Система управления конверторной плавкой

Система управления конверторной плавкой

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

1. СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ КОНВЕРТОРНОЙ ПЛАВКОЙ, содержащая блок регистрации падения напряжения на участке измерительной цепи земля фурма конвертора, отличающаяся тем, что, с целью повышения выхода готового продукта за счет прогнозирования выбросов в кислородно-конверторном процессе и своевременного принятия управляющих воздействий , она дополнитель.но содержит блок контроля содержания кислорода в шлаке, дифференциатор, интегратор, четыре эл-eNJeHTa сравнения, два логических И, блок управления положением фурмы .и блок управл ения расходом дутья, при этом выход блока регистрации падения напряжения через дифференциатор подсоединен к входу первого элемента сравнения,через интегратор - к входу второго элемента сравнения и непосредственно к входу третьего элемента сравнения, выход блока контроля содержания кислорода в шлаке подсоединен к входу четвертого элемента сравнения, входы первого элемента И подключены соотд ветственно к выходам первого, второ-S го и четвертого элементов сравнения, . входы второго элемента И подсоединень (// соответственно к выходам второго и третьего элементов сравнения, входы блока управления положением фурмы подсоединены соответственно к выходам второго и четвертого элементов срав .нения, а входы блока управления расходом дутья соответственно к выходам дифференциатора и логическихэлементов И. ND Э уУ

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ РЕСПУБЛИК

3(5В С- 21 С 5/30

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABT0PCHOIVIY СВИДЕТЕЛЬСТВУ .

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ CCCP

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И. ОТКРЬГГИЙ (21) .3409996/22-02 (221 23.03.82 (46) 07,10 ° 83. Бюл. 9 37 (72) А.М. Поживанов, В.В. Рябов, С.A. Дубровский, С.П. Паринов, В.A. Щеглов, А.П. Неретин .и A.Á. Морозов (71) Сибирский ордена Трудового

Красного Знамени металлургический институт игл. Серго Орджоникидзе (531 669.184.136(088.8 J (56) 1. Туркенич Д. И. Управление

;плавкой стали в конверторе. М., "Ме,таллургия", 1971, с, 326-331.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 502948, кл. С 21 С 5/30, 1972. (54)(57 ) 1. СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ КОНВЕРТОРНОЙ ПЛАВКОЙ, содержащая блок регистрации падения напряжения на участке измерительной цепи земля фурма конвертора, о т л и ч а ю щ ая с я тем, что, с целью повышения выхода готового продукта за счет прогнозирования выбросов в кислородно-конверторном процессе и своевременного принятия управлякхдих воздействий, она дополнительно содержит

„„SU„„1046290 А блок контроля содержания кислорода в шлаке, дифференциатор, интегратор, четыре элемента сравнения, два логических элемента И, блок управления положением фурмы .и блок управления расходом дутья, при этом выход блока регистрации падения напряжения через дифференциатор подсоединен к входу первого элемента сравнения,через интегратор - к входу второго .элемента сравнения и непосредственно к входу третьего элемента сравнения, выход блока контроля содержания кислорода в шлаке подсоединен к входу четвертого элемента сравнения, входы . первого элемента И подключены соответственно к выходам первого, второ-Е го и четвертого элементов сравнения, входы второго элемента И подсоединен соответственно к выходам второго и . дф третьего элементов сравнения, входы блока управления положением фурмы подсоединены соответственно к выходам второго и четвертого. элементов срав.нения, а входы блока управления рас- ходом дутья соответственно к выходам дифференциатора и логических элементов И.

1046290

2. Система по п. 1, о т л и ч а вщ а я с я тем, что блок управления положением фурмы содержит задатчик программного изменения положения фурмы, последовательно соединенные за.цатчик величины скачкообразного изменения положения фурмы, ключ и сумматор,к второму нходу которого подсоединен выход задатчика программного изменения положения фурмы, последовательно соединенные реле времени и логический элемент ИЛИ, выход которого подсоединен к входу управления ключа, а второй вход — к выходу четвертого элемента сравнения, при этом вход реле времени подсоединен к выходу второго элемента сравнения.

Изобретение относится к черной металлургии, а именно к автоматизации конверторной плавки.

Известна система управления конверторной плавкой, включающая блок 5 контроля расхода кислорода, устройство определения скорости окисления углерода или коэффициЕнта распределения кислорода по результатам контрОля расхода и химического анализа отходящих газов, блок сравнения рассчитанных параметров с эталонными и блок расчета текущего расхода кислорода (1 ).

