SU771169A1

SU771169A1 - Automatic control system for steel evacuation process

Info

Publication number: SU771169A1
Application number: SU782685567A
Authority: SU
Inventors: Борис Петрович Чумаков; Геннадий Васильевич Алексенко; Виктор Николаевич Лебедев; Владимир Иванович Явойский; Владимир Иванович Сыров; Григорий Михайлович Бегун; Александр Александрович Травин; Александр Георгиевич Фохтин
Original assignee: Московский Ордена Трудового Красного Знамени Институт Стали И Сплавов
Priority date: 1978-11-17
Filing date: 1978-11-17
Publication date: 1980-10-15

Description

Изобретение относится к области внепечйой обработки стали и может быть использовано для проведения процесса вакуумирования стали циркуляционным способом. 5The invention relates to the field of out-of-furnace steel processing and can be used to carry out a steel evacuation process in a circulating manner. 5

Известно устройство управления, в котором суммируются компоненты отходящих газов при вакуумировании и по значению их максимума эксремальный регулятор определяет требуемый - 10 расход инертного газа. Но для реализации этой системы управления необходимо наличие масс-спетрометра со счетно-решающим устройством, соединенного с сумматором измерения рас- 15 хода откачиваемых газов из вакуумной камеры. Сумматор соединен с входом экстремального регулятора, выход которого соединен с входом средств изменения расхода инертного газа, 20 вводимого во всасывающий рукав установки циркуляционного вакуумирования стали [1] .A control device is known in which the components of the exhaust gases are summed up during evacuation and, based on their maximum value, the extremal regulator determines the required inert gas flow rate. But for the implementation of this control system, it is necessary to have a mass spectrometer with a calculating-decisive device connected to an adder for measuring the flow rate of pumped gases from the vacuum chamber. The adder is connected to the input of the extreme controller, the output of which is connected to the input of the means for changing the inert gas flow rate 20 introduced into the suction sleeve of the steel circulating vacuum pump [1].

Однако использование в условиях сталеплавильного цеха масс-спектро- 25 метра со счетно-решающим устройством требует выделения значительных производственных площадей. Кроме того, эксплуатация указанного оборудования. В металлургическом цехе сопряжена со 3Q значительными трудностями (повышенная температура, запыленность, вибрация и т.п.)However, the use of a mass spectrometer of 25 meters in a steelmaking workshop with a counting and resolving device requires the allocation of significant production areas. In addition, the operation of the specified equipment. In the metallurgical workshop, it is associated with 3Q significant difficulties (elevated temperature, dust, vibration, etc.)

Известно также устройство автоматического управления процессом вакуумирования стали, в котором используются тензодатчики, установленные в жестко закрепленных крюках и предназначенные для преобразования частоты- и амплитуды колебаний вакуумной камеры в электрический сигнал. По произведению частоты на амплитуду определяется режим процесса вакуумирования, информация о котором поступает на экстремальный регулятор, который путем воздействия на исполнительный механизм регулировочного вентиля определяет требуемый расход инертного газа, соответствующий оптимальному режиму вакуумирования.There is also known a device for automatically controlling the process of evacuation of steel, which uses strain gauges installed in rigidly attached hooks and designed to convert the frequency and amplitude of oscillations of the vacuum chamber into an electrical signal. The product of the frequency by the amplitude determines the mode of the evacuation process, information about which is supplied to the extreme regulator, which, by acting on the actuator of the control valve, determines the required inert gas flow rate corresponding to the optimal evacuation mode.

Устройство состоит из вакуумной камеры с жестко закрепленными крюками, тензодатчиков, установленных в крюках, тензоусилителя, сумматора сигналов, электрического фильтра, блока перемножения сигналов, дифференцирующего блока, регулировочного вентиля с исполнительным механизмом, экстремального регулятора [2]·The device consists of a vacuum chamber with rigidly fixed hooks, strain gauges installed in the hooks, a strain gauge, signal combiner, an electric filter, a signal multiplier block, a differentiating block, a control valve with an actuator, an extreme regulator [2] ·

Од нимиз основных недостатков известного устройства автоматического управления является то, что в нем используется один трубопровод с установленным на нем регулировочным вентилем с исполнительным механизмом и один экстремальный регулятор, а .поэтому известное устройство не может .осуществлять управление процессом вакуумирования стали с использованием газовой смеси, состоящей из инертного и активного газов.One of the main disadvantages of the known automatic control device is that it uses one pipeline with a control valve with an actuator mounted on it and one extreme regulator, and therefore, the known device cannot control steel evacuation using a gas mixture consisting of from inert and active gases.

