(5) СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ВАКУУМИРОВАНИЯ СТАЛИ(5) AUTOMATIC CONTROL SYSTEM FOR THE STEEL VACUUMING PROCESS
Изобретение относитс к внепечной обработке стали и может быть использовано дл проведени процесса вакуумировани стали циркул ционным способом. Известно устройство, в котором суммируютс компоненты отход щих гаг зов при вакуумировании и по значению их максимума экстремальный регул тор определ ет требуемый расход инертного газа, но дл реализации этой системы управлени необходимо наличие массспектрометра со счетно-решающим устройством , соединенного с сумматором измерени расхода откачиваемых газов из вакуумной камеры.Сумматор соединен с входом экстремального регул тора, выход которого соедин етс со входом средств изменени расхода инертного газа П 3Однако при использовании известного устройства необходимо использовать в услови х сталеплавильного цеха масс-спектрометр со счетно-решающим устройством, что требует значительных производственных площадей. Кроме того эксплуатаци указанного оборудовани в металлургическом цехе сопр жёно со значительными трудност ми (- повышенна температура, вибраци , запылен-, ность и т.п. ). Известно устройство управлени по максимуму и минимума массы металла в вакуумной камере, в .котором экт стремальный регул тор определ ет требуемые расходы инертного и активного газов. При реализации указанного устройства сигнал с тензодатчиков поступает на входы тензоусилител , а с выхода сигнал проходит, на сумматор, выходы которого соединены с входами блоков дифференцировани , с блоков дифференцировани сигналы поступают на экстремальные регул торы , которые через средства регулировани определ ют оптимальные расходы инертного и активного газов Г23Указанное устройство автоматического управлени оптимизирует пр цесс вакуумировани по расходу массы металла через вакуумную камеру. 8 то же врем система совершенно не контролирует и не воздействует на режимы движени газометаллической смеси во всасывающем рукаве, что соответственно снижает интенсивност дегазации металла при его прохожден через вакуумную камеру. Наиболее близким по технической сущности к изобретению вл етс уст ройство системы автоматического управлени процессом вакуумировани стали. В нем используютс тензодатчики , установленные в жестко закрепленных крюках и предназначенные дл преобразовани частоты и амплитуды колебаний вакуумной камер в электрический сигнал. По произведению частоты на их амплитуду определ етс режим вакуумировани , информаци о котором поступает на экстремальный регул тор, который путем воздействи на исполнительный механизм регулировочного вентил , определ ет требуемый расхо инертного газа, соответствующий оптимальному режиму вакуумировани . В указанной системе управлени выходы тензодатчиков соединены с входами тензоусилител , с выходом которого соединен сумм.атор, с выход сумматора сигнал поступает на элект рический фильтр, выходы которого со динены с входами блоков измерени частоты и амплитуды, сигналы с кото рых поступают на вход блока Перемно жени , а выход блока перемножени соединен с входом экстремального ре гул тора, выход которого соединен с входом исполнительного механизма, регулирующего через вентиль расход инертного газа З}Недостаток этой системы автомати ческого управлени заключаетс в том, что интенсивность дегазации металла в вакуумной камере определ етс величиной поверхности фазы газ металл, следовательно, если из всасываошего рукава поступает металл с большим количеством пузырьков газа , то поверхность фазы газ-металл увеличиваетс , увеличива этим интенсивность дегазации. При непрерыв ном вводе оптимального расхода инер ного газа во всасывающий рукав в не имеет место пробковый режим, движени металла , т.е.слой металла - слой газа, поверхность фазы газ-металл в этом случае мала. Следовательно, чтобы увеличить поверхность фаз газ-металл необходимо обеспечить дисперсный режим движени газометаллической смеси во всасывающем рукаве. Дисперсный режим возможно получить только путем ввода во всасывающий рукав инертного газа импульсами. Известные системы автоматического управлени не в состо нии обеспечить автоматическое управление импульсным вводом инертного газа. Целью изобретени вл етс сокращение времени вакуумировани и повышение качества металла. Поставленна це-ль достигаетс тем, что система автоматического управлени процессом вакуумировани стали, включающа тензодатчики