SU1006499A1 - Устройство дл контрол уровн ванны в конверторах - Google Patents

Abstract

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ УРОВНЯ ВАННЫ В КОНВЕРТЕРЕ, содеожашее датчик звукового давлени , св занный с входом широкополосного усилител , частотно-избирательный усилитель,выход которого св зан с входом детектора , а выход последнего соединен с входом блока унификации, регистрирующий Прибор, о т л и ч а ю щ .е е с   тем, что, с целью повышени  достоверности контрол  уровн  ванны конвертера , в.него введены блок автоматического регулировани  усилени ,блок определени  температуры отход щих газов, блок определени  содержани  двуокиси углерода . в отход щих газах , вычислительный блок определени  скорости распространени  звука в отход щих газах, блок определени  положени  кислородной фурмы, блок, определени  веса чугуна, заливаемого в конвертер, блок определени  веса лома, загружаемого в конвертер,второй вычислительный бло.к определени  текущего внутреннего радиуса конвертера , третий вычислительный блок определени  уровн  ванны в конвертере, при этом выход широкополосного усилител  подключен к входу блока автома .тического регулировани  усилител , т.ход которого подключен к входу частотно-избирательного усилител , а выход последнего соединен с первым входом j третьего вычислительного блока,выход блока определени  температуры отход щих газов подключен к первому входу вычислительного, блока определени  скорости распространени  звука в от сод щих газах, .второй вход которого подключен к выходу блока определени  содержани  двуокиси углерода в отход щих газах, причем выход вычислительного блока определени  скорости распространени  звука в отход щих газах соединен с вторым входом третьего вычислитель.ного блока определени  уровн  ванны в конвертере, вьохрд блока определени  положени  1 кислородной фуркЕл подключен -к входу (Л второго вычислительного блока определени  текущего внутреннего радиус са конвертера, второй вход которого соединен с :выходом блока определени  веса чугуна, а третий вход подключен к выходу блока определени  веса лома, причем выход второго вы- числительного блока определени  (текущего внутреннего радиуса кон- . вертера подключен к третьему входу третьего вычислительного блока опрео: делени  уровн  ванны в конвертереjвы4 СО ход последнего соединен с входом регистрирующего прибора. 2. Устройство по п.1, о т л и ч асо ю щ е е с   тем, что вычислительный блок определени  скорости распространени  звука в отход щих газах содержит блок умножени , задатчик величины молекул рного веса двуокиси углерода, задатчик величины молекул рного веса окиси углерода, сумматор , задатчик единицы,, второй блок умножени , третий блок умножени , задатчик величины удельной изобарной теплоемкости углерода, второй сумматор , третий сумматор, блок делени , задатчик величины удельной изобарной теплоемкости окиси углерода.

Description

четвертый блок умножени , п тый- блок умножени , задатчик величины удельной изохорной теплоемкости двуокиси углерода, четвертый сумматор, второй задатчик единицы, шестой блок.умножени , задатчик величины,удельной изохорной теплоемкости окиси углерода , п тый сумматор, седюмой блок умножени , задатчик величины универсальной газовой посто нной, восьмой блок умножени , второй блок делени , при этом выход блока определени  содержани  двуокиси углерода в отход щих газах подключен соответственно к первым входам блока умножени , сумматора, четвертого блока у -i ножени , п того блока умножени  и четвертого сумматора, а выходы задатчика величины молекул рного веса окиси углерода, задатчика единицы, задатчика величины удельной изобарной теплоемкости окиси углерода,задатчика величины удельной изохорной. теплоемкости двуокиси углерода и второго задатчика единицы подключены соответственно к вторым входам блока умножени , сумматора, четвертого блока умножени , п того блока умножени  и четвертого Сумматора, выход сумматора подключен соответственно к первым входам -зторого блока умножени  и третьего блока умножени , вторые входы двух последних блоков подключены соответственно к выходам зад-атчика величины молекул рного веса окиси углерода и задатчика величины удельной изобарной.теплоемкости двуокиси.углерода, выходы блока умножени  и второго .блока умножени  подключены соответственно к первому -и второму входам третьего сум атора, выходы третьего блока умножени  и четвертого блока умножени , подключены соответственно к первому и второму уходам второго сумма-, тора, выходы задатчика величины удельной изохорной теплоемкости окиси углерода и четвертого сумматора подключены соответственно к первому и второму входам шестого блока умножени , выходы .п того блока умножени  и шестого блока умножени  под-;

ключены соответственно к первому и второму входам п того сумматора, вы-, ходы блока определени  температуры . оТход 1цих- газов и задатчика вели- . чины универсальной газовой посто нн .ой подключены соответстве нно к пер-, вому и второму входам седьмого блока умножени , вйходы третьего сумматора и второго сумматора подключены соответственно к первому и второму вхо- ,; дам блока делени , выходы седьмого 1 блока умножени  и блока делени  подключены соответственно к первому и второму входам восьмого блока умножв ни , выход которого подключен к пер-, вому входу второго блока делени , а

