RU2493519C2 - Device for ore-thermal furnace control - Google Patents
Device for ore-thermal furnace control Download PDFInfo
- Publication number
- RU2493519C2 RU2493519C2 RU2011126288/02A RU2011126288A RU2493519C2 RU 2493519 C2 RU2493519 C2 RU 2493519C2 RU 2011126288/02 A RU2011126288/02 A RU 2011126288/02A RU 2011126288 A RU2011126288 A RU 2011126288A RU 2493519 C2 RU2493519 C2 RU 2493519C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- furnace
- output
- input
- voltage
- sensor
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Waste-Gas Treatment And Other Accessory Devices For Furnaces (AREA)
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
Abstract
Description
Предлагаемое техническое решение относится к средствам управления руднотермическими печами и может быть использовано в металлургической и химической промышленности для управления технологическими процессами в руднотермических печах, предназначенных, например, для получения ферросплавов.The proposed technical solution relates to means for controlling ore-thermal furnaces and can be used in the metallurgical and chemical industries to control technological processes in ore-thermal furnaces intended, for example, for producing ferroalloys.
Известно устройство (Автоматическое управление электротермическими установками. / Под ред. А.Д. Свенчанского. - М.: Энергоатомиздат, 1990. - С.310-312), содержащее трансформатор с переключением ступеней напряжения, каждая фаза вторичной обмотки которого подключена к электроду, перемещаемому внутри ванны печи с помощью своего привода, подключенного входом к выходу элемента сравнения, связанного одним входом с блоком задания тока, а вторым - с выходом датчика тока электрода.A device is known (Automatic control of electrothermal installations. / Ed. By AD Svenchansky. - M .: Energoatomizdat, 1990. - P.310-312), containing a transformer with switching voltage levels, each phase of the secondary winding of which is connected to the electrode, moved inside the furnace bath with its drive connected to the output of the comparison element connected by one input to the current setting unit and the second to the output of the electrode current sensor.
Основной недостаток данного устройства заключается в том, что регулирование только по току, без учета тепловыделения в реакционной зоне печи, зависящего от ряда технологических факторов, приводит к снижению производительности печи и выхода продукта из-за нарушения условий протекания химических реакций в ванне печи, а также к снижению срока службы футеровки вследствие ее перегрева.The main disadvantage of this device is that only current control, without taking into account heat generation in the reaction zone of the furnace, which depends on a number of technological factors, leads to a decrease in furnace productivity and product yield due to violation of the conditions for chemical reactions in the furnace bath, as well as to reduce the life of the lining due to its overheating.
Наиболее близким к предлагаемому авторами решению является устройство (Электрооборудование и автоматика электротермических установок: Справочник. / Под. ред. А.П. Альтгаузена. - М.: Энергия, 1978. - С.265-267), содержащее трансформатор с переключением ступеней напряжения, привод перемещения электрода, блок сравнения, блок задания тока и дополнительные датчики технологических параметров, таких, как температура отходящих газов, давление под крышкой печи, состояние электрофильтра газоочистки, по сигналам которых осуществляется переключение ступеней напряжения.Closest to the solution proposed by the authors is a device (Electrical equipment and automation of electrothermal installations: a Handbook. / Ed. By A.P. Altgauzen. - M .: Energy, 1978. - S.265-267), containing a transformer with switching voltage levels , electrode movement drive, comparison unit, current setting unit and additional sensors of technological parameters, such as exhaust gas temperature, pressure under the furnace lid, gas purification electrostatic precipitator, by the signals of which the steps are switched her stress.
Недостатками данного устройства являются сложность установления связи между измеряемыми технологическими параметрами и условиями протекания реакций в ванне печи, а также достаточная сложность используемых датчиков и ограниченный срок их службы в условиях агрессивной среды отходящих газов.The disadvantages of this device are the difficulty of establishing a connection between the measured technological parameters and the reaction conditions in the furnace bath, as well as the sufficient complexity of the sensors used and their limited service life in an aggressive environment of exhaust gases.
Техническая задача, решаемая предлагаемым устройством, состоит в увеличении производительности печи и срока службы футеровки путем повышения точности поддержания условий протекания химических реакций в ванне руднотермической печи: температуры расплава, геометрии реакционной зоны, наличия и толщины гарниссажного слоя.The technical problem solved by the proposed device is to increase the productivity of the furnace and the service life of the lining by improving the accuracy of maintaining the conditions of chemical reactions in the bath of the ore-thermal furnace: melt temperature, geometry of the reaction zone, presence and thickness of the skull layer.
