Устройство для контроля уровня шлака в кислородном конвертере

Устройство для контроля уровня шлака в кислородном конвертере

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ -, УРОВНЯ ИШАКА В КИСЛОРОДНОМ КОНВЕРТОРЕ , содержащее последовательно сое диненные датчик звукового давления, предварительный усилитель, низкочастотный фильтрf смеситель, полосовой фильтр, усилитель, детектор, преобразователь напряжение-ток, регистриру1а1101й прибор, а также гетеродин, выход которого соединенс первым входом смесителя, о т л и ч а ющ е ее я тем,что, с цепью повышения точности и надежности контроля уровня шпака в кислородном конверторе , в него дополнительно введены блок автоматического регулирования усиления, датчик определения мрмента погружения фурмл в металл, компаратор, коммутатор, блок контроля положения фурмы датчик температуры отходящих гадов, анализатор состава отходяврпс газов и блок расчета уровня шпака в конверторе, причем вход блока автоматического регулирования усиления подключен к выходу низкочастотного фильтра, а выход - к второму входу смесителя, последовательно соединены между собой датчик определения момента погружения фурьш в металл, компаратор и коьмутатор, к второму входу коммутатора подключен выход блока контроля положения фурмы, к первому входу блока расчета уровня шлака в конверторе подключен выход преобразователя напряжение-ток, к второму его входу - выход датчика температуры отходящих газов, к третьему входу - выход анализатора состава отходящих газов и к четвертому входу подключен выход коммутатора, а выход его подключен к входу регистри-.. рующего прибора.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

09) (l3) Зся) C 21 С 5/30

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТЖ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ!1

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3318763/22-02 (22) 17.07.81 . (46) 30.03.84. Бюл. В 12 (72) Т.С.Намазбаев, Д.И.Туркенич, А.К.Шоканов, Ю .А.Романов и С.А.Донской (71) Особое проектно-конструкторское бюро Научно-производственного

;объединения "Черметавтоматика" (53) 669. 184.244.66:658.562(088.8), (56) 1, Патент Фракции В 2185687, кл. С 21 С 5/30, 1973.

2. Патент Франции В 2289893, кл. С 21 С 5/28, 1976. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ

УРОВНЯ ШЛАКА В КИСЛОРОДНОИ КОНВЕРТОРЕ, содержащее. последовательно сое-. диненные датчик звукового давления, предварительный усилитель, низкочастотный фильтр, смеситель, полосоной фильтр,. усилитель, детектор, преобразователь напряжение-ток, регистрирующий прибор, а также гетеродин, выход которого соединен с первым входом смесителя, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности и надежности контро ля уровня шлака в кислородном конверторе, в него дополнительно введены блок автоматического регулирования усиления, датчик определения мрмента погружения фурми в металл, коипаратор, коммутатор, блок контроля положения фуриы1 датчик температуры отходящих газов, анализатор состава отходящих газов и блок расчета уровня шлака в конверторе, причем вход блока автоматического регулирования усиления подключен к выходу низкочастотного фильтра, а выход - к второму входу смесителя, последовательно соединены между .со:..бой датчик определения момента пог- ружения фуриы в металл, коипаратор и коммутатор, к второму входу коммутатора подключен выход блока контроля положения фурми,,к первому, входу блока расчета уровня шлака в конверторе подключен выход преобразователя напряжение-ток, к второиу его входу - выход датчика температу.ры отходящих газов, к третьему sxoду - выход анализатора состава от.:. ходящих газов и к четвертому входу . подключен выход коммутатора, а выход его подключен к входу регистри-, рующего прибора.

1082831.1

Изобретение относится к черной металлургии, а именно к контролю и регулированию процессов кислородноконверторной плавки»

Известно устройство для контроля 5 шлакообраэования в ванны конвертора, содержащее датчик вибрации, выход которого через усилитель и полосовой фильтр подключен к детектору, выход которого подключен к регистрирующему прибору, причем между детектором и регистрирующим прибором установлен регулятор уровня выходного сигнала.

Показания регистрирующего прибора характеризуют уровень и физическое 15 состояние шпака в конверторе (1, .

