Способ контроля плавки в электродуговой печи и устройство для его осуществления

Способ контроля плавки в электродуговой печи и устройство для его осуществления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ соцИАлистичесних

РЕСПУБЛИК

as®

3(59 Н 05 В 7 148 05 1/66

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCH0MV СВИДЕТЕЛЬСТВУ с

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 2937892/24-07 (22) 07.05.80 (46) 30.12.83. Бюл. Р 48 (72) D.П.Тихомиров, И.К.Шитов и B.С.Князев (711 Ордена Ленина и ордена Трудового

Красного Знамени производственное объединение "Невский завод" (53) 621. 365. 22 (088. 8) (561 1. Авторское свидетельство СССР

Р 358796, кл. Н 05 В 7/00, 1970 г.

2. L ichacl

Lxànto 2ichtbogenree gulung an einem

100-t 7icht bogenfen, "Elektrowarme

International" Ld. В., 1974, Bd. 32, Р 36, с. 335-339. (54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ ПЛАВКИ

В ЭЛЕКТРОДУГОВОЙ ПЕЧИ И УСТРОЙСТВО

ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) 1. Способ контроля плавки в электродуговой печи, при котором .. измеряют мгновенные значения тока дуги, фазного напряжения и индуктивность цепи дуги, по ним определяют мгновенные значения напряжения дуги, фсрмируют на основе тока и напряже.ния дугИ контрольный параметр и по его величине определяют стадию плавки, отличающийся тем, что, с целью повышения точности контроля, в качестве укаэанного параметра используют мгновенные значения активного сопротивления дуги в нескольких точках, которые соответствуют максимальному мгновенному значению тока и мгновенным значениям тока в пределах 0,1-5Ъ максимального значения.

2. Устройство для контроля плавки в электродуговой печи, содержащее датчики мгновенных значений тока, напряжения и скорости измерения тока, блок вычитания, входы которого соединены с датчиками мгновенных значений напряжения и скорости измерения тока, и два блока деления, Я о т л и ч а ю щ е е с я тем, что ж оно снабжено двумя управляемыми запоминающими блоками, первые входы которых соединены с датчиком тока, второй вход первого запоминающего ( блока соединен с датчиком напряжения, а его управляющий вход — c дат- ф чиком скорости изменения тока, второи вход второго запоминающего блока соединен с выходом блока вычитания, его управляющий вход — с выходом блока смещения, вход которого связан с датчиком тока, а выход каждого из запоминающих блоков подключен к входу блока деления.

1012769

Цель изобретения — понышение точности контроля. 40

Цель достигается тем, что в качестве указанного параметра используют мгновенные значения активного сопротивления дуги в нескольких точках, которые соответствуют максималь.45 ному мгновенному значению тока и мгновенным значениям тока в пределах 0,1-5В максимального значения.

Устройство для контроля плавки в электродуговай печи снабжено двумя управляеглыми запо>линающими блоками, первые нходы которых соединены с датчиком тока, второй вход первого запоминающего блока соединен с датчиком напря><ения, а его управляющий вход — с датчиком . скорости чзменения тока, второй вход второго запоминающего блока соединен с выходом блока вычитания, gro управляющий вход— с ныхадом блока смещения, вход которого связан с датчика>л тока, а выход 60 каждого из запоминающих блоков подключен к нходу блока деления.

На фиг.1 приведены типичные зависимости тока дуги от напряжения на ней и зависимости сопротивления ду- 65

Изобретение относится к области электрометаллургии, а именно к способам контроля плавки в электродуговых печах по косвенным парамет<>ам, и мажет быть использовано для осуществления непрерывного контроля плавки, для корректировки электрических режимов по ходу планки и при построении датчикон параметров плавки для систем АСУТП электроплавки стали.

Известен способ контроля плавки в электроцугоных печах по косвенным параметрам, полученным н результате анализа нысших гармоник токов дуг (Ц.

Недостатками этого способа являются сложность и низкая точность.

Известен такие способ контроля плавки н электродугоной печи, при котором измеряют мгновенные значения тока дуги, фазного напряжения и ин- 20 дуктивность цепи дуги, па ним определяют мгновенные значения напряжения на дуг6, формируют на основе тока и напряжения контрольный параметр и по его неличине определяют стадию 25 плавки (2) .

Известно также устройство для контроля плавки н электродугонай печи, содержащее датчики мгновенных значений тока, напряжения.и скорос- 30 ти изменения тока, блок вычитания, входы которого соединены с датчиками мгновенных значений напря><ения и скорости измерения тока и два блока деления P) . 35

Недостатком известных решений является низ кая точность контроля . ги от ее тока, полученные в результате проведенных авторами исследонанийи поясняющие предлагаемый способ контроля; на фиг.2 — общая схема устройства, реализующее предлагаемый способ.

При измерении индуктивности цепи дуги в трехфазной цепи без нулевого провода (в электродуговой печи) кроме ЭДС самоиндукции следует учитывать ЭДС, наводимую в цепи данной дуги изменяющимися токами двух других дуг. В окрестности перехода тока контролируемой дуги через ноль две другие дуги горят при установившихся больших токах, и добавление к ним малых таков третьей, контролируемой на участке зажигания дуги, не изменяет заметно ни этих токов, ни скоростей их изменения. На основании математического анализа и последующей экспериглентальной проверки установлено, что на участке зажигания дуги дополнительная ЭДС, созданаемая меняющимися токами двух других дуг в цепи контролируемой дуги, практически постоянна. Таким образом, напряжение на дуге на участке зажигания может быть описано формулой а )

Н =u-u о где Ц вЂ” напряжение на всей цепи с комплексной нагрузкой, индуктивность цепи, ток в цепи, <> — ЭДС, наводимая токами других дуг в цепи контролируемой.