второй вход второго блока делени  подключен к выходу п того сумматора, 3. Устройство по п,1, о т л и -... ч А ю щ е е с   тем,что второй вычислйтельный блок определени  текуще- го внутреннего радиуса конвертера, содержит управл емый ключ, блок-пам ти , второй управл емый ключ, второй блок пам ти, третий управл емый ключ, третий блок пам ти, задатчик коэффициента Kg, сумматор, задатчик величины высоты внутренней части конвертера , второй сумматор, задатчик величины высоты от горловины конвертера до верхней точки положени  фурмы, задатчнк величины высоты нижней части полости и:о нвертера, блок умнЬжени , задатчик величины pl ,. блок делени , блок извлечени  квадратного корн , четвертый блок пам ти, при этом выход блока определени  веса чугуна, заливаемого в конвертер,подключен через последовательно соединенные управл емый ключ, блок пам ти к второму входу сумматора, первый вход которого подключен к выходу задатчика коэффициента К, выход блока определени  веса лома, загружаемого в конвертер, подключен через последовательно соединенные второй упра вл емый ключ, второй блок пам ти , к третьему входу сумматора,выход блока определени  положени  кислородной фурмы подключен через последовательно соединенные третий управл емый ключ, третий блок пам ти к второму входу второго сумматора,первый вход которого подключен к выходу эадат.чика величины высоты внутренней части конвертера, .выходы задатчика величины высоты от горловины конвертера до верхней части положени  фурмы и задатчика величины высоты нижней части полости конвертера подключены соответственно к третьему и четвертому входам второго сумматора, выход задатчика величины pIV и второго сумматора подключены соответственно к первому и второму .входам блока умножени , выходы сумматрра и блока умножени  подключены соответственно к первому и второму входам блока делени , выход последнего через блок извлечени  квадратного корн  подключен к входу четвертого-.блока пам ти,

4. Устройство по п.1,0 т л и чающеес  тем, что третий вычислительный блок определени  уровн  ванны в конвертере содержит блок возведени  во вторую степень, блок делени , задатчик коэффициента Kj, блок умножени , второй блок деени , задатчик коэффициента-К, сумматор , второй блок умножени , третий блок умножени , задатчик коэффициента Kg, второй сумматор, задатчик коэффициента К4, блок извлечени 

Кубического корн , третий сумматор, задатчик коэффициента Kj, задатчик величины h, блок сравнени , задатчик величины Н,, четвертый сумматор при этомвыход блока унификации подключен через блок возведени  во вторую степень к первому входу блока делени , второй вход которого подключен к выходу вычислительного блока определени  скорости распространени  звука в отход щих газах, выход блока делени  подключен соответственно к первым входам.блока умножени , и второго блока умножени , второй вход блока умножени  подключен к выходу .задатчика .коэффициента К, выход второго вычислительного блока определени  текущего внутреннего радиуса конвертера подключен соответственно к вторым входам блока второго блока умножени  и второго блока делени , первый вход которого подключен к выходу блока умножени , выходы задатчика коэффициента К, второго блока делени  подключены соответственно к первому и второму входам сумматора, выходы первого блока умножени  и задатчика коэффициента K,j подключены соответственно к- первому и второму входам третьего блока умножени , выходы задатчика коэффициента К и третьего блока умножени  подключены соответственно к первому и второму входам второго сумматора, выхрД которого ерез блок извлечени  кубического корн  подключен к первому входу третьего сумматора , а второй вход последнего подключен к выходу задатчика коэффициента Кд, выходы сумматора, задат- чика величины h и третьего сумматора подключены соответственно к первому, второму и третьему входам блока сравнени , выходы-задатчика величины Н и блока сравнени  подключены соответственно к первому и второму входам четвертого сумматора .

Изобретение относитс  к черной .Металлургии, а именно к контролю .и регулированию процессов кислородно-кон-вер тер ной плавки, и может быть использовано в кислородноконвертерном производстве стали.

Известно устройство дл  контрол  шлакообразовани  в ванне конвертера , содержащее датчик вибрации, выход которого через усилитель и полосовой фильтр подключен к детектору . Выход детектора подключен к самопишущему прибору. Причем между детектором и самопишущим прибором установлен регул тор уровн  выходного сигнала.

Устройство работает следующим образом. Датчик вибрации, установленный на корпусе конвертера,преобразует механические колебани  кор (пуса в электрический сигнал, который усиливаетс  и передаетс  в полосовой ФИЛЬТР, настроенный на диапазон частот, чувствительный к динамике процесса шлакообразовани  Выделенный сигнал детектируетс  и - подаетс  на вход самопишущего прибора . Показани  прибора характеризуют уровень и физическое состо ние шлака в конвертере Щ.

Недостатком этого устройства  вл етс  недостоверность его показаНИИ вследствие вли ни  износа кладк футеровки на величину амплитуды виб рации конвертера.

В существующих услови х первые ;5-10% плавок от общего числа в кампании (в зависимости от стойкости футеровки .«Конвертера)  вл ютс  неконтролируемыми по шлакообразованию, так как помере спекани  футеровки

5 жесткость последней увеличиваетс  и амплитуда колебаний конвертера .уменьшаетс . В дальнейшем по мере износа футеровки в течение одной кампании, продолжающейс -в среднем

10 один мес ц, амплитуда вибрации конвертера , соответствующа  нормальному состо нию и объему шлака, уменьшаетс  в два раза.

Наиболее близким к изобретенинз

45  вл етс  устройство дл  определени  уровн  ванны в конвертере,.содержащее датчик звукового давлени , .который св зан с широкополосньгм усилителем , выход которого св зан с входом низкочастотного фильтра.Вы20 ход низкочастотного фильтра подключен к входу смесител , который преобразует входной сигнал,пропорциональйый резонансной частоте свободного объема рабочего пространства