Недостатком данного устройства является низкая точность контроля шлакообразования, связанная с отсутствием коррекции определяемого пара- 20 метра по фактическому уровню шлака в ванне конвертора от плавки к плавке поскольку в течение кампании иэза износа футеровки изменяются геометрические размеры полости конвертора.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для контроля уровня шпака в кислородном конверторе, содержащее последовательно сое- 30 диненные между собой датчик звукового. давления, предварительный усилитель, низкочастотный фильтр, смеситель, полосовой фильтр, усилитель, детектор, .преобразователь напряжение-ток, регистрирующий прибор, а также гетеродин, причем выход последнего соединен с другим входом смесителя.

Недостатками известного устройст- 4р ваявляются низкая надежность и точность контроля уровня шлака в конверторе ввиду износа кладки футеровки и как следствие изменение величины .резонансной частоты свободного 45 объема, рабочего пространства конвеутора.

Цель изобретения — повышение точности и надежности контроля уровня шлака в кислородном конверторе. 50

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для контроля уровня шлака в кислородном конверторе, содержащее последовательно соединенные между собой датчик звуково- 55 .ro давления, предварительный, усипиI тель, низкочастотный фильтр, смеситель, полосовой фильтр, усилитель, 2 детектор, преобразователь напряжение-ток, регистрирующий прибор, а также гетеродин, выход которого соединен с первым входом смесителя, дополнительно введены блок автомати.ческого регулирования усиления, датчик определения момента погружения фурмы в металл, компаратор, коммутатор, блок контроля положения фурмы, датчик температуры, отходящих газов, анализатор состава отходящих газов и блок расчета уровня шлака в конверторе, причем вход блока автоматического регулирования усиления подключен к выходу низкочастотного фильтра, а выход — к второму входу смесителя, последовательно соединены между собой датчик определения момента погружения фурмы в металл, компаратор и коммутатор, к второму входу коммутатора подключен выход блока контроля положения фурмы, к первому входу блока расчета уровня шлака в конверторе подключен выход преобразователя напряжение-ток, к второму его входу - выход датчика температуры отходящих газов, к третьему входу. — выход анализатора состава отходящих газов и к четвертому входу подключен выход коммутатора, а выход его подключен к входу регистрирующего прибора.

На фиг. 1 изображена блок-схема предлагаемого устройства, на фиг.2частотная характеристика полосового фильтра.

Устройство содержит датчик 1 звукового давления, предварительный усилитель 2, низкочастотный фильтр 3, блок 4 автоматического регулирования усиления, смеситель 5, гетеродин 6, полосовой фильтр 7, усилитель 8,,детектор 9, преобразователь 10 напряжение-ток, датчик 11 температуры отходящих газов, анализатор 12 состава отходящих газов, датчик 13 определения момента погружения фурмы в металл, компаратор 14, коммутатор 15, блок 16 контроля положения фурмы, блок 17 расчета уровня шлака в конверторе, регистрирующий прибор 18.

Блок 4 автоматического регулирования усиления выполнен в виде усилителя с переменным коэффициентом усиления, изменяющимся автоматически, и служит для поддержания на выходе блока 4 заданной величины амплитуды акустического сигнала про3 1082831 цесса о ходе шлакообразования неза- Полоса частот, приходящаяся на вирмо от изменения величины амплиичины ампли- линеиный участок частотной характетуды входного сигнала. ристики полосового фильтра 7 опредеПолоса пропускания низкочастот- ляется по зависимости йЕ = f - f, ного фильтра 3 выбирается таким об(2 им об где f 2 — верхняя граничная частота, разом, чтобы выделить спект частот ктр частот прихо.,ящаяся на конец линейного соответствующих резонансной частоте участка частотной характеристики полосового фкпьтра 7, Гц, Е -нижранства конвертора при изменении ц 1 ниж няя граничная частота, приходящаяся уровня шлака от минимального до мак- tO на начал на начало лине ного участка частотй симального значения, и имеет полос полосу нои характеристики полосового фильтпропускания оп е еляе п р д мую о эависи- ра 7, Гц, т.е. при настройке полосомости ь8-Х -к вого фильтра 7 экспериментальным путем подбирается разность E -f, где „- нижняя граничная частота t5 равная 96 Гц.