Недостатком этой системы является низкая точность прогнозирования выбросов шлака и металла из конвертора. Воэможность появления выбросов фиксируется в момент превышения текущей скоростьв обезуглероживания 20 или коэффициентом распределения кислорода эталонного значения. В этом случае принимаются управляющие воздействия, направленные на их ликвидацию. Однако условия зарождения выбросов определяются не только ско-. ростью выгорания углерода, а в большей степени зависят от состояния шлакометаллической эмульсии в агрегате (окисленность шлака, уровень 30 шлака и т.д. ). Кроме того, параметры отходящих газов измеряются с запаздыванием (15-40 с ) из-за удаленности точки отбора пробы и c áîëüøîé погрешностью, вносимою подсосами возду- 35 ха и дачей сыпучих материалов, что снижает эффективность принимаеиых управляющих воздействий.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигае.мому результату является устройст3. Система поп. 1, отлмч аю щ а я с я тем, что блок управления расходом дутья содержит задатчик программного изменения расхода кислорода, иннертор, последовательно сосоединенные ключ, переключатель, усилитель, интегратор и сумматор, второй вход которого подсоединен к выходу задатчика программного изменения расхода кислорода, вход управления ключа подсоецинен к выходу первого логического элемента И, вход управления переключателя подсоединен

К выходу второго логического элемента И, нторой выход переключателя подсоединен к .иннерторуг выход которого подсоединен к входу усилителя, а вход клича подсоединен к выходу дифференциатора.

2 но, реализующее известный способ контроля переокисленности шлака по ходу продувки металла н конверторе, заключающийся в определении переокисленности шлака по отрицательной разности потенциалон, возникающей на участке измерительной цепи земля— фурма конвертора.

Устройство, реализующее способ, содержит электрод, опускаемый в шлакометаллическую эмульсию, и вторичный прибор, входная клемма которого подключена к электроду, и нулевая к заземленному корпусу агрегата. В качестве электрода используется фурма агрегата. При допустимой окисленности шлака на фурме возникает потенциал положительный относительно корпуса агрегата. В случае переокисленности шлака по ходу продувки потенциал на фурме изменяет полярность на отрицатель ную (2 3.

Однако появление отрицательного потенциала не всегда сопровождается выбросами, так, например, при заметалливании фурмы наблюдается смена полярности, не зависящая от состояния шлакометаллической эмульсии. В этом случае принимаемые управляющие воздействия приводят к сворачиванию шлака и,как следствие, к потерям металла и выбросам. Невозможность расчета управляющих воздействий (изменение положения фурмы и интенсивности продувки ) в зависимости от изменения состояния конверторной ванны часто приводит к тому, что принимаемые управляющие воздействия (в основном, изменение положения фурмы ) ока- зываются недостаточными, т.е. не ликвидирувт полностью выбросы.

1046290

Целью изобретения является повышение выхода готового продукта за счет прогнозирования выбросов в кислородно-конверторном процессе и своевременного принятия управляющих воздействий. 5

Поставленная цель достигается тем, что система управления конверторной плавкой, включающая блок регистрации падения напряжения на. участке измерительной цепи земля— фурма конвертора, дополнительно содержит блок контроля содержания кислорода в шлаке, дифференциатор, интегратор, четыре элемента сравнения, два логических элемента И, блок уп- 15 равления положением фурми и блок управления расходом дутья, при этом выход блока регистрации падения напрятения через дифференциатор подсоедйнен к входу первого элемента сравнения, через интегратор — к входу второго элемента сравнения .и непосредственно — к входу третьего элемента сравнения, выход блока контроля содержания кислорода в шлаке 2S подсоединен к входу четвертого элемента. сравнения, входы первого элемента И подключены соответственно к выходам первого, второго и четвертого элементов сравнения, входы второго элемента И подсоединены соответ- ЗО ственно к выходам второго и третьего элементов сравнения, входы блока управления положением фурмы подсоединены соответственно к выходам второго и четвертого элементов сравнения, а входы блока управления расходом дутья соответственно и выходам дифференциатора и логических элементов И.

Причем блок управления положением 40 фурми содержит задатчик программного изменения положения фурмы, последовательно соединенные задатчик величины скачкообразного изменения положения фурмы, ключ и сумматор, к втоРо- 45 му входу которого подсоединен выход задатчика программного изменения положения фурмы, последовательно соединенные реле времени и логический элемент ИЛИ, выход котоРого подсоединен к входу управления ключа, а второй вход — к выходу четвертого элемента сравнения, при этом вход реле времени подсоединен к выходу второго элемента сравнения.

Кроме того, блок управления расходом дутья содержит задатчик прог-. раммного изменения расхода кислорода, инвертор, последовательно соединенные ключ, переключатель, усилитель, интегратор и сумматор, второй вход которого подсоединен к выходу задатчика программного изменения расхода кислорода, вход управления ключа подсоединен к выходу первого логического элемента И, вход управления пе- 65 реключателя подсоединен к выходу второго логического элемента И, второй выход переключателя подсоединен. к инвертору, выход которого подсоединен к.входу усилителя, а вход ключа подсоединен к выходу дифференциатора.

