SU1184855A1 - УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ СОДЕРЖАНИЯ УГЛЕРОДА В СТАЛЕПЛАВИЛЬНОЙ ВАННЕ, например, дуговой электропечи по температуре ликвидус г - Google Patents

Description

Изобретение относится к черной металлургии и может найти применение в металлургической и машиностроительной отраслях промышленности на сталеплавильных агрегатах, преимущественно на дуговых электропечах.

Целью изобретения является снижение трудоемкости, повышение быстродействия и безопасности контроля содержания углерода в сталеплавильной ванне по расплавлению шихты.

На чертеже представлена блок-схема устройства.

Устройство содержит определитель 1 температуры ликвидус раствора железоуглерод, включающий измеритель 2 температуры металла, схему 3 формирования поправки на влияние примесей и сумматор 4, подключенный выходом на вторичный прибор 5 через функциональный преобразователь 6. Измеритель 2 и схема 3 подсоединены выходами на вход сумматора 4.

Устройство также содержит определитель 7 средней за период плавления температуры технологического перегрева железоуглеродистого расплава над линией диквидус и определитель Ь поправки в температуру ликвидус от влияния окисленности расплава.

Определитель 7 выполнен в виде вычислителя 9 с подсоединенными' к его входу датчиками 10, 11 й 12 соответственно интегрального расхода энергии на плавление, длительности периода плавления, массы шихты для текущей плавки и задатчиками 13,

14 и 15 среднестатистических значений соответственно удельного расхода энергии на плавление, длительности периода плавления, средней за период плавления, температуры технологического перегрева расплаву над линией ликвидус и подключен выходом к входу сумматора 4.

Определитель 8 выполнен в виде функционального преобразователя 16,

2

который подключен входом на выход измерителя 2 температуры металла, а выходом также на вход сумматора 4.

₅ Вычислитель 9 выполнен в виде , множительных блоков 17-20 на входе

и делительного блока 21 на выходе. Причем множительный блок 17 соединен входами с датчиками 11 и 12 соответЮ ственно длительности периода плавления и массы шихты для текущей плавки, а выходом подключен к одному из входов множительного блока 18. Другим входом блок 18 соединен с

<5 задатчиком 13 среднестатистического значения удельного расхода.энергии на плавление, а выходом - с одним из входов делительного блока 21. Множительный блок 19 соединен вхо2о дами с задатчиками 14 и 15 Среднестатистических ’ значений соответственно длительности периода плавления и средней за период плавления температуры технологического пере25 грева расплава над линией ликвидус, а выходом - к одному из входов множительного блока '20. Другим входом блок 20 соединен с датчиком 10 интегрального расхода энергии на

₃₀ плавление для текущей плавки.Блок 20 соединен выходом с другим входом делительного блока 21.

В качестве датчиков 10, 11 и 12 могут быть использованы повторители сигналов, встроенные в измерительные приборы, контролирующие соответственно интегральный расход энергии на плавление (счетчик энергии) , длительность периода плавления (электронные часы), массу шихты, загружаемой на переплав в агрегат.

В качестве задатчиков 13, 14

и 15 могут бытьиспользованы любые

задатчики электрических сигналов.,

например, типа РЗД из аппаратуры

АКЭСР. Вычислитель 9 может быть

реализован на серийно выпускаемых средствах вычислительной техники: в качестве множительных и делительного блоков могут быть использованье например, блоки вычислительных операций типа БВО-П из аппаратуры АКЭСР. Алгоритм работы вычислителя 9 представлен уравнением (1).

В качестве определителя поправки в температуру ликвидус от влияния окисленности расплава может быть использован, например, блок кондуктивног.о разделения типа БКР1-П из аппаратуры АКЭСР, реализующий преобразование по зависимости, представленной уравнением (2).

• Устройство функционирует следующим образом.

Включение устройства осуществляется по сигналу о расплавлении шихты в плавильном агрегате на текущей ι-й плавке, отключение - после полу- чения требуемого результата (информация о содержании углерода в сталеплавильной ванне по расплавлению шихты). Длительность работы устройства на одной плавке - несколько секунд (определяется длительностью срабатывания измерителя 2 температуры металла в сталеплавильной ванне, например, широко используемой на плавильных агрегатах термопары погружения). Включение легко реализовать автоматически (от датчика расплавления шихты), отключение можно осуществлять вручную.

После включения устройства в работу измеритель 2 в определителе 1, датчики 10, 11 и 12 в определителе 7 вырабатывают по текущей ί-й плавке

в виде электрических сигналов текущую информацию соответственно о температуре металла (Т^р в сталеплавильной ¹ ванне по расплавлению шихты (т.е. о температуре железоуглеродистого 45

расплава в агрегате), об интегральном расходе энергии на плавление (Ур.), θ длительности периода плавления ('С'п·) ио массе шихты (М^,), загруженной в агрегат на переплав.

