als Ausgang des Zeitgebers 12 und ist mit dem zweiten Eingang des zweiten 2-Eingangs-UND-NICHT-Gliedes 39 und mit dem zweiten Eingang des Prozessors 9 verbunden.

Aus der Beziehung (1) folgt, daß beim Anfritten der Teilchen der Schmelze 6 (Fig. 1) an den Kanten des im Kessel 3 unter dem Gammastrahlungsempfänger 2 ausgeführten Loches die effektive Oberfläche S des Gammastrahlungsempfängers 2 und die durch den Gammastrahlungsempfänger 2 aufgenommene Gammastrahlung abnehmen. Bei einer Vergrößerung des Lochquerschnitts, die beispielsweise durch eine Explosion beim Wassereindringen in den Konverter 4 hervorgerufen wird, nimmt die durch den Gammastrahlungsempfänger 2 aufgenommene Gammastrahlung zu. Der Verschleiß der Auskleidung des Konverters 4 sowie die beliebigen konstruktiven Änderungen des Aggregats beeinflussen lediglich die Größe des Gleichanteiles I₀ der gestreuten Gammastrahlung. Da die übrigen Größen in der Beziehung (1) konstant sind und I₀ sowie S im Laufe eines Schmelzprozesses praktisch ohne Änderung bleiben, so kann die Beziehung (1) für die Blasezeit eines einzeln genommenen Schmelzprozesses in folgender Form geschrieben werden:

wobei
H die Schmelzhöhe im Konverter 4, (m)
a und b für die gegebene Schmelze konstante Linearisierungsfaktoren,
C ein Abstand zwischen dem Gammastrahlungsempfänger 2 und dem Boden des Konverters 4, (m)
bedeuten.

Nach den Intensitätsgrößen der gestreuten Strahlung in zwei Fixpunkten mit einer bekannten Schmelzhöhe H, die der Höhe einer ruhenden Schmelze 6 nach Eingießen von Roheisen und der Höhe des Halses des Konverters 4 entspricht, werden durch Auflösen zweier Gleichungssysteme mit zwei Unbekannten in der Beziehung (2) Faktoren ermittelt. Dem Impulsamplitudenanalysator 8 wird ein elektrisches Signal entnommen, das der Intensität der durch die Schmelze gestreuten Gammastrahlung proportional ist. Die Stärke des elektrischen Signals wird aus der Beziehung ermittelt:

Hierin sind
a₁ Linearisierungsfaktor, der dem Faktor a in der Beziehung (2) proportional ist;
b₁ Linearisierungsfaktor, der dem Faktor b in der Beziehung (2) proportional ist;
U Größe des elektrischen Signals, V;
C Abstand zwischen dem Gammastrahlungsempfänger 2 und dem Boden des Konverters 4, m;
H Schmelzhöhe im Konverter 4, m.

Die Einrichtung zur Überwachung der Schmelzhöhe im Konverter arbeitet wie folgt. Die Gammastrahlung wird von der Gammastrahlungsquelle 1 (Fig. 1) auf die Oberfläche der Schmelze 6 gerichtet. Die durch die Oberfläche der Schmelze 6 gestreute Gammastrahlung wird durch den Gammastrahlungsempfänger 2 aufgenommen, der sich auf dem Kessel 3 des Kühlers für Konvertergase über dem Hals des Konverters 4 befindet. Die Impulse der gestreuten Gammastrahlung vom Gammastrahlungsempfänger 2 werden durch den Verstärker 7 verstärkt und gelangen in den Impulsamplitudenanalysator 8, wo die Impulse der durch die Oberfläche der Schmelze 6 gestreuten Gammastrahlung von eventuellen Störimpulsen abgetrennt werden. Beim Anfritten der Teilchen der Schmelze 6 an den Kanten des im Kessel 3 ausgeführten Loches zum Durchlassen der gestreuten Gammastrahlung zum Gammastrahlungsempfänger 2 nimmt die effektive Oberfläche S des Gammastrahlungsempfängers 2 ab, was zu einer Verringerung der durch diesen aufgenommenen Gammastrahlung führt. Beim Abblättern der anhaftenden Teilchen der Schmelze 6 von den Lochkanten nehmen die effektive Oberfläche S des Gammastrahlungsempfängers 2 und die durch diesen aufgenommene Gammastrahlung zu. In den beiden Fällen sind die Linearisierungsfaktoren a₁ und b₁ in der Beziehung (3) zu korrigieren, um eine direkte proportionale Abhängigkeit des Ausgangssignals des Impulsamplitudenanalysators 8 von der Höhe der Schmelze 6 zu sichern. Zu diesem Zweck sind in die Einrichtung zur Überwachung der Höhe der Schmelze 6 im Konverter 4 der Prozessor 9, der Stellungsgeber 10 des Konverters und der Stellungsgeber 11 der Winddüse eingeführt. Mit ihrer Hilfe wird für jede Schmelze eine automatische Korrektur der Linearisierungsfaktoren a₁ und b₁ für das Ausgangssignal vom Impulsamplitudenanalysator 8 in Abhängigkeit von der Dynamikänderung dieses Signals vorgenommen, was zu einer Erhöhung der Datenanzeigegenauigkeit für die Höhe der Schmelze 6 im Konverter 4 und der Betriebszuverlässigkeit der Einrichtung im Arbeitsvorgang führt. Die Linearisierungsfaktoren a₁ und b₁ für das Ausgangssignal vom Impulsamplitudenanalysator 8 werden in Abhängigkeit von der Dynamikänderung dieses Signals wie folgt korrigiert. Der Prozessor 9 befindet sich im Zustand der Erwartung eines Signals vom Stellungsgeber 10 des Konverters. Das Fotoelement 15 (Fig. 2) ist in der Weise angeordnet, daß es durch die Lichtstrahlung der Metallschmelze nur dann belichtet wird, wenn sich der Konverter 4 (Fig. 1) in die horizontale Lage, d. h. in die Stahlausgußlage, einstellt und das Signal vom Fotoelement 15 (Fig. 2) gelangt auf den Fotosignalverstärker 16 und läßt nach der Verstärkung das elektromagnetische Relais 17 ansprechen.