конвертера, в сигнал с промежуточной частотой по принципу супергетеродин ,а. К второму входу смесител  подключен генератор колебаний (гетеродин ), частота ко.торого позвол ет измен ть в определенных пределах дл  выбора рабочей частоты из входного сигнала. Выход смесител  подключён к входу полосового фильтра, который св зан с входом усилител , выход которого соединен с входом детектора. Детектор соединен с преобразователем напр жение - то на выходе которого получают унифицированный сигнал, пропорциональны резонансной частоте свободного объ ма конвертера, .котора : функциональ но зависит от уровн  шлаКа в ванне конвертера 2 . Устройство работает следующим о разом. Датчик звукового давлени  преоб разует акустический сигнал о ходе шлакообразовани  в электрический сигнал, который усиливаетс  широко полосным усилителем и передаетс  в низкочастотный фильтр, настроенный на диапазон частот, чувствительных к резонансной частоте свободного объема рабочего .пространства конвертера , с выхода которого поступа ет на первый вход смесител  сигнал пропорциональный резонансной часто те свободного объема рабочего пространства конвертера, а к второму входу поступает сигнал, выработанный гетеродином. Разность частот этих сигналов проходит через полосовой фильтр. Измен   частоту гетеродина , можно настроить Таким образом, что резонансна  частота полосового фильтра будет совпадать с разностью част15ты выходнрго сигнала гетеродина и резонансной частоты свободного объема рабочего пространства конвертера при минимальном уровне ванны. Сигнал .с выхода полосового фильтра усиливаетс  усилителем и выпр мл етс  детек тором. Детектор соединен с преобразователем напр жение-ток, на выходе которого получают унифицированный сигнал, пропорциональный резонансНой-частоте свободного объема рабочего пространства конвертера, кото ,ра  характеризует уровень ванны в конвертере. Недостатком известного устройства  вл етс  низка  точность контрол , шлакового режима, а именно уровн  ванны конвертера, вследствие того , что одному и тому же уровню ванны могут соответствовать различные резонансные частоты свободного объе ма рабочего пространства конвертера , поскольку измен етс  текущий внутренний радиус конвертера из-за износа футеровки в ходе кампании, что приводит к увеличению свободного объема рабочего пространств .а конвертера, причем свободный объем рабочего пространства состоит из цилиндрической и верхней части конвертера, представл ющей собой усеченный конус, вследствие этого площадь поперечного сечени  в-цилиндрической и верхней части различна, поэтому в случае подъема уровн  ванны до верхней части . полости конвертера зависимость высоты свободного объема рабочего пространства от величины резонансной частоты свободного об.ъ.ема конвертера носит нелинейный характер. Кроме того, изменение расхода кислородного дуть  и положени  фурмы приводит к изменению амплитуды низкочастотной--составл ющей .акустического сигнала процесса о ходе шлакообразовани  соответствующей резонансной частоте свободного объема рабочего пространства конвертера, что, однако, не свидетельствует об изменении уровн  ванны в конвертере. При этом низкочастотна  составл юща  акустического сигнала процесса о ходе шлакообразовани , соответствующа  резонансной частоте свободного объема . рабочего пространства конвертера , в режиме открытой и заглубленной струи имеет различную амплитуду вследствие того, что коэффициент поглощени  акустического сигнала процесса шлаком на 4-5 пор дков больше коэффициента поглощени  акустического сигнала процесса в отход щих газах. Вследствие этого при использовании известного устройства при данной резонансной частоте свободного объема рабочего пространства , характеризующей уровень ванны в конвертере, низкочастотна  составл юща  акустического сигнала процессд о ходе шлакообразовани  измен ет величину своей амплитуды при одном и том же уровне ванны, что и приводит -к указанным погрешност м . Целью изобретени   вл етс  повышение достоверности.контрол  уровн  ванны конвертера. Поставленна  цель достигаетс  тем, что в устройство дл  контрол  уровн  ванны в конвертере, содержащее датчик звукового давлени , св занный с входом широкополосного усилител , частотно-избирательный уси .литель, выход которого св зан с входом детекторд, а выход последнего соединен с .входом блока.унификации и регистрирующий прибор,, введены блок автоматического регулировани  усилени , блок определени  температуры отход щих газов, блок определени  содержани  двуокиси углерода в отход щих газах, вычислительный блок определени  ,скорости распространени  звука в отход щих газах, .блок положени  кислородной фурмы, ёлок определени  веса чугуна, заливаемого .3 -конвертер,, блок определени  веса лома, загружаемого в конвертер, второйвычислительный блок определени  текущего внутреннего радиуса конвертера, третий вычислительный блок определени  уровн  ванны в койвертере, при этом выход широкополосного усилител  подключен к входу блока автоматического регулировани  усилени , выход которого подключен к входу частотно-избирательного усилител , а выход последнего соединен с первым входом третье го вычислителительного блока, выход блока определени  температуры отход щих газов подключен к первому входу вычислительного блока определени  скорости распространени  звука в отход щих газах, второй вход которого подключен к выходу блока оп ределени  содержани  двуокиси уг лерода в отход щих газах, причем выход вычислительного блока определени  скорости распространени  звука в отход щих .газах соединен с вторым входом третьего вычислительного блока определени  уровн  ванны в конвертере, выход блока опре делени  положени  кислородной фурмы подключен к входу IBторого вычислительного блока определени  текущего внутреннего радиуса конвертера, второй вход которого соединен с выходом блока определени  веса чугуна а третий вход подключен к выходу блока определени  веса лома, причем выход второго вычислительного блока определени  текущего внутреннего радиуса конвертера подключен к треть му входу третьего вычислительного блока определени  уровн  ванны в конвертере, выход последнего соединен с входом регистрирующего прибора . ; При этом вычислительный блок опре делени  скорости распространени  звука в отход щих Газах содержит бло умножени , задатчик величины молекул рного веса окиси углерода,суммаtop задатчик единицы, второй блок умноже , ни , третий блок умножени , задатчик величины удельной изобарной теплоемкости окиси углерода, четвертый блок умножени , п тый блок умно .жени , задатчик величины удельной изохорной теплоемкости двуокиси углерода, четвертый сумматор,второй задатчик единицы, шестой блок умноже ни , задатчик величины удельной изохорной теплоемкости окиси углерода, п тый,. сумматор, седьмой - блок умножени , задатчик величины универеальной газрйой посто нной,- восьмой блок умножени , второй блок делени / при этом выход .блока определени  содержани  двуокиси углерода в отход идах газах подключен соответственно к первым входам блока умножени , сумматора, четвертогоблока умножени , п того блока умножени  и четвертого сумматора, а выходы задат чика величины удельной изобар«ой ч теплоемкости окиси углерода, задат .чика величины удельной изохорной ;теплоемкости двуониси углерода и вто рого задатчика единицы подключены соответственно к вторым входс1М бло-. ка умножени , сумматора, четвертого блока умножени , п того блока умножени  и четвертого су олатора, ёыход сумматора подключен соответственно к первым входам второго блока лкног жени  и третьего блока умножени , вторые входа двух последних блоков подключены соответственно к выходам задатчика величины молекул рног гр веса- окиси углерода и задатчика величины удельной изобарной теплоемкости двуокиси углерода, выходы блока умножени  и второго блока умножени  подключены соответственно к первому и второму входам третьего сумматора, выходы третьего блока умножени  и четвертого блока умножени  подключены соответственно к первому и второму входам второго сумматора, выходы задатчика величины удельной изохорной теплоемкости окиси углерода и четвертого сум- . матора подключены соответственно к первомуи второму входам шестого блока умножени , выходы п того блока умножени  и шестого блока умно:жени - подключены соответственно к первому и второму входам п того сумматора, выход блока определ.