Устройство для контроля уровня ванны в конверторах

Устройство для контроля уровня ванны в конверторах

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ УРОВНЯ ВАННЫ В КОНВЕРТЕРЕ, содеожашее датчик звукового давления, связанный с входом широкополосного усилителя, частотно-избирательный усилитель,выход которого связан с входом детектора , а выход последнего соединен с входом блока унификации, регистрирующий Прибор, о т л и ч а ю щ .е е с я тем, что, с целью повышения достоверности контроля уровня ванны конвертера , в.него введены блок автоматического регулирования усиления,блок определения температуры отходящих газов, блок определения содержания двуокиси углерода . в отходящих газах , вычислительный блок определения скорости распространения звука в отходящих газах, блок определения положения кислородной фурмы, блок, определения веса чугуна, заливаемого в конвертер, блок определения веса лома, загружаемого в конвертер,второй вычислительный бло.к определения текущего внутреннего радиуса конвертера , третий вычислительный блок определения уровня ванны в конвертере, при этом выход широкополосного усилителя подключен к входу блока автома .тического регулирования усилителя, т.ход которого подключен к входу частотно-избирательного усилителя, а выход последнего соединен с первым входом j третьего вычислительного блока,выход блока определения температуры отходящих газов подключен к первому входу вычислительного, блока определения скорости распространения звука в от содящих газах, .второй вход которого подключен к выходу блока определения содержания двуокиси углерода в отходящих газах, причем выход вычислительного блока определения скорости распространения звука в отходящих газах соединен с вторым входом третьего вычислитель.ного блока определения уровня ванны в конвертере, вьохрд блока определения положения 1 кислородной фуркЕл подключен -к входу (Л второго вычислительного блока определения текущего внутреннего радиус са конвертера, второй вход которого соединен с :выходом блока определения веса чугуна, а третий вход подключен к выходу блока определения веса лома, причем выход второго вычислительного блока определения (текущего внутреннего радиуса кон- . вертера подключен к третьему входу третьего вычислительного блока опрео: деления уровня ванны в конвертереjвы4 СО ход последнего соединен с входом регистрирующего прибора. 2. Устройство по п.1, о т л и ч асо ю щ е е с я тем, что вычислительный блок определения скорости распространения звука в отходящих газах содержит блок умножения, задатчик величины молекулярного веса двуокиси углерода, задатчик величины молекулярного веса окиси углерода, сумматор , задатчик единицы,, второй блок умножения, третий блок умножения, задатчик величины удельной изобарной теплоемкости углерода, второй сумматор , третий сумматор, блок деления , задатчик величины удельной изобарной теплоемкости окиси углерода.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

Я59 С 21 С 5 30

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

М ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3309645/22-02

1 (22) 10,04.81 (46) 23,03 ° 83. Бюл. В 11. (72) Т,С. Намазбаев, A.Ê. Шаканов, А.Я. Гуммель, В.В. Хлащев, Д.И Туркевич, П.И. Югов, Ю.A. Романов и M.A.Àêáèåâ (71) Особое(проектно-конструкторское бюро Научно-производственного объединения "Черметавтоматика" (53) 669.184.136(088.8) (56) 1. Патент Франции 9 2185687, кл, С 21 С 5/30, 1973.

2. Патент Франции 9 2289893 кл. С 21 С 5/28, 1975. (54)(57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ

УРОВНЯ ВАННЫ В КОНВЕРТЕРЕ, содеожашее датчик звукового давления, связанный с входом широкополосного усилителя, частотно-избирательный усилитель,выход которого связан с входом детектора, а выход последнего соединен с входом блока унификации, регистрирующий прибор, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повышения достоверности контроля уровня ванны конвертера, в.него введены блок автоматического регулирования усиления, блок определения температуры отходящих газов, блок определения содержания двуокиси углерода. в;отходящих,газах, вычислительный блок определения скорости распространения звука в отходящих газах, блок определения положения киалородной фурмы, блок определения веса чугуна, заливаемого в конвертер, блок определения веса лома, загружаемого в конвертер,второй вычислительный блок определения текущего внутреннего радиуса конвертера, третий вычислительный блок определения уровня ванны в конвертере, при этом выход широкополосного усилителя подключен к входу блока автома.тического регулирования усилителя, чод которого подключен к входу час. SU„„1006499 А тотно-избирательного усилителя, а выход последнего соединен с первым входом

