Автоматизированная установка для внепечной обработки расплавленного металла

Автоматизированная установка для внепечной обработки расплавленного металла

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к области черной металлургии и может быть использовано в сталеплавильных цехах при производстве высококачественной стали. Цель изобретения - повышение качества металла, степени использования реагент а и увеличение надежности установки. Существо изобретения .заключается в том, что расход порошка из питателя 1 в емкость-12 с металлом устанавливают в зависимости от глубины погружения фурмы 10 в металл , определяемой датчиком 17 вертикального положения фурмы 10. I з.п. ф-лы, 3 ил., 1 табл.

„„SU„„1451171

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОШ4АЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А1 (51! С 21 С 7/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСКОМ У СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4263284/23-02 (22) 15 ° 06.87 (46) )5.01.89. Бюл. J! - 2 (72) В.И.Карелин, Б.И.Масленников, Ю.M.Êðóò, M.Ê.Çàêàìàðêèí и Ю.С.Хитриков (53) 669.18.002.52 (088.8) (56) Патент GIJA В 4286774, кл. С 21 В 5/02, 1981.

I (54) АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ УСТАНОВКА

ДПЯ ВНЕПЕЧНОИ ОБРАБОТКИ PACIIJIAKIEHНОГО МЕТАЛЛА (57) Изобретение относится к области черной металлургии и может быть использовано в сталеплавильных цехах при производстве высококачественной стали. Цель изобретения — повышение качества металла, степени использования реагента и увеличение надежности установки. Существо изобретения заключается в TQM что расход IIo рошка из питателя 1 в емкость 12 с металлом устанавливают в зависимости от глубины погружения фурмы 10 в металл, определяемой датчиком 17 вертикального положения фурмы 10. 1 з.п. ф-лы, 3 ил., 1 табл.

1451171

Изобретение относится к черной металлургии и может быть использовано в стапеплавильных цехах при производстве высококачественной стали.

Цель изобретения - повышение степени использования реагента, повышение качества металла и увеличение надежности установки.

На фиг.l приведена, схема автомати-10 зированной установки для внепечной обработки расплавленного металла; на фиг.2 — датчик расхода порошка с преобразователем, разрез; на фиг.З— график зависимости емкости конденса- 15 тора датчика от массы находящегося в нем порошка.

Автоматизированная установка для внепечной обработки расплавленного металла содержит питатель 1, соеди- 2(1 ненный через вентили 2 и 3 с магистралью 4 газа-носителя. Выход питателя l через электроклапан 5 соединен с эжектором 6, второй вход которого через вентиль 7 соединен с магист- 25 ралью 4 газа-носителя. Выход эжектора 6 через датчик 8 расхода порошка расходным трубопроводом 9 соединен с. фурмой !О, закрепленной на манипуляторе 11 над емкостью 12 с расплав" 30 ленным металлом. На трубопроводе 9 при входе в фурму 10 установлен датчик 13 погружения. Манипулятор ll расположен на вертикальной направляющей стойке 14, на которой укреплена зубчатая металлическая рейка 15. На кронштейне 16 манипулятора 11 закреплен индуктивный датчик 17 вертикального положения фурмы 10, датчик 17 рабочим зазором обращен к зубчатой рейке 15. Датчик 8 расхода порошка соединен с преобразователем 18, выход которого подключен к аналого-цифровому преобразователю (АЦП) 19. Выход индуктивного датчика 17 положения фур-45 мы 10 подключен к счетному входу счетчика 20, вход установки в нуль которого через дифференциатор 21 соединен с выходом датчика 13 погружения фурмы 10. Выходы счетчика 20 в парал- 50 лельном коде подключены к адресным входам программируемого запоминающего устройства (ПЗУ) 22. Входы цифрового блока сравнения 23 подключены соответственно к выходам AUII 19 и к информационным выходам ПЗУ 22. Выход

"Меньше" цифрового блока 23 сравнения соединен с первым входом логической схемы ЗИ 24,второй вход которой подключен к выходу датчика !3 погружения, а выход подключен к первому входу исполнительного устройства 25, кинематически связанного с вентилем