ени . температуры отход щих газов и задатчика величины универсальной газовой посто нной подключены соот- : ветственно к первому и второму входам седьмого блока умножени ,, третьего сумматора и второго сумматора подключены соответственно к первому и второму входам блока деле.ни , выходы седьмого блока умножени  и блока делени  подключены соответственно к первому и второму входам восьмого блока умножени , выход которого подключен к первому входу второго блока делени , а второй вход второго блока делени  подключен к выходу п того сумматора. Кроме того, второй-вычислитель-, ный блок определени  текущего внутреннего радиуса конвертера содержит б правл екый ключ, блок пам ти, второй управл е «дй ключ, второй блок пам ти, третий управл емьлй кл)ч, третий блок пам ти, задатчик коэффициента Kg, сумматор, задатчик величины высоты внутренней части конвертера, второй сумматор, задат- чик величины высоты от горловины кон вертера до верхней точки:.положени  фурмы ,, задатчик величины высоты нижней части полости конвертера, блок умножени , зайатчик величины pll ,блок делени , блок извлечени  квадратного корн , четвертый блок, пам ти, при этом выход- блока определени  веса Чугуна , заливаемого в гко вертер. подключен через последовательно соединенные управл емый ключ и блок пам ти к второму входу сумматора, первый вход которого подключен к выходу эа датчика коэффициента К, выход блока определени  веса лома, загружаемого в конвертер, подключен через последовательно соединенные второй управ л емый ключ и второй блок пам ти к третьему входу сумматора, выход бло определени  положени  кислородной фурмы подключен через последователь но соединенные третий управл емый ключ и-третий блок пам ти к второму входу второго сумматора, первый вход которого подключен к выходу задатчика величины высоты внутренней части конвертера, выходы задатчика величин . высоты от внутренней части конвертера выходы задатчика величины высоты dr горловины конвертора до верхней точки положени  фурмы и задатчика величины высоты нижней части полости кон вертера подключены соответственно к третьему и чертвертому входам второго сумматора, выходы задатчика .величины ри и второго сумматора подключе ны соответственно к первому и втором входам блока умножени , выходаз сумма тора и блока умножени  подключены соответственно к первому и второму входам блока делени , выход последнего через блок извлечени  квадратного корн  подключен к входу четвертого блока пам ти. При этом третий вычислительный блок определени  уровн  ванны в конвертере содержит блок возведени  во вторую степень, блок делени , задатчик коэффициента К2, блок умножени , второй блок делени , задатчик коэффициента К, сумматор, второй блок умножени , третий блок умножени , задатчик коэффициента К, второй сум матор, задатчик коэффициента К,блок извлечени  кубического корн , третий сумматор, задатчик коэффициента , задатчик величины Ь2,блок сравнени , задатчик величины Hj,,, четвертый сумматор, при этом выход блока унификации подключен через блок возведени  во вторую степень к первому входу блока делени , второй вход которого подключен к выходу вычисли-, тельного блока определени  скорости распространени  звука в отход щих газах, выход блока делени  подключен соответственно к первым входам блока умножени  и второго блока умножени , второй, вход блока умножени  подключен к выходу задатчика коэффициента К 2., выход второго вычислительного блока определени  текущего внутреннего радиуса конвертера подключен соответственно к вторым входам блока второго блока умножени  и второго блока делени , первый вход которого подключен к выходу блока умножени , выходы задатчика коэффициента К и второго блока делени  по кл.ючены соответственно к первому и второму входам сумматора, выходы второго блока умножени  и задатчика коэффициента Kj подключены соответственно к первому и второму входам третьего блока умножени , выходы зддатчика коэффициента К4 и третьего блока умнЬжени  подключены соответственно к первому и второму входам второго сумматора, выход которо ,го через блок извлечени  кубического корн  подключен к первому входу третьего, сумматора, а второй вход последнего подключен к выходу задатчика коэффициента К, выходы сумматора , задатчика величины h и третьего сумматора подключены соответственно к первому, второму и третьему входам блока сравнени , выходы задатчика величины Нц и блока сравнени  подключены соответственно к первому и второму входам четвертого сумматора. На фиг. 1 изображена блок-схема одного ИЗ вариантов предлагаемого устройства; на фиг. 2 - геометрические размеры конвертора; на фиг,3 график сравнени  определ емого уровн  ванны при использовании предлагаемого и известного устройств с истинным значением уровн  ванны конвертера. Устройство содержит датчик 1 звукового давлени , широкополосный усилитель 2, блок 3 автоматического регулировани  усилени , частотно-избирательный усилитель 4, детектор 5, блок 6 унификации, третий вычислительный блок 7 определени  уровн  ванны в кислородном конвертере, регистрирующий прибор 8, 0ЛОК 9 определени  температуры отход щих газов, вычислительный блок 10 определени  скорости распространени  звука в отход щих газах ,, блок 11 определени  содержани  двуокиси углерода в отход щих газах, блок 12 определени  положени  кислородной фурмы, второй вычислительный блок 13 определени  текущего внутреннего радиуса конвертера, блок 14 определени  веса чугуна, заливаемого в конвертер, блок 15 определени  веса лома, загружаемого в конвертер. Датчик 1 звукового давлени  может быть выполнен в виде микрофона. Широкополосный усилитель 2 представл ет собой усилитель, рабочий диапазон которого ограничен- сигналами, имеющими частоты f. 15 Гц и 1700 Гц, где f - нижн   гранична  частота; f - верхн   гранична  частота. Блок 3 автоматического регули- рованй - усилени  может.быть выполнен , например в виде усилител  с переменным коэффициентом усилени . измен ющимс  автоматически, и служит дл  поддержани  на выходе блока 3 заданной величины амплитуды си нала акустического процесса, усиленного широкополосным усилителем 2.Бла годар  переменно1У1у коэффициенту усилени  блока 3 амплитуда акустического сигнала процесса о ходе ишакооб разовани  на выходе блока 3 автомати чески поддерживаетс  на заданном уровне без искажени  спектра частот соответствующих резонансной частоте свободного объема рабочего пространства конвертера. Величина выходного сигнала блока 3 поддерживаетс  на заданном уровне независимо от измене ни  величины амплитуды входного сигнала , завис ща  в свою очередь от по ложени  кислородной фурмы и расхода кислорода дуть . . При заглублении фурмы более 2 м, который соответствует периоду плавки . когда скорость обезуглероживани  дос тигает максимальной величины, уровен кавитационных шумов процесса обезуглероживани  перекрывает уровень аэро динамического шума кислородной струи причем спектр частот кавитационных шумов процесса обезуглероживани  находитс  ниже 100 Гц, спектр резонансных частот свободного объема рабочего пространства конвертера при изменении уровни ванны от-минимального до максимального значени  также находитс  ниже 100 Гц, а частотный спектр помех находитс  вьше 100 Гц. Таким образом, при заглублении фурмы более 2 м уровень полезного сигнала значительно выше уровн  помех в диапазоне частот до 100 Гц. Частотно-избирательный усилитель представл ет собой соединение усилител  с полосовым фильтром, например со средней частотой пор дка 70 Гц, причем эта резонансна  частота фильт ра пропорциональна резонансной частоте свободного объема рабочего про странства конвертера, соответствующа  моменту, когда уровень.