Цель изобретения — сокращение времени вакуумирования и повышение качества металла.The purpose of the invention is to reduce the evacuation time and improve the quality of the metal.

Цель достигается тем, что система автоматического управления процессом 'вакуумирования стали, содержащая тензодатчики, установленные навакуумной камере в крюках, выход которых соединен с входами тензоусилителя, сумматор, входы которого соединены с выходами тензоусилителя,' а выход через электрический фильтр, блок перемножения соединен с блоком дифференцирования, экстремальный регулятор, вход которого соединен с выходом блока дифференцирования, а выход соединен со средствами изменения расхода инертного газа,дополнительно содержит второй трубопровод для подачи активного газа с установленным на нем регулировочным вентилем с исполнительным механизмом, смеситель газа, прибор для измерения производной, блок переключения экстремальных регуляторов , причем выход с блока дифференцирования соединен с входом прибора для измерения производной, вход блока переключения соединен с выходом прибора для измерения производной, а первый выход соединен с входом экстремального регулятора, у которого выход соединен со средствами изменения расхода активного газа, а второй выход — с входом другого экстремального регулятора, у которого выход соединен со средствами изменения расхода инертного газа, средства изменения расходов активного и инертного газов через трубопроводы соединены с входом смесителя газов.The goal is achieved by the fact that the automatic control system for the process of 'steel evacuation, containing strain gauges mounted on the vacuum chamber in hooks, the output of which is connected to the inputs of the strain gauge, an adder whose inputs are connected to the outputs of the strain gauge,' and the output through an electric filter, the multiplication unit is connected to the block differentiation, an extreme controller, the input of which is connected to the output of the differentiation unit, and the output is connected to means for changing the flow of inert gas, additionally contains W a second pipeline for supplying active gas with a control valve with an actuator mounted on it, a gas mixer, a derivative measuring device, an extreme regulator switching unit, the output from the differentiation unit being connected to the derivative measuring device input, the switching unit input connected to the device output for measuring the derivative, and the first output is connected to the input of the extreme controller, in which the output is connected to means for changing the flow of active gas, and the second output to by another extreme controller, in which the output is connected to means for changing the flow rate of inert gas, the means for changing the flow rates of active and inert gases through pipelines are connected to the input of the gas mixer.

На чертеже показана система автоматического управления процессом вакуумирования стали совместно с технологическим оборудованием.The drawing shows a system for automatic control of the process of evacuation of steel in conjunction with technological equipment.

Вакуумная камера 1 установки циркуляционного вакуумирования стали имеет всасывающий рукав 2 и сливной рукав 3. В верхней части вакуумной камеры 1 жестко закреплены крюки 4, в которых установлены тензодатчики 5, выходы которых соединены с входами тензоусилителя 6. Система содержит сумматор 7, входы которого соединены с выходами тензоусилителя 6, а выход соединен с блоком дифференцирования 8, прибор 9 для измерения производ- ной, вход которого соединен с выхо’ дом блока дифференцирования 8, а выход с входом блока переключения 10, первый выход которого соединен с экстремальным регулятором 11, исполнительный механизм 12, вход которого соединен с выходом экстремального регулятора 11, а выход соединен с регулировочным вентилем 13, установленным на трубопроводе 14 подачи активного газа, причем второй выход блока переключения 10 соединен с входом экстремального регулятора 15, исполнительный механизм 16, вход которого соединен с выходом регулятора 15, а выход с регулировочным вентилем 17, установленным на трубопроводе 18 подачи инертного газа, выходы трубопроводов 14 и 18 соединены с входом газосмесителя 19, выход которого соединен с всасывающим рукавом 2.The vacuum chamber 1 of the steel circulation pump has a suction sleeve 2 and a drain sleeve 3. In the upper part of the vacuum chamber 1, hooks 4 are rigidly fixed, in which strain gauges 5 are installed, the outputs of which are connected to the inputs of the strain gauge 6. The system contains an adder 7, the inputs of which are connected to the outputs of the strain gauge 6, and the output is connected to the differentiation unit 8, the device 9 for measuring the derivative, the input of which is connected to the output of the differentiation unit 8, and the output to the input of the switching unit 10, the first output of which the second is connected to the extreme regulator 11, the actuator 12, the input of which is connected to the output of the extreme regulator 11, and the output is connected to a control valve 13 mounted on the active gas supply pipe 14, and the second output of the switching unit 10 is connected to the input of the extreme regulator 15, the executive a mechanism 16, the input of which is connected to the output of the regulator 15, and the output with a control valve 17 mounted on the inert gas supply pipe 18, the outputs of the pipelines 14 and 18 are connected to the gas inlet Ithel 19, whose output is connected to a suction hose 2.