7 подачи газа-носителя из магистрали

4 в эжектор 6. Выход "Больше" цифрового блока сравнения 23 соединен с первым входом логической схемы 2ИЛИ

26, выход которой подключен к второму входу исполнительного устройства

25. Выход преобразователя 18 подключен к входу интегратора 27, выход которого соединен с индикатором 28 массы введенного в расплав псрошка и с первым входом компаратора 29. Выход компаратора подключен к третьему вхо- . ду логической схемы ЗИ 24,к первому входу логической схемы 2И 30 и через инвертор 31 — к второму входу логической схемы 2ИЛИ 26. Второй вход ло" гической схемы 30 подключен к выходу датчика 13 погружения, а выход — к электроклапану 5.

Датчик 8 расхода порошка содержит металлические плоско-параллельные пластины 32 и 33 (фиг.2), размещенные в патрубке 34 из электроизоляционного материала. Пластины укреплены в патрубке при помощи проставок

35, 36, 3? из диэлектрика. Электрические выводы 38 образованного пластинами 32 и 33 конденсатора организованы через. уплотнители 39. Датчик присоединяет ся к трубопроводу установки при помощи фланцев 40. Преобразователь 18 содержит эталонный генератор

41 переме п ого тока, подключенный через электрическую емкость конденсатора датчика к первому входу дифференциального усилителя 42 переменного тока, соединенного с фазосдвигателем 43, выход которого подключен к синхронному детектору 44. Управляющий вход синхронного детектора соединен с эталонным генератором. Между выходом эталонного генератора 41 и вторым входом дифференциального усилителя 42 подключен подстроечный конденсатор 45 .

Установка работает следующим обр аз ом.

Перед началом обработки металла в емкости 12 порошком, находящимся в питателе 1, открываются вентили

2 и 3. Через вентиль 2 в питателе 1 создается избыточное давление, вентиль 3 н патрубок Р введенный в нижнюю часть питателя, способствует

1451171 разрыхлению нижнего слоя порошка.

Закрытое состояние вентиля 7 настраивается положением регулирунлпего органа исполнительного устройства

25 таким образом, чтобы обеспечить начальное давление в расходном трубопроводе в пределах 0,3-1,0 кг/см

От системы управления манипулятором подается сигнап на опускание фурмы

10 вдоль направляющей стойки 14. Скорость опускания фурмы лежит в пределах 5-10 м!мин. В момент касания фурмой 10 поверхности расплава в емкости 12 давление в расходном трубопроводе повышается, при этом срабатывает манометрический датчик 13 погружения. Сигнал с выхода датчика

13 подготавливает к работе логическую схему ЗИ 24, через дифференциатор 21 устанавливает счетчик 20 в нулевое состояние и через логическую схему 2И 30 включает электроклапан 5, через который подается порошок в эжектор 6 из питателя 1, при этом венти- 25 лем 7 обеспечивается минимальный расход порошка. При дальнейшем опуСканин фурмы 10 индуктивный датчик 17 вертикального положения, установленный на кронштейне 16, перемещаясь вместе с манипулятором 11 вдоль зубчатой рейки 15, укрепленной на стойке

14, формирует электрические импульсы, соответствующие каждому зубу рейки.

Эти импульсы подаются на счетный вход счетчика 20. Содержимое счетчика в каждый момент времени отражает глубину погружения фурмы 10 в расплав с точностью до величины шага зубчатой рейки 15. Параллельный код состоя- о ния счетчика подается на адресные входы ПЗУ 22. В соответствии с выставленным счетчиком 20 адресам, соответствующим глубине погружения фурмы 10

ПЗУ 22 выдает заранее записанные по 45 этим адресам значения требуемого текущего (в зависимости от глубины погружения и назначенного технологом) расхода порошока для обработки расплава. Эти значения требуемого текущего расхода подаются на первые входы цифрового блока 23 сравнения. Фактический текущий расход порошка определяется датчиком 8 расхода, преобразупропорциональное значение ряжения постоянного тока преобразователем 18, переводится в цифровую форму АЦП 19 и подается на вторые входы цифрового ..блока 23 сравнения, В результате сравнения н" .одном иэ выхо;. дов блока 23 сравнения "Меньше", "Больше" или "Равно" (последний в схеме не используется), вырабатывается сигнал логической "1".

