RU2374583C2

RU2374583C2 - Device of autocontrol of melting process of white alumina

Info

Publication number: RU2374583C2
Application number: RU2007119236/02A
Authority: RU
Inventors: Борис Николаевич Куценко (RU); Борис Николаевич Куценко; Лариса Евгеньевна Старкова (RU); Лариса Евгеньевна Старкова; Анатолий Александрович Педро (RU); Анатолий Александрович Педро
Original assignee: ГОУ ВПО "Вологодский государственный технический университет" (ВоГТУ)
Priority date: 2007-05-23
Filing date: 2007-05-23
Publication date: 2009-11-27
Also published as: RU2007119236A

Abstract

FIELD: metallurgy. ^ SUBSTANCE: device for control of white alumina melting in electroarc furnace contains electrostatic precipitator implemented with ability of extraction of constant component of furnace voltage, comparator unit, current probe in electrodes. Device is outfitted by two summator, sensor of stages switching of voltage of transformer and microprocessor, herewith on inlets of the first summator there are connected electrostatic precipitator, current sensor in electrodes and sensor of switching of voltage stages of transformer voltage. Outlet of the first summator is connected to the first inlet of comparator, the second inlet of which is connected to microprocessor and outlets-to movement mechanism of electrodes and mechanism of stages switching of transformer voltage, outlets of the second summator are connected to current sensor in electrodes and sensor of stages switching of transformer voltage, and its outlet is connected to metering device of charge. ^ EFFECT: improvement of quality of received product. ^ 1 dwg

Description

Изобретение относится к области электротермии, в частности к производству белого электрокорунда. Может быть использовано для автоматического регулирования процесса плавки белого электрокорунда, обеспечивающего получение продукта заданной «белизны» при изменении состава проплавляемого глинозема (шихты).The invention relates to the field of electrothermia, in particular the production of white electrocorundum. It can be used to automatically control the process of melting white fused alumina, providing a product of a given "whiteness" when changing the composition of the smelted alumina (charge).

Качество получаемой продукции, в том числе «белизна», а также удельный расход электроэнергии зависят от правильно установленного режима плавки, т.е. напряжения тока и дозировки подаваемого на плавку глинозема. Оптимальные значения этих параметров, в свою очередь, зависят от содержания α-Al₂O₃ (α-фазы) в проплавляемом глиноземе. Будучи по химическому составу аналогичной другой составляющей глинозема - γ-фазе, α-фаза обладает большей плотностью и меньшей сыпучестью, что при плавке ведет к меньшей степени развития дугового режима в печи, чем при плавке γ-фазы, и сопровождается ростом гарнисажа, глубины ванны, уменьшением температуры сливаемого расплава и расхода электроэнергии. В процессе плавки содержание α-фазы в глиноземе может существенно меняться (от 30 до 90%), что требует соответствующего изменения параметров плавки. В настоящее время оперативный постоянный контроль содержания α-фазы в глиноземе, поступающем на плавку, не производят, так как это весьма сложный и длительный процесс, и на практике об этом содержании судят по толщине гарнисажа и глубине ванны. При плавке глинозема с большим содержанием α-фазы больше толщина гарнисажа и глубина ванны, что вызвано разным характером плавления рядового и глубокопрокаленного глиноземов.The quality of the products obtained, including “whiteness”, as well as the specific energy consumption depend on the correctly set melting mode, i.e. voltage and dosage of alumina supplied to the smelting. The optimal values of these parameters, in turn, depend on the content of α-Al ₂ O ₃ (α-phase) in the melted alumina. Being similar in chemical composition to the other component of alumina, the γ phase, the α phase has a higher density and lower flowability, which during melting leads to a lesser degree of development of the arc regime in the furnace than during melting of the γ phase, and is accompanied by an increase in the skull, the depth of the bath , a decrease in the temperature of the drained melt and energy consumption. During the smelting process, the content of the α phase in alumina can vary significantly (from 30 to 90%), which requires a corresponding change in the smelting parameters. Currently, there is no operational continuous monitoring of the content of the α phase in the alumina fed to the smelter, since this is a very complex and lengthy process, and in practice this content is judged by the thickness of the skull and the depth of the bath. When melting alumina with a high α-phase content, the thickness of the skull and the depth of the bath are greater, which is caused by the different nature of the melting of ordinary and deep-calcined alumina.

