SU1650709A1 - Устройство контрол процесса шлакообразовани в конвертере - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к черной металлургии , а именно к контролю процесса в конвертере, и предназначено дл  контрол  процесса шлакообразовани  в конвертере. Цель - повышение точности и надежности контрол  О режиме шлакообразовани  суд т по шлаковому наслоению на внутреннюю поверхность футеровки конвертера, дл  нахождени  величины которого определ ют промежутки времени реакции на температурное возмущение в агрегате электросопротивлени  участка от огневой поверхности футеровки до точки установки датчика температуры и температуры в этой же точке. Пограничный слой футеровки на участке от огневой поверхности до точки установки датчика выполн ют из материала , обладающего электросопротивлением, в диапазоне температур конвертерной плавки превосход щем не менее чем на два пор дка электросопротивление шлака, например из нитрида алюмини . 1 з.п. ф-лы, 2 ил. СП с

Description

Изобретение относитс  к черной металлургии , а именно к контролю процесса в конвертере, и может быть использовано в других отрасл х промышленности, например в цветной металлургии.

Целью изобретени   вл етс  повышение точности и надежности контрол .

На фиг.1 блок-схема устройства контрол  процесса шлакообразовани  в конвертере; на фиг.2 - внутренн   структура вычислительного блока,

Устройство (фиг.1) содержи - установленный в пограничном слое 1 футеровки 2 конвертера, обращенном к ванне 3, датчик 4 температуры (например, термопара ТХА), два электрода которого при помощи компенсационных проводов, проложенных в огнеупорной засыпке 5, соединены с измерителем б температуры, а один из электродов и электрическа  земл  соединены с измерителем 7 электросопротивлени . Измеритель 6 температуры соединен через первый дифференциатор 8, первый блок 9 пам ти и первый сумматор 10, второй вход которого соединен с первым дифференциатором 8, с первым блоком 11 сравнени , второй вход которого соединен с первым задаччиком 12. Измеритель 7 электросопротивлени  соединен через второй дифференциатор 13, второй блок 14 пам ти и второй сумматор 15, второй вход которого соединен с вторым дифференциатором 13, с вторым блоком 16 сравнени , второй вход которого соединен с вторым задатчиком 17. Кроме того, устройство содержит датчик 18 заливки чугуна и датчик 19 ввода шлакооб- разующих и охлаждающих материалов, соединенные через блок ИЛИ 20 и третий

ON СЛ О О О

дифференциатор 21 с третьим блоком 22 сравнени , на второй вход которого подаетс  опорное напр жение, а выход которого соединен с первым 9 и вторым 14 блоками пам ти, а также с первым 23 и вторым 24 таймерами, вторые входы которых соединены соответственное первым 11 и вторым 16 блоками сравнени . Выходы первого 23 и второго 24 таймеров соединены соответственно с первым и вторым входами вычисли- тельного блока 25, третий вход которого соединен с выходом первого блока 11 сравнени , а выход - с блоком 26 указани .

Вычислительный блок 25 (фиг.2) содер- жит соединенный с первым и вторым таймерами 23 и 24 первый блок 27 делени , выход которого через третий сумматор 28 и второй блок 29 делени , второй вход которого соединен с третьим задатчиком 30, соединен с третьим блоком 31 пам ти, схема сброса-за- писи которого соединена с первым блоком 11 сравнени , а выход  вл етс  выходом вычислительного блока 25

Датчик 4 температуры закладывают на рассто нии 5-10 мм от поверхности футеровки 2, обращенной к ванне 3, в пограничный слой 1, выполненный, например, из нитрида алюмини , на отметке от внутренней поверхности днища, равной 1 /3 уровн  спокойного металла, то есть там, где футеровка практически не подвергаетс  износу.

В качестве измерителей 6 и 7 температуры и электросопротивлени  могут быть использованы, например, преобразователи соответствено типа Ш-72 и Ф8025.

Блоки 11, 14, 22 сравнени  представл ют собой, например, блоки сигнализации типа БСГ системы АК.ЭСР.

Блоки 9, 14, 31 пам ти и таймеры 23, 24 могут быть выполнены, например, на базе соответственно блоков динамических преобразований БДП и блоков прецизионного интегрировани  БПИ системы АКЭСР.

Остальные блоки представл ют собой стандартные средства вычислительной техники и системы АКЭСР.

В основу технического решени  положен эффект шлакового наслоени  на огневой поверхности футеровки конвертера в районе металлической ванны, особенно в нижних горизонтах. Неоптимальный выбор дутьевого и температурного режимов продувки может привести к образованию густых , гетерогенных шлаков с высокими значени ми в зкости, содержани  кремнезема и неусвоенной извести, а также к образованию чрезмерно жидких шлаков, В первом случае шлаки усложн ют барботаж ванны и обильно наслаиваютс  на футеров

m

ке, во втором шлаковое наслоение сильно размываетс .

