SU1046290A1 - Система управлени конверторной плавкой - Google Patents

Abstract

1. СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ КОНВЕРТОРНОЙ ПЛАВКОЙ, содержаща  блок регистрации падени  напр жени  на участке измерительной цепи земл  фурма конвертора, отличающа с  тем, что, с целью повышени  выхода готового продукта за счет прогнозировани  выбросов в кислородно-конверторном процессе и своевременного прин ти  управл ющих воздействий , она дополнитель.но содержит блок контрол  содержани  кислорода в шлаке, дифференциатор, интегратор, четыре эл-eNJeHTa сравнени , два логических И, блок управлени  положением фурмы .и блок управл ени  расходом дуть , при этом выход блока регистрации падени  напр жени  через дифференциатор подсоединен к входу первого элемента сравнени ,через интегратор - к входу второго элемента сравнени  и непосредственно к входу третьего элемента сравнени , выход блока контрол  содержани  кислорода в шлаке подсоединен к входу четвертого элемента сравнени , входы первого элемента И подключены соот- д ветственно к выходам первого, второ-S го и четвертого элементов сравнени , . входы второго элемента И подсоединень (// соответственно к выходам второго и третьего элементов сравнени , входы блока управлени  положением фурмы подсоединены соответственно к выходам второго и четвертого элементов срав .нени , а входы блока управлени  расходом дуть  соответственно к выходам дифференциатора и логических- элементов И. ND Э уУ

Description

2. Система по п. 1, о т л и ч а Ющ а   с   тем, что блок управлени  положением фурмы содержит задатчйк программного изменени  положени  фурмы, последовательно соединенные задатчйк величины скачкообразного изменени  положени  фурмы, ключ и сумматор , к второму входу которого подсоединен выход задатчика программного изменени  положени  фурмы, последовательно соединенные реле времени и (Логический эле1чент ИЛИ, выход которого подсоединен к входу управлени  ключа, а второй вход - к выходу четвертого элемента сравнени , дри этом вход реле времени подсоединен к выходу второго элемента сравнени .

3, Система по п. 1, отлмч аю. щ а   с   тем, что блок управлени  расходом дуть  содержит задатчик программного изменени  расхода кислорода , инвертор, последовательно сосоединенные ключ, переключатель, усилитель, интегратор и сумматор, второй ВХ9Д которого подсоединен к выходу задатчика программного изменени  расхода кислорода, вход управлени  ключа подсоединен к выходу первого логического элемента И, вход управлени  переключател  подсоединен к выходу второго логического элемента И, второй выход переключател  подсоединен к .инвертору, выход которого подсоединен к входу усилител , а вход ключа подсоединен к выходу дифференциатора.

1

Изобретение относитс  к черной металлургии, а именно к автоматизации конверторной плавки.

Известна система управлени  конверторной плавкой, включающа  блок контрол  расхода кислорода, устройство определени  скорости окислени  углерода или коэффициента распределени  кислорода по результатам контрол  расхода и химического анализа отход щих газов, блок сравнени  рассчитанных параметров с эталонными и блок расчета текущего расхода кислорода 1 ,

Недостатком этой системы  вл етс  низка  точность прогнозировани  выбросов шлака и металла из конвертора . Возможность по влени  выбросов фиксируетс  в момент превьзшени  текущей скоростью обезуглероживани  или коэффициентом распределени  кислорода эталонного значени . В этом случае принимаютс  управл ющие воздействи , направленные на их ликвидацию . Однако услови  зарождени  выбросов определ ютс  не только скоростью выгорани  у-глерода, а в большей степени завис т от состо ни  шлакометаллической .эмульсии в агрегате (окис енность шлака, уровень ; шлака и т,д, ), Кроме того, пapa лeтpы отход щих газов измер ютс  с запаздыванием (15-40 с ) из-за удаленности точки отбора пробы и с большой погрешностью , вносимою подсосами воздуха и дачей сыпучих материалов, что снижает эффективность принимаемых управл тацих воздействий.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигае . мому результату  вл етс  устройство , реализующее известный способ контрол  переокисленности шлака по ходу продувки металла в конверторе,

заключающийс  в -определении переокисленности шлака по отрицательной разности потенциалов, возникающей

, на участке измерительной цепи земл  -

.фурма конвертора.