ванны конвертера находитс  на отметке, соответствующей 0,8 м от горловины конвертера. Выпр мленное напр жение с детектора 5 преобразуетс  в пропорциональ ный ток в диапазоне 0-5 Ма. Вычислительные блоки.7, 10 и 13, могут быть представлены, например, в виде ЭВМ автоматизированной системы управлени  технологическим процес сом конвертерной плавки (АСУ, ТП). Блок 9 определени  температуры отход щих газов представл ет собой термометр сопротивлений ТСМ-5071. Блок 11 определени  содержани  двуокиси углерода в отход щих газах представ л ет собой газоанализатор типа урасБлок 12 определени  положени  фурмы представл ет датчик типа КПФ-7367, Блок 14 определени  веса чугуна,заливаемого в конвертер, может быть представлен в виде автоматизированной системы измерени  веса чугуна, типа АИРИ-1. Блок 15 определени  веса лома, загружаемого в конвертер, может быть представлен в виде автоматизирован-,. ной системы вввеЗиивани  скрапа типа УВС-1 разработки Карагандинского рПКБ. . Устройство работает следуйцйм образом. Перед началом плавки с выхода блока 14 определени  веса чугуна, заливаемого в конвертер, сигнал, пропорциональный весу чугуна, поступает на вход вычислительного блока 13 и запоминаетс . С выхода блока 15 определени  веса лома, загружаемого в конвертер, сигнал, пропорциональный -весу лома, поступает на вход вычислительного блока 13 и запоминаетс . Перед каждой сменой определ ют рассто ние Ц, уровн  спокойной ванны до верхнего кони- . ческого положени  фурмы (при подн т той фурме) посредством блока 12 определени  положени  фурмы. Сигнал с выхода блока 12, пропорциональный Нд цПоступает на вход вычислительного блока 13 и также запоминаетс . В вычислительном блоке 13 перед плавкой рассчитываетс  текущий внутренний радиус конвертера R и запоминаетс . Во врем  .плавки датчик звукового давлени  преобразует акустический сигнал кислородно-конвертерного процесса в электрический сигнал, который усиливаетс  широкополосным усилителем и передаетс  в блок 3 . автоматического регулировани  усилени . На выходе блока 3 получаетс  сигнал посто нной амплитуды со спектром частот, соответствующих резонансной частоте свободного объема рабочего пространства Конвертера. С выхода, блока 3 сигнал поступает на вход частотно-избирательного усилител  4, при настройке которого минимальна  величина выходного сигнала 4 соответствует минимальному уровню ванны в конвертере и наоборот. Усиленный сигнал выпр мл етс  детектором 5. Выпр мленное напр жение в блоке б унификации преобразуетс  в пропорциональный ток в диа пазоне 0-5 мД. Сигнал с выхода блока б унификации, пропорциональный резонансной частоте свободного объема рабочего пространства конвертера , поступает на вход вычислительного блока 7 определени  уровн  ванны в -кислородном конвертере. НаДругие два входа 7 поступает-с вычислительного блока 10 СИГНЕШ, пропорциональный скорости распространени  звука в отход5пцих газах, а также сигнал с выхода вычислительного блока 13, пропорциональный текущему внутреннему радиусу конвертера . На первый вход вычислительного блока 10 поступает сигнал, пропорциональный температуре отход щих . Газов с выхода блока 9 определени  температуры отход щих газов, а также сигнал, пропорциональный содер-1жанию двуокиси углерода в отход щих газах с выхода блока 11 определени  содержани  двуокиси углерода в отход щих газ.ах., В вычислительном блоке 10 опреде;л етс  скорость распространени  зву .ка в отход щих газах по зависимости. R-CCVXl:C 1--Xn Tor :м-х+м.(1-х).с;-х4с;;11-х) где С - скорость распространени  звука в отход щих газах., м/с R - универсальна  газова  посто нна , Дж/моль-К ; Т - температура отход щих газов . К; X - дол  содержани  COj в отход щих газах; (1-х)- дол  содержани  СО в отхрд ,.1 „и , и газах; p)Cp,Cyj- соответственно удельные изоС барные и изохорнйе теплоемкости двуокиси и окиси углеI , рода, Дж/кг-к; М.,М - соответственно молекул рные веса двуокиси и окиси углерода Ввиду того, что вследствие износа кладки футеровки внутренний радиус конвертера увеличиваетс , а высота свободного объема рабочего пространства также увеличиваетс , необходимо учитывать изменение величины R и Н Текущий внутренний радиус конвертера по данной плавке определ етс  в вычислительном блоке 13 по зависимости G4 + G, ,-НОЬШ,., где R - текущий внутренний радиус конвертера, м; - вес чугуна, т; G - вес лома, т; р - плотность металлошихты,т/м Н - высота внутренней части ко вертера, м; Н - измер емое значение высоты от уровн  металла до верх ней точки положени  фурмы, Н - высота от горловины конвер тера до верхней точки поло жени  фурмы, м; Ьцц- высота нижней части полост конвертера, м; Кб - коэффициент, завис щий от геометрических размеров конвертера. Дл  большегрузных конвертеров КарМК Kg, 78,6; Ьцц 0,5; Н 9,7 м и Н, 10 м . Текущий уровень ванны конвертера определ етс  в вычислительном блоке 7 определени  .ванны в кислородном конвертере по зависимости f / ,-1 г Ка .С- г Ко ,,.f-..h, , ,Ч ,npH.,, где Н - уровень ванны конвертера,м; Hj/ - высота конвертера, м; R - внутренний радиус конвертера , м; С - скорость распространени  звука в отход щих газах, м/с; (3 - резона.нсна  частота свободного объема конвертера,Гц; h - высота конической части . конвертера, м; К 5 коэффициенты, завис щие от геометрических размеров конвертера. Длд большегрузных конвертеров арМК К 0,92; К 0,0081j , 0,0494; К 10,54 и К 2,23. Определение уровн  ванны конверера с помощью предлагаемого устройтва основано на следующих теоретиеских предпосьолках. . Свободную от металла и шлака олость груши конвертера в первом риближении рассматривают как реонатор Гельмгольца. Собственна  астота такого резонатора опреде етс  его размерами и скоростью вука в газе, заполн ющем полость онвертера. Частота может быть определена з уравнени  де fg - частота собственных коле-, баний свободного объема конвертера, Тц; сечение горловины .конвертера , м ; скорость звука в полости конвертера, м/с; - .эффективна  длина горловины конвертера, м;. г - радиус горловины конвертера , м. Из уравнени  (1) найдем свободый объем конвертера t г О Ч L 1. L гоч 4F:i -f| - --2 вободный объем конвертера из reojетрических размеров (фиг. 2) V cR. ( hj(.R+R2) (3) где R - радиус цилиндрической час ти конвертера, м; г - радиус горловины конвертера , м; h2 - высота конической части к вертера, м; h - высота цилиндрической час ти свободного объема конвертера , м; V - свободный объем конвертера , м. Примем,-что п Высота цилиндрической части кон вертера по зависимости с(.оь -г Подставив выражени  (4) и (S) в уравнение (3), получим . V Ч.оБ-i hz + i TtR k + 1)li2 . (6) . Подставив выражение (6). и разрешив относительно hj-g д , получим 1 k).h2 .об 3 Г - 3 k С PTR Обозначим V - /2 1 v2. , 1 ь-1 - 3 3 Подставив выражени  (8) и (9) в уравнение (7), получим К. -I Уравнение (10) позвол ет опред . лить высоту свободного объема кон тера, когда уровень ванны находит ниже конической - части конвертера. В случае, когда уровень ванны вертёра находитс  выше цилиндриче части, свободный объем конвертера представл ет усеченный .конус (фиг Из подоби  конусов О- ОJ и О Og ..имеем. о-.- .„IQJ- o.li Jf t 1 л IIo7б,-JЧб;б;I Я где VQ, объем конуса объём конуса О О ; () - высота конуса O Orj; (О;, 0л) т высота конуса ; - высота усеченного конса . По ни Высоту конуса найдем по зави, симости., r«ectgoC iflSi) .b| Объем конуса O O найдем по зависимости ог ) з R &i Ь  -Ь Объем конуса О О- найдем по зависиМГ Г ТИ , где Уд л - объем усеченнЬго конуса 0,0. Объем конуса О 0 найдем по завнСИ1«ЮСТИ к.г: (0 0), - где () ()-(05-04) Vbr - ) Подставл  ; вьфажение (15) в (16), а затем в (14) найдём Чо, V. 1 MR -)(17 Обозначим (ОлОд) через Н-воецЛодставив выражени -(12), (13),Tl-6) и (17). в уравнение (11) получим «Ь ( R-ct fl6l |..) Ь-(..„,Т Примем, что 1 H.R Ji 3 R-г jTir. hJg-l-5 - - 1) «2 ; (20) (R ctgoo) (21); R 1) , (22) 2 R - г Подставив выражени  (19)- (22) в уравнение (VS) получим 2 4 ставив уравнение (2) в уравне (23) получим ot oi: (24), V