2 пропускания низкочастотного Так напр ак, например, в опытном образце фильтра 3, соответствующая ующ предлагаемого устройства испольэуминимальному уровню шлака в4 ется полосовой фильтр 7 со следующиванне конвертора, Гц, ми данными (Фиг. 2):

Е2 — верхняя граничная частота

0 и =497 Гц, пропускания низкочастотного Х = 4 фильтра 3, соответствующая 1—

Х =485 Гц, Е = 389 Гц. максимальному уровню шлака в D< =Clf" f - = 89-96 Г

= 485-389=96 Г ванне конвертора, Гц, Выходная частота гетеродина 6

Ь* — полоса пРопУсканиЯ низкочас- выб и 500 Г тотного фильтра 3, Гц.

5 вь рана равной Г что и Гц, о не противоречит двум, следующим равенствам:

Для конверторов различной конфи- Е = Е + = 389 111 = 5 гурации резонансные частоты свобод-, - — 4 = 500 ц.

=Х + = 485+15 = 500 Гц. ного объема рабочего пространства конвертора, соответствующие минималь-

Полоса частот п их приходящаяся на ному уровню шпака, изменяются от 15

30 нелинейный часток до 28 Гц, а резонансные частоты свотеристики полосового фипьт фипьтра 7 дХ

7 бодного объема рабочего пространст(фиг. 2) ва конвертора, соответствующие заполнению полости конвертора шп аком до нои 1 12 Г лородном конверторе получается равотметки 0,5 м от среза горловины

Гц. конвертора, изменяются от 70 до Полоса пРопУсканиЯ полосового

111 Гц. фильтра 7 определяется по эависимостидР= 2.(df ФЛР ) 0 2(96+12)

Таким образом, полоса пропуска- = 216 Гц. ния низкочастотного фильтра 3 выб- 40 Устройство работает следующим рана равной образом.

kf = Е2 - f = 111-15 96 Гц. До начала плавки в блок 17 расПолоса пропускания полосового чета уровня шпака вводят информафильтра 7 выбирается таким образом, цию о величине Н,, равной высоте чтобы на его частотной характеристи-,45 от уровня спокойной ванны до верхнеке (фиг. 2) полоса частот, приходя-, ro конечного положения фурмы, опрещаяся на линейный участок, равнялась деляемой во время тарировки фурми. полосе пропускания низкочастотного С момента начала плавки акустичесфильтра 3. Таким образом, величина кий сигнал, воспринимаемый датчивыходного сигнала полосового фильт- 50 ком 1 звукового давления, усиливаетра 7 линейно зависит от частоты вход- ся при помощи предварительного усилиного сигнала, поступающего с выхода . теля 2. Усиленный сигнал проходит смесителя 5. Итак d f =4/, . через низкочастотный фильтр 3, котот где Д -полоса частот, приходящая- рый выделяет спектр частот, соответся на линейный участок частотной ха- M ствующих резонансной частоте свободрактеристики полосового фильтра 7, ного объема рабочего пространства ц, — олоса пропускания низко- конвертора при изменении уровня частотного ого фильтра 3, Гц. шпака от минимального до максималь1082831

О ного значения. Сигнал с выхода низкочастотного фильтра 3 поступает на вход блока 4 автоматического регулирования усиления, на,выходе которого получается сигнал постоянной амплитуды со спектром частот, соответствую" щим резонансным частотам свободного объема рабочего пространства конвертора при изменении уровня шлака от минимального до максимального значения. На смеситель 5 поступает сигнал с выхода блока 4 автоматического регулирования/усиления и сигнал, выработанный гетеродином 6. Разность частот этих сигналов проходит через полосовой.фильтр 7, усиливается усилителем 8 и выпрямляется детектором 9. Выпрямленное напряжение в преобразователе 10 напряжение-ток преобразуется в пропорциональньй ток в диапазоне от 0 до 5 Ма. Сигнал с выхода блока 10 поступает на первый вход блока расчета уровня шлака 17. На второй и третий входы блока 17 расчета поступают соответственно сигнал с выхсда датчи." ка 11, пропорциональный температуре отходящих газов, а также сигнал с выхода анализатора 12, пропорциональный содержанию двуокиси углерода в отходящих конверторных газах.