Поставленная техническая задача решается тем, что в известное устройство, содержащее трансформатор с переключателем ступеней напряжения, каждая фаза вторичной обмотки которого подключена к электроду, перемещаемому внутри ванны печи с помощью своего привода, подключенного входом к выходу элемента сравнения, вход которого связан с выходом датчика тока электрода, блок задания тока, дополнительно введены не менее двух датчиков температуры, расположенных внутри футеровки печи на разном расстоянии от поверхности футеровки, блок вычисления теплового потока, входы которого подключены к выходам соответствующих датчиков температуры, датчик активной мощности печи, блок деления, подключенный первым входом к выходу блока вычисления теплового потока, а вторым - к выходу датчика мощности, трехпозиционный релейный элемент, подключенный входом к выходу блока деления, а выходом - к входу переключателя ступеней напряжения, датчик напряжения печи, нелинейный элемент, подключенный входом к выходу датчика напряжения, и блок умножения, соединенный выходом с другим входом элемента сравнения, первым входом - с выходом блока задания тока, а вторым входом - с выходом нелинейного элемента.The stated technical problem is solved in that in a known device containing a transformer with a voltage stage switch, each phase of the secondary winding of which is connected to an electrode that is moved inside the furnace bath with its drive connected to the output of the comparison element, the input of which is connected to the output of the current sensor an electrode, a current setting unit, at least two temperature sensors located inside the furnace lining at different distances from the lining surface are additionally introduced, a calculation unit heat flow, the inputs of which are connected to the outputs of the corresponding temperature sensors, the furnace active power sensor, the division unit, connected by the first input to the output of the heat flow calculation unit, and the second - to the output of the power sensor, a three-position relay element connected by the input to the output of the division unit, and the output is to the input of the voltage stage switch, the furnace voltage sensor, a nonlinear element connected by the input to the output of the voltage sensor, and a multiplication unit connected by the output to the other input of the element Ia, the first input - to the output current setting unit, and the second input - to the output of the nonlinear element.
Предлагаемое устройство поясняется чертежами, где на фиг.1 представлена функциональная схема предлагаемого устройства, на фиг.2 - характеристика трехпозиционного релейного элемента, на фиг.3 - характеристика нелинейного элемента.The proposed device is illustrated by drawings, where Fig. 1 is a functional diagram of the proposed device, Fig. 2 is a characteristic of a three-position relay element, and Fig. 3 is a characteristic of a non-linear element.
Устройство содержит трансформатор 1 с переключателем ступеней напряжения 2. К вторичным обмоткам различных фаз трансформатора подключены электроды 3 (на фиг.1 показан один электрод). Каждый электрод оснащается датчиком тока электрода 4. Электрод перемещается в вертикальном направлении в ванне печи своим приводом 5, в качестве которого может использоваться электромеханический или электрогидравлический привод.The device comprises a
Вход привода 5 подключен к выходу элемента сравнения 6, подключенного первым входом к выходу датчика тока 4, а вторым входом - к выходу блока умножения 7, подключенного первым входом к выходу блока задания тока 8, а вторым входом - к выходу нелинейного элемента 9, подключенного к выходу датчика напряжения печи 10, измеряющего напряжение вторичной обмотки трансформатора.The input of the
Вход переключателя ступеней напряжения 2 подключен к выходу релейного элемента 11, вход которого подключен к выходу блока деления 12, подключенного первым входом к выходу блока вычисления теплового потока 13, а вторым входом - к выходу датчика мощности 14.The input of the
Блок вычисления теплового потока 13 подключен своими входами к выходам датчиков температуры 15, 16, причем в футеровке печи установлены не менее двух датчиков температуры на различном расстоянии от поверхности футеровки. В качестве датчиков температуры 15, 16 могут использоваться, например, термоэлектрические преобразователи (термопары).The heat
Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.