Из уравнени  С24) найдем высоту свободного объема конвертера св.оь л| KyR 5 (29) Объедин   формулы.(10) и 29) получим зависимость дл  определени  уровн  ванны в конвертерах Т 2 С 1 Г г ; Lk,,,..J.b, КзК-| + К4-Ц} Р 1 Г. где Нл - уровень ванны в конвертере , м;,. Hj, - высота внутренней -части конвертера, м; К ,К„,К ,К К5 - коэффициенты, за .- вис шие от геометрических размеров конвертера; h. - высота конической.части конвертера, м; С скорость распространени  звука в отход щих газах,, м/с; д - измер емое значение резонансной частоты свободного объема рабочего пространства конвертера, Гц; R - текущий внутренний радиус конвертера, м. Текущий внутренний радиус конвер тера можно определить путем преобра зовани  следующего уравнени : р- V, где вес -металла шихты, т; р - плотность металла шихты, V - объем металла шихты, м , Металлошихта в ванне конвертера занимает объем, состо щий из объема цилиндрической части и оЬъема нижней части полости конвертера, поэто му уравнение (31) можно переписать следующем виде; С„ет ) где (.ц- объем метаплоцшхты в цилинд рической части полости кон 4 вертера,

У„ ц - объем металлошихты в нижней части полости Конвергде Hj. - высота внутренней полости конвертера, м; С8ов свободного объема конвертера, м. Высоту свобод ного объема конвертера определим по следующему уравнению; Св.Об 0БЦ где Н - измер емое значение высо ты от уровн  металла до верхней точки положени  фурмы, м; Н - высота от горловины конвертера до верхней точки положени  фурмы, м. Подставив (35) в (34) получим уравнение дл  определени  цилиндрической части объема металлошихты в полости конвертера Ьцд Н, - Н,,-н Н - h,,.(36) Подставив (36) в (33) получим V, I.R. (н - h . (37) Подставив (37) в (32) получим V Ч.ч ) WH.,I P..V.R (н,-н,, ь„). (38) (39) + .ч Обозначим 6 Р .ч . Подставив (39) в (38) получим Смвт (k- oBX-Vv) ;Решив уравнение (40) относительно R . получим 1р GMCT Кб Р 1 К-Иобц М- Н.Ч Вес металлошихты определим из следующего уравнени f мет ч Л .

