SU1130612A1 - Устройство дл контрол положени фурмы относительно поверхности конверторной ванны - Google Patents

Abstract

УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ПОЛОЖЕНИЯ ФУРМЫ ОТНОСИТЕЛЬНО ПОВЕРХНОСТИ КОНВЕРТОРНОЙ ВАННЫ, содержащее мерной длины щуп, блок обнаружени  поверхности ванны, последовательно соединенные преобразователь угла поворота вала лебедки подъема фурмы в дискретные сигналы, реверсивный счетчик и индикатор высоты фурмы, отличающеес  тем, что. с целью повышени  надежности устройства и обеспечени  возможности применени  его дл  электрически неизо . лированных кислородных фурм, оно до-. полнительно содержит дистанционно управл емый отсекающий клапан, измерительньй преобразователь давлени  в электрические сигналы и блок ввода поправки, причем вход измерительного преобразовател  соединен с кислород опров о д щим трактом фурмы через , дистанционно управл емый отсекающий клапан, а выход измерительного преобразовател  соединен с входом блока обнаружени  поверхности ванны, первый выход которого соединен с электроприводом управлени  лебедкой, (Л второй выхад - с приводом дистанционно управл емого отсекающего клапана, а третий выход - с одним из входов реверсивного счетчика, с другим входом которого соединен блок ввода поправки, а мерной длинй щуп выполнен в виде полого симметричного усеченного со конуса, установленного основанием о на головке фурмы и проходное сечение Од которого по крайней мере в полтора раза меньше суммарного проходного сечени  сопл фурмы.

Description

Изобретение относитс  к черной металлургии, в частности к контролю кислородно-конверторного процесса производства стали. Известно устройство дл  определен Начального положени  продувочной фур мы относительно уровн  расплава, содержащее расположенные в корпусе фур мы два дополнительных коаксиальных газовых канала, служащих дл  подвода газообразной среды в полость конвертора- через свои сопла, одно из которых расположено в месте контакта тор ца головки фурмы с поверхностью металлической ванны, а другие - на некотором удалении от торца головки фу мы. Между газовыми каналами в фурме и газопроводными трубами вставл ютс  полые тела с помещенными в лих элементами прибора дл  измерени  перепа да давлени  газообразной среды, кото рый возникает при касании торцом го .ловки фурмы с расположенным на нем дополнительным соплом поверхности жидкого расплава. Дл  балансировки расходов дополнительной газообразной среды в одну из газопроводных труб вставл етс  .дросселирующий прибор lj Основным недостатком этого устрой ства  вл етс  не только принципиальна  неизбежность контакта головки фурмы с жидким расплавом, но .и гаран ти  такого контакта из-за выбега механизма перемещени  фурмы при оста новке ее в определ емой нулевой точке . Помимо этого к недостаткам устройства следует отнести усложнение конструкции фурмы, особенно ее голов ки, дополнительные трудности при смене головки, а также необходимость посто нной подстройки индикаторного блока устройства или балансировки расходов газообразной среды из-за посто нного налипани  частиц металла и шлака на боковую поверхность фурмы и изменени  проходного сечений вспомогательных сопел. Известно также устройство дл  .контрол  рассто ни  фурмы от поверхности металла и шлака, содержащее прикрепленный к торцу кислородной фурмы и погружаемый в конверторную ванну стержень, нижний конец которого помещен в стакан. Так как дно с.такана в 5-10 раз тоньше его стенок , то при выдержке его некоторое врем  погруженным в ванну оно разрушаетс  раньше, чём стенки, и металл заполн ет стакан. При подъеме фурмы стержень сохран ет следы металла . С помощью этого устройства удаетс  устанавливать более .четкие границы контакта стержн  со шлаком и металлом и, следовательно, надежнее определ ть рассто ние от торца фурмы до поверхности металла 2j . Однако процесс замера весьма трудоемкий и практически не поддаетс  автоматизации. Кроме того, при, опускании фурмы со стержнем в ванну конвертора весьма трудно выполнить условие, чтобы верхн   часть (примерно половина) закрепленного на стержне стакана оставалась непогруженной в ванну.. Известно также устройство дл  контрол  положени  фурмы относительно поверхности жидкого металла, содержащее установленные на головке фурмы мерный штырь, а в верхней части фурмы ей соосно - замкнутый магнитопровод с катушкой, соединенной с источником переменного тока через обмотку сигнального реле, а также с конденсатором, емкость которого выбрана из услови  резонанса контура при отсутствии контакта между штырем и металлом. При опускании .фурмы и замыкании контура фурма - штырь металл - кладка - земл  - фурма образуетс  короткозамкнутый размагничивающий виток, вследствие чего индуктивное сопротивление намагничивающей катушки уменьшаетс  (нарушаетс  резонанс напр жений или токов), резко возрастает питающий ток и сигнальное реле позвол ет определить момент контакта штыр  с металлом, а-значит, и рассто ние фурмы от поверхности металла з1 . Однако из-за таких отрицательных факторов, как нахождение намагничивающей катушки в услови х воздействи  высоких температур (особенно при подн той фурме с раскаленной скрапиной на ней), посто нного налипани  на не.е металлической пьши, а также ненадежной электропроводности футеровки конвертора, требующей специальных мер, например, графитовых вставок, ослабл ющих футеровку, данное устройство не наашо широкого применени . Наиболее близким к изобретению по технической сущности  вл етс  устройство дл  определени  высоты фурмы относительно поверхности конверторной ванны, содержащее мерной длины металлический щуп-стержень.