Если фактический текущий расход порошка меньше заданного на данной глубине погружения фурмы, то через логическую схему ЗИ 24 Формируется сигнал на исполнительное устройство

25, по которому вентиль 7 открывается до тех пор, пока требуемый и фактический расходы не сравняются.

Если фактический текущий расход порошка больше заданного на данной глубине погружения фурмы, то возбуждается выход "Больше" цифрового бло- . ка сравнения и через логическую схему 2ИЛИ 26 формируется сигнал на исполнительное устройство 25, по ко" торому вентиль 7 закрывается до тех пор, пока требуемый и фактический расходы не сравняются.

При достижении заданной глубины погружения фурмы 10, которая определяется либо концевым выключателем (не показан), либо по содержимому счетчика 20 система управления манипулятором ll прекращает погружение фур мы о

Дальнейшая обработка расплава осуществляется с расходом порошка, определенным содержимым ячейки ПЗУ 22, вызванной в момент, предшествующий ост".íîâêå манипулятора.

Выходной сигнал преобразователя

18, пропорциональный фактическому текуцему расходу порошка, интегрируется по времени интегратором 27. Выходной сигнал интегратора пропорционален общему количеству введенного в расплав порошка, которое индицируется индикатором 28. Компаратор 29 сравнивает введенное количество порошка с заданным для обработки всего расплава. Задание устанавливается оператором по второму входу компаратора до начала обработки металла. При равенстве введенного количества порошка заданному компаратор 29 через логическую схему 2И 30 выключает электроклапан 5, при этом подача порошка прекращается. Этот же сигнал запрещает прохождение сигнала "Меньше" через логическую схему ЗИ 24 от цифрового блока 23 сравнения и формирует сигнал на закрывание вентиля 7 исполнительным устройством

30

35

50

5 14

25 через инвертор 31 и логическую схему 2ИЛИ 26. Одновременно подается сигнал в систему управления манипулятором .на подъем фурмы 1О.

После вывода фурмы иэ расплава схема установки возвращается в исходное состояние. Сброс интегратора производится либо оператором, либо автоматически при включении питания.

Принцип работы датчика расхода порошка основан на изменении диэлектрической проницаемости и, следовательно, электрической емкости конденсатора датчика в зависимости от количества находящегося в нем порошка.

На фиг.3 представлены экспериментальные зависимости емкости С конденсатора датчика от массы находяще-. гося в нем порошка Q: кривая А -- для извести, кривая Б — для карбида кремния. Текущая емкость датчика 8 измеряется преобразователем 18, при этом датчик включен (фиг.2) между эталонным генератором 41 переменного тока и первым входом дифференциального усилителя 42 переменного тока. Сигнал переменного тока от генератора 41 подвергается фазовому сдвигу в цепи датчик 8 — усилитель 42. Поэтому в схему введен фазосдвигатель 43, осуществляюи ий изменение фазы сигнала с выхода усилителя 42 с .тем, чтобы обеспечить синфазность этого сигнала с управляющим напряжением синхронного детектора 44. В детекторе 44 про-.. исходит преобразование сигнала переменного тока в напряжение лостоянного тока. Для компенсации начальной емкости С, датчика с проводами (датчик без порошка) в схему введен подстроечный конденсатор 45.

Исполнительное устройство 25 может быть выполнено, например, в виде злектропривода с редуктором.

По входным сигналам "Меньше", "Больше" осуществляется включение и реверсирование электродвигателя.