Устройство, реализующее способ, 0 содержит электрод, опускаемый в шлакометаллическую эмульсию, и вторичный прибор, входна  клемма которого подключена к электроду, и нулева  к заземленному корпусу агрегата, В 5 качестве электрода используетс  фурма -агрегата. При допустимой окисленности шлака на фурме возникает потенциал положительный относительно корпуса агрегата, В случае переокисленности шлака по ходу продувки потенциал на фурме измен ет пол рность на отрицательную 2J.

Однако по вление отрицательного потенциала не всегда сопровождаетс 

выбросами, так, например, при заметалливании фурмы наблюдаетс  смена пол рности, не завис ща  от состо ни  шлакометаллической эмульсии. В этом cлsчae принимаемые управл ющие

воздействи  привод т к сворачиванию шлака и,как следствие, к потер м металла и выбросам. Невозможность расчета управл ющих воздействий (изменение положени  и интенсивности продувки ) в зависимостиот изменени  состо ни  конверторной ванны часто приводит к тому, что принимаемые управл ющие воздействи  (в основном , изменение положени  Фурмы / оказываютс  недостаточными, т.е. не ликвидируют полностью выбросы. Целью изобретени   вл етс  повышение выхода готового продукта за счет прогнозировани  выбросов в кис лородно-конверторном процессе и своевременного прин ти  управл ющих воздействий, Поставл,енна  цель достигаетс  тем, что cиcтe a управлени  конверторной плавкой, включающа  блок регистрации падени  напр жени  на. участке измерительной цепи, земл  .фурма конвертора, дополнительно содержит блок контрол  содержани  кис лорода в шлаке, дифференциатор, интегратор , четыре элемента сравнени  два логических элемента И, блок управлени  положением фурмы и блок управлени  расходом дуть , при этом выход блока регистрации падени  напр жени  через дифференциатор подсо динен к входу первого элемента сравнени ,через интегратор - к вход второго элемента сравнени  .и непосредственно - к входу третьего элемента сравнени , выход блока контро л  содержани  кислорода в шлаке подсоединен к входу четвертого элемента , сравнени , входы первого элемента И подключены соответственно к выходам первого, второго и четвер того элементов сравнени , входы вто рого элемента И подсоединены соотве ственно к выходам второго и третьего элементов сравнени , входы блока управлени  положением подсоединены соответственно к выхода ) вто рого и четвертого элементов сравнени , а входы блока управлени  расходом дуть  соответственно к выходам дифференциатора и логических элементов И. Причем блок управлени  положением фурмы содержит задатчик программного изме.ненид положени  фурмы, последовательно соединенные эадатчик величи ны скачкообразного изменени  положени  фурмы, ключ и сумматор, к второ му входу которого подсоединен выход задатчика программного изменени  положени  фурмы, последовательно соединенные реле времени и логический элемент ИЛИ, выход которого подсоединен к входу управлени  ключа, а второй вход - к выходу четвертого элемента Сравнени , при этом вход реле времени подсоединен к выходу втоЕЮГо элемента сравнени . Кроме того, блок управлени  расходом дуть  содержит эадатчик программного изменени  расхода кислорода инвертор, последовательно соединенные ключ, переключатель, усилитель, интегратор и сумматор, втррой вход которого подсоединен к выходу задатчика программного изменени  расхода кислорода, вход управлени  ключа подсоединен к выходу первого логичес кого элемента И, вход управлени  переключател  подсоединен к выходу второго логического элемента Н, второй выход переключател  подсоединен, к инвертору, выход которого подсоединен к .входу усилител , а вход ключа подсоединен к выходу дифференциатору . На фиг.1 изображена функциональна  схема предлагаемой системы управлени  конверторной плавкой; на фиг.2 функциональна  схема блока управлени  положени  фурмы/ на фиг,3 - функциональна  схема управлени  расходом кислорода. Система содержит блок 1 регистрации падени  напр жени  на участке измерительной цепи земл  - фурма конвертора , блок 2 контрол  содержани  кислорода в шлаке, дифференциатор 3, интегратор 4, четыре элемента 5 - 8 сравнени , два логических элемента И 9 и 10, блок 11 управл-ени  положением фурмы и блок 12 управлени  рас- ходом дуть . Блок 11 управлени  положением фурмы содержит задатчик величины скачкообразного изменени  положени  фурмы 13, ключ 14, логический элемент ИЛИ 15, реле 16 времени , сумматор 17 и задатчик 18 программного изменени  положени  фурмы. Блок 12 управлени  расходом дуть  содержит ключ 19, переключатель 20, усилитель 21, интегратор 22, сумматор.23, инвертор 24 и задатчик 25 программного .