; третьего вычислительного блока, выход блока определения температуры отходящих газов подключен к первому входу вычислительного. блока определения скорости распространения звук@ в отходящих газах, .второй вход которого подключен к выходу блока определения содержания двуокиси углерода в отходящих газах, причем выход вычислительного блока определения скорости распространения звука в отходя. щих газах соединен с вторым входом третьего вычислительного блока определения уровня ванны в конвертере, выход блока определения положения Ж кислородной фуриы подключен к входу второго вычислительного блока определения текущего внутреннего радиуса конвертера, второй вход которого ° соединен c,âûõâäîì-блока определения веса чугуна, а третий вход под- Я ключен к выходу блока определения веса лома, причем выход второго вычислительного блока определения

{текущего внутреннего радиуса конвертера подключен к третьему входу третьего вычислительного блока определения уровня ванны в конвертере,выход последнего соединен с входом регистрирующего прибора.

2. Устройство по п.1, о т л и ч аю щ е е с я тем, что вычислительный блок определения скорости распро.странения звука в отходящих газах содержит блок умножения, задатчик величины молекулярного веса двуокиси углерода, задатчик величины молекулярного веса окиси углерода, сумматор, эадатчик единицы,. второй блок умножения, третий блок умножения, задатчик величины удельной изобарной теплоемкости углерода, второй сумматор, третий сумматор, блок деления, задатчик величины удельной изобарной теплоемкости окиси углерода, 1006499 четвертый блок умножения, пятый. блок умножения, задатчик величины удельной изохорной теплоемкости двуокиси углерода, четвертый сумматор, второй задатчик единицы, шестой блок. умножения, задатчик величины, удельной изохорной теплоемкости окиси углерода, пятый сумматор, седвмой блок умножения, задатчик величины универсальной газовой постоянной, восьмой блок умножения, второй блок деления, при этом выход блока определения содержания двуокиси углерода в от. ходящих газах подключен соответственно к первым входам блока умножения, сумматора, четвертого блока уй-. ножения, пятого блока умножения и четвертого сумматора, а выходы задатчика величины молекулярного веса окиси углерода, эадатчика единицы, задатчика величины удельной изобарной теплоемкости окиси углерода,задат чика величины удельной изохорной теплоемкости двуокиси углерода и второго задатчика единицы подключены соответственно к вторым входам блока умножения, сумматора, четвертого. блока умножения, пятого блока умножения и четвертого сумматора, выход сумматора подключен соответственно к первым входам второго блока умножения и третьего блока умножения, вторые входы двух последних блоков подключены соответственно к выходам задатчика величины молекулярного веса окиси углерода и задатчика величины удельной иэобарной.теплоемкости двуокиси. углерода, выходы блока умножения и второго .блока умножения подключены соответственно к первому .и второму входам третьего сущ атора, выходы третьего блока умножения и четвертого блока умножения подключены соответственно к первому и второму входам второго сумматора, выходы задатчика величины удельной изохорной теплоемкости окиси углерода и четвертого сумматора подключены соответственно к первому и второму входам шестого блока умно- жения, выходы пятого блока умножения и шестого блока умножения под- .