Автоматизировaííàÿ установка опробована в полупромышленных условиях при вдувании порошкообразной смеси извести (80%) и плавикового шпата (20%) в жидкую сталь марки 40Х в индукционной печи ИСТ-07. Масса жидкого металла 700 кг. Для сравнения при таких же параметрах обрабатывали металл с помощью .Heавтоматиэированной установки. Перед обработкой порошок взвешивали на механических весах, 51171 6 засыпали в питатель, после чего производили вдувание в течение 5 мин, погружая фурму в металл на глубину

100 мм от .днища тигля, По окончании процесса остатки порошка вновь взвешивали„отбирали пробы металла на содержание кислорода и серы (исходное содержание их в стали перед обработкой было для обоих процессов одинаковым).

Результаты испытаний представлены в таблице, Полученные данные свидетельствуют, что использование изобретения обеспечивает более высокую точность.

Качество металла определяется в данном случае содержанием в металле кислорода и серы. При одинаковом расходе реагента достигается более вы-. сокий уровень качества стали, а при одинаковом уровне содержания вредных примесей расход реагента на 20% ниже.

Формул а из обр ет ения

1. Автоматизированная установка для внепечной обработки расплавленного металла, содержащая питатель, эжектор и фурму с .манипулятором, соединенные трубопроводами, регуляторы подачи газа-носителя и порошкообраз-, ного реагента, датчик погружения фурмы в металл и систему управления манипулятором, о т л и ч а ю щ а яс я тем., что, с целью повьппения качества металла, степени использования реагента и увеличения надежности установки, она содержит размещенный в подающем трубопроводе датчик расхода порошка с подсоединенным к нему преобразователем, установленный на манипуляторе индуктивный датчик вертикального положения фурмы, выход ко-. торого подсоединен к счетному входу счетчика, вход установки в "0" которого через дифференциатор соединен с расположенным на подающем трубопроводе при входе в фурму датчиком погружения, выход счетчика подсоединен к адресным входам программируемого запоминающего устройства, информационные выходы которого соединены с первыми входами цифрового блока сравнения, вторые входы которого под55 соединены к выходу аналого-цифрового преобразователя, вход которого сое" динен с выходом преобразователя рас. хода порошка, выход "Меньше" цифроного блока сравнения через логичес171

1451

Количество реагента, кг

Установка

Содержание в стали, X расчет- фактиное ческое исло- сера од

Предлaraемая

8,1

8,12 0,002 0,008

6 51 0,003 0,012

8ь52 Ое003 Оэ012

6,5

Известная 8,1

7 кую схему ЗИ, второй вход которой подсоединен к датчику погружения, соединен с первым входом исполнительного устройства, кинематически соединенного с вентилем подачи газаносителя в эжектор, выход "Болыне" цифрового блока через логическую схему 2ИЛИ соединен с вторым входом исполнительного устройства, выход 10 преобразователя расхода порошка подсоединен к входу интегратора, связанного с индикатором массы введенного в расплав порошка и с первым входом компаратора, выход которо- 1б го соединен с третьим входом логичес" кой схемы ЗИ, через инвертор — с вторым входом логической схемы 2ИЛИ и с первым входом логической схемы

2, второй вход которой подсоединен 20 к выходу датчика погружения, а выход соединен с электроклапаном, размещенным в трубопроводе между питателем и эжектором, 2. Установка по п.1, о т л и ч аю щ а я с я тем, что датчик расхода порошка выполнен в виде патрубка из электроизоляционного материала, внутри которого смонтированы металлические плоскопараллельные пластины, образующие конденсатор, а преобразователь содержит эталонный генератор переменного тока, подсоединенный через электрическую емкость датчика к последовательно соединенной цепочке, содержащей дифференциальный усилитель переменного тока, фазосдвигатель и синхронный детектор, управляющий вход которого подсоединен к выходу эталонного генератора переменного тока, при этом второй вход дифференциального усилителя соединен с выходом эталонного генератора через подстроечный конденсатор.

1451I7j

АСС 7 ЛР, ОРФФА отиосительное зааолмеиие 9

Заказ 7037/21 Тираж 530 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель А.Абросимов

Редактор М, Недолуженко Техред Л.Сердюкова Корректор М,Максимишинец