Питание руднотермической печи осуществляется от трансформатора 1 с переключателем ступеней напряжения 2. К вторичным обмоткам различных фаз трансформатора 1 подключены электроды 3. Может использоваться подключение каждого из электродов к отдельному однофазному трансформатору. Ток электрода измеряется датчиком тока 4.The ore-thermal furnace is powered by a
Электрод перемещается в ванне печи в вертикальном направлении своим приводом 5, входной сигнал которого вырабатывается элементом сравнения 6 на основании текущего значения тока электрода, измеренного датчиком тока 4, и уставки тока, вырабатываемой умножителем 7 путем умножения сигнала на выходе блока задания тока 8 на сигнал, вырабатываемый нелинейным элементом 9 на основании используемой ступени напряжения. Номер используемой ступени напряжения определяется по напряжению вторичной обмотки трансформатора, измеряемому датчиком напряжения 10.The electrode moves in the furnace bath in the vertical direction with its
Текущее значение теплового потока рассчитывается блоком вычисления теплового потока 13 по сигналам датчиков температуры 15, 16, установленных в футеровке. Как минимум, необходимы два датчика температуры, установленных на различном расстоянии от поверхности футеровки в одном радиальном направлении от геометрического центра ванны печи на одинаковой высоте относительно пода печи. Тепловой поток по сигналам двух датчиков температуры определяется какThe current value of the heat flux is calculated by the heat
где Δt - разность температур, измеренных первым и вторым датчиками; λ - теплопроводность материала футеровки; S - расстояние между датчиками.where Δt is the temperature difference measured by the first and second sensors; λ is the thermal conductivity of the lining material; S is the distance between the sensors.
Возможна установка более чем двух датчиков температуры в одном радиальном направлении от центра ванны печи на одинаковой высоте относительно пода печи, при этом тепловой поток рассчитывается согласно (1) для каждой пары соседних датчиков температуры, а по результатам этих вычислений рассчитывается его среднее значение. Возможна также организация нескольких рядов датчиков температуры (не менее двух датчиков в каждом ряду) в различных радиальных направлениях от центра ванны и на различной высоте относительно пода печи. В этом случае усредняются значения теплового потока, рассчитанные, как описано выше, для каждого ряда датчиков. Усреднение теплового потока по радиальным направлениям и высоте печи позволяет повысить точность определения состояния реакционной зоны.It is possible to install more than two temperature sensors in the same radial direction from the center of the furnace bath at the same height relative to the furnace bottom, while the heat flux is calculated according to (1) for each pair of adjacent temperature sensors, and its average value is calculated from the results of these calculations. It is also possible to organize several rows of temperature sensors (at least two sensors in each row) in different radial directions from the center of the bath and at different heights relative to the hearth of the furnace. In this case, the heat flux values calculated as described above for each row of sensors are averaged. Averaging the heat flux over the radial directions and the height of the furnace improves the accuracy of determining the state of the reaction zone.
Блок деления 12 определяет отношение теплового потока через футеровку печи, вычисленного блоком вычисления 13, к активной мощности, потребляемой печью, измеренной датчиком мощности 14. Варианты исполнения датчика мощности 14 могут быть различными, так, активная мощность может определяться по результатам измерений действующих значений напряжения и тока и угла фазового сдвига. Измерения при этом проводятся для каждого электрода отдельно, определенные для каждого электрода значения мощности суммируются. Учитывая некоторые искажения формы кривой тока, потребляемого печью, относительно синусоидальной, наиболее точно активная мощность определяется путем интегрирования по времени произведения мгновенных значений напряжения и тока в аналоговой или цифровой форме.The
Рациональный режим использования введенной в печь мощности в восстановительных реакциях в ванне печи на практике можно выявлять по отношению мощности тепловых потерь (теплового потока через футеровку) к потребляемой активной мощности, которое должно лежать в определенных пределах, уточняемых для конкретной печи экспериментальным путем. Превышение верхнего предела такого отношения свидетельствует о том, что вводимая мощность чрезмерна, недоиспользуется в реакциях в ванне печи и приводит только к повышенным значениям тепловых потерь и ускоренному износу футеровки. В этом случае необходимо снижение мощности путем перехода на более низкую ступень напряжения питающего трансформатора.The rational mode of using the power introduced into the furnace in the reduction reactions in the furnace bath can in practice be determined by the ratio of the heat loss power (heat flux through the lining) to the consumed active power, which must lie within certain limits specified experimentally for a specific furnace. Exceeding the upper limit of this ratio indicates that the input power is excessive, underused in the reactions in the furnace bath and leads only to increased values of heat loss and accelerated wear of the lining. In this case, it is necessary to reduce power by switching to a lower voltage level of the supply transformer.
Если отношение теплового потока через футеровку к потребляемой мощности ниже нижнего предела, то для повышения производительности печи необходимо увеличение мощности путем перехода на более высокую ступень напряжения питающего трансформатора.If the ratio of the heat flux through the lining to the power consumption is below the lower limit, then to increase the productivity of the furnace, it is necessary to increase the power by switching to a higher voltage level of the supply transformer.