изменени  расхода. На фиг.1 - 3 з:начени  текущего расхода кислорода и положени  фурглы. обозначены Нф соответственно. При наведении шлака в КИСЛОРОДНОМ конверторе на участке измерительной цепи земл  - создаетс  падение напр жени  (сигнал ЭДС ), изменение которого характеризует динамику шлакового режима. Уход сигнала ЭДС в отрицательную область свидетельствует о накоплении кислорода в ванне, а интегрирование его позвол ет оценить величину переокисленности шлака. Скорость накоплени  кислорода в шлаке может быть уменьшена за счет повышени  жесткости продувки опусканием фурмы на определенную величину относительно программного уровн . Опускание фурмы должно осуществл тьс  с момента достижени  интегралом критического значени  (0,lmV. мин/т), при меньших значени х интеграла опасность выбросов отсутствует. Однако проведенными исследовани ми на конверторах различной емкости было установлено, что опускание фурмы в момент достижени  величиной интеграла отрицательной . ЭДС критического значени  не и ключает возникновение выбросов, так как наблюдаемое при этом перераспределение кислорода дуть  между шлаком и металлом недостаточно дл  снижени  количества кислорода в шлаке. Выброс . наблюдаютс  в период подъема скорости обезуглероживани , начало которого совпадает с моментом равенства нулю-производной сигнала ЭДС.С этого момента осуществл етс  снижение расхода дуть  с целью понижени  скорости обезуглероживани . Причем это снижение происходит с учетом интенсивности потреблени  накопленного в шлаке кислорода,котора  характеризуетс  скоростью выхода сигнала ЭДС из отрицательной области После выхода сигнала ЭДСиз отрицательной области пропорционально скорости Нарастани  сигнала ЭДС восстанавливаетс  расход дуть . В р де случаев уход сигна/ia ЭДС в отрицательную область может быть вызван причинами, не, св занными с на водкой .переокисленного шлака. Так, например, это  вление наблюдаетс  .при чрезмерном ошлаковывании фурмы. Несвоевременность распознавани  это го факта и нанесение управл ющих воздействий приводит к свариванию шлака и как следствие к .снижению качества металла и уменьшению произ водительности агрегата за счет потерь металла с выносами. Дл  подтверждени  НсШичи  переокисленного шлака, оперативное распознавание ко торого выполн етс  по сигналу ЭДС, дополнительно определ етс  количест во накопленного в ванне конвертора кислорода по результатам контрол  состава и количества отход щих.газо Непосредственное использование параметров отход щих газов дл  расчета управл ющих, воздействий не дае положительных результатов в борьбе с выбросами из-за большого запаздывани  в их получении (15-40 с ). Про верка наводки переокисленного шлака проводитс  по истечении времени запаздывани  с момента опускани  фурмы . Если рассчитанное количество накопленного в шлаке кислорода превьшаёт предельное значение, соответ ствующее наводке переокисл.енного шлака, расход дуть  в период выхода сигнала ЭДС из отрицательной област . снижаетс , в противном случае фурму возвращают на програг/мный уровень, а расход дуть  не измен етс . Работает система управлени  конверторной плавкой следун дим образом Перед началом работы системы управлени  конверторной плавки по результатам экспериментов задаютс  предельные значени  накопленного в шлаке кислорода дл  срабатывани  четвертого элемента 2 сравнени  и критическое значение интервала отри цательного падени  напр жени  дл  срабатывани  второго элемента 6. сравнени . С момента начала продувки вклюаетс  блок 1 регистрации падени  апр жени  и блок 2 контрол  содерани  kиcлopoдa в шлаке. Содержание ислорода в шлаке определ ют в соотетствии с формулой Т , Ш ® W J Яог ( 1,266 (, }-26,582/c i, i И количество накопленного шлаком кислорода; количество кислорода,,поданного в конвертор с дутьем к мом.