укрепленный в пробке, котора  встав .л стс  в сопло фурмы. Щуп через пробку электрически св зан с электроизолированнрй кислородной фурмой. Устройство, содержит также преобразователь угла поворота вала лебедки подъема фурмы в дискретные сигналы, реверсивный счетчик и цифровой индикатор высоты фурмы, источник тока с заземленным одним из полюсов, детектор-блок обнаружени  поверхности металла по ступенчатому увеличению входного сигнала, включенный последовательно в цепь: источник тока фурма - щуп. При опускании кислородной фурмы и соприкосновении щупа с поверхностью металлической ванны через жидкий металл, футеровку и заземленный корпус конвертора замыкаетс  электрическа  цепь от источника тока, что фиксируетс  с помощью блока обнаружени  поверхности металла по ступенчатому увеличению входного сигнала Счетчик и цифровой индикатор высоты фурмы показывают положение фурмы при подъеме и опускании ее. При этом учитываетс  первоначальное рассто ние между торцом фурмы и поверхностью жидкого металлапо .заведомо известной длины щупа. Пробка со щупом при работе кислородной фурмы вьщуваетс  из

сопла струей кислорода Недостатком известного устройства

 вл етс  невысока  надежность устройства из-за нестабильности электропроводности футеровки конвертора. Эдектрическа  проводимость футеровки мен етс  как по ходу кампании, так и в течение одной плавки. Это отражаетс  на величине сигнала, фиксируемого блоком обнаружени  поверхности металла , который может допускать сбои. Кроме того, электрическа  изол ци  кислородной фурмы требует усложнени  ее конструкции и дополнительных капитальньк затрат. Положение усугубл етс  налипанием на конструкции фурмы электропроводной пыли.

Цель изобретени  - повышение надежности устройства и обеспечение воз можности применени  его дл  электрически неизолированных кислородных фурм. Указанна  цель достигаетс  тем,

что устройство дл  контрол  положени  фурмы относительно поверхности конверторной ванны, содержащее мерной длины щуп, блок обнаружени  поверхнос ти ванны, последовательно соединенные прр разователь угла поворота вала