)ключены соответственно к первому и второму входам пятого сумматора, вы- ходы блока определения температуры, L отходящих газов и задатчика величины универсальной газовой постоянной подключены соответственно к пер-. вому и второму входам седьмого блока умножения, выходы третьего сумматора и второго сумматора подключены соответственно к первому и второму вхо- . дам блока деления, выходы седьмого блока умножения и блока деления подключены соответственно к первому и второму входам восьмого блока умноже ния, выход которого подключен к пер-, вому входу второго блока деления, а второй вход второго блока деления подключен к выходу пятого сумматора. 3. Устройство по п,1, о т л и ч Й "ю щ е е с я тем,что второй вычис лительный блок определения текущего внутреннего радиуса конвертера содержит управляемый ключ, блок памяти, второй управляемый ключ, второй блок памяти, третий управляемый ключ, третий блок памяти, задатчик коэффициента К6, сумматор, задатчик величины высоты внутренней части конвертера, второй сумматор, задамчик вели- чины высоты от горловины конвертера до верхней точки положения фурмы, задатчик величины высоты нижней части полости конвертера, блок умножения, задатчик величины p9, блок деления, блок извлечения квадратного корня, четвертый блок памяти, при этом выход блока определения веса чугуна, заливаемого в конвертер, подключен через последовательно соединенные управляемый ключ, блок памяти к второму входу сумматора первый вход которого подключен к выходу эадатчика коэффициента К6, выход блока определения веса лома, эагружаемо. го в конвертер, подключен через последовательно соединенные второй управляемый ключ, второй блок памяти.к третьему входу сумматора, выход блока определения положения кислородной фурмы подключен через последовательно соединенные третий управляемый ключ, третий блок памяти к второму входу второго сумматора,первый вход которого подключен к выхо» ду задатчика величины высоты внутренней части конвертера, .выходы задатчика величины высоты от горловины конвертера до верхней части положения фурми и задатчика величины вы соты нижней части полости конвертера подключены соответственно к третьему и четвертому входам второго сумматора, выход задатчика величины р и второго сумматора подключены соответственно к первому и второму,входам блока умножения, выходы сумматрра и блока умножения подключены соответственно к первому и второму входам блока деления, выход последнего через блок извлечения квадратного корня подключен к входу четвертого. блока памяти.

4. Устройство по п.1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что третий вычислительный блок определения уровня ванны в конвертере содержит блок возведения во вторую степень, блок деления, задатчик коэффициента

К, блок умножения, второй блок де,ления, задатчик коэффициента К, сумматор второй блок умножения, третий блок умножения, задатчик коэффициента К, второй сумматор, эадатчик коэффициейта К4, блок извлечения

1006499 кубического корня, третий сумматор, задатчик коэффициента К, зацатчик величины h, блок сравнения, задатчик величины Н„, четвертый: сумматор, при этом выход блока унификации подключен через блок возведения во вторую степень к первому входу блока деления, второй вход которого подключен к выходу вычислительного блока определения скорости распространения звука в отходящих газах, выход блока деления подключен соответственно к первым входам. блока умножения,и второго блока умножения, второй вход блока умножения подключен к выходу задатчика коэффициента К>, выход второго вычислительного блока определения текущего внутреннего радиуса конвертера подключен соответственно к вторым входам блока второго блока умножения и второго блока деления, первый вход которого подключен к выходу блока умножения, выходы эадатчика коэффициента К,, второ1

Изобретение относится к черной ,металлургии, а именно к контролю .и регулированию процессов кислород-, но-конвертерной плавки, и может быть использовано в кислородно конвертерном производстве стали.

Известно устройство для контроля шлакообразования в ванне конвертера, содержащее датчик вибрации, выход которого через усилитель и полосовой фильтр подключен к детектору..Выход детектора подключен к самопишущему прибору. Причем между детектором и самопишущим прибороМ установлен регулятор уровня выходного сигнала.

Устройство работает следующим образом. Датчик вибрации, установ ленный на корпусе конвертера,преобразует механические колебания кор пуса в электрический сигнал, который усиливается и передается в полосовой фильто. настроенный на диапазон частот, чувствительный к динамике процесса шлакообразования °

Выделенный сигнал детектируется и

;подается на вход самопишущего прибора. Показания прибора характеризуют уровень и физическое состояние шлака в конвертере (1 .

Недостатком этого устройства является недостоверность его показаний вследствие влияния износа кладки футеровки на величину амплитуды виб-. рации конвертера.