Система автоматического управления работает следующим образом.The automatic control system operates as follows.

Установку циркуляционного вакуумирования стали мостовым подъемным краном устанавливают над ковшом и по команде оператора всасывающий и сливной рукава 2 и 3 установки погружают в металл. Включают вакуумные насосы, и в вакуумной камере 1 создается разрежение. Под воздействием разрежения металл через рукава установки заполняет вакуумную камеру 1. При поступлении металла в вакуумную камеру во всасывающий рукав вводится инертный газ и на основе явления эргазлифта металл начинает циркулировать через камеру, где происходит его дегазация. Оператор включает систему автоматического управления. При наличии металла в вакуумной камере установки на тензодатчиках 5 появляется сигнал, величина которого пропорциональна весу металла в камере. Сигналы с тензодатчиков 5 поступают на тензоусилитель бис него приходят на сумматор 7, где происходит их сложение . С сумматора 7 сигнал идет на блок дифференцирования 8, а с него сигнал поступает на прибор 9 с нулемпо середине шкалы. С прибора 9 через реостат дистанционной передачи показаний сигнал поступает на блок переключения 10, и он в зависимости от знака сигнала включает экстремальный регулятор 15, который подает сигнал на исполнительный механизм 16. Исполнительный механизм 16 приводит во вращение регулировочный вентиль 17 и увеличивает расход инертного газа. Вес движущегося слоя металла в камере при этом увеличивается. Экстремаль-? ный регулятор 15 вновь подает ряд сигналов на увеличение расхода инертного газа, доводя значение веса движущегося слоя металла в вакуумной камере до максимума, при этом величина производной будет равна нулю. Как только величина производной приблизится к нулю, блок переключения 10 'отключает экстремальный регулятор 15 и включает экстремальный регулятор 11, который подает сигнал на исполнительный механизм 12.A steel circulation pump is installed over the bucket by a crane and, upon the command of the operator, the suction and drain hoses 2 and 3 of the installation are immersed in metal. The vacuum pumps are turned on and a vacuum is created in the vacuum chamber 1. Under the influence of rarefaction, metal fills the vacuum chamber 1 through the arms of the unit. When metal enters the vacuum chamber, an inert gas is introduced into the suction sleeve and, based on the ergazlift phenomenon, the metal begins to circulate through the chamber, where it is degassed. The operator includes an automatic control system. In the presence of metal in the vacuum chamber of the installation, a signal appears on the load cells 5, the value of which is proportional to the weight of the metal in the chamber. The signals from the load cells 5 are fed to a strain gauge bis it comes to the adder 7, where they are added. From adder 7, the signal goes to differentiation unit 8, and from it the signal enters device 9 with zero in the middle of the scale. From the device 9, through the rheostat of the remote transmission of readings, the signal enters the switching unit 10, and depending on the sign of the signal, it includes an extremal regulator 15, which feeds the signal to the actuator 16. The actuator 16 drives the control valve 17 and increases the inert gas consumption. The weight of the moving metal layer in the chamber increases. Extreme? The regulator 15 again gives a number of signals to increase the inert gas consumption, bringing the value of the weight of the moving metal layer in the vacuum chamber to a maximum, while the derivative will be equal to zero. As soon as the value of the derivative approaches zero, the switching unit 10 'turns off the extreme controller 15 and turns on the extreme controller 11, which sends a signal to the actuator 12.