Любое резкое возмущение температуры ванны приближенно можно рассматривать как гармоническое колебание, а распределение температуры в пограничном слое футеровки, примыкающем к огневой поверхности, получаетс  в виде волны, колеблющейс  относительно непериодической составл ющей температурного пол . При нестационарном процессе теплопроводности в пограничном слое футеровки конвертера запаздывание изменени  температуры на глубине по сравнению с колебанием температуры на границе, вызванным резким возмущением - заливкой чугуна, вводом шлакообразующих и охлаждающих материалов , можно определить по формуле

15 m

20Лг-0,5хУ

m

где Дт- запаздывание изменени  температуры (врем  реакции температуры), мин;

%- пространственна  координата в направлении , перпендикул рном к огневой поверхности футеровки, м;

Т0- период колебани , м;

а- эквивалентный коэффициент температуропроводности шлакового и пограничного сло , м/с.

Рассмотрим характер изменени  температуры в точке установки датчика и электросопротивлени  на участке от огневой поверхности футеровки до точки установки датчика. Последнее можно определить по формуле:

(X + d),(2)

где R - электросопротивление контролируемого участка, Ом;

р среднеинтегральное удельное электросопротивление контролируемого участка, Ом/м;

X - толщина шлакового наслоени  (фиг.1), м;

d - рассто ние от точки установки датчика до поверхности футеровки, м.

Здесь

5 Г J&illll. Р ti t-ci

(3)

гдер(т.) - зависимость удельного электросопротивлени  контролируемого участка от температуры, Ом/м;

t, ti - температура металла и футеровки в точке установки датчика температуры. °С.

При прохождении температурной волной , вызванной возмущением температуры ванны конвертера, шлакового наслоени 

электросопротивление контролируемого участка практически не мен етс , так как электросопротивление шлакового наслоени  практически равно нулю (шлаковый слой пронизан корольками металла). С момента достижени  температурной волной пограничного сло  футеровки начинаетс  изменение электросопротивлени  контролируемого участка. Таким образом , промежуток времени реакции электросопротивлени  на резкое температурное возмущение в агрегате пропорционален толщине шлакового наслоени  X Промежуток времени реакции температуры в точке установки датчика температуры на температурное возмущение (с учетом квазиодинаковости коэффициентов температуропроводности шлака и пограничного сло  футеровки) пропорционален рассто нию X + d Выразив величины этих промежутков времени по формуле (1) и вз в их отношение, получим An . X Дга X + d

где ATI , Аг2 - соответственно промежутки времени реакции на резкое температурное возмущение в агрегате электросопротивлени  контролируемого участка и температуры в точке установки датчика температуры, мин.

Из формулы (4) следует d

(4)

X

(5)

Так как практически измер ют электросопротивление цепи земл  - ванна - шлаковое наслоение - пограничный слой - электрод, то дл  нахождени  электросопротивлени  пограничного сло  с меньшей погрешностью его выполн ют на участке от внутренней поверхности футеровки до точки установки датчика температуры из материала, обладающего удельным электросопротивлением , превосход щем в диапазоне температур конвертерной плавки не менее чем на два пор дка электросопротивление шлака.

Устройство работает следующим образом .

Унифицированные сигналы, пропорциональные температуре, контролируемой датчиком 4 температуры, и электросопротивлению R контролируемого участка, поступают с выходов измерителей 6 и 7 температуры и электросопротивлени  соответственно на входы первого и второго дифференциаторов 8 и 13. С выходов первого и второго дифференциаторов 8 и 13 сигналы,

пропорциональные скорост м изменени 

d t температуры -р- и электросопротивлени 

AR р. /г поступают соответственно на входы

первого блока 9 пам ти и первого сумматора 10 и на входы второго блока 14 пам ти и второго сумматора 15

10В моменты резкого температурного возмущени  в конвертере, вызванном заливкой чугуна или вводом шлакообразующих и охлаждающих материалов, сигналы от датчиков 18 и 19 заливки чугуна (например,

15 фотореле) или ввода шлакообразующих и охлаждающих материалов (например, контактов , включающих исполнительные механизмы ) поступают через блок ИЛИ 20 на в од третьего дифференциатора 21 с выхода которого единичный1 положительный сигнал поступает на первый вход третьего блока 22 сравнени , на второй BXOI которого поступает нулевое опорное напр жение Uo Таким образом в моменты резкого температурного возмущени  единичный сигнал с выхода третьего блока 22 сравнени  поступает на втооые входы (сброса-записи) первого и второго блоков 9 и 14 пам ти (ripи этом в блоках пам ти запоминаютс  соот , б , , d R , вегственно значени  ()Ф и (-- )j,

пропорциональные скоростчм изменени  температуры и электросопротивлени  в момент нанесени  возмущени , а также на входы сбросе1 запуска первого и второго таймеров 23 и 24 (запускаютс  таймеры)

С выходов первого и второго блоков 9 и 14 пам ти сигналы пропорциональные

, d E N, d R ч

(-7Г-)Ф и (гТг)ф поступают соответственно на первый и второй 10 и 15 сумматоры с выходов которых сигналы,

