SU1754208A1 - Автоматизированна установка дл исследовани металлургических процессов - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к технологическим процессам, в частности, к аппаратуре дл  экспериментального исследовани  металлургических процессов. Сущность: автоматизированна  установка содержит реакционную камеру 1, блок управлени  2, систему газорегулировани , включающую входной измерительный преобразователь 3, выходной измерительный преобразователь 4, датчики температуры 5 и давлени  6 реакционной камеры 1, магистрали подачи газов 7, 8. В автоматизированную установку введен многоканальный источник напр жени  9 и размещено не менее одной калиброванной капилл рной трубки, выполненной из электропроводного материала на каждой магистрали подачи газа 7, 8. Капилл рные трубки 12 с помощью концевых клемм электрически св заны с многоканальным источником напр жени  9. Управл ющие сигналы поступают с блока управлени  на вход многоканального источника напр жени  9. 2 ил., 1 табл. сл С

Description

Изобретение относитс  к оборудованию дл  технологических процессов, в частностикаппаратуре дл  экспериментального исследовани  металлургических процессов.

Известна экспериментальна  установка дл  определени  кислородных потенциалов газовых потоков при окислительном рафинировании металлов, содержаща  индукционную электропечь с плавильным тиглем , устройство дл  перемещени  водоохлаждаемой фурмы, кварцевый газозаборный зонд. К фурме от баллона через редуктор подвод т кислород, расход которого контролируют ротаметром Отводимый через газозаборный зонд газ поступает к газоанализатору. Однако в данной установке не предусмотрена возможность автоматического регулировани  расхода газа в процессе эксперимента, что крайне затрудн ет моделирование реальных металлургических процессов.

Наиболее близкой к предлагаемой  вл етс  автоматизированна  лабораторна  установка , .содержаща  реакционную камеру с датчиками давлени  и температуры, блок управлени , блок регулировани  температуры , магистрали подачи газов, входной и выходной измерительные преобразователи системы газорегулировани  и блок управлени .

Входной и выходной измерительные преобразователи электрически св заны с блоком управлени . Входной измерительvi сл

00

ный преобразователь системы газорегули- ровэни  представл ет собой вентиль дозировани , сигнал на который поступает с блока управлени 

Существенным недостатком известной установки  вл етс  низка  точность регулировани , вызванна  большой инерционностью вентилей, вследствие чего подача газа в реакционную камеру крайне нестабильна, что отрицательно сказываетс  на результа- тах исследований

Цель изобретени  - повышение точности исследований на автоматизированной установке за счет повышени  точности дозировани  газов

Это достигаетс  тем, что в автоматизированную установку, содержащую реакционную камеру с датчиками давлени  и температуры, блок регулировани  температуры , магистрали подачи газов входной и выходной измерительные преобразователи системы газорегулировани  и блок управлени , дополнительно введен многоканальный источник питани , каждый из входных измерительных преобразователей системы газбрегулированм  состоит из одной или не- с- ольких капилл рных трубок, изготовленных из электропроводного материала и снабженных концевыми клеммами, которые соединены с выходами многоканального ис- точника питани 

Входной измерительный преобразователь системы газорегулировани  дополнительно содержит не менее одной калиброванной капилл рной трубки, выпол- Яенкой из электропроводного материала. Напр жение на концевые клеммы трубки подаетс  с многоканального источника питани , вход которого соединен с выходом блока управлени  Предлагаема  капилл р- на  трубка обладает возможностью измен ть собственную газовую проводимость вследствие эффекта объемного термического расширени  за счет протекани  электрического тока по цепи: многоканальный источник питани  - концева  клемма - калиброванна  капилл рна  трубка - концева  клемма - многоканальный источник питани .

Исследовани  показали, что количество капилл рных трубок во входном измерительном преобразователе системы газорегулировани  может составл ть одну и более Установлено, что в любом случае обща  сумма величин внутренних диаметров капил- л рных трубок не должна превышать величины внутреннего диаметра магистрали подачи газа при этом последовательность значений внутренних диаметров капилл рных трубок должна составл ть р д

чисел Фибоначчи, что позвол ет осуществл ть гибкую переналадку системы газорегулировани  на заданные пределы регулировани  расхода газа