установленные под опорами вакуумной камеры, выходы которых соединены с входами тензоусилител , сумматор, входы которого соединены с выходами тензоусилител , а выход с электрическим фильтром, первый экстремальный регул тор, вход которого соединен с выходом первого блока дифференцировани , а выход со средствами изменени расхода инертного газа, дополнительно содержит блок, выпр млени , вход которого соединен с выходом электрического фильтра, а выход-с вторым блоком дифференцировани , блок управлени ,вход которого соединен с выходом второго экстремального регул тора, а выход с двигателем регул тора частоты импульсов , регул тор импульсов, вход которого соединен с двигателем, а выход - с трубопроводом подачи инертного газа, первый блок дифференцировани соединен с выходом сумматора , а его выход - с первым экстремальными регул тором,исполнительный механизм,вход которого соединен с выходом первого экстремального ре-;; гул тора, а выход - со средствами изменени расхода инертного газа. На фиг.1 представлена предлагаема система автоматического упправлени процессом вакуумировани стали совместно с технологическим оборудованием; на фиг.2 - график изменени колебани в вакуум-камере . Устройствосодержит вакуумную камеру 1, всасывающий и сливной рукава 2 и 3. В верхней части вакуумной камеры 1 установлены тензодатчики , выходы которых соединены с входами тензоусилител 5., сумма-тор 6, входы которого соединены с выходами тензоусилителп 5. а первый выход соединен с входом электрического фильтра 7, блок 3 выпр млени , вход которого , соединен с выходом электрического фильтра 7, а выход с входом блока 9. дифференцировани , экстремальный ре гул тор 10, вход которого соединен с блоком 9 дифференцировани , а выход с входом блока 11 управлени , . регулирующий двигатель 12, вход ко торого соединен с выходом блока 11 управлени , а выход с входом блока 13 регул тора импульсов, второй выход с сумматора 6 соединен с входом блока Н дифференцировани , экстремальный регул тор 15, вход которого соединен с выходом блока 1 диффере цировани , а выход с входом исполнительного механизма 16, вентиль 17 регулировки расхода инертного газа, вход которого соединен с выходом ис полнительного .механизма 16. Система автоматического управлени работает следующим образом. Под установкой циркул ционного ва куумировани стали устанавливают ковш с металлом и по команде операто ра всасывающий и сливной рукава 2 и 3 погружают в металл. Включают вакуумные насосы - и в вакуумной камере 1 создаетс разрежение. Под воздействием разрешени металл через рукава 2 и 3 заполн ет вакуумную камеру металлом. При поступлении металла в .вакуумную камеру 1 во всасывающий, рукав. 2 вводитс инертный газ и на основании влени эргазлифта металл начинает циркулировать через камеру, где происходит его дегазаци . Оператор включает систему автоматического управлени . В первом контуре системы управлени на тензодатчиках возникает сигнал, который , проход через тензоусйлитель 5 и сумматор 6, поступает на электрический фильтр 7. С электрического фильтра 7 переменна составл юща сигнала приходит на блок 8 выпp 1тел . С блока 8 выпр млени через блок 9 дифференцировани сигнал поступает на экстремальный регул тор 1 Экстремальный регул тор 10 выдает- ко манду на блок 11 управлени , которыи в зависимости от величины сигнала с экстремального регул тора 10 выдает сигнал в виде величины напр жени на двигатель 12 посто нного тока. Двигатель 12 посто нного тока приводит во вращение диск с отверстием импульсного регул тора 13 и инертный газ поступает во всасывающий рукав 2 дискретно. Во всасывающем рукаве 2 наступает дисперсный режим движени газометаллической смеси колебани давлени и соответственно уровн металла в вакуумной камере снижаетс . 1В тоже врем второй сигнал с сумматора поступает на блок 1 дифференцировани . С блока дифференцировани сигнал приходит на экстремал ьный регул тор 15, который , в свою очередь, включает исполнительный двигатель 16, соединенный , с регулировочным вентилем 17- Экстремальный регул тор выдает команду на увеличение расхода инертного газа до тех пор, пока масса металла 6вакуумной камере не достигне т максимума. При увеличении расхода,,инертного газа во. всасывающем р-укаве вновь наступает пробковый режим течени газометаллическ6 ( смеси. Вновь на выходе электРричёткого фильтра 7 возникает , переменна составл юща сигнала. После.