Известно устройство управления процессом плавки белого электрокорунда, включающее регулирование дозировки подаваемого на плавку глинозема, систему автоматического поддержания путем перемещения электродов заданного тока при заданном напряжении печного трансформатора. Судят о содержании α-фазы в поступающем глиноземе и соответственно задают параметры плавки по толщине гарнисажа и глубине ванны. Глубину ванны и толщину гарнисажа определяют вручную: глубину ванны - железной штангой, толщину гарнисажа - деревянной рейкой [Электротермические процессы химической технологии. Учебное пособие для ВУЗов / Под ред. В.А.Ершова. - Л.: Химия, 1984. - 464 с., ил. - 435 с.].A device for controlling the process of smelting white electrocorundum is known, which includes adjusting the dosage of alumina supplied to the smelting, a system for automatically maintaining the electrodes of a given current at a given voltage of the furnace transformer. Judge on the content of the α-phase in the incoming alumina and, accordingly, set the melting parameters for the thickness of the skull and the depth of the bath. The depth of the bath and the thickness of the skull is determined manually: the depth of the bath - with an iron rod, the thickness of the skull - with a wooden batten [Electrothermal processes of chemical technology. Textbook for High Schools / Ed. V.A. Ershova. - L .: Chemistry, 1984. - 464 p., Ill. - 435 p.].

Недостатком данного устройства является то, что в результате отсутствия точного определения содержания α-фазы происходит интенсивное контактирование электрода с расплавом. Из-за этого вследствие эрозии растет переход углерода электрода в расплав, что ухудшает такой важный показатель качества получаемого в конечном итоге продукта, как «белизна».The disadvantage of this device is that as a result of the lack of an accurate determination of the content of the α phase, the electrode is intensively contacted with the melt. Because of this, due to erosion, the transition of the carbon electrode to the melt increases, which worsens such an important quality indicator of the final product as "whiteness".

Известно устройство контроля состояния расплава в печи (А.с. №1447911 МПК F27B 3/28), содержащее датчик фазного напряжения, фильтр постоянной составляющей, суммирующий прибор. Данное устройство принято в качестве прототипа.A device for monitoring the state of the melt in the furnace (A.S. No. 1447911 IPC F27B 3/28) containing a phase voltage sensor, a DC filter, a summing device is known. This device is adopted as a prototype.

В соответствии с прототипом сигнал, пропорциональный постоянной составляющей фазного напряжения, поступает на ввод суммирующего блока. На этот же блок подаются сигналы от переключателя ступеней напряжения печного трансформатора и от датчика положения электрода. С выхода сумматора сигнал, пропорциональный содержанию целевого продукта в расплаве, в данном случае - содержанию Al₂O₃, поступает на вход блока регистрации, по показаниям которого судят о готовности расплава, т.е. об окончании процесса плавки.In accordance with the prototype, a signal proportional to the constant component of the phase voltage is fed to the input of the summing unit. Signals from the voltage stage selector of the furnace transformer and from the electrode position sensor are fed to the same block. From the output of the adder, a signal proportional to the content of the target product in the melt, in this case, the content of Al ₂ O ₃ , is fed to the input of the registration unit, according to the readings of which the readiness of the melt is judged, i.e. about the end of the melting process.

Недостатком данного устройства является то, что оно позволяет лишь определять состояние расплава, т.е. его температуру и содержание в нем Al₂O₃, по которому невозможно судить о качестве получаемого продукта. Целью изобретения является повышение качества продукта за счет управления процессом плавки.The disadvantage of this device is that it only allows you to determine the state of the melt, i.e. its temperature and its content of Al ₂ O ₃ , by which it is impossible to judge the quality of the resulting product. The aim of the invention is to improve the quality of the product by controlling the melting process.

Технический результат достигается тем, что устройство автоматического управления процессом плавки белого электрокорунда, содержащее датчики тока и напряжения, регулятор мощности, связанный с механизмами перемещения электродов и переключения ступеней напряжения печного трансформатора, электрофильтр, выделяющий постоянную составляющую из фазного напряжения, пропорциональную содержанию α-фазы в поступающем глиноземе, и дозатор глинозема, согласно изобретению также содержит программируемый микропроцессор, связанный с блоком сравнения, с которого сигнал рассогласования с величиной постоянной составляющей фазного напряжения поступает на вход устройства перемещения электродов, устройства переключения ступеней напряжения печного трансформатора и второго сумматора, с входа второго сумматора сигнал, пропорциональный новому значению потребляемой мощности, подается на регулятор дозирования глинозема.The technical result is achieved by the fact that a device for automatic control of the process of melting white electrocorundum containing current and voltage sensors, a power regulator associated with mechanisms for moving electrodes and switching voltage steps of the furnace transformer, an electrostatic precipitator that extracts a constant component from the phase voltage proportional to the content of the α phase in incoming alumina, and the alumina dispenser according to the invention also contains a programmable microprocessor associated with the unit is compared From which the error signal with the magnitude of the constant component of the phase voltage is fed to the input of the electrode moving device, the switching device of the voltage steps of the furnace transformer and the second adder, from the input of the second adder a signal proportional to the new value of the consumed power is fed to the alumina dosing regulator.