На фиг.1 изображена функциональная схема предлагаемой системы управления конверторной плавкой; на фиг.2 функциональная схема блока управления положения фурмы; на фиг.3 — функциональная схема управления расходом кислорода.

Система содержит блок 1 регистрации падения напряжения на участке измерительной цепи земля — фурма конвертора, блок 2 контроля содержания кислорода в шлаке, дифференциатор 3, интегратор 4, четыре элемента 5 — В сравнения, два логических элемента

И 9 и 10, блок 11 управления положением фурмы и блок 12 управления рас-. ходом дутья. Блок 11 управления положением фурмы содержит.задатчик величины скачкообразного изменения положения фурмы 13, ключ 14, логический элемент ИЛИ 15, реле 16 вре- . мени, сумматор 17 и задатчик 18 программного изменения положения фурмы. Блок 12 управления расходом дутья содержит ключ 19, переключатель

20, усилитель 21, интегратор 22, сумматор 23, инвертор 24 и эадатчик

25 программного .изменения расхода.

На фиг.1 — 3 значения текущего расI хода кислорода и положения фурмы. обоз начены с g2 и H ф соответственно.

При наведении шлака в кислородном конверторе на участке измерительной цепи земля — фурма создается падение напряжения (сигнал ЭДС ), изменение которого характеризует динамику шлакового режима.

Уход сигнала ЭДС в отрицательную область свидетельствует о накоплении кислорода в ванне, а интегрирование его позволяет оценить величину переокисленности шпака. Скорость накопления кислорода в шлаке может быть уменьшена за счет повышения "жесткости" продувки опусканием фурмы на определенную величину относительно программного уровня. Опускание фурмы должно осуществляться с момента достижения интегралом критического значения (О, 1 m Y мин/т 1, при меньших значениях интеграла опасность выбросов отсутствует. Однако проведенными исследованиями на конверторах различной емкости было установлено, что опускание фурмы в момент достижения величиной интеграла отрицательной

ЭДС критического значения не исключает возникновение выбросов, так как наблюдаемое при этом перераспределение кислорода дутья между шлаком и металлом недостаточно для снижения

104б290

Перед началом работы системы управления конверторной плавки по.ре.зультатам экспериментов задаются предельные знамения накопленного в шлаке кислорода для срабатывания четвертого элемента 2 сравнения и критическое значение интервала отрицательного падения напряжения для срабатывания второго элемента б .сравнения.

60 количества кислорода в шлаке. Выбросы наблюдаются в период подъема скорости обезуглероживания, начало которого совпадает с моментом равенства нулю производной сигнала ЭДС..

С этого момента осуществляется снижение расхода дутья с целью понижения скорости обезуглероживания.

Причем это снижение происходит с учетом интенсивности потребления накопленного в шлаке кислорода, которая характеризуется скоростью выхода сигнала ЭДС из отрицательной области.

После выхода сигнала ЭДС из отрицательной области пропорционально скорости нарастания сигнала ЭДС восста- 15 навливается расход дутья.

В ряде случаев уход сигнала ЭДС в отрицательную область может быть вызван причинами, не. связан йми с наводкой .переокисленного шлака. Так, например, .это явление наблюдается ,при черезмерном ошлаковывании фурмы.

Несвоевременность распознавания этого факта и нанесение управляющих воздействий приводит к свариванию р» .шлака и как следствие к .снижению качества металла и уменьшению производительности агрегата за счет потерь металла с выносами. Для подтверждения наличия переокисленного шлака, оперативное распознавание которого выполняется по сигналу ЭДС, дополнительно определяется количество накопленного в ванне конвертора. кислорода по результатам контроля состава и количества отходящих газов.

Непосредственное использование параметров отходящих газов для расчета управляющих воздействий »е дает положительных результатов в борьбе с выбросами из-за большого запазды- 40 вания в их получении (15-40 с 1. Проверка наводки переокисленного шлака проводится по истечении времени запаздывания с момента опускания фурмы. Если рассчитанное количество,45 накопленного в шлаке кислорода превышает предельное значение, соответствующее наводке переокисленного шлака, расход дутья в период выхода сигнала ЭДС из отрицательной области щ0 снижается, в противном случае фурму возвращают на программный уровень, а расход дутья не изменяется.

Работает система управления конверторной плавкой следующим образом.

С момента начала продувки включается блок 1 регистрации падения напряжения и блок 2 контроля содержания кислорода в шлаке. Содержание кислорода в шлаке определяют в соответствии с формулой

C о =а и 100 %ог (q"ььсо+,><&(CO>+0<) 2QM2)dt,, (1 f

0 где Ош — количество накопленного шлаком кислорода>

Я - количество кислорода,,поданного в конвертор с дутье1л к моменту времени - расход отходящих газов;

02,СО,СΠ— концентрации кислорода, окиси и двуокиси углерода в отходящих газах.