Команду на переключение ступени напряжения переключателем 2 подает трехпозиционный релейный элемент с зоной нечувствительности 11, подключенный к выходу блока деления 12. Характеристика релейного элемента представлена на фиг.2. Значение выходного сигнала релейного элемента Uвых, равное -Е, приводит к переходу на более низкую ступень напряжения, равное +Е - к переходу на более высокую ступень.The command to switch the voltage stage with
Нелинейный элемент 9 вырабатывает в зависимости от используемой ступени напряжения (номер ступени определяется по напряжению вторичной обмотки трансформатора, измеряемому датчиком напряжения 10) значение выходного сигнала, которое при максимальном значении сигнала на выходе блока задания тока 8 обеспечивает работу печи на максимуме полезной мощности при данной ступени напряжения с учетом допустимых значений тока печного трансформатора. Характеристика нелинейного элемента 9 представлена на фиг.3. Вид характеристики должен уточняться для конкретного печного трансформатора.The
Таким образом, управление руднотермической печью осуществляется путем перемещения электрода в функции тока с коррекцией заданного значения тока по номеру используемой ступени напряжения и переключением ступеней напряжения в зависимости от соотношения теплового потока через футеровку и активной мощности, потребляемой печью.Thus, the ore-thermal furnace is controlled by moving the electrode as a function of current with the correction of the set current value by the number of the used voltage step and switching the voltage steps depending on the ratio of the heat flux through the lining and the active power consumed by the furnace.
Блок вычисления теплового потока, элемент сравнения, блок деления, блок умножения, релейный элемент и нелинейный элемент могут быть реализованы, например, на цифровых вычислительных средствах.The heat flow calculation unit, the comparison element, the division unit, the multiplication unit, the relay element and the non-linear element can be implemented, for example, on digital computing means.
Использованные технические решения позволяют увеличить производительность печи и выход продукта за счет повышения точности поддержания условий протекания химических реакций в ванне руднотермической печи (температура расплава, геометрия реакционной зоны, наличие и толщина гарниссажного слоя) и увеличить срок службы футеровки печи.The technical solutions used can increase the furnace productivity and product yield by improving the accuracy of maintaining the conditions of chemical reactions in the bath of the ore-thermal furnace (melt temperature, reaction zone geometry, presence and thickness of the skull layer) and increase the service life of the furnace lining.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011126288/02A RU2493519C2 (en) | 2011-06-28 | 2011-06-28 | Device for ore-thermal furnace control |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011126288/02A RU2493519C2 (en) | 2011-06-28 | 2011-06-28 | Device for ore-thermal furnace control |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2011126288A RU2011126288A (en) | 2013-01-10 |
RU2493519C2 true RU2493519C2 (en) | 2013-09-20 |
Family
ID=48795113
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2011126288/02A RU2493519C2 (en) | 2011-06-28 | 2011-06-28 | Device for ore-thermal furnace control |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2493519C2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP3097996A1 (en) * | 2015-05-29 | 2016-11-30 | SMS group GmbH | Method for heating a brick-lined device and/or an object |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2670571A3 (en) * | 1990-12-13 | 1992-06-19 | Unimetall Sa | Method and device for measuring the instability of an arc in an electric furnace for the processing (treatment) of liquid metal, fed with direct current |
SU1765650A1 (en) * | 1990-09-13 | 1992-09-30 | Научно-производственное объединение по автоматизации горнорудных, металлургических предприятий и энергетических объектов черной металлургии "Днепрчерметавтоматика" | Automatic control system of reaction zone position in ore electric arc furnace bath |
SU1765667A1 (en) * | 1990-12-13 | 1992-09-30 | Научно-производственное объединение по автоматизации горнорудных, металлургических предприятий и энергетических объектов черной металлургии "Днепрчерметавтоматика" | Of electrical automatic control system of electrical condition of six-electrode ore electric arc furnace |
RU1770696C (en) * | 1988-12-23 | 1992-10-23 | Всесоюзный Государственный Научно-Исследовательский Проектно-Конструкторский Институт "Внипиэнергопром" | Method of control of electric mode of operation of multielectrode ore-smelting furnace with even number of electrodes |