Одновременно схема 3 в определителе 1, задатчики 13, 14 и 15 в определителе 7 вырабатывают в виде электрических сигналов заранее заданную информацию соответственно о поправ- ₅₅ ке ( АТ_Пр ) на влияние примесей загруженной в' агрегат железоуглеродистой шихты в температуру ликвидус раствора

20

25

30

35

1184855 4

железо-углерод, о среднестатистических значениях удельного (на тонну ш^хты) расхода энергии на плавление (У), длительности периода плавле5 ния ( £._п) и средней за период плавления температуры технологического перегрева (ΔΤ р) расплава шихты над линией ликвидус шихты как реального раствора железо-углерод-примеси-кис10 пород. Содержание основных влияющих примесей (медь, никель, марганец, кремний, сера и т.д.) в железоуглеродистой шихте обычно известно до проведения плавки. Точность знания 15 (этого содержания, как показывает практика, приемлема для оценки &Т.

пр

-3°С.

М,

¹щ·> пос11 и 12

А Л

-п’ ^4ТР’

14 и 15

с погрешностью 1·

В вычислителе 9 определителя 7

по информации о У_р. тупающей от датчик<

поступающей от задатчиков 13 соответственно, рассчитывается для текущей ϊ-й плавки средняя за период плавления температура технологического перегрева (4Т_р.) расплава шихты над линией ликвидус¹шихты как реального раствора железо-углерод-поимеси^ -кислород по следующей зависимости

Ра

При этом множительный блок 17, получая информацию от датчиков 11

и 12 о сигнал, нию М_ш.

получая информацию от задатчика 13

и Μ_ω>, вырабатывает пропорциональный произведеТ_п. , множительный блок 18,

и от

блока 17 о М цц .

пропорциональМ.,

множи40 вырабатывает сигнал·, ный произведению У_р

тельный блок 19, получая ^информа^ию

от задатчиков 14 и 15 о вырабатывает сигнал* ный произведению дТ

п ^и .Д^тр, пропорциональмножиР ¹-п ’

тельный блок 20, получая информацию

от датчика 10 о У

о ДТ,

Р<

и от блока 19

вырабатывает сигнал,

пропорциональный дТ_р ΐ'ρ - У_р.,

50 делительный блок 21 получая ннформа

цию от блока от блока 20 о

18 о_А

Λ,

АТ,

М,

'1

?П

Р ' * п р¹ ’ батывает сигнал, пропорционаАьный

выраΔΤ

Ρΐ

бпределитель 8 по информации

о Т_л., поступающей от измерителя 2

определителя 1, вырабатывает информацию о поправке ΔΤς в температу5., 1184855 6

ру ликвидус шихты как реального

раствора железо-углерод-примеси-кис¹лород от влияния окисленности

( расплава шихты в ί-й плавке, . _$

осуществляя функциональное преобразование вида:

Λ Т_к = £( С0]_{ , Т_М.) = аТ_м - Ь, а = 5,72 ·10-γ Ъ = 76,57°С (2)

Сумматор 4 в определителе 1, по- ю лучая информацию от измерителя 2 схемы 3, определителя 8 и определителя 7 (из блока 21 вычислителя 9) о Т_м., ΔΤ_Πρ^, 4 Т_м и ДТ_р. соответственно, вырабатывает для 1-й- ,5

плавки сигнал, пропорциональный тем-, пературе ликвидус (Т^) шихты как чистого раствора железо-углерод, согласно уравнению

Тд. = (Т “ ДТ_р. ) + 4Т_Пр + 20

+ ΔΤ_Κ< , (3)

где 4^тр_;) " ^ΤΑΐ ~ ^темпеР^а_

тура ликвидус реальной в ί-й плавке шихты как железоуглеродистого раствора, содержащего примеси и кислород 25 (окисленного).

От сумматора 4 сигнал, пропорциональный Т*. , поступает через функциональный преобразователь 6 на вторичный прибор 5, являющийся средст- 39 вом представления информации о содер·. жании углерода [с 3 в сталеплавильной ванне.

Преобразователь 6 реализует преобразование- информации о Т*, в [с] ₃₅

по уравнению ¹

[с] = А - ВТ*_Л , (4)

А = 17,95%, В = 1,1666-10^-2 £/ С.

В качестве ппибопа 5 и преобразователя 6 может быть использован, например, серийный регистратор типа КСП, шкала которого градуирована в % £с}_у согласно зависимости (4).

Зависимость (1) получена авторами на основании данных экспериментальных исследовании, выполненных на 100-тонных дуговых сталеплавильных печах.

При неизменной мощности подвода

энергии и при неизменном по крупное• 50

ти и массивности кусков качества шихты перегрев над линией ликвидус в процессе плавления самостабилизируется на определенном уровне, характерном для конкретной технологии выплавки на рассматриваемом, типе _: ⁴ $5

плавильного агрегата (мартеновская печь, конвертор, дуговая печь и т. п.) .