Der Fotosignalverstärker 16 (Fig. 6) arbeitet wie folgt. An die Speiseleitung 33 wird die Spannung angelegt. Im Ausgangszustand ist der Widerstand des Fotoelements 15 groß, deshalb wird der Basisstrom des Transistors 34 lediglich durch den Wert des Widerstandes 35 festgelegt, der Transistor 34 wird leitend und überbrückt den Basis-Emitter- Übergang des Transistors 37. Der Transistor 37 ist gesperrt. Die Wicklung des elektromagnetischen Relais 17 (Fig. 2) wird stromlos, und die mit dem dritten Eingang des Prozessors 9 (Fig. 1) verbundenen Kontakte des elektromagnetischen Relais 17 befinden sich im offenen Zustand. Bei der Belichtung des Fotoelements 15 (Fig. 2) fällt sein Widerstand steil ab, wodurch der Basis-Emitter-Übergang des Transistors 34 (Fig. 6) überbrückt wird, was den Transistor 34 sperren und seinen Kollektorstrom abnehmen läßt. Infolgedessen wird der Basisstrom des Transistors 37 nur durch den Wert des Widerstandes 36 bestimmt. Der Wert des Widerstandes 36 ist derart gewählt, daß der Transistor 37 in den Sättigungszustand übergeht, und sein Kollektorstrom wird lediglich durch den Widerstand der Wicklung des im Kollektorkreis des Transistors 37 (Fig. 6) liegenden elektromagnetischen Relais 17 (Fig. 2) festgelegt. Das elektromagnetische Relais 17 (Fig. 2) spricht an und schließt die mit dem dritten Eingang des Prozessors 9 (Fig. 1) verbundenen Schließkontakte. Der Prozessors 9 stellt, indem er den Stellungsgeber 10 des Konverters abfragt, fest, daß sich der Konverter 4 in der Stellung zur Messung der oberen Grenze des Meßbereichs für die Höhe der Schmelze 6 befindet. Nachdem der Prozessor 9 ein Signal vom Stellungsgeber 10 des Konverters 4 erhalten hat, gibt er ein Signal an den Eingang des Zeitgebers 12 ab.