US5533044A (en) * | 1993-12-29 | 1996-07-02 | Abb Management Ag | Method of electrode regulation of a DC arc furnace and electrode regulation device |
RU2374583C2 (en) * | 2007-05-23 | 2009-11-27 | ГОУ ВПО "Вологодский государственный технический университет" (ВоГТУ) | Device of autocontrol of melting process of white alumina |
-
2011
- 2011-06-28 RU RU2011126288/02A patent/RU2493519C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU1770696C (en) * | 1988-12-23 | 1992-10-23 | Всесоюзный Государственный Научно-Исследовательский Проектно-Конструкторский Институт "Внипиэнергопром" | Method of control of electric mode of operation of multielectrode ore-smelting furnace with even number of electrodes |
SU1765650A1 (en) * | 1990-09-13 | 1992-09-30 | Научно-производственное объединение по автоматизации горнорудных, металлургических предприятий и энергетических объектов черной металлургии "Днепрчерметавтоматика" | Automatic control system of reaction zone position in ore electric arc furnace bath |
FR2670571A3 (en) * | 1990-12-13 | 1992-06-19 | Unimetall Sa | Method and device for measuring the instability of an arc in an electric furnace for the processing (treatment) of liquid metal, fed with direct current |
SU1765667A1 (en) * | 1990-12-13 | 1992-09-30 | Научно-производственное объединение по автоматизации горнорудных, металлургических предприятий и энергетических объектов черной металлургии "Днепрчерметавтоматика" | Of electrical automatic control system of electrical condition of six-electrode ore electric arc furnace |
US5533044A (en) * | 1993-12-29 | 1996-07-02 | Abb Management Ag | Method of electrode regulation of a DC arc furnace and electrode regulation device |
RU2374583C2 (en) * | 2007-05-23 | 2009-11-27 | ГОУ ВПО "Вологодский государственный технический университет" (ВоГТУ) | Device of autocontrol of melting process of white alumina |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Электрооборудование и автоматика электротермических установок. Справочник./ Под ред. Альтгаузена А.П. - М.: Энергия, 1978, с.265-267. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP3097996A1 (en) * | 2015-05-29 | 2016-11-30 | SMS group GmbH | Method for heating a brick-lined device and/or an object |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2011126288A (en) | 2013-01-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9572203B2 (en) | Control system for a melting process | |
RU2571971C2 (en) | Control method and system for metal melting and affinage | |
EP3572538B1 (en) | System and method of operating a batch melting furnace | |
JP2017500442A (en) | Method and device for intelligent determination and endpoint prediction of PS copper converter blowing process | |
RU2493519C2 (en) | Device for ore-thermal furnace control | |
Kazak et al. | Electrovortex motion of a melt in dc furnaces with a bottom electrode | |
RU112570U1 (en) | ORE THERMAL OVEN MANAGEMENT DEVICE | |
KR20130018652A (en) | A soft sensor based on-line decision system for metallurgical processes | |
JP4321824B2 (en) | Method and apparatus for monitoring the bottom of melting furnace | |
IT201800007563A1 (en) | SYSTEM AND METHOD OF DETECTION OF THE CONDITION OF MELTING OF METALLIC MATERIALS WITHIN AN OVEN, SYSTEM AND METHOD OF DETECTION OF THE CONDITION OF MELTING OF METALLIC MATERIALS AND ELECTROMAGNETIC AGITATION, AND OVEN EQUIPPED WITH SUCH SYSTEMS | |
RU2268556C1 (en) | Method of controlling technology of electric-arc reduction smelting | |
RU2486717C2 (en) | Electric arc dc furnace | |
US3534143A (en) | Computer control of metal treatment furnace operation | |
CN103092095B (en) | Control method of submerged arc furnace discharge time intervals | |
JP2012223776A (en) | Control method of molten steel pan | |
GB2507116A (en) | Soft sensor for online estimation of the steel bath temperature in an electric arc furnace (EAF) | |
EP3204527B1 (en) | System and method for control of a copper melting furnace | |
JP2021524586A (en) | Detection system for detecting metal levels in the melting furnace | |
RU2516360C2 (en) | Method to control electric arc mode of melting of ore-thermal furnace in production of phosphorus | |
RU2731711C1 (en) | Method of controlling parameters of arc furnaces | |
JP2005226105A (en) | Method and instrument for measuring level of molten material in blast furnace | |
CN104109732B (en) | For controlling method and the control system of fusing and refining process | |
KR101704641B1 (en) | FeO Amount of slag in Electric Furnace Deriving Method and Electric Furnace Using It | |
EP2554955A1 (en) | Method and apparatus for measuring liquid metal height and the thickness of a slag layer in a metallurgical vessel | |
MacRosty et al. | Advancing Furnace Process Performance with Automation: Radar Feedback Control |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20150629 |