Новая совокупность указанных признаков необходима и достаточна для достижения указанного результата, т.к. позволяет оперативно менять параметры плавки в соответствии с составом подаваемого глинозема.A new set of these features is necessary and sufficient to achieve the specified result, because allows you to quickly change the melting parameters in accordance with the composition of the supplied alumina.

Сущность изобретения поясняется чертежом (см. чертеж), на котором изображена структурная схема устройства.The invention is illustrated in the drawing (see drawing), which shows a structural diagram of the device.

Устройство содержит:The device contains:

1 - датчик фазного напряжения (фазный вольтметр), 2 - подгоночное сопротивление, 3 - электрофильтр, 4 - 1-й суммирующий блок, 5 - датчик тока в электроде, 6 - датчик переключения ступеней напряжения трансформатора, 7 - микропроцессор, 8 - блок сравнения, 9 - механизм перемещения электродов, 10 - механизм переключения ступеней печного трансформатора, 11 - 2-й суммирующий блок, 12 - дозатор шихты.1 - phase voltage sensor (phase voltmeter), 2 - fitting resistance, 3 - electrostatic precipitator, 4 - 1st summing block, 5 - current sensor in the electrode, 6 - transformer voltage stage switching sensor, 7 - microprocessor, 8 - comparison unit , 9 - the mechanism for moving the electrodes, 10 - the mechanism for switching the steps of the furnace transformer, 11 - the 2nd summing unit, 12 - the batcher of the charge.

Устройство работает следующим образом. Электрофильтр 3 с помощью подгоночного сопротивления 2 подключен параллельно датчику фазного напряжения (фазному вольтметру) 1. Выделенная постоянная составляющая подается на вход суммирующего блока 4, на вход которого также подаются сигналы от датчика тока в электроде 5 и датчика переключателя ступеней напряжения печного трансформатора 6. Сигнал с сумматора 4, пропорциональный количеству глинозема, поступает на вход блока сравнения 8. На вход того же блока подается сигнал от микропроцессора 7. Сигнал рассогласования в соответствии с заданной программой с блока 8 поступает на механизм перемещения электродов 9 и в блок переключения ступеней напряжения печного трансформатора 10. В результате устанавливаются новые электрические параметры процесса плавки, обеспечивающие «белизну» продукта при изменившемся составе глинозема. Сигналы, пропорциональные новым значениям тока в электродах, и напряжения с соответствующих датчиков 5 и 6 поступают на вход второго сумматора 11, выходной сигнал которого является входом дозатора шихты 12. В результате подача глинозема будет соответствовать новому значению потребляемой мощности, необходимой для переработки глинозема нового состава.The device operates as follows. The electrostatic precipitator 3 is connected in parallel with the phase voltage sensor (phase voltmeter) 1. Using the adjustable resistance 2, the selected constant component is fed to the input of the summing unit 4, the input of which also receives signals from the current sensor in electrode 5 and the sensor for the voltage level selector of the furnace transformer 6. Signal from the adder 4, proportional to the amount of alumina, is fed to the input of the comparison unit 8. The signal from the microprocessor 7 is fed to the input of the same block. The mismatch signal in accordance with With a new program, from block 8 it enters the mechanism for moving the electrodes 9 and into the switching unit of the voltage steps of the furnace transformer 10. As a result, new electrical parameters of the melting process are established, which ensure the “whiteness” of the product with a changed composition of alumina. Signals proportional to the new values of current in the electrodes and voltages from the corresponding sensors 5 and 6 are fed to the input of the second adder 11, the output signal of which is the input of the charge batcher 12. As a result, the supply of alumina will correspond to the new value of the power consumption required for processing alumina of a new composition .

Предлагаемое устройство может быть использовано для автоматического регулирования процесса плавки белого электрокорунда, обеспечивающего получение продукта заданной «белизны» при изменении состава проплавляемого глинозема.The proposed device can be used to automatically control the process of melting white fused alumina, providing a product of a given "whiteness" when changing the composition of the melted alumina.

Claims

A device for automatically controlling the process of melting white electrocorundum containing an electrostatic precipitator, configured to isolate the constant component of the furnace voltage, a comparison unit, a current sensor in the electrodes, characterized in that it is equipped with two adders, a sensor for switching the voltage stages of the transformer and a microprocessor, while the inputs of the first an adder is connected to an electrostatic precipitator, a current sensor in the electrodes and a sensor for switching voltage steps of the transformer, the output of the first adder is connected the first input of the comparator, the second input of which is connected to the microprocessor and the outputs - the mechanism moving the electrodes and the switching mechanism of stages of the transformer voltage, a second adder inputs are connected to the sensor current in the electrodes and the sensor switching stages transformer voltage, and its output is connected to the dispenser charge.