лебедки подъема фурмы в дискретные сигналы, реверсивный счетчик и индикатор высоты фурмы, дополнительно содержит дистанционно управл емый отсекающий клапан, измерительный преобразователь давлени  в электрические сигналы и блок ввода поправки причем вход измерительного преобразовател  соединен с кислородоподвод - щим трактом фурмы через дистанционно управл емый отсекающий клапан, а выход измерительного преобразовател  соединен с входом блока обнаружени  поверхности ванны, первый выхо которого соединен с электроприводом управлени  лебедкой, второй выход с приводом дистанционно управл емого отсекающего клапана, а третий выход с одним из входов реверсивного счетчика , с другим входом которого соединен блок ввода поправки, а мерной длины щуп выполнен в виде полого симметричного усеченного конуса, установленного основанием на головке фурмы и проходное сечение которого по крайней мере в полтора .раза меньше суммарного проходного сечени  сопл фурмы.

Обнаружение поверхности спокойной конверторной ванны с помощью предлагаемого устройства осуществл етс  при опускании фурмы автоматически путем создани  дросселирующего узла сопло - заслонка -и фиксировании резкого (почти ступенчатого) повьшени  давлени  в кислородном тракте фурмы. Функции заслонки при этом выполн ет поверхность конверторной ванны, а функции сопла - полый симметричный усеченный конус, надеваемый на головку фурмы.