Поскольку "o « О в первом приближении ее хо><»о не учитывать. На качестве контроля плавки это практически не сказывается. Описанный выше способ измерения мгновенных значений напряжения на участке зажигания дуги применим к любой из них, причем для каждой дуги измеренные значения определяются конкретными условиями в зоне этой дуги.

На фиг.1 приведены типичные для различных состояний процесса плавки зависимости между напрт жением и током дуги (кривые а, Б, В, Z) и соответствующие им зависимости мгновенных значений активного сопротивления от тока дуги (кривые g,e,&). Кривые д и g соответствуют горению дуги на твердой шихте. Постепенно они переходят в кривые <> и 8, наблюдаемые при доплавлении шихты. После добавления шлакообразующих наиболее характерными являются кривые <> и Ж, а короткому замыканию соответстнует прямая 1 . Эти кривые наглядно демонстрируют, что активное сопротивление дуги на участке зажигания в наибольшей степени отражает ход

1012769 плавки, а активное сопротивление при максимальном токе с особенностя1 ми процесса плавки практически не связано, что позволяет использовать его, например, для устранения зависимости результатов измерений мгновенных значений сопротивления на участке зажигания от длины дуги.

Устройство, контролирующее про= цесс плавки в зоне дуги Ь электродуговой печи 1, содержит датчик 2 тока, например усилитель, с входным сопротивлением,: близким к нулю, подключенный к трансфорглатору З,тока, датчик 4 скорости изменения тока, например усилитель напряжения, подключенный к поясу 5 Роговского, датчик

6 напряжения, в качестве которого может быть использован делитель напряжения, Выходы датчиков подключены к входам первого двухканальногр ана- 20 логового запоминающего блока 7 и к входам вычитающего блока 8, выходы которого подключены к входам второго запоминающего устройства 9. Датчик

° 2 тока подключен ко входу схемы уп- 25 равления блока 9 через блок 10 смеI дения. Выходы аналоговых запоминаю,щих блоков 7 .и 9 соединены с. входами преобразователей 11 и 12 деления, Аналоговый запоминающий блок может у)

- быть выполнен, например, на базе операционного усилителя с высоким входным сопротивлением, на входе которого установлен накопительный конденсатор, подключаемый к источнику 35 входного сигнала на время, за которое входной сигнал не успевает измениться (т.е. много меньше периода верхней гармоники сигнала, которую еще следует учитывать) . Для данного 40 случая это время составляет 0,5 »

<10 с. Управление подключением осуществляется ноль-органом, вырабатывающим импульс указанной выше длительности при прохождении сигнала на управляЮщем входе через ноль. Блок

10 смещения представляет собой суммирующий усилитель, на один вход которого подано регулируемое смещение, величина которого соответствует 0,15Ъ максимального значения сигнала тока и может регулироваться, а на второй вход подан сигнал с датчика мгновенных значений тока. Преобразователь деления выполнен пб схеме

"широтно-импульсный — амплитудный модулятор".

Устройство работает следующим образом. Во время прохождения сигнала скорости изменения тока через ноль (T.å. при максиглальном мгновенном 60 значении тока) блок 7 фиксирует одновременно значения тока и напряжения в этот момент. Сигналы, пропорци ональные этим значениям, поступают в преобразователь 11 деления, выходной сигнал которого пропорционален сопротивлению (активному) цепи дуги при максимальногл токе.

Сигналы глгновенных значений напряжения и скорости изменения тока поступают на вычитающий блок 8, где путем вычитания ЭДС самоиндукции вырабатывается сигнал напряжения на дуге. Этот сигнал вместе с сигналом тока поступает на запоминающий блок

9, фиксирующий значения тока и напряжения в момент прохождения тока через установленную в процентах от максимального значения тока. величину, задаваемую блоком 10 смещения. Сигналы тока и напряжения с блока 9 передаются в преобразователь 12 деления, сигнал на выходе которого пропорционален мгновенному значению активного сопротивления дуги на участке зажигания.

Основное преимущество предлагаемого способа заключается в том, что для контроля процесса плавки используют параметры, непосредственно характеризующие нелинейность сопротивления контролируеглой дуги, а не вторичные параметры, например гармоники тока, вызванные этой нелинейностью и ччто даже не связанные с ней однозначно.

Наиболее перспективно применение предлагаемого изобретения при построении датчиков параметров плавки для АСУТП и систем автоматизированного контроля, работающих в режиме "со ветчика сталевара".

Применение предлагаемого изобреJ тения позволит за счет поддержания оптимального энергетического режима с учетом конкретных условий, складывающихся в зоне нагрева каждой дуги, на 10-15Ъ сократить время плавки, на

5-8Ъ снизить удельный расход электроэнергии, на 30-40% снизить износ футировки, оптимизировать состав и время ввода шлакообразующих, а также предупредить аварийные ситуации.

Экономический эффект от внедрения изобретения в качестве датчика АСУТП выплавки стали только на одной

50-тонной электродуговой печи ПО

"Невский завод" им.В.И.Ленина по предварительным расчетам составит не менее 50 тыс.рублей. Значительно больший эффект может быть достигнут на СВМ электродуговых печах емкостью

100, 150 и 200 т.

1012769

1012 769

Составитель Г.Тараканова

Редактор Л.Письман Техред A,Ач, . . Корректор А.Повх

Заказ 10592/8 Тираж 845 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная, 4