От блока 1 регистрации падения напряжения сигнал поступает на входы дифференциатора 3, интегратора 4 и третий элемент 7 сравнения. От блока

4 сигнал интеграла падения напряжения подается на, второй элемент б сравнения, если. текущее интегральное значение превысит критическое. значение,, элемент сравнения вырабатывает сигнал, который поступает на входы логических элементов И (блоки

9 и 10 ) и в блок 11 управления поло жением фурмы. От блока дифференцирования сигнал поступает на первый вход блока 12 управления расходом дутья и на вход первого элемента 5 сравнения.

При положительном значении производной падения напряжения первый элемент сравнения вырабатывает сигнал, который подается на второй вход первого логического элемента И 9, на третий вход которого поступает сигнал при срабатывании четвертого элемента 8 сравнения, когда количество накопленного в шлаке кислоро да, рассчитанное в блоке 2, превысит предельное значение. Первый логический элемент И 9 срабатывает, если имеются сигналы на. всех трех

его входах, и вырабатывает выходной сигнал, который подается иа. второй вход блока 12 управления расходом дутья.При превышении сигналом ЭДС нуля срабатывает третий элемент 7 сравнения, с выхода которого сигнал поступает на второй вход второго логического элемента И 10. При срабатывании логического элемента И 10 выходной сигнал подается на третий вход устройства управления расходом дутья.

На второй вход блока 11. управления положением фурмы поступает сигнал при срабатываний четвертого элемента

8 сравнения.

Блок управления положением фурмы работает следующим образом.

1046290

Перед началом продувки устанавливаетая програм ла изменения положения фурмы (блок 18 ), а на задатчике 13 величина, на которую опускается фурма в случае наводки переокисленного шлака. На плавках с нормальным шла-. э ковым режимом за счет наличия ключа

14 сигнал коррекции с выхода блока.

13 не поступает на вход сумматора 17 и изменение положения фурмы осуществляется в соответствии с принятой программой. В момент распознавания ситуации о наводке переокисленного шлака поступает сигнал от блока 6, который включает реле 16 времени, с выхода которого .сигнал в течение 15 времени, равного времени запаздывания системы контроля газового анализа, подается на первый вход логического элемента ИЛИ 15. На второй вход элемента ИЛИ поступает сигнал при сраба-2О тывании четвертого элемента сравнения 8. Если на входе элемента ИЛИ имеется хотя бы один сигнал, то элемент ИЛИ вырабатывает сигнал, кото- рый подается на управляющий вход ключа 14. При наличии управляющего сигнала ключ замкнут и осуществляется коррекция положения фурмы.

По истечении времени работы реле времени сигнал на первый вход элемента ИЛИ не поступает и, если нет сигнала от четвертого элемента 9 сравнения, клич 14 размыкается, а фурма возвращается в исходное положение.

Блок управления расходом кислоро- 35 да работает следующим образом.

Перед началом продувки задатчиком

25 устанавливается программа изменения расхода кислорода. В ходе продувки эта программа корректируется 40 при наличии сигнала от логического блока 9, который подается на управляющий вход ключа 19. В этом случае сигнал от дифференциатора проходит через инвертор 24 или непосредственно на вход усилителя 21. Через инвертор сигнал подается при отсутствии сигнала от второго логического элемента И 10,который подается на управ» ляющий вход переключателя 20. От блока 21 усиленный сигнал подается на вход интегратора 22, от которого сигнал, пропорциональный величине коррекции расхода кислорода, поступает на первый вход сумматора 23. На второй вход сумматора поступает от задатчика 25 програминого измерения расхода кислорода сигнал, пропорциональный задании на интенсивность дутья. На выходе сумматора имеем сигнал скорректированной величины интенсивности продувки.

Точность прогнозирования выбросов по падению напряжения на участке из- мерительной цепи земля — фурма составляет 55-65%. Введение блока интегрирования Падения напряжения, т.е. количественной оценки степени переокисленности шлака, и проверка по количеству накопленного в шлаке кислорода правильности прогнозирования выбросов повышает точность прогноза до 80-90%.

Расчет управляющих воздействий (коррекция положения фурмы и расхода кислорода ) с учетом изменений состояния конверторной ванны позволяет снизить потери леталла с выбросами и выносами на 25 — 30% по сравнению с известным (базовый объект )при

"ручном" управлении. Для кислородноконверторного цеха производительностью 4 млн.т стали в год прогнозирование выбросов при наводке переокисленного шлака и своевременное принятие управляющих воздействий позволяет снизить потери металла на

8+12 тыс.т в год.

Составитель A. Абросимов

Редактор Н. Джуган Техред С. Мигунова Корректор А, Повх

Заказ 7665/24

Тираж 568 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4