Исполнительный механизм 12 открывает· регулировочный вентиль 13, и расход активного газа увеличивается, вызывая этим снижение веса движущегося слоя металла в вакуумной камере. По значению производной экстремальный регулятор 11 вновь подает ряд сигналов на увеличение расхода активного газа, доводя значение веса движущегося слоя металла в вакуумной камере до минимума. Как только значение, производной приблизится к нулю, блок переключения вновь включает экстремальный регулятор 15 и путем регулирования расхода инертного газа опять выведет значение веса движущегося слоя металла на максимум. Так, работая поочередно, экстремальные регуляторы.определяют оптимальное значение расхода инертного и активного газов, при котором вес движущегося слоя металла, а следовательно, и его расход будет максимальным, что обеспечивает наилучший режим дегазации.The actuator 12 opens the control valve 13, and the flow of active gas increases, causing a decrease in the weight of the moving metal layer in the vacuum chamber. By the value of the derivative, the extremal regulator 11 again gives a number of signals to increase the flow rate of the active gas, bringing the weight of the moving metal layer in the vacuum chamber to a minimum. As soon as the value of the derivative approaches zero, the switching unit switches on the extremal regulator 15 again and, by adjusting the inert gas flow, again displays the value of the weight of the moving metal layer to a maximum. So, working alternately, extreme regulators determine the optimal value of the inert and active gas flow rate at which the weight of the moving metal layer and, consequently, its flow rate will be maximum, which ensures the best degassing mode.

По мере дегазации металла газовыделение во всасывающем рукаве 2 уменьшается, а это вызывает снижение рас-’ хода металла и, следовательно, веса движущегося слоя металла. Тензодатчики 5 зафиксируют снижение веса движущегося слоя металла и поочередным включением экстремальные регуляторы и 15 вновь выведут процесс ваку умирования на оптимальный режим. Как 'только производная по весу металла не будет изменяться, вакуумирование прекращается после трех пробных шагов экстремальный регулятор подает команду на прекращение вакуумирования .As the metal is degassed, gas evolution in the suction sleeve 2 decreases, and this causes a decrease in the metal’s consumption and, consequently, the weight of the moving metal layer. Strain gauges 5 will record a decrease in the weight of the moving metal layer and the extreme regulators will be switched on one by one, and 15 will again bring the process of emptying to the optimum mode. As soon as the derivative by weight of the metal does not change, the evacuation stops after three trial steps, the extreme regulator gives the command to stop the evacuation.

Таким образом,предлагаемая система автоматического управления процессом вакуумирования осущетсвляет вакуумирование металла в оптимальном режиме дегазации, что позволяет сократить время вакуумирования и повы сить качество металла за счет стабильности процесса.Thus, the proposed system of automatic control of the evacuation process ensures the evacuation of the metal in the optimal degassing mode, which allows one to reduce the evacuation time and improve the quality of the metal due to the stability of the process.