На чертеже приведена функциональна  схема установки

Автоматизированна  установка содержит реакционную камеру 1, блок 2 управлени , систему газорегулировани , включающую входной измерительный преобразователь 3 и выходной измерительный преобразователь 4, датчик 5 и 6 температуры и давлени  реакционной камеры, магистрали 7, 8 подачи газов, многоканальный источник 9 питани , блок 10 регулировани  температуры Входной измерительный преобразователь 3 установлен на каждой магистрали 7, 8 подачи газа и выполнен в виде последовательно соединенного регулировочного вентил  11 и пучка калиброванных трубок 12. Управл ющие входы регулировочного вентил  11 св заны с блоком 2 Ка- пилл рна  трубка 12 изготовлена иЗ электропроводного материала, имеет концевые клеммы (не показано), электрически св занные с отдельным каналом многоканального источника 9 Капилл рные трубки предварительно откэлиброваны по зависимости напр жение - расход газа дл  получени  коэффициентов преобразовани .

Пучок капилл рных трубок соединен торцовой поверхностью с магистралью 7, (8) так, что внутренние межкапилл рные пустоты  вл ютс  дополнительными каналами 13 регулировани  расхода газа (фиг. 2)

Пучок капилл рных трубок имеет концевые клеммы дл  подачи управл ющего напр жени .

Предлагаема  автоматизированна  установка работает следующим образом

В блок 2 вводитс  специальна  программа , предназначенна  дл  расчета расходного режима на каждой магистрали 7 (8), а также данные о физических свойствах компонентов подаваемой газовой смеси, коэффициенты преобразовани  капилл рных трубок 12 По команде с блока 2 блок 10 выводит реакционную камеру 1 на заданный тепловой режим По сигналу с блока 2 на управл ющие входы регулировочных вентилей 11 производитс  груба  настройка газового расхода магистрали 7 (8) по нижней границе. Сигналы с выходного измерительного преобразовател  4 системы газорегулировани  поступают на вход блока 2 дл  расчета необходимого изменени  расхода газа на каждой магистрали 7 (8) Затем сигнал из блока 2 поступает на соответствующий канал источника 9, создающего разность потенциалов на концевых клеммах

капилл рных трубок 12 или на клеммах пучка капилл рных трубок. При протекании электрического тока капилл рна  трубка нагреваетс  и вследствие эффекта термического расширени  измен ет собственную газовую проводимость по предварительно определенной зависимости.

Таким образом осуществл етс  тонка  настройка на заданный режим расхода газа. Режимные параметры установки стабилизируютс  блоком 2 по информации, поступающей с выходного измерительного преобразовател  4, датчиков 5 и 6.

Данные, поступающие в блок 2 с выходного измерительного преобразовател  4, используютс  дл  непрерывной самоповерки и самонастройки системы газорегулировани  путем сопоставлени  с расчетными значени ми расхода газа и последующей подачи корректирующих сигналов на многоканальный источник 9. При изменении давлени  и температуры в реакционной камере

1данные с датчиков 5 и б поступают на блок

2дл  расчета новых равновесных значений расхода газа на входе и выходе реакционной камеры 1.

Расчетные значени  расхода газа сопоставл ютс  в блоке 2 с данными, поступающими с выходного измерительного преобразовател  4 системы газорегулировани , с последующим согласованием путем подачи корректирующих сигналов на входы многоканального источника 9, св занного с входным измерительным преобразователем 3.

П р и м е р 1 (по предлагаемому техническому решению). Испытани  проводились на лабораторной установке дл  исследовани  равновеси  в системе газова  фаза - конденсированна  фаза. Целью испытаний  вл лось изучение точности исследований на автоматизированной установке в сравнении с прототипом. Лабораторна  автоматизированна  установка включает следующие конструктивные элементы1 реакционную камеру , выполненную в виде печи с карбидк- ремниевыми нагревател ми (ГОСТ 16139-70) с встроенным цилиндрическим реактором, выполненным из кварцевого стекла (ТУ 21-РСФСР-813-81) и датчиком температуры - термопара платино-платино- родиева  (ПР-30/6). Лабораторна  автоматизированна  установка также содержит блок регулировани  температуры (ВРТ-2), магистрали подачи газов в виде полихлорвиниловых трубок, входной измерительный преобразователь, включающий капилл рную трубку, выполненную из нержавеющей стали (марка 12X18Н ЮТ) с отношением внутреннего диаметра к длине

/ 0,3 ММл лп -4

( 74л- - 4 10 ) газовый хроматограф

(ЛХМ-8МД - хроматограф лабораторный) с измененной схемой. Аналогические сигналы вывод тс  на показывающий прибор (потенциометр КСП-4-909), а также на блок управлени  IBM PC - совместимый компьютер ). В качестве многоканального источника питани  использован усилитель тиристор0 ный(У-232).