В существующих условиях первые ,5-10% плавок от общего числа в камго блока деления подключены соответственно к первому и второму входам сумматора, выходы первого блока умножения и задатчика коэффициента

К> подключены соответственно к.первому и второму входам третьего блока умножения, выходы задатчика коэффициента К4 и третьего блока умножения подключены соответственно к первому и второму входам второго сумматора, выход которого через блок извлечения кубического корня подклю» чен к первому входу третьего сумма-.. тора, а второй вход последнего подключен к выходу задатчика коэффициента К5 выходы сумматора, задат- чика величины h< и третьего сумматора подключены соответственно к первому. второму и третьему входам блока сравнения, выходы.задатчика .величины Н и блока сравнения под.t ключены соответственно к первому и второму входам четвертого сумматора. пании (в зависимости от стойкостй футеровки.:Rонвертера) являются неконтролируемыми по шлакообразованию, так как по мере спекания футеровки

5 жесткость последней увеличивается и амплитуда колебаний конвер*ера ,уменьшается. В дальнейшем по мере износа футеровки в течение одной кампании, продолжающейся в среднем

)p один месяц, амплитуда вибрации конвертера, соответствующая нормальному состоянию и объему шлака, уменьшается в два раза.

Наиболее близким к изобретению 5 является устройство для определения уровня ванны в конвертере,. содержащее датчик звукового давления, который связан с широкополосным усилителем, выход: которого связан с входом низкочастотного фильтра.Выход низкочастотного фильтра подклю-чен к входу смесителя, который преобразует входной сигнал,пропорциональный резонансной частоте свободного объема рабочего пространства конвертера, в сигнал с промежуточной частотой по принципу супергетеродина. К второму входу смесителя подключен генератор колебаний (гетеродин), частота которого поэ-

30 воляет изменять в определенных пределах для выбора рабочей частоты из входного сигнала. Выход смесителя подключен к входу полосового фильтра, который связан с входом уси35лителя, выход которого соединен с входом детектора. Детектор соединен

100б499 с преобразователем напряжение — ток, на выходе которого получают унифицированный сигнал, пропорциональный резонансной частоте свободного объе ма конвертера,:которая: функционально зависит от уровня шлака в ванне конвертера P) . устройство работает следующим образом.

Датчик звукового давления преобразует акустический сигнал о ходе шпакообразования в электрический сигнал, который усиливается широкополосным усилителем и передается в низкочастотный фильтр, настроенный на диапазон частот, чувствительных к резонансной частоте свободного объема рабочего .пространства конвертера, с выхода которого поступает на первый вход смесителя сигнал, пропорциональный резонансной частоте свободного объема рабочего пространства конвертера, а к второму входу поступает сигнал, выработанный гетеродином. Разность частот этих сигналов проходит через полосовой фильтр. Изменяя частоту гетеродина, можно настроить Таким образом, что резонансная частота полосового фильтра будет совпадать с разностью частоты выходного сигнала гетеродина и резонансной частоты свободного объема рабочего пространства конвертера при минимальном уровне ванны. Сигнал .с выхода полосового фильтра усиливается усилителем и выпрямляется детектором, Детектор соединен с преобра-. зователем напряжение-ток, на выходе которого получают унифицированный сигнал, пропорциональный резонансной-частоте свободного объема рабочего пространства конвертера, кото,рая характеризует уровень ванны в конвертере.

Недостатком известного устройства является низкая точноать контроля шлакового режима, а именно уровня ванны конвертера, вследствие того, что одному и тому же уровню ван ны могут соответствовать различные резонансные частоты свободного объема рабочего пространства конвертера,.поскольку изменяется текущий внутренний радиус конвертера из-за износа футеровки в ходе кампании, что приводит к увеличению свободного объема рабочего пространства конвертера, причем свободный объем рабочего пространства состоит из цилиндрической и верхней части конвертера, представляющей собой усеченный конус, вследствие этого площадь поперечного сечения в цилиндрической и верхней части различна, поэтому в случае подъема уровня ванны до верхней части полости конвертера зависимость высоты свобОдного объема рабочего пространства от величины резонансной частоты свободного объема конвертера носит нелинейный характер.

Кроме того, изменение расхода

5 кислородного дутья и положения фурмы приводит к изменению амплитуды низкочастотной. составляющей ,акустического сигнала процесса о ходе шлакообразования соответ-!