выпр млени на блоке 8 сигнал поступает нэ блок 9 диффере14цировани и с него сигнал приходит на экстремальный регул тор 10, который через блок 11 управлени увеличивает скорость ёра1иени -йвигател 12 посто нного TQKav fqiCToTa импульсов расхода инертного газа увеличиваетс до тех пор, пока во всасывающем рукаве 2 не наступит дисперсный режим течени газометаллической смеси. Тогда переменна -составл юща сигнала с элект-. рического фильтра 7 равна нулю и экстремальный регул тор 10 через блок 11 управлени выдает команду на прекращение увеличени скорости вращени двигател 12 посто нного тока и соответственно прекращаетс увеличение частоты импульсов расхода инертного газа. По мере дегазации металла системы управлени второго контура вновь определ ет требуемый расход инертного газа, а система управлени первого контура соответственно определ ет оптимальную частоту импульсов. Как только производна по массе металла в вакуумной камере не будет измен тьс ,вакуумирование прекращаетс ,(После трех/ пробных шагов экстремальный регул т подает команду на прекращение вакуумировани ). Таким образом, предлагаема сист ма автоматического управлени осуществл ет вакуумирование металла в оптимальном режиме, что позвол ет сократить врем вакуумироаани и повысить качество металла за смет стабильности процесса. Изменение колебани уровн метал ввакуумной камере, расход инертного газа и частота импульсов в процессе вакуумировани при работе пре лагаемой систекш управлени приводитс на фиг.2. Предлагаема система автоматичес кого управлени процессом вакууми.т ровани стали в опытном образце опро- 2в вход The invention relates to the secondary treatment of steel and can be used for carrying out the process of steel vacuuming by the circulation method. A device is known in which the components of waste gases are summed up during evacuation and, by the value of their maximum, the extreme controller determines the required flow rate of inert gas, but to implement this control system it is necessary to have a mass spectrometer with a counting device connected to the pump flow measurement accumulator from the vacuum chamber. The adder is connected to the inlet of the extreme regulator, the outlet of which is connected to the inlet of the means for varying the flow rate of the inert gas P 3 However, when using AANII known device should be used under the conditions of the steelmaking shop mass spectrometer with computing devices that requires substantial manufacturing space. In addition, the operation of this equipment in the metallurgical workshop posed considerable difficulties (- elevated temperature, vibration, dust, etc.). A device is known for controlling the maximum and minimum mass of a metal in a vacuum chamber, in which the fast regulator determines the required flow rates of inert and active gases. When implementing this device, the signal from the strain gauges enters the inputs of the strain amplifiers, and the output passes the signal to the adder, the outputs of which are connected to the inputs of the differentiation units, from the differentiation units, the signals arrive at the extreme regulators, which through the adjusting means determine the optimal inert and active costs G23 gases. The specified automatic control device optimizes the evacuation process by the mass flow of the metal through the vacuum chamber. At the same time, the system does not control at all and does not affect the modes of motion of the gas-metal mixture in the suction hose, which accordingly reduces the intensity of the metal degassing as it passes through the vacuum chamber. The closest in technical essence to the invention is a device for the system of automatic control of the process of steel vacuuming. It uses strain gauges mounted in rigidly mounted hooks to convert the frequency and amplitude of oscillations of the vacuum chambers into an electrical signal. The product of the frequency and their amplitude determines the evacuation mode, information about which is supplied to the extreme regulator, which, by acting on the actuator of the regulating valve, determines the required flow rate of the inert gas corresponding to the optimal evacuation mode. In this control system, the load cell outputs are connected to the inputs of the strain amplifier, the output of which is the sum of the capacitor, the output of the adder signal goes to the electric filter, the outputs of which are connected to