Выходной измерительный преобразователь выполнен в виде газового хроматографа (хроматограф лабораторный ЛХМ-8В). Аналогические сигналы вывод тс  на пока-1

5 зывающий прибор - потенциометр (КСП-4- 909), а также на IBM PC - совместимый компьютер. В качестве газа - носител  дл  хроматографа использован газообразный очищенный гелий марки Б (ТУ 6-21-31-83).

0 В качестве источника магистрального газа Б использован баллон с ангидридом сернистым (жидкий технический, ГОСТ 2918-72).

Автоматическое измерение расхода га5 зов А и Б, а также отход щих газов с помощью детектора по теплопроводности (со стандартной электрической схемой от хроматографа ЛХМ-8МД) основано на сравнении теплопроводностей неподвижной дозы

0 газа, наход щейс  в одной из сравнительных камер детектора и проход щего потока анализируемого газа через параллельную камеру детектора. Выходной сигнал детектора пропорционален разности теплопро5 водностей. Выходной сигнал (мВ) детектора подаетс  на измеритель (И-102) и на показывающий прибор (КСП-4). Соотношение значений выходного сигнала (мВ) с численным значением расхода газа (л/ч) осуществл ет0 с  по стандартным методикам. Полученные значени  передаютс  в блок управлени . С блока управлени  корректирующие сигналы поступают на усилитель тиристорный, соединенный с капилл рной трубкой. В ходе

5 эксперимента необходимо было стабилизировать на заданном уровне состав газовой смеси на входе в реакционную камеру и ее расход. При этом одному и тому же потенциалу газовой фазы должно соответст0 вовать определенное значение концентрации основного компонента (Си) независимо от первоначального содержани  данного компонента в исходной конденсированной фазе.

5 Всего проведено три серии экспериментов со следующими конденсированными фазами: Cu2S, Си, СиаО. Услови  эксперимента: К, соотношение компонентовгазовойфазы S02:CO:N 91,24:6,56:2,20, расход 10 л/ч,

общее давление 1 атм, После промывки реактора газовой смесью и вывода печи на заданный тепловой режим осуществл лс  периодический отбор конденсированной фазы кварцевой трубкой, предварительно промытой аргоном. Пробы анализировались на содержание основного компонента - меди, результаты приведены в таблице.

П р и м е р 2 (по прототипу). В этом случае выше описанна  лабораторна  установка дл  исследовани  равновеси  системы газова  фаза - конденсированна  фаза дл  регулировани  и поддержани  заданного соотношени  компонентов газовой смеси была снабжена вентилем дозировани  (согласно прототипу), установленным на магистрали подачи газа и электрически соединенным с блоком управлени ,

Результаты исследований также сведены в таблицу.

Как следует из данных таблицы применение автоматизированной установки обеспечивает достижение устойчивого равновеси  в системе газова  фаза - конденсированна  фаза, критерием которого  вл етс  установление посто нного содержани  основного компонента в конденсированной фазе (79,2 % Си, ).

Проведение исследований на установке-прототипе не обеспечивает достижение устойчивого равновеси  в системе газова 

фаза - конденсированна  фаза (,6 %; ,б %; ,9 %), так как состав газовой фазы не посто нен. Результаты - невоспроизводимые .

Таким образом, использование автоматизированной установки с высокой точностью исследований позвол ет эффективно сочетать экспериментальные результаты и модельные расчеты дл  совершенствовани 

металлургических процессов.

Claims (1)

1. Формула изобретени  Автоматизированна  установка дл  исследовани  металлургических процессов, содержаща  реакционную камеру с датчиками давлени  и температуры, блок регулировани  температуры, магистрали подачи газов, входной и выходной измерительные преобразователи системы газорегулировани  и блок управлени , отличающа с   тем, что, с целью повышени  точности исследований за счет повышени  точности дозировани  газов, в ее состав дополнительно введен многоканальный источник питани , каждый из входных измерительных преобразователей системы газорегулировани  состоит из одной или нескольких капилл рных трубок, изготовленных из электропроводного материала и снабженных концевыми клеммами, которые соедийены с выходами многоканального источника питани .

   /аэА

   ffcwyyrt-

   -0Л7Г0С

   Фиа.2.