1Сигнал с.выхода блока 16 контроля положения .кислородной фурми в момент вхождения среза сопел фурми и шлакометаллическую эмульсию через коммутатор 15 поступает на четвертый вход блока 17 расчета.

В блоке 17 расчета уровня шлака полученная информация обрабатывается

I в соответствии с нижеприведеннои зависимостью rv(,, л

"(ОЛ-Hobuf, Т

ОГ (1-х) (((с x+C (-xl) „ где Нш,— ти

5Р (1 4 (ВСЛи Нф-Н Е

Ь -" -"")(klx+ (-")(C„ ",("Ф (((с х + с (1-к))т „

1 Ф ШЛ(Н

, Е, (Xl и+и"«-xlJ(C„ x+C",(-x)J текущий уровень шлака в ванне конвертора, м; значение высоты от уровня металла до верхней точки положения фурмы перед началом плавки, м, высота от горловины конвертора до верхней точки положения фурмы, м коэффициент зависящий от геометрических размеров полости конвертора; резонансная частота свободного объема рабочего прост. ранства конвертора, Гц, универсальная газовая постоянная, Дж/(моль К), температура отходящих газов, К; доля содержания CO в от2 ходящих газах, доля содержания СО в отходящих газах, 1

Ср, С, С С " — соответственно удельные изоч барные и изохорные тепло-!

5 емкости двуокиси и окиси углерода Дж(кг К);

И И вЂ” соответственно молекуляр1 ((1 э ные веса двуокиси н окиси углерода.

20 Из-за износа футеровки конвертора увеличивается внутренний радиус конвертора, уровень спокойной ванны постепенно снижается н величина Н

ОВЩ

-Н соответствующая высоте от гор У ловины конвертора до уровня спокойного металла, увеличивается. Вследствие этого изменяются геометрические размеры полости конвертора, поэтому от плавки к плавке в ходе кам30 нанни необходимо корректировать значение коэффициента К, зависящего от геометрических размеров полости конвертора.

Во время плавки в момент вхождения среза сопел кислородной фурмы в шлако-металлическую эмульсию на выходе датчика 13 определения момента погружения среза сопел кислородной фурмы в шлако-металлическую

4р эмульсию появляется сигнал, который через компаратор 14 поступает на вход коммутатора 15, который комму-! тирует выход блока 16 контроля положения кислородной фурмы с четвертым . входом блока 17 расчета.

В блоке расчета 17 рассчитывается также скорректированное значение коэффициента К по следующей зависимосгде К. — значение коэффициента К

1 1 на предыдущей (i-1)-й плавке

1082831

К вЂ” значение коэффициента К ! на текущей i-й плавке, Н вЂ” высота фурмы под уровнем спокойного металла в момент ее вхождения в шлакометаллическую эмульсию, м <

Нш„ - расчетное значение уровня шлака в ванне конвертора в момент вхождения фурмы в шлако-металлическую эмульсию, м; — постоянная величина, определяемая опытным путем.

В дальнейшем в режиме заглубленной струи уровень шлака в ванне конвертора рассчитывается по зависимоти с корректированным значением коэффициента К.

Таким образом, на выходе блока 17 расчета получаем величину текущего уровня шлака в ванне конвертора, которая фиксируется на регистрирующем приборе Я.

При использовании изобретения увеличивается выход годного на 0,1Х путем сокращения числа плавок с выбросами и сокращения средней продолжительности плавки на 1,0Х за счет увеличения доли плавок, попадающих с первой повалки в заданные пределы по химическому составу.! 082831

У,мУ

Ивах

Uintn

,г

36У Ч01 Ч13 Ч25 Ч37 ЧЧ9 Чб1 973 Ч85 Ч97

Физ.2

Составитель А.Ашихин

Редактор Н. Ковалева Техред C. Мигунова Корректор 0. Тигор

l- c

Заказ 1681/25 Тираж 540 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