the inputs of the frequency and amplitude measuring units, the signals from which and the output of the multiplication unit is connected to the input of the extreme controller, the output of which is connected to the input of the actuator controlling the flow of inert gas through the valve 3} The disadvantage of this system is Skog control lies in the fact that the intensity of the metal degassing in the vacuum chamber is determined by the magnitude of the gas phase metal surface, therefore, if the sleeve comes from vsasyvaoshego metal with a large number of gas bubbles, the gas-phase surface of the metal is increased, thus increasing intensity of degassing. With continuous input of the optimal flow of inertial gas into the suction hose in the cork mode does not take place, the movement of the metal, i.e. the metal layer - the gas layer, the surface of the gas-metal phase in this case is small. Therefore, in order to increase the surface of the gas-metal phases, it is necessary to provide a dispersed mode of movement of the gas-metal mixture in the suction hose. Dispersed mode can only be obtained by introducing pulses into the inert gas suction hose. The known automatic control systems are not able to provide automatic control of the inert gas pulse injection. The aim of the invention is to reduce vacuum times and improve the quality of the metal. The set goal is achieved by the fact that the system for automatic control of the steel vacuuming process, including strain gauges installed under the supports of the vacuum chamber, the outputs of which are connected to the inputs of a strain amplifier, the adder, whose inputs are connected to the outputs of the strain amplifier, and the output with an electric filter, the first extreme regulator, the inlet of which is connected to the outlet of the first differentiation unit, and the outlet with the means for varying the flow rate of the inert gas, additionally contains a unit, rectifier, whose inlet is It is connected with the output of the electric filter, and the output is with the second differentiation unit, the control unit whose input is connected to the output of the second extreme regulator, and the output to the motor of the frequency regulator of pulses, the pulse regulator whose input is connected to the engine, and the output is an inert gas supply pipeline, the first differentiation unit is connected to the output of the adder, and its output is connected to the first extreme controller, the actuator, whose input is connected to the output of the first extremal regulator ;; throat and output with means of varying the inert gas flow rate. Fig. 1 shows the proposed system for automatically controlling the process of steel vacuuming together with the process equipment; Fig. 2 is a graph of oscillation variation in a vacuum chamber. The device contains a vacuum chamber 1, suction and discharge sleeves 2 and 3. In the upper part of the vacuum chamber 1 are installed strain gauges, the outputs of which are connected to the inputs of the strain amplifier 5., the sum of the torus 6, the inputs of which are connected to the outputs of the strain amplification 5. and the first output is connected to the input electric filter 7, straightening unit 3, whose input is connected to the output of electric filter 7, and output to the input of differentiation unit 9., extreme controller 10, whose input is connected to differentiation unit 9, and output to input of the control unit 11 alenie, regulating motor 12, the input of which is connected to the output of control unit 11, and output to the input of pulser control unit 13, the second output from adder 6 is connected to the input of differentiation unit H, extreme regulator 15, whose input is connected to output of differentiation unit 1 and an outlet with an input of the actuator 16, a valve 17 for adjusting the flow rate of the inert gas, the inlet of which is connected to the outlet of the executive mechanism 16. The automatic control system works as follows. Under the installation of the circulation vacuum of the steel, a bucket with metal is placed and, at the operator's command, the suction and drain hoses 2 and 3 are immersed in the metal. Vacuum pumps are turned on - and a vacuum is created in the vacuum chamber 1. Under the influence of the resolution, the metal through the sleeves 2 and 3 fills