Подставив (42) в (41) получим уравнение дл  определени  текущего внутреннего радиуса конверт ера

н

Сч- -Сдг-Кд

R

(к- рбц -Ьн./) Таким образом, с учетом перечисленных факторов можно видеть на фиг.З что полученный на выходе устройства сигнал (крива  2 на фиг. 3) позвол ет определить 5фовеньванны конверте- 0 ра наиболее близко к испытанному его значению (фиг. 3, крива  3). Полученныеже значени  уровн  ванны конвертера посредством прототипа (фиг. 3, крива  1) значитель- 15 но отличаютс  от истинного.

Изобретение повышает точность устройства и позвол ет добитьс  оптимального режима шлакообразовани .

Согласно предварительному расче (43) ту экономической эффективности использовани  образца изобретени  в конвертерном цехе Карагандинского металлургического комбината, при среднем весе плавки т дол  плавок, протекгиоцих с выбросгши, снизилась с 12,2 до 4,86%., Потери металла с вЕлбросами составили в среднем 1,2% от. веса плавки.

С учётом затрат на изготовление экономический эффект дл  одного устройства составит 55600 руб.

ГП- ГПfPiiz .l

hCIMI

( «Риг./

to

12

W

16

Claims (4)

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ УРОВНЯ ВАННЫ В КОНВЕРТЕРЕ, содеожашее датчик звукового давления, связанный с входом широкополосного усилителя, частотно-избирательный усилитель,выход которого связан с входом детектора, а выход последнего соединен с входом блока унификации, регистрирующий Прибор, отличающеес. я тем, что, с целью повышения достоверности контроля уровня ванны конвертера, в.него введены блок автоматического регулирования усиления,блок определения температуры отходящих газов, блок определения содержания двуокиси углерода в(отходящих.газах, вычислительный блок определения скорости распространения звука в отходящих газах, блок определения положения киалородной фурмы, блок, определения веса чугуна, заливаемого в конвертер, блок определения веса лома, загружаемого в конвертер,второй вычислительный блок определения текущего внутреннего радиуса конвертера, третий вычислительный блок определения уровня ванны в конвертере, при этом выход широкополосного усилителя подключен к входу блока автоматического регулирования усилителя, =«уод которого подключен к входу час тотно-иэбирательного усилителя, а выход последнего соединен с первым входом ' третьего вычислительного блока,выход блока определения температуры отходящих газов подключен к первому входу вычислительного· блока определения скорости распространения звука в отходящих газах, второй вход которого подключен к выходу блока определения содержания двуокиси углерода в отходящих газах, причем выход вычислительного блока определения скорости распространения звука в отходящих газах соединен с вторым входом третьего вычислительного блока определения уровня ванны в конвертере, выход блока определения положения кислородной фур^и подключен к входу второго'вычислительного блока определения текущего внутреннего радиуса конвертера, второй вход которого» соединен с :выходом блока определения веса чугуна, а~ третий вход подключен к выходу блока определения веса лома, причем выход второго вычислительного блока определения (текущего внутреннего радиуса кон- . вертера подключен к третьему входу третьего вычислительного блока опре деления уровня ванны в конвертере,выход последнего соединен с входом регистрирующего прибора.