пропорциональные А (-,- ) (--г- )ф О ЈО

dt MAfdR -(dR -dRnn dF и ) dTno

ступают соответственно на первые входы первого и второго блоков 11 и 16 сравнени . На вторые входы первого и второго блоков 50 11 и 16 сравнени  соответственно от первого и второго задатчикоь 12 и 17 поступают сигналы, пропорциональные нормируемым

A Ad t d R

величинам Д и Да изменени  -г- и ,

Q iQ (

55 при нанесении возмущени  Нормируемые величины Д и AR определ ют предварительно при даче добавки в момент интенсивного обезуглероживани , то есть в момент, когда изменение скоростей изме20

25

30

35

40

45

нени  температуры и электросопротивлени  за счет возмущени   вл етс  минимальным . При выполнении услови 

| Д ( ) | AR единичный сигнал с вы-

хода второго блока 16 сравнени  поступает на вход останова второго таймера 24, при этом с выхода таймера на второй вход вы- числительнрго блока 25 поступает сигнал, пропорциональный . При выполнении

услови  ) A(rnf )f - At единичный сигнал с выхода первого блока 11 сравнени  поступает на вход останова первого таймера 23 (при этом с выхода таймера на первый вход вычислительного блока 25 поступает сигнал, пропорциональный Дт2), а также на третий вход вычислительного блока 25, разрешающий запись в третий блок 31 пам ти сигнала, поступающего с второго бло- ка 29 делени . Сигналы, пропорциональные Дт1 и Дга , поступают на входы первого блока 27 делени , с выхода которого сигнал поступает на третий сумматор 28. С выхода третьего сумматора 28 сигнал, пропорцио-

. , нальныи -т1, поступает на первый

вход второго блока 29 делени , на второй вход которого от третьего задатчика 30 поступает сигнал, пропорциональный величи не d. С выхода второго блока 29 делени  сигнал, пропорциональный величине

, поступает на третий блок 31

- 1

.

пам ти, соединенный с блоком 26 указани , например, вторичным прибором типа КСП. Таким образом, в третьем блоке 31 пам ти запоминаетс  сигнал, пропорциональный величине шлакового наслоени  X, который регистрируетс  блоком 26 указани .

Испытани  макета устройства контрол  процесса шлакообразовани  в конвертере показывают, что использование технического решени  позвол ет повысить точность и надежность контрол , так как устран ет неточности, св занные с тем, что датчик температуры, более удаленный от огневой поверхности.футеровки, зачастую не реагирует на ввод регламентированного технологическим процессом количества присадки, а измерение промежутка времени реакции этого датчика представл ет большие трудности из-за того, что медленно измен ющиес  параметры регистрировать с высокой степенью точности практически невозможно.

При использовании предлагаемого устройства повышаетс  производительность

,.

10

15 20 25

30

35

40

45

50

55

конвертера на 1,5%, стойкость футеровки на 2%, снижаетс  количество брака на 0.1 %.

Claims (2)

1.Устройство контрол  процесса шлакообразовани  в конвертере, содержащее датчик температуры, расположенный в футеровке и соединенный с измерителем температуры , датчики заливки чугуна и ввода шлакообразующих и охлаждающих материалов и первый и второй таймеры, соединенные с вычислительным блоком, отличающеес  тем, что, с целью повышени  точности и надежности, оно дополнительно содержит измеритель электросопротивлени , последовательно соединенные первый дифференциатор , первый блок пам ти, первый сумматор, второй вход которого соединен с первым дифференциатором, и первый блок сравнени , второй вход которого соединен с первым задатчиком, последовательно соединенные второй дифференциатор, второй блок пам ти, второй сумматор, второй вход которого соединен с вторым дифференциатором , и второй блок сравнени , второй вход которого соединен с вторым задатчиком , последовательно соединенные блок ИЛИ, третий дифференциатор и третий блок сравнени , второй вход которого соединен с шиной опорного напр жени , и блок указани , причем вход измерител  электросопротивлени  соединен с одним из электродов датчика температуры, выходы измерителей температуры и электросопротивлени  соединены соответственно с первым и вторым дифференциаторами, выходы датчиков заливки чугуна и ввода шлакообразующих и охлаждающих материалов соединены с блоком ИЛИ, а выход третьего блока сравнени  соединен с первым и вторым блоками пам ти, а также с первым и вторым таймерами, вторые входы которых соединены соответственно с. первым и вторым блоками сравнени , третий вход вычислительного блока соединен с первым .блоком сравнени , а его выход - с блоком указани .

2.Устройство п. 1,отличающеес  тем, что пограничный слой футеровки на участке от огневой поверхности до точки установки датчика температуры выполнен из огнеупорного материала с электросопротивлением в диапазоне температур конвертерной плавки, превосход щем не менее чем в два пор дка электросопротивление шлака, коэффициентом температуропроводности - квазиодинаковым е коэффициентом температуропроводности шлака, например, из нитрида алюмини .

Фиг. 7