О ствующей резонансной частоте свободного объема рабочего пространства конвертера, что, однако, не свидетельствует об изменении уровня ванны в конвертере. При этом низкочастотная составляющая акустического сигнала процесса о ходе шлакообразования, соответствующая резонансной частоте свободного объема . рабочего пространства конвертера, в режи-ле открытой и заглубленной струи имеет различную амплитуду вследствие того, что коэффициент поглощения акустического сигнала процесса шлаком на 4-5 порядков больше коэффициента поглощения акустического сигнала процесса в отходящих газах. Вследствие этого при использовании известного устройства при данной резонансной частоте свободного объема рабочего простЗ0 ранства, характеризующей уровень ванны в конвертере, низкочастотная составляющая акустического сигнала процесс о ходе шлакообразования изменяет величину своей амплитуды

35 при одном и том же уровне ванны, что и приводит к указанным погрешностям

Целью изобретения является повышение достоверности. контроля уровня

40 Ванны конвертера.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для контроля уровня ванны в конвертере, содержащее датчик звукового давления, свя45 занный с входом широкополосного усилителя, частотно-избирательный уси.литель, выход которого связан с входом дет,ектор.а, а выход последнего соединен с входом блока унификации и регистрирующий прибор,, введены блок автоматического регулирования усиления, блок определения температуры отходящих газов, блок опре50 деления содержания двуокиси углерода в отходящих газах, вычислительный блок определения скорости распространения звука в отходящих газах, .блок положения кислородной фурмы, блок определения веса чугуна, залив конвертер, второй*вычислительный блок определения текущего внутреннего радиуса конвертера, третий вычислительный блок определения уровня ванны в конвертере, при этом выход ваемого в .-конвертер,, блок Оп60: ределения веса лома, загружаемого

1006499 широкополосного усилителя подключен к входу блока автоматического регулирования усиления, выход которого подключен к входу частотно-избирательного усилителя, а выход последнего соединен с первым входом третье- 5 го вычислителительного блока, выход блока определения температуры отходящих газов подключен к первому входу вычислительного блока определения скорости распространения зву- . 10 ка в отходящих газах, второй вход которого подключен к выходу блока определения содержания двуокиси уг лерода в отходящих газах, причем выход вычислительного блока определения скорости распространения звука в отходящих газах соединен с вторым входом третьего вычислительного блока определения уровня ванны в конвертере, выход блока опре. деления положения кислородной фурми подключен к входу. второго вычислительного блока определения текущего внутреннего радиуса конвертера, второй вход которого соединен с выходом блока определения веса чугуна, а третий вход подключен к выходу блока определения веса лома, причем выход второго вычислительного блока определения текущего внутреннего . радиуса. конвертера подключен к третьеЗО му входу третьего вычислительного блока определения уровня ванны в конвертере, выход последнего соединен с входом регистрирующего прибора. 35

При этом вычислительный блок определения скорости распространения звука в отходящих газах содержит блок умножения, задатчик величины молекулярного веса окиси углерода, сумматор, 4g задатчик единицы, второй блок умноже:ния, третий блок умножения, задатчик величины удельной изобарной теплоемкости окиси углерода, четвертый. блок умножения, пятый блок умно,жения, задатчик величины удельной изохорной теплоемкости двуокиси углерода, четвертый сумматор, второй задатчик единицы,- шестой блок умноже . ния, задатчик величины удельной изохорной теплоемкости окиси углерода, пятый. сумматор, седьмой - блок умно- жения, задатчик величины универеальной газовой постоянной; восьмой блок умножения, второй блок деления, при этом выход, блока определения содержания двуокиси углерода в отходящих газах подключен соответственно к первым входам блока умножения, сумматора, четвертого блока умножения, пятого блока умножения и 60 четвертого сумматора, а выходы задатчика величины удельной изобатой ч теплоемкости окиси углерода, задат,чика величины удельной изохорной теплоемкости двуоииси углерода и втор я рого задатчика единицы подключены соответственно н вторым входам блока умножения, сумматора, четвертого блока умножения, пятого блока умножения и четвертого сумматора, выход .сумматора подключен соответственно к первым входам второго блока умно-. жения и третьего блока умножения, вторые входы двух последних блоков подключены соответственно к выходам задатчика величины молекулярно.го веса окиси углерода и задатчика величины удельной изобарной теплоемкости двуокиси углерода, выходы блока умножения и второго блока умножения подключены соответственно к первому и второму входам третьего сумматора, выходи третьего блока умножения и четвертого блока умно« жения подключены соответственно к первому и второму входам второго сумматора, выходы задатчика величины удельной изохорной теплоемкости окиси углерода и четвертого сумматора подключены соответственно к первому и второму входам шестого блока умножения, выходы пятого блока умножения и шестого блока умно:жения подключены соответственно к первому и второму входам пятого сумматора, выход блока определения температуры отходящих газов и задатчика величины универсальной газовой постоянной подключены соответственно к первому и второму входам седьмого блока умножения, выходы» третьего сумматора и второго сумматора подключены соответственно к первому и второму входам блока деления, выходы седьмого блока умножения и блока деления подключены соответственно к первому и второму входам восьмого блока умножения, выход которого подключен к первому входу второго блока деления, а второй вход второго блока деления подключен к .выходу пятого сумматора.