the vacuum chamber with metal. When metal enters the vacuum chamber 1 in the suction hose. 2, an inert gas is injected and, on the basis of the ergaslift phenomenon, the metal begins to circulate through the chamber, where it is degassed. The operator turns on the automatic control system. In the first loop of the control system, a signal arises on the strain gauges, which, passing through the strain suppressor 5 and the adder 6, goes to the electric filter 7. The electric signal 7 has a variable signal component to the block 8, the 1 body. From the rectifying unit 8, through the differentiation unit 9, the signal goes to the extreme regulator 1. The extreme regulator 10 issues a command to the control unit 11, which, depending on the signal value, from the extreme regulator 10 outputs a signal in the form of the voltage value to the engine 12 direct current. DC motor 12 drives a disk with a hole in the pulse regulator 13 and the inert gas flows into the suction hose 2 discretely. In the suction hose 2, a dispersed mode of motion of the gas-metal mixture occurs, the pressure fluctuations and, accordingly, the level of the metal in the vacuum chamber decreases. 1B is also the time of the second signal from the adder to the differentiation unit 1. From the differentiation unit, the signal comes to the extreme regulator 15, which, in turn, turns on the executive engine 16 connected to the adjusting valve 17. The extreme regulator issues a command to increase the inert gas flow until the metal mass of the vacuum chamber is 6. reach t max. With an increase in flow, inert gas in. the gas-metal gas flow 6 (mixture. The output of the electric filter 7 again occurs, the component of the signal changes. After the test at block 8, the signal goes to the differential block 9, and from it comes the extreme regulator 10, which, through the control unit 11, increases the speed of the inertial engine 12 of the constant TQKav fqiCToTa of the inert gas flow pulses increases until the dispersed gas-metal flow regime occurs in the suction hose 2 Then the variable signal component of the electric filter 7 is zero and the extreme controller 10, through the control unit 11, issues a command to stop the increase in the rotation speed of the direct current motor 12 and, accordingly, increases the frequency of the inert gas flow pulses. The metal degassing of the control system of the second circuit again determines the required flow rate of the inert gas, and the control system of the primary circuit accordingly determines the optimal pulse frequency. As soon as the mass derivative of the metal in the vacuum chamber does not change, the evacuation is stopped, (after three / trial steps, the extreme control commands the evacuation of the evacuation). Thus, the proposed automatic control system performs the evacuation of the metal in the optimal mode, which makes it possible to shorten the evacuation time and improve the quality of the metal in terms of the stability of the process. The change in the level fluctuations of the metal in the vacuum chamber, the flow rate of the inert gas and the frequency of the pulses during the evacuation process during the operation of the proposed control system is given in FIG. The proposed system for automatic control of the process of vacuuming steel in a prototype of survey 2 in
боэана на предпри тии и показала хорошие результаты.boaana on the enterprise and showed good results.
В результате вакуумировани опытных плавок получены следующие данные: на плавках К-118, К-12, К-128, K-l} до вакуумировани : кислород 0,011t, водород 5 смV100 г после вакуумировани : кислород Q,QOk3%, водород 2,5 г.As a result of evacuation of the experimental heats, the following data were obtained: on the K-118, K-12, K-128, Kl} heats before vacuum: 0,011t oxygen, 5 cm hydrogen, V 100 g after vacuum: oxygen Q, QOk3%, hydrogen 2.5 g .
Экономическа эффективность от вне(рени системы автоматического управлени процессом вакуумировани стали составл ет: за счет сокращени времени вакуумировани - 12 тыс. рублей в год,а счет повышени качества металла - 25 тыс.руб. в год.The economic efficiency from outside (the rendezvous system of automatic control of the process of steel vacuuming is: by reducing the time of vacuuming - 12 thousand rubles per year, and by improving the quality of the metal - 25 thousand rubles per year.