енту времени t ; расход отход щих газов; О2,СО,СО2 - концентрации кислорода, окиси и двуокиси углерода в отход щих газах. От блока 1 регистрации падени  напр жени  сигнал поступает на входы дифференциатора 3, интегратора 4 и третий элемент 7 сравнени . От блока 4 сигнал интеграла падени  напр жени  подаетс  на, второй элемент 6 сравнени , если;текущее интегральное значение превысит критическое, значение ,, элемент сравнени  вырабатывает сигнал, который поступает на входы логических элементов И (блоки 9 и 10 ) и в блок 11 управлени  положением фурмы. От блока дифференцировани  сигнал поступает на первый вход блока 12 управлени  расходом дуть  и на вход первого элемента 5 сравнени . При положительном значении производной падени  напр жени  первый элемент сравнени  вырабатывает сигнал , который подаетс  на второй вход первого логического элемента И 9, на третий вход которого поступает сигнал при срабатывании четвертого элемента 8 сравнени , когда количество накопленного в шлаке кислорода , рассчитанное вблоке 2, превысит предельное значение. Первый логический элемент И 9 срабатывает, если имеютс  сигналы на. всех трех его входах, и вырабатывает выходной сигнал, который подаетс  ца второй вход блока 12 управлени  расходом дуть .При превышении сигналом ЭДС нул  срабатывает третий элемент 7 сравнени , с выхода которого сигнал поступает на второй вход второго логического элемента И 10. При срабатывании логического элемента И 10 выходной сигнал подаетс  на третий вход устройства управлени  расходом дуть . На второй вход блока 11 управлени  положением фурмы поступает сигнал при срабатывании четвертого элемента 8 сравнени . Блок управлени  положением фурмы работает следукнцим образом. Перед началом продувки устанавлнваетс  программа изменени  положени  фурмы (блок 18 ), а на эадатчике 13 величина , на которую опускаетс  фурма в случае наводки переокислевшого. шлака. На плавках с нормальным шлаковым режимом за счет наличи  ключа 14 сигнал коррекции с выхода блока13 не поступает на вход сумматора 17 и изменение положени  фурмы осуществ л етс  в соответствии с прин той. программой, В момент-распознавани  ситуации о наводке переокисленного шлака поступает сигнал от блока 6, который включает реле 16 времени, с выхода которого сигнал в течение времени, равного времени запаздывани системы контрол  газового анализа, подаетс  на первый вход логического элемента ИЛИ 15. На второй вход элемента ИЛИ поступает сигнал при сраба тнвании четвертого элемента сравнени  8. Если на входе элемента ИЛИ имеетс  хот  бы один сигнал, то элемент ИЛИ вырабатывает сигнал, который подаетс  на управл ющий вход ключа 14. При наличии управл  ащего сигнала ключ замкнут и осуществл етс коррекци  положени  фурмы. По истечении времени работы реле времени сигнал на первый вход элемен та ИЛИ не поступает и, если нет сигнала от четвертого элемента 9 сравнени , ключ 14 размыкаетс , а фурма возвращаетс  в исходное положение. Блок управлени  расходом кислорода работает дледующим образом. Перед началом продувки задатчиком 25 устанавливаетс  программа изменени  расхода кислорода. В ходе продувки эта программа корректируетс  при наличии сигнала от логического блока 9, который подаетс  на управл ющий вход ключа 19. В этом случае сигнал от дифференциатора проходит через инвертор 24 или непосредственно на вход усилител  21. Через инвсртор сигнал подаетс  при отсутствии сигнала, от второго логического элемента И 10,который подаетс  на управ-л ющий вход переключател  20. От блока 21 усиленный сигнал подаетс  На вход интегратора 22, от которого сигнал, пропорциональный величине коррекции расхода кислорода, посту:пает на первый вход сумматора 23. На второй вход cyм aтopa поступает от задатчика 25 програмгчного измерени  расхода кислорода сигнал, пропорциональный заданию на интенсивность дуть . На выходе сумматора имеем сигнал скорректированной величины интенсивности продувки. Точность прогнозировани  выбросов по падению напр жени  на участке измерительной цепи земл  - фурма составл ет 55-65%. Введение блока интегрировани  г адени  напр жени , т.е. количественной оценки степени переокисленности шлака, и проверка по количеству накопленного в шлаке кислорода правильности прогнозировани  выбросов повышает точность прогноза до 80-90%. Расчет управл ющих воздействий (коррекци  положени  и расхода кислорода ) с учетом изменений состо ни  конверторной ванны позвол ет снизить потери металла с выбросами и выносами на 25 - 30% по сравнению с известным (базовый объект ) при ручном управлении. Дл  кислородноконверторного цеха производительностью 4 млн.т стали в год прюгнозирование выбросов при наводке переокисленного шлака и своевременное прин тие управл ющих воздействий позвол ет снизить потери металла на 8+12 тыс.т в год.