Кроме того, второй -вычислитель-. ный блок определения текущего внут- . реннего радиуса конвертера содержит управляемый ключ, блок памяти, второй управляемый ключ, второй блок памяти, третий управляемый кхйоч, третий блок памяти, задатчик коэффициента К сумматор, задатчик величины высоты внутренней части конвертера, второй сумматор, задат- ь чик величины высоты от горловины конвертера до верхней точки"положения фурмы, задатчик величины высоты нижней части полости конвертера, .блок умножения, заЦатчик величины piк l,блок деления, блок извлечения квадратно- го корня, четвертый блок памяти, при этом выход. блока определения веса чугуна, заливаемого в 1конвертер,: подключен через последовательно соединенные управляемый ключ и блок памяти

7 100б499 8 г ключены соответственно к первому и

1 второму входам сумматора„ выходы второго блока умножения и задатчика коэффициента К> поцключены соотвЕтственно к первому и второму входам третьего блока умножения, выходы здцатчика коэффициента К4 и третьего блока умножения подключены соответственно к первому и второму входам второго сумматора, выход которого через блок извлечения кубического корня подключен к первому входу третьего. сумматора, а второй вход последнего подключен к выходу задаччика коэффициента К>, выходы сумматора, задатчика величины h и третьего сумматора подключены соответственно к первому, второму и третьему входам блока сравнения, выходы задатчика величины Н и блока сравнения подключены соответственно к первому и второму входам четвертого сумматора.

На фиг. 1 изображена блок-схема одного из вариантов предлагаемого устройства; на фиг. 2 — геометрические размеры конвертора; на фиг.3 график сравнения определяемого уровня ванны при использовании предлагаемого и известного устройств с истинным значением уровня ванны конвертера.

Устройство содержит датчик 1 звукового давления, широкополосный усилитель 2, блок 3 автоматического регулирования усиления, частот но-избирательный усилитель 4, детектор 5, блок б унификации, третий вычислительный блок 7 определения уровня ванны в кислородном конвертере, регистрирующий прибор

8, блок 9 определения температуры отходящих газов, вычислительный блок 10 определения скорости распространения звука в отходящих газах,, блок 11 определения содержания двуокиси углерода в отходящих газах, блок 12 определения положения кислородной фурмы, второй вычислительный блок 13 определения текущего внутреннего радиуса конвертера, блок

14 определения веса чугуна, заливаемого в конвертер, блок 15 определения веса лома, загружаемого в конвертер.

Датчик 1 звукового давления может быть вйполнен в виде микрофона.

Широкополосный усилитель 2 представляет собой усилитель, рабочий диапазон которого ограничен сигналами, имеющими частоты f = 15 Гц и

fg = 1700 Гц, где ХН - нижняя граничная частота; fg - верхняя граничная частота.

Блок 3 автоматического регулирования усиления может. быть выполнен, например в виде усилителя с переменным коэффициентом усиления, к второму входу сумматора, первый вход которого подключен к выходу задатчика коэффициента К, выход блока определения веса лома, загружаемого в конвертер, подключен через последовательно соединенные второй управ- 5 ляемый ключ и второй блок памяти к третьему входу сумматора, выход блока определения положения кислородной фурмы подключен через последовательно соединенные третий управляемый 10 ключ и третий блок памяти к второму входу второго сумматора, первый вход которого подключен к выходу задатчика величины высоты внутренней части конвертера, выходы задатчика величины)5 .высоты от внутренней части конвертера выходы задатчика величины высоты от горловины конвертора до верхней точки положения фурмы и задатчика величины высоты нижней части полости конвертера подключены соответственно к третьему и чертвертому входам второго сумматора, выходы задатчика .величины p ti и второго сумматора подключены соответственно к первому и второму входам блока умножения, выходы сумматора и блока умножения подключены соответственно к первому и второму входам блока деления, выход последнего через блок извлечения квадратного корня подключен к входу четвер- 30 того блока памяти.