Назначение полого конуса - объедин ть газовые потоки через сопла мнегосспловой фурмы в один поток струю , и  вл тьс  промежуточным св зующим звеном, отдел ющим головку фурмы от жидкой ванны. Полый усеченный конус изготавливаетс  из жести (например, кровельного железа), надеваетс  щирокой частью (основанием) на головку фурмы, на ее начальную боковую поверхность, котЬра  всегда бывает свободной от налипани  пшакометаалических частиц, и удерживаетс  на головке фурмы за счет некоторого нат жени , создаваемого подпружиненной частью основани  конуса. Полый конус-щуп  вл етс  расходуемым элементом устройства. Дл  каждого очередного замера необходим новый конус После замера он сдуваетс  с головки фурмы основным дутьем и попадает в ванну конвертора. В газокислородный тракт фурмы при замере подают незначительное количество обычного технического кисло рода (или инертного газа) при посто нном расходе, обеспечивающем малое давление в тракте, не превьшающее 500 Па, При таком давлении истекающа  из сопла-конуса стру  не создает лунки на поверхности конверторной ванны при приближении к ней конуса, а также довольно надежно удерживаетс  конус на головке фурмы и обеспечи ваетс  высока  чувствительность и экономичность замера. Допускаетс  плавное изменение расхо (а (давлени ) газовой среды. Резкое увеличение давлени  в кислородном тракте происходит при дости жении рассто ни  между торцом конуса и поверхностью ванны, меньшего критической величины (когда площадь проходного круглого сечени  конуса будет больше, чем площадь кольцевой щели между конусом и поверхностью ва ны) . Поскольку скачок давлени  удобно фиксировать, например, электроннй блоком известных конструкций и принципа действи , так называемым блоком обнаружени  поверхности ванны, то дл  преобразовани  сигналов давлени  в электрические сигналы применен измерительный преобразователь. Этот преобразователь, рассчитанный на диапазон входного давлени , равный 0-1000. Па, подсоедин етс  к кислородному тракту только на врем  замера с помощью дистанционно управл емого отсекающего клапана. Дл  того, чтобы избежать дросселирующего эффекта сопел фурмы (чтобьг резк.ое возрастание давлени  при приближении конуса к ванне происходило в газокислородном тракте фурмы, а не |Только в полости конуса), проходное сечение полого конуса должно быть по крайней мере в полтора раза меньше суммарного проходного -сечени  сопел фурмы. При обнаружении поверхности вертррной ванны (фиксировании момента резкого повьшени  давлени  в кислород ном тракте) с помощью сигналов, форми руемых блоком обнаружени  поверхнос126 ти ванны, происходит остановка фурмы и отсечка от кислородного тракта измерительного преобразовател . Однако за счет инерционности механизма привода фурмы и преобразователей сигналов неизбежны выбег фурмы и погружение конуса в ванну конвертора на некоторую глубину, посто нную дл  условий работы конкретного конвертора . Использу  дл  замера одинаковые мерные конусы-щупы и экспериментально установив глубину погружени  конуса в ванну, можно определить фактическое рассто ние между торцом фурмы и поверхностью конверторной ванны и задавать его в виде поправки в счетчик высоты фурмы с ломощью блока ввода поправки. На фиг. 1 показана схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - узел I на фиг. 1. Устройство дл  контрол  положени  фурмы относительно поверхности конверторной ванны содержит мерной длины щуп 1 (фиг. Т и 2) в виде полого симметричного усеченного конуса из листовой стали (кровельного железа ) , преобразователь 2 угла поворота вала лебедки 3 подъема фурмы 4 в дискретные сигналы, реверсивный счетчик 5 и цифровой индикатор 6 высоты . фурмЫ блок 7 обнаружени  поверхности 8 конверторной ванны, дистанционнб управл емый отсекающий клапан 9, измерительный преобразователь 10 давлени  в электрическиесигналы и блок 11 ввода поправки. Щуп в виде полого конуса перед замером надевают основанием на головку 12 (фиг, 2) кислородной фурмы 4, где он удерживаетс  за счет нат жени , создаваемого подпружиненной . частью основани  13 конуса. Преобразователь 2 угла поворота вала лебедки в дискретные сигналы кинематически св зан с валом лебедки, а его выход соединен с одним из входов реверсивного счетчика 5 высоты фурмы. Выход реверсивного счетчика 5 соединен с входом цифрового индикатора 6 любой .известной конструкции, количество разр дов которого определ етс  полной высотой подъема фурмы и необходимои точностью замера. Обычно достаточно четырех разр дов. В качестве измерительного преобразовател  10 может быть применен дифманометр на перепад давлени  до 1000 Па, дополненный узлом преобразовани  и нормировани  выходного электрического сигнала или имеющий таковой, например дифманометр системы Сапфир-22. Вход измерительного преобразовател  соединен с технологическим кислородоподвод щим трактом 14 через дистанционно управл емый отсекающий клапан 9, имеющий, например, электромагнитное управле-. ние. Выход измерительного преобразовател  10 соединен с входом блока 7 обнаружени  поверхности ванны, который включает последовательно соединенные узлы демпфировани , дифференцировани , пороговый элемент и релей ный усилитель мощности сигналов. Оди из выходов блока 7 соединен с вторым входом счетчика 5, а другие два выхода - соответственно с электроприводом управлени  положением фурмы и приводом дистанционно управл емого отсечного клапана 9. Блок ввода поправки может представл ть собой, например, набор декадных переключателей , последовательно соединенных с. дешифраторами дес тичного кода в двоично-дес тичный. Выходы дешифрато ров соединены с входами параллельной записи соответствующих декад реверсивного счетчика 5. Количество переключателей и дешифраторов выбирают исход  из размерности поправки. Обычно достаточно двух переключателей и двух дешифраторов к ним. Необходимый дл  замера малый расход кислорода подаетс  в газокислородный тракт фурмы приоткрытием технологического кл{1пана 15. Устройство работает следующим образом. Перед контролем фурму 4 поднимают в крайнее верхнее положение и на головку фурмы, на ее начальную боковую поверхность, всегда свободную от налипани  шлако-металлической эмульсии вручную или. с помощью автоматического манипул тора надевают подпружинен ным основанием полый конус-щуп 1. За тем фурму 4 опускают в конвертор, при этом одновременно открьшают дистанционно управл емый отсечной клапан 9 сообща  измерительную камеру преобра зовател  10 с кислородоподвод щим трактом 14, и приоткрывают на заране установленную величину технологический клапан 15 (клапан 15 должен пропускать такой расход кислорода, которьш обеспечивал бы давление в тракте, не превьш1ающее 500 Па). Это небольшое количество кислорода посто нного или плавно измен ющегос  расхода через клапан 15 поступает в кислородоподвод щий тракт 14 и далее к соплам фурмы в ее головке и во внутреннюю полость конуса 1. В кислородоподвод щем тракте фурмы устанавливаетс  некоторое посто нное или плавно измен ющеес  давление. При приближении торца конуса 1 к поверхности ванны на рассто ние h d/4 (фиг, 2), где d - внутренний малый дизметр конуса (условие , когда площадь проходного сечени  конуса станет больше площади,коль цевой щели между торцом конуса и поверхностью ванны), давление в кислородоподвод щемтракте 14 и в измерительной камере преобразовател  10 резко возрастает, при этом резко.возрастает выходной электрический сигнал преобразовател  10, который будет зафиксирован соединенным с ним блоком 7. Блок 7 обнаружени  поверхности конверторной.ванны выдает сигналы наотключение привода фурмы (на ос-, танов фурмы), на закрытие клапана 9 и на сброс показаний на счетчике 5. Фурма 4 останавливаетс , но за счет инерционности механизма привода и преобразователей сигналов, конус 1 погружаетс  в ванну на некоторую глубину Ь., (фиг. 2). Сформированный блоком 11 сигнал поправки, соответствующий фактическому рассто нию дН между торцом головки фурмы и поверхностью конверторной ванны, поступает на один из входов реверсивного счетчика 5 и далее на индикатор 6, который в виде дес тичного числа представл ет начальное фактическое рассто ние между фурмой и поверхностью конверторной ванны. При дальнейшем подъеме (или опускании) фурмы преобразователь 2 посто нно выдает счетные импульсы в реверсивный счетчик 5,, которые суммируютс  (или вычитаютс ) с сигналом поправки fiH, и на подключенном к счетчику индикаторе 6 суммарный сигнал, преобразу сь в число, отражает фактическое рассто ние между торцом головки фурмы и поверхностью конверторной ванны. После замера подаетс  импульс на клапан 9, который отсекает преобра91