Claims

One of the main drawbacks of the known automatic control device is that it uses one pipeline with an adjustment valve with an actuator and one extreme regulator installed on it, and I therefore the known device cannot control the process of steel vacuuming using a gas mixture consisting of inert and active gases. The purpose of the invention is to reduce the vacuum time and improve the quality of the metal. The goal is achieved by the fact that the system for automatic control of the steel vacuuming process, containing strain gauges mounted in a vacuum chamber in hooks, the output of which is connected to the inputs of a strain amplifier, an adder, the inputs of which are connected to the outputs of a strain amplifier; and the output through the electric filter, the power supply unit is connected to the differentiation unit, the extreme controller, the inlet of which is connected to the output of the differentiation unit, and the output is connected to means for varying the flow of inert gas, further comprises a second pipeline for supplying active gas to the non-adjusting gas a valve with an actuator, a gas mixer, a device for measuring the derivative, a switching unit of extreme regulators, the output from the differentiation unit being connected to the input device for measuring the derivative, the input of the switching unit is connected to the output of the device for measuring the derivative, and the first output is connected to the input of the extreme regulator, whose output is connected to the means of varying the flow of active gas and the second output - to the input of another extreme regulator, the outlet is connected to means for varying the flow rate of the inert gas; means for varying the flow rates of the active and inert gases through the pipelines are connected to the inlet of the gas mixer. The drawing shows the system of automatic control of the process of steel washing with the technological equipment. The vacuum chamber 1 of the steel circulating vacuum degassing unit has a suction hose 2 and a drain hose 3. In the upper part of the vacuum chamber 1, hooks 4 are rigidly fixed, in which strain gauges are installed whose outputs are connected to the inputs of a strain amplifier 6. The system contains an adder 7, whose inputs are connected to the outputs of the strain amplifier b, and the output is connected to the differentiation unit 8, the device 9 for measuring the derivative, the input of which is connected to the output of the differentiation unit 8, and the output to the input of the switching unit 10, the first output of which Connected to the extreme regulator 11, the actuator 12, the input of which is connected to the output of the extreme regulator 11, and the output connected to the control valve 13 installed in the active gas supply pipe 14, and the second output of the switching unit 10 is connected to the input of the extreme regulator 15 , an actuator 16, the inlet of which is connected to the outlet of the regulator 15, and the outlet with an adjusting valve 17 installed in the inert gas supply line 18, the outlets of the pipelines 14 and 18 are connected to the inlet gas Ithel 19, whose output is connected to a suction sleeve 2. The automatic control system operates as follows. A steel crane is installed over the ladle by a bridge crane and, at the operator's command, the suction and drain hoses 2 and 3 of the installation are immersed in metal. Vacuum pumps are turned on, and a vacuum is created in the vacuum chamber 1. Under the influence of vacuum, the metal fills the vacuum chamber 1 through the sleeves of the installation. When the metal enters the vacuum chamber, an inert gas is introduced into the suction hose and, based on the phenomenon of ergaslift, the metal begins to circulate through the chamber, where it degasses. The operator turns on the automatic control system. In the presence of metal in a vacuum Kc1 installation on strain gauges 5, a signal appears that is proportional to the weight of the metal in the chamber. The signals from the strain gauges 5 are fed to the bis-amplifiers of the bis come to the adder 7, where they are added. From the adder 7, the signal goes to the differentiation unit 8, and from there the signal goes to the device 9 with zero in the middle of the scale. From the device 9, via a remote transfer rheostat, the signal goes to the switching unit 10 and, depending on the sign of the signal, turns on the extreme controller 15, which sends a signal to the actuator 16. The actuator 16 drives the control valve 17 to rotate and increases the flow rate of the inert gas . The weight of the moving metal layer in the chamber increases. The extreme controller 15 again provides a series of signals to increase the flow rate of the inert gas, bringing the value of the weight of the moving metal layer in the vacuum chamber to a maximum, while the derivative value will be zero. As soon as the value of the derivative is close to zero, the interlock 10 turns off the extremum regulator 15 and turns on the extreme regulator 11, which sends a signal to the actuator 12. The actuator 12 opens the control valve 13 and the flow rate of active gas increases, causing this decrease weight of the moving metal layer in the vacuum chamber. In terms of the derivative value, the extremal regulator 11 again supplies a series of signals to increase the flow rate of the active gas, bringing the weight of the moving metal layer in the vacuum chamber to a minimum. As soon as the value of the derivative approaches zero, the switching unit 10 again turns on the extreme controller 15 and again, by adjusting the inert HER consumption, will bring the weight of the moving metal layer back to a maximum. Thus, the work alternately extreme regulators. Determine the optimal value of the flow of inert and active gases, in which the weight of the moving metal layer, and hence its flow will be maximum, which provides the best degassing mode. As the metal is degassed, gas evolution in the suction hose 2 decreases, and this causes a decrease in the races. of the metal and, therefore, the weight of the moving metal layer. Strain gauges 5 will detect a reduction in the weight of the moving metal layer and alternately turning on the extreme regulators 11 and 15 will again bring the process of vacuuming to the optimum mode. As soon as the derivative of the weight of the metal does not change, the evacuation is stopped after three trial steps. The extreme regulator commands the termination of the evacuation. Thus, the proposed system for automatic control of the evacuation process performs the evacuation of the metal in an optimal degassing mode, which makes it possible to shorten the evacuation time and improve the quality of the metal due to the stability of the process. The invention The system for automatic control of steel vacuuming process, containing shadow sensors installed in hooks on a vacuum chamber, the output of which is connected to an input tensoamplifier, an adder, whose inputs are connected to the outputs of a strain amplifier, and the output through an electric filter, an multiplication unit connected to a differentiation unit, an extremum a regulator, the input of which is connected to the output of the differentiation unit, and the output - with the means of changing the flow rate of the inert gas, so that, with the aim of shortening the evacuation time and improving the quality of the metal, it additionally contains a second pipeline for supplying active gas with an adjustment valve installed on it with an actuator, a gas mixer, a device for measuring the derivative, a switching unit for extreme regulators, the output of the differentiation unit being connected to the input of the device for measuring the derivative, the input of the transfer unit of the PC is connected to the output of the device for measuring the derivative, and the first output is connected to the input of the extreme control and whose output is connected with the means changing the reactive gas flow, and the second output - with an input of another extreme regulator whose output is connected with the means changing the inert gas flow, means for varying costs of active and inert gas via conduits connected to the input of the mixer gas. Sources of inLormation taken into account during the examination 1. USSR author's certificate No. 379636, cl. C 21 C 7/00, 1971.

2. Authors certificate of the USSR 529225, cl. C 21 C 7/00, 1974.