При этом третий вычислительный блок определения уровня ванны в кон-, вертере содержит блок возведения во вторую степень, блок деления, задат- 35 чик коэффициента К2, блок умножения, второй блок деления, задатчик коэффициента К1, сумматор, второй блок умножения, третий блок умножения, задатчик коэФфициента К, второй сум-40 матор, задатчик коэффициента К4,блок извлечения кубического корня, третий сумматор, задатчик коэффициента К, задатчик величины h блок сравнения, задатчик величины Н, четвеРтый сумматор, при этом выход блока унификации подключен через блок возведения во вторую степень к первому входу блока деления, второй вход которого подключен к выходу вычисли-. тельного блока определения скорости распространения звука в отходящих газах, выход блока деления подключен соответственно к первым входам блока умножения и второго блока умножения, второй. вход блока умножения подклю- 55 чен к выходу задатчика коэффициента

К, выход второго вычислительного блока определения текущего внутреннего радиуса конвертера подключен соответственно к вторым входам 60 блока второго блока умножения и второго блока деления, первый вход которого подключен к выходу блока умножения, выходы задатчика коэффициента К и второго блока деления подг

1006499 изменяющимся автоматически, и служит для поддержания на выходе блока 3 заданной величины амплитуды сигнала акустического процесса, усиленного широкополосным усилителем 2.Благодаря переменному коэффициенту усиления блока 3 амплитуда акустического сигнала процесса о ходе шлакообразования на выходе блока 3 автоматически поддерживается на заданном уровне без искажения спектра частот, 10 соответствующих резонансной частоте свободного объема рабочего пространства конвертера. Величина выходного сигнала блока 3 поддерживается на. заданном уровне независимо от измене- 5 ния величины амплитуды входного сигнала, зависящая в свою очередь от положения кислородной фурмы и расхода кислорода дутья.

При заглублении фурмы более 2 м, который соответствует периоду плавки, когда скорость обезуглероживания достигает максимальной величины, уровень кавитационных шумов процесса обезуг-. лероживания перекрывает уровень аэро- динамического шума кислородной струи, причем спектр частот кавитационных шумов процесса обезуглероживавия находится ниже 100 Гц, спектр резонансных частот свободного объема рабочего пространства конвертера при изменении уровня ванны от минимального до максимального значения также находится ниже 100 Гц, а частотный спектр помех находится выше

100 Гц. Таким образом, при заглубле- З5 нии фурмы более 2 м уровень полезного сигнала значительно выше уровня помех в диапазоне частот до 100 Гц.

Частотно-избирательный усилитель 4 представляет собой соединение усили- 40 теля с полосовым фильтром, например, со средней частотой порядка 70 Гц, причем эта резонансная частота фильтра пропорциональна резонансной час-. тоте свободного объема рабочего про- 45 странства конвертера, соответствующая моменту, когда уровень ванны конвертера находится на отметке, соответствующей 0,8 м от горловины конвертера.

Выпрямленное напряжение с детектора 5 преобразуется в пропорциональный ток в диапазоне 0-5 Ма.

Вычислительные блоки, 7, 10 и 13, могут быть представлены, например, в виде ЭВМ автоматизированной системы управления технологическим процессом конвертерной плавки (АСУ, ТП).

Блок 9 определения температуры отходящих газов представляет собой термометр сопротивлений TCM-5071. Блок 60

11 определения содержания двуокиси углерода в отходящих газах представляет собой газоанализатор типа урас-2. .Блок 12 определения положения фурмы представляет датчик типа КПФ-7367.

Блок 14 определения веса чугуна,заливаемого в конвертер, может быть представЛен в виде автоматизированной системы измерения веса чугуна, типа АИРИ-1.