зователь 10 от кислородного канала 14 а полый конус-щуп сдуваетс  кислородным дутьем с головки фурмы.

За счет повышени  точности и надежности контрол  рассто ни  между фурмой и поверхностью конверторной ванны улучшаютс  услови  ведени  процесса по заданным режимам и его оптимизации (по сравнению с известФиг . /

12 . 10

ным устройством), что, в свою очередь, вызывает повышение производительности агрегатов и улучшение качества выпускаемой стали . Ожидаемый годовой экономический эффект дл  конверторного цеха с производительностью 3,0 млн.т ста ли в год составит около 130 тыс.руб. К приводам поз.3и9

Фиг. 2

Claims (1)

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ПОЛОЖЕНИЯ ФУРМЫ ОТНОСИТЕЛЬНО ПОВЕРХНОСТИ КОНВЕРТОРНОЙ ВАННЫ, содержащее мерной длины щуп, блок обнаружения поверхности ванны, последовательно соединенные преобразователь угла поворота вала лебедки подъема фурмы в дискретные сигналы, реверсивный счетчик и индикатор высоты фурмы, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности устройства и обеспечения возможности при- ’ менения его для электрически неизо. лированных кислородных фурм, оно до-.

   полнительно содержит дистанционно управляемый отсекающий клапан, измерительный преобразователь давления в электрические сигналы и блок ввода поправки, причем вход измерительного преобразователя соединен с кислород опроводящим трактом фурмы черёз дистанционно управляемый отсекающий клапан, а выход измерительного преобразователя соединен с входом блока обнаружения поверхности ванны, первый выход которого соединен с электроприводом управления лебедкой, второй выход - с приводом дистанционно управляемого отсекающего клапана, а третий выход - с одним из входов реверсивного счетчика, с другим входом которого соединен блок ввода поправки, а мерной длины щуп выполнен в виде полого симметричного усеченного конуса, установленного основанием на головке фурмы и проходное сечение которого по крайней мере в полтора раза меньше суммарного проходного сечения сопл ‘фурмы.

   1 · 1130612 2