Der Zeitgeber 12 arbeitet wie folgt. Bei Eintreffen des Signals vom zweiten Ausgang des Prozessors 9 am ersten Eingang des Flip-Flops 38 (Fig. 7) ändert dieses seinen Zustand, und am Ausgang des zweiten logischen Gliedes 39, der den Ausgang des Flip-Flops 38 darstellt, tritt ein Signal auf, das einer logischen 1 entspricht. Dieses der logischen 1 entsprechende Signal gibt den Taktgenerator 40 frei. Über einen der Eingänge des ersten 2-Eingangs-UND-NICHT- Gliedes 41 wird der Taktgenerator 40 freigegeben bzw. gesperrt. Der Kondensator 42 legt die Frequenz und Dauer der Taktimpulse fest. Gleichzeitig wird am Ausgang des 2-Eingangs- UND-NICHT-Gliedes 47 mit Erscheinen eines einer logischen 1 entsprechenden Signals am Ausgang des Flip-Flops 38 ein Kurzzeitimpuls formiert, der die Zähler 48 und 49 auf den Nullzustand zurücksetzt. Die Impulsdauer wird durch den Wert des Widerstandes 45 und die Kapazität des Kondensators 46 definiert. Am Eingang des Zählers 48 treffen Impulse vom Ausgang des Taktgenerators 40 ein. Vom Ausgang des Zählers 48 kommen am Eingang des Zählers 49 Impulse mit einer durch das Untersetzungsverhältnis des Zählers 48 teilbaren Frequenz an. Bei Eintreffen einer vorbestimmten Anzahl von Impulsen am Eingang des Zählers 49 erscheint an dessen Ausgang ein einer logischen 1 entsprechendes Signal, das an den zweiten Eingang des zweiten 2-Eingangs-UND-NICHT-Gliedes 39 gelangt und diesen auf den Ausgangszustand zurücksetzt. Dasselbe Signal wird auf den zweiten Eingang des Prozessors 9 (Fig. 1) gegeben. Am Ausgang des Flip-Flops 38 (Fig. 7) tritt ein einer logischen 0 entsprechendes Signal auf, das an den Eingang des Taktgenerators 40 angelegt wird und dessen Arbeit stoppt. Der Zeitgeber 12 stellt sich in den Ausgangszustand der Erwartung eines Signals vom zweiten Ausgang des Prozessors 9 (Fig. 1) ein. Der Prozessor 9 beginnt mit der Abfrage des Impulsamplitudenanalysators 9 und speichert die erhaltene Größe der Intensität I der durch den Hals des Konverters 4 gestreuten Gammastrahlung ein. Der genannte Zyklus wiederholt sich k-mal, wo k durch die Dauer der durch den Zeitgeber 12 vorgegebenen Zeitspanne bestimmt wird. Nach Ablauf der vorgegebenen Zeitspanne wird das Signal vom Ausgang des Zeitgebers 12 dem zweiten Eingang des Prozessors 9 zugeführt und initialisiert die Ermittlung eines arithmetischen Mittelwertes der Intensität I der durch den Hals gestreuten Gammastrahlung, der der oberen Grenze der Höhe H der Schmelze 6 entspricht. Dieser Mittelwert wird aus der Beziehung errechnet:

wobei
I _max die mittlere Intensität der gestreuten Gammastrahlung, die der oberen Grenze der Höhe H der Schmelze 6 (am Hals des Konverters 4) entspricht;
I _i die Intensität der durch den Hals des Konverters 4 bei der i-ten Messung gestreuten Gammastrahlung;
k die Anzahl von Abfragen für eine durch den Zeitgeber 12 bestimmte Zeitspanne
bedeuten.

Der erhaltene Wert I _max wird im Speicher des Prozessors 9 festgehalten. Ferner geht der Prozessor 9 in den Zustand der Erwartung eines Signals vom Stellungsgeber 11 der Winddüse 5 über. In der Stellung, wo die Winddüse 5 hochgehoben ist und der Winddüse 5 kein Sauerstoff zugeleitet wird, sind der Schalter 18 (Fig. 3) des Antriebs einer Vorrichtung zum Senken der Winddüse und der Schalter 19 des Antriebs einer Vorrichtung für die Sauerstoffzuführung ausgeschaltet, während sich die Kontakte des elektromagnetischen Relais 20 im offenen Zustand befinden. Nach dem Einsetzen von Schrott und dem Eingießen von Roheisen wird der Konverter 4 (Fig. 1) in die vertikale Lage gebracht. Beim Senken der Winddüse 5 und bei der Zuführung von Sauerstoff zu dieser sprechen der Schalter 18 (Fig. 3) des Antriebs einer Vorrichtung zum Senken der Winddüse und der Schalter 19 des Antriebs einer Vorrichtung für die Sauerstoffzuführung an. Die gleichzeitige Signalgebung vom Schalter 18 des Antriebs einer Vorrichtung zum Senken der Winddüse und vom Schalter 19 des Antriebs einer Vorrichtung für die Sauerstoffzuführung läßt das elektromagnetische Relais 20 ansprechen und dessen Kontakte schließen. Der Prozessor 9 hält das Signal, indem er den Stellungsgeber 11 (Fig. 1) der Winddüse abfragt, am vierten Eingang fest und gibt danach das Signal vom zweiten Ausgang an den Eingang des Zeitgebers 12 ab. Dann fragt er erneut den Impulsamplitudenanalysator 8 ab. In diesem Augenblick nimmt die Höhe H der Schmelze 6 im Konverter 4 die untere Endstellung ein, und die Intensität I der Gammastrahlung wird minimal sein. Ähnlich wird das arithmetische Mittel der Intensität I der gestreuten Gammastrahlung, das der unteren Grenze der Höhe H der Schmelze 6 entspricht, aus der Beziehung bestimmt:

wobei
I _min die mittlere Intensität der gestreuten Gammastrahlung, die der unteren Grenze der Höhe H der Schmelze 6 entspricht;
I _j die Intensität der von der unteren Grenze der Höhe H der Schmelze 6 bei der j-ten Messung gestreuten Gammastrahlung;
k die Anzahl von Abfragen für eine durch den Zeitgeber 12 festgelegte Zeitspanne
ist.

Nach der Ermittlung von I _min und deren Eintragung in den Speicher berechnet der Prozessor 9 die Linearisierungsfaktoren a₁ und b₁ für das Signal durch Auflösung eines Gleichungssystems mit zwei Unbekannten:

mit
a₁ und b₁ Linearisierungsfaktoren;
C Abstand zwischen dem Gammastrahlungsempfänger 2 und dem Boden des Konverters 4, m;
H _max oberer Badspiegel der Schmelze 6, der dem Pegel des Halses des Konverters 4 entspricht;
H _min unterer Badspiegel der Schmelze 6, der der Schmelzhöhe nach dem Eingießen von Roheisen vor Beginn des Blasvorganges entspricht.

Nach der Berechnung der Faktoren a₁ und b₁ geht der Prozessor zur Grundarbeit - Überwachung der Höhe H der Schmelze 6 im Konverter 4 im Blasvorgang - über. Unter Benutzung des Ausgangssignals vom Impulsamplitudenanalysator 8 ermittelt der Prozessor 9 den Momentanwert der Höhe H der Schmelze 6 im Konverter 4 gemäß der Beziehung

wo H und I Momentanwerte der Höhe der Schmelze 6 bzw. der Intensität der gestreuten Gammastrahlung sind. Der Rechenwert H wird mit den Werten H _max und H _min für die gegebene Schmelze verglichen, die im Speicher des Prozessors 9 aufbewahrt und auf die Datenanzeigeeinheit 13 für die Schmelzhöhe übertragen werden, die die aktuelle Höhe H der Schmelze 6 sichtbar macht. Der Momentanwert der Höhe H der Schmelze 6 muß innerhalb des durch den Prozessor 9 für die gegebene Schmelze berechneten und durch die Höhenwerte H _max und H _min beschränkten Dynamikbereichs der Änderung der Höhe der Schmelze 6 im Konverter 4 liegen.