Блок 15 определения веса лома, загружаемого в конвертер, может быть представлен в виде автоматизированной системы взвеЬжвания скрапа типа

УВС-1 разработки Карагандинского

ОПКБ.

Устройство работает.следующйм образом.

Перед началом плавки с выхода блока 14 определения веса чугуна, заливаемого в конвертер, сигнал, пропорциональный весу чугуна, посту. пает на вход вычислительного блока

13 и запоминается. С выхода блока

15 определения веса лома, загружаемого в конвертер, сигнал, пропорциональный весу лома, поступает на .вход вычислительного блока 13 и запоминается. Перед каждой сменой определяют расстояние,от уровня спокойной ванны до верхйего конического положения фурмы (при поднят той фурме1 посредством блока 12 определения положения фурмы. Сигнал с выхода блока 12, пропорциональный Н, поступает на вход вычислительного блока 13 и также запоминается. В вычислительном блоке 13 перед плавкой рассчитывается текущий внутренний радиус конвертера R и запоминается;

Во время плавки датчик звукового давления преобразует акустический сигнал кислородно-конвертерного процесса в электрический сигнал, который усиливается широкополосным усилителем и передается в блок 3 автоматического регулирования усиления. На выходе блока 3 получается сигнал постоянной амплитуды со спектром частот, соответствующих резо- нансной.частоте свободного объема рабочего пространства Конвертера.

С выхода блока 3 сигнал поступает на вход частотно-избирательного усилителя 4, при настройке которого ми« нимальная величина выходного сигнала 4 соответствует минимальному уровню ванны в конвертере и наоборот. усиленный сигнал выпрямляется детектором 5. Выпрямленное напряжение в блоке б унификации преобразуется в пропорциональный ток в диапазоне 0-5 мА. Сигнал с выхода блока б униФикации, пропорциональный резонансной частоте свободного объема рабочего пространства конвертера, поступает на вход вычислительного блока 7 определения уровня ванны в -кислородном конвертере.

На другие два входа 7 поступает с вычислительного блока 10 сигнал, пропорциональный скорости распрост1006499

12.

10 Н

Ф где Н - уровень ванны конвертера,м;

Н - высота конвертера, м;

R — внутренний радиус конвертера, м;

С - скорость распространения звука в отходящих газах, м/с;

Е - резонансная частота свободного объема конвертера,Гц;

h — высота конической части

2 конвертера, м;

K Ks — коэффициенты, зависящие от геометрических размеров конвертера..

Для большегрузных конвертеров

KàðÌÊ К = 0,92; КΠ—— 0,0081)

K = 0,0494; К4 = 10,54 и K> = 2,23.

Определение уровня ванны конвертера с помощью предлагаемого устройства основано на следующих теорети-. (ческих предпосылках.

Свободную от металла и шлака полость груши конвертера в первом приближении рассматривают как резонатор Гельмгольца. Собственная частота такого резонатора определяется его размерами и скоростью звука в газе, заполняющем полость конвертера.

Частота может быть определена .иэ уравнения

R (Ср »+ Oð,(1 Ч ядр М -Х+М" (4-Х)) (С, Х.С„"(4-y)l где С - скорость распространения звука в отходящих газах., м/с р

R — - универсальная газовая постоянная, Дж/моль ° К

Т - температура отходящих га- 25

or зов, К;

x — доля содержания СО в отходящих газах; (1-х)- доля содержания CO в отходящих газах; 30

Ср ср,С„ - соответственно удельные иэобарные и изохорные теплоемкости двуокиси и окиси углерода, дж/кг К;

М,,М вЂ” соответственно молекулярные З5Э веса двуокиси и окиси углерода.

Ввиду того, что вследствие износа кладки футеровки внутренний радиус конвертера увеличивается, а высота свободного объема рабочего простран- 4 ства также увеличивается, необходимо учитывать изменение величины R и Н

ОБЫ

Текущий внутренний радиус конвертера по данной плавке определяется в вычислительном блоке 13 по зависимости

С о Я (17 где R

6»

G и

Р

НК—

Н оЕи

h К ранения звука в отходящих газах, а также сигнал с выхода вычислительного блока 13, пропорциональный текущему внутреннему радиусу конвертера.

На первый вход вычислительного блока 10 поступает сигнал, пропорционал