При увеличении мощности подвода энергии и неизменных прочих условиях начинает возрастать перегрев, вызывающий, в свою очередь, рост скорости плавления. В результате роста скорости плавления увеличивается отбор энергии на плавление,что через определенный переходный интервал времени вызывает уменьшение перегрева.При этом температура технологического перегрева уменьшается и самостабилизируется на уровне, который характерен для конкретной технологии плавления на рассматриваемом типе плавильного агрегата.

При уменьшении мощности подвода энергии и неизменных прочих условиях перегрев -начинает уменьшаться, что приводит к снижению скорости плавления. В результате снижения скорости плавления уменьшается отбор энергии на плавление, что вызывает увеличение перегрева. При этом температура технологического перегрева возраста· ет и самостабилизируется на уровне, который характерен для конкретной технологии плавления на рассматриваемом типе плавильного агрегата.

Колебания крупности и массивности кусков шихты обуславливают изменения указанного постоянного уровня перегрева в одну или в другую сторону (уменьшение крупности и массивности кусков шихты вызывает увеличение перегрева за счет снижения скорости плавления, а увеличение крупности и массивности кусков шихты приводит при прочих равных условиях к увеличению скорости плавления, что сказывается уменьшением постоянного уровня перегрева).

Ввиду того, что в реальных условиях всегда существуют колебания качества шихты по ходу плавления в одной плавке, то предлагается рассмат ^:ривать и определять среднюю за период плавления температуру технологического перегрева.

Это вносит ошибку в определение содержания углерода по расплавлению шихты. Однако эксперименты, выполненные на дуговых печах,показывают, что при выплавке достаточно широкого сортимента сталей качество (круп ность, массивность кусков) используемой шихты имеет небольшую дисперсию и потому значение этой ошибки является приемлемым.

Уравнение (2) отражает соотношение между температурой металла в ван· не и поправкой в температуру ликвидус от влияния окисленности металла в конце периода плавления.

Уравнение (3) используют для определения температуры ликвидус реального железоуглеродистого раствора по измеренной температуре металла в ванне и средней за период плавления температуре технологического перегрева с учетом поправок в температуру ликвидус от влияния примесей и окисленности металла.

1184855

8

Уравнение (4) - известная функциональная зависимость между температурой ликвидус и содержанием угле рода для чистого раствора железо5 углерод..

Предлагаемое устройство обладает повышенным быстродействием и обеспечивает снижение трудоемкости и.

10 безопасности контроля содержания углерода по расплавлению шихты, эффективно может быть использовано на -плавильных агрегатах, в частности на дуговых электропечах.

____1'

Claims (3)

1. УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ СОДЕРЖАНИЯ УГЛЕРОДА В СТАЛЕПЛАВИЛЬНОЙ ВАННЕ, например, дуговой электропечи по температуре ликвидус _г содержащее определитель температуры ликвидус раствора железо - углерод, включающий измеритель температуры металла и схему формирования поправки на влияние примесей, соединенные с входом сумматора, выход которого подсоединен на вторичный прибор через функциональный преобразователь, отличающееся тем, что,

с целью снижения трудоемкости и повышения быстродействия и безопасности контроля содержания углерода в сталеплавильной ванне по расплавлению шйхты, оно снабжено определителем средней за период плавления температуры технологического перегрева железоуглеродистого расплава над линией ликвидус и определителем поправки в температуру'ликвидус от влияния окисленности расплава, выходы которых соединены с входами сумматора.

2. Устройство по π. 1, отличающееся тем, что определитель поправки в температуру ликвидус от влияния окисленности расплава выполнен в виде функционального преобразователя, который подсоеди- . нен входом на выход измерителя температуры металла, а выходом - на вход суттматора.

3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что определи- ► тель средней за период плавления

температуры технологического перегрева железоуглеродистого расплава над линией'ликвидус содержит датчики интегрального расхода энергии на плавление, длительности периода плавления, массы шихты для текущей плавки, задатчики среднестатистических значений удельного расхода энергии на плавление, длительности .периода плавления, средней за период плавления , температуры-технологического перегрева расплава над линией ликвидус, четыре блока умножения и блок деления, выход которого является выходом определителя, а входы соединены с выходами второго и третьего блоков умножения, входы первого блока умножения соединены с датчиками длительности периода плавления и массы шихты для текущей плавки, выход первого блока умножения соединен с первым входом второго блока умножения, второй вход которого соединен с задатчиком среднестатистических значений удельного расхода энергии на плавление, первый вход третьего блока умножения соединен с датчиком интегрального расхода энергии на плав-

X

и

х

:л

1 184855

ление, второй вход - с выходом четвертого блока умножения, входы которого соединены -с задатчиками длительности периода плавления и средней

за период плавления температуры технологического перегрева расплава над линией ликвидус.

1