Die Datenanzeigeeinheit 13 für die Schmelzhöhe arbeitet wie folgt. Im Ausgangszustand, wo die Höhe H der Schmelze 6 im Konverter 4 H _min entspricht, werden vom Prozessor 9 über alle fünf Binärkodestellenleitungen Signale übertragen, die logischen Nullen entsprechen. Nach der Entschlüsselung im Dechiffrator 21 (Fig. 4) für höhere Binärkodestellen und im Dechiffrator 22 für niedrigere Binärkodestellen werden auf die Transistoren 29₁, 29₂, . . ., 29 _h-1 der Schaltereinheit 23 Steuersignale gegeben, die die Transistoren 29₁, 29₂, . . ., 29 _h-1 sperren lassen. Auf den Transistor 29 _h wird ein Signal eingespeist, das dieses leitend macht, und die Leuchtdioden 31₁ (Fig. 5), 31₂, . . ., 31₁ in der Zeile 28 _h (Fig. 4) aufleuchten, was auf den Einschaltzustand der Datenanzeigeeinheit 13 für die Schmelzhöhe hinweist. Bei Beginn des Blasvorganges kommt es zur Abgabe der Signale vom ersten Ausgang des Prozessors 9, und der eine der Transistoren 29₁, 29₂, . . ., 29 _h , dessen Ordnungszahl dem Dezimalwert des vom ersten Ausgang des Prozessors 9 kommenden Binärkodes entspricht, wird leitend, worauf die dem durchgeschalteten Transistor 29₁, 29₂, . . ., 29 _h , d. h. der Lage der Höhe H der Schmelze 6 im Konverter 4 zum gegebenen Augenblick, zugeordnete Zeile 28₁, . . ., 28 _n aufleuchtet. Die Schaltereinheit 23 ist in der Weise ausgeführt, daß auch sämtliche Zeilen 28₁, . . ., 28 _h der Leuchtdiodenmatrix 24 aufleuchten, die unterhalb der Zeile von den Zeilen 28₁, . . ., 28 _h liegen, die die Höhe H der Schmelze 6 (Fig. 1) im Konverter 4 zum gegebenen Zeitpunkt anzeigt. Das Signal vom Prozessor 9 kommt zugleich am Bi­ när/Binär-Dezimal-Wandler 25 (Fig. 4) an. Nach der Umsetzung im Binär/Binär-Dezimal-Wandler 25 wird das Signal bereits im Binär-Dezimal-Kode auf den Dechiffrator 26 geliefert, entschlüsselt und gelangt auf die Anzeiger der Digitalanzeigetafel 27, wo die Höhe H der Schmelze 6 im Konverter 4 in m sichtbar gemacht wird. Bei der Einführung der in einer in Fig. 4 dargestellten Schaltung aufgebauten Datenanzeigeeinheit 13 für die Schmelzhöhe in die Einrichtung zur Überwachung der Schmelzhöhe wird die Träglosigkeit der Anzeigen gewährleistet sowie die Betriebszuverlässigkeit der Einrichtung im Arbeitsvorgang erhöht. Im Laufe des gesamten Betriebsvorganges treffen die Informationen vom dritten Ausgang des Prozessors 9 auch ohne zusätzliche Verarbeitung auf das automatisierte Leitungssystem 14 für technologische Prozesse auf, um eine automatische Steuerung der Höhe H der Schmelze 6 im Konverter 4 zu realisieren. Nach Beendigung des Blasvorganges hört der Prozessor 9 mit einem Signal vom Stellungsgeber 11 der Winddüse auf, die Höhe H der Schmelze 6 zu überwachen, und beginnt im Zustand der Erwartung eines Signals vom Stellungsgeber 10 des Konverters zu arbeiten. Bei Eintreffen des Signals über die Einstellung des Konverters 4 in die horizontale Lage vom Stellungsgeber 10 des Konverters fängt ein neuer Arbeitszyklus an. Die Bestimmung des Momentanwertes der Höhe H der Schmelze 6 bei einem zusätzlichen Durchblasen der Schmelze erfolgt unter Benutzung der Linearisierungsfaktoren a₁ und b₁, die für die Grund-Blasezeit ermittelt sind.

Die Einführung des Prozessors 9, des Stellungsgebers 10 des Konverters und des Stellungsgebers 11 der Winddüse in die Einrichtung zur Überwachung der Schmelzhöhe im Konverter gestattet es also, eine automatische Korrektur der Linearisierungsfaktoren a₁ und b₁ für das Signal vom Ausgang des Impulsamplitudenanalysators 8 in Abhängigkeit von der Dynamikänderung dieses Signals für jede Schmelze vorzunehmen, und bewirkt eine Erhöhung der Datenanzeigegenauigkeit für die Höhe H der Schmelze 6 im Konverter 4. Die Einführung des Prozessors 9, des Stellungsgebers 10 des Konverters und des Stellungsgebers 11 der Winddüse in die Einrichtung hat auch eine Erhöhung der Betriebszuverlässigkeit der Einrichtung im Arbeitsvorgang zur Folge. Die vorliegende Einrichtung gestattet es also, die Datenanzeigegenauigkeit für die Schmelzhöhe im Konverter sowie deren Betriebszuverlässigkeit im Arbeitsvorgang zu erhöhen.

Claims (2)

1. Einrichtung zur Überwachung der Badhöhe in einem Konverter mit einer Sauerstofflanze (5), die

   • - eine Gammastrahlungsquelle (1) und
   • - einen Gammastrahlungsempfänger (2), die über dem Hals des Konverters (4) angeordnet sind,
   • - einen Verstärker (7), dessen Eingang mit dem Gammastrahlungsempfänger (2) verbunden ist,
   • -einen mit dem Ausgang des Verstärkers (7) gekoppelten Impulsamplitudenanalysator (8),
   • - einen Zeitgeber (12) und
   • - eine Datenanzeigeeinheit (13) für die Schmelzhöhe enthält,
2. gekennzeichnet durch

   • - einen Prozessor (9), dessen erster Eingang mit dem Ausgang des Impulsamplitudenanalysators (8), dessen zweiter Eingang mit dem Ausgang des Zeitgebers (12), dessen erster Ausgang mit dem Eingang der Datenanzeigeeinheit (13) für die Schmelzhöhe und dessen zweiter Ausgang mit dem Eingang des Zeitgebers (12) verbunden sind,
   • - einen mit dem dritten Eingang des Prozessors (9) gekoppelten Stellungsgeber (10) des Konverters, und
   • - einen mit dem vierten Eingang des Prozessors (9) gekoppelten Stellungsgeber (11) der Sauerstofflanze.