Claims (3)

1. СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ КОНВЕРТОРНОЙ ПЛАВКОЙ, содержащая блок регистрации падения напряжения на участке измерительной цепи земля фурма конвертора, отличающаяся тем, что, с целью повышения выхода готового продукта за счет прогнозирования выбросов в кислородно-конверторном процессе и своевременного принятия управляющих воздействий, она дополнительно содержит блок контроля содержания кислорода в шлаке, дифференциатор, интегратор, четыре элемента сравнения, два логических элемента И, блок управления положением фурмы и блок управления расходом дутья, при этом выход блока регистрации падения напряжения через дифференциатор подсоединен к входу первого элемента сравнения,через интегратор - к входу второго элемента сравнения и непосредственно к входу третьего элемента сравнения, выход блока контроля содержания кислорода в шлаке подсоединен к входу четвертого элемента сравнения, входы первого элемента И подключены соответственно к выходам первого, второго и четвертого элементов сравнения, входы второго элемента соответственно к выходам второго и третьего элементов сравнения, входы блока управления положением фурмы подсоединены соответственно второго и четвертого элементов срав.нения, а входы блока управления расходом дутья соответственно к выходам дифференциатора и логических элементов И.

г

SU ,.„1046290

3 Z фиг. / >

2. Система по π. 1, о т л и чающая с я тем, что блок управления положением фурмы содержит задатчик программного изменения положения •фурмы, последовательно соединенные задатчик величины скачкообразного изменения положения фурмы, ключ и сумматор, к второму входу которого подсоединен выход задатчика программного изменения положения фурмы, последовательно соединенные реле времени и (логический элемент ИЛИ, выход которого подсоединен к входу управления ключа, а второй вход - к выходу четвертого элемента сравнения, при этом вход реле времени подсоединен к выходу второго элемента сравнения.

3. Система поп. 1, отличающаяся тем, что блок управления расходом дутья содержит задатчик программного изменения расхода кислорода, инвертор, последовательно сосоединенные ключ, переключатель, усилитель, интегратор и сумматор, второй вхрд которого подсоединен к выходу задатчика программного изменения расхода кислорода, вход управления ключа подсоединен к выходу первого логического элемента И, вход управления переключателя подсоединен К выходу второго логического элемента И, второй выход переключателя подсоединен к инвертору, выход которого подсоединен к входу усилителя, а вход ключа подсоединен к выходу дифференциатора.