2. Устройство по п.1, о т л и чающее с я тем, что вычислитель. ный блок определения скорости распро странения звука в отходящих газах содержит блок умножения, задатчик величины молекулярного веса двуокиси углерода, задатчик величины молекулярного веса окиси углерода, сумматор, задатчик единицы,, второй блок умножения, третий блок умножения, задатчик величины удельной изобарной теплоемкости углерода, второй сумматор, третий сумматор, блок деления, задатчик величины удельной изобарной теплоемкости окиси углерода, четвертый блок умножения, пятый- блок умножения, задатчик величины удельной изохорной теплоемкости двуокиси углерода, четвертый сумматор, второй задатчик единицы, шестой блок.умножения, задатчик величины,удельной изохорной теплоемкости окиси углерода, пятый сумматор, седьмой блок умножения, задатчик величины универсальной газовой постоянной, восьмой блок умножения, второй блок деления, при этом выход блока определения содержания двуокиси углерода в отходящих газах подключен соответственно к первым входам блока умножения, сумматора, четвертого блока ум-* ножения, пятого блока умножения и четвертого сумматора, а выходы задатчика величины молекулярного веса окиси углерода, задатчика единицы, задатчика величины удельной изобарной теплоемкости окиси углерода,задатчика величины удельной изохорной, теплоемкости двуокиси углерода и второго задатчика единицы подключены соответственно к вторым входам блока умножения, сумматора, четвертого блока умножения, пятого блока умножения и четвертого Сумматора, выход сумматора подключен соответственно к первым входам -второго блока умножения и третьего блока умножения, вторые входы двух последних блоков подключены соответственно к выходам задатчика величины молекулярного веса окиси углерода и задатчика величины удельной изобарной.теплоемкости двуокиси.углерода, выходы блока умножения и второго блока умножения подключены соответственно к первому и второму входам третьего сумматора, выходы третьего блока умножения и четвертого блока умножения. подключены соответственно к первому и второму уходам второго сумма-, тора, выходы задатчика величины удельной изохорной теплоемкости окиси углерода и четвертого сумматора подключены соответственно к первому и второму входам шестого блока умножения, выходы пятого блока умножения и шестого блока умножения под-; |ключены соответственно к первому и второму входам пятого сумматора, вы-, ходы блока определения температуры .

х отходящих~>газов и задатчика вели- . ' чины универсальной газовой постоянной подключены соответственно к пер-, вому и второму входам седьмого блока умножения, выходы третьего сумматора и второго сумматора подключены соответственно к первому и второму вхо- .. дам блока деления, выходы седьмого ΐ блока умножения и блока деления подключены соответственно к первому и второму входам восьмого блока умноже·; ния, выход которого подключен к пер-_; вому входу второго блока деления, а _t второй вход второго блока деления 'подключен к выходу пятого сумматора.

3. Устройство по п.1, о т л и -...

ч а ю щ е е с я тем,что второй вычислительный блок определения текуще-” го внутреннего радиуса конвертера, содержит управляемый ключ, блок памяти, второй управляемый ключ, второй блок памяти, третий управляемый ключ, третий блок памяти, задатчик коэффициента Kg, сумматор, задатчик величины высоты внутренней части конвертера, второй сумматор, задатчик величины высоты от горловины конвертера до верхней точки положения фурмы, задатчик величины высоты нижней части полости ко=нвертера, блок умноже- ’ ния, задатчик величины , блок деления, блок извлечения квадратного корня, четвертый блок памяти, при этом выход блока определения веса чугуна, заливаемого в конвертер,подключен через последовательно соединенные управляемый ключ, блок памяти к второму входу' сумматора, первый вход которого подключен к выходу задатчика коэффициента Kg, выход блока определения веса лома, загружаемого в конвертер, подключен через последовательно соединенные второй управляемый ключ, второй блок памяти, к третьему входу сумматора,выход блока определения положения кислородной фурмы подключен через последовательно соединенные третий управляемый ключ, третий блок памяти к ’второму входу второго сумматора,первый вход которого подключен к выходу задатчика величины высоты внутренней части конвертера, выходы задатчика величины высоты от горловины конвертера до верхней части положения фурмы и задатчика величины высоты нижней части полости конвертера подключены соответственно к третьему и четвертому входам второго сумматора, выход задатчика величины pft и второго сумматора подключены соответственно к первому и второму .входам блока умножения, выходы сумматрра и блока умножения подклю' чены соответственно к первому и второму входам блока деления, выход последнего через блок извлечения квадратного корня подключен к входу четвертого·.блока памяти.

4. Устройство по п.1,, о т л и чающееся тем, что третий вычислительный блок определения^ уровня ванны в конвертере содержит блок возведения во вторую степень, блок деления, задатчик коэффициента К*, блок умножения, второй блок деления, задатчик коэффициента·, сумматор > второй блок умножения, третий блок умножения, зад'атчи к коэффициента К^, второй сумматор, задатчик коэффициента Кд, блок извлечения кубического корня, третий сумматор, задатчик коэффициента К₅, задатчик величины hg, блок сравнения, задатчик величины Н_к, четвертый · сумматор, при этом выход блока унификации подключен через блок возведения во вторую степень к первому входу блока деления, второй вход которого подключен к выходу вычислительного блока определения скорости распространения звука в отходящих газах, выход блока деления подключен соответственно к первым входам,блока умножения, и второго блока умножения, второй вход блока умножения подключен к выходу .задатчика коэффициента К₂, выход * второго вычислительного блока определения текущего внутреннего радиуса конвертера подключен соответственно к вторым входам блока второго блока умножения и второго блока деления, первый вход которого подключен к выходу блока умножения, выходы задатчика коэффициента К₄, второ го блока деления подключены соответственно к первому и второму входам сумматора, выходы первого блока умножения и задатчика коэффициента К$ подключены соответственно к·первому и второму входам третьего блока умножения, выходы задатчика коэффициента и третьего блока умножения подключены соответственно к первому и второму входам второго сумматора, выход которого через блок извлечения кубического корня подключен к первому входу третьего сумматора, а второй вход последнего подключен к выходу задатчика коэффициента К₅, выходы сумматора, задатчика величины h₂ и третьего сумматора подключены соответственно к первому, второму и третьему входам блока сравнения, выходы-задатчика величины Н_к и блока сравнения под(ключены соответственно к первому и второму входам четвертого сумматора.