Способ контроля выплавки стали в дуговой печи

Способ контроля выплавки стали в дуговой печи

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

О П И С А Н И Е (и935534

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (613 Дополнительное к авт. санд-ву (22) Заявлено 03.12.80 (21 } 321151Я22 02 с присоединением заявки М (28)Приоритет (ы)м. к. .

С 21 С 5/52 еаеудеретееаей кеиатет

АССР ае делан нзееретенкй в етеемтвй

1 (53) УДК 621,078, .4 (088 83

Опубликовано 15 06 82 Бюллетень 34 22

Дата опубликования описания 15.06.82

Ф. В. Чегодаев, Р. А. Ахмеджанов и В. И. Степайо, (72) Авторы изобретения

Омский институт инженеров железнодорожного транспорта (Vt3 Заявитель (543 СПОСОБ КОНТРОЛЯ ВЫПЛАВКИ СТАЛИ

В ДУГОВОЙ ПЕЧИ

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано в электро-металлургии, в частности при получении высоколегированных сталей.

Известен способ контроля выплавки стали, основанный на выделении и последующем сравнении с эталонными значениями высших гармоник тока или напряжения в дуговом промежутке (11.

Однако для периода расплавления данный способ имеет недостатки. Содержание и соотношение уровней высших гармоник тока дуги кроме стадий плавки зависит от многих факторов: характера и состояния скрала,. мимического состава присадок и т. д. Поэтому для разных плавок спектральный состав кривой тока различный. Это снижает точность контроля. Кроме того, для реализации данного способа необходим сложный прибор — анализатор спектра.

Бель изобретения — повышение производительности.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу контроля выплавки стали: в дуговой нечи, основанному на спектральном анализе тока или напряжения в дуговом промежутке, выделяют боковые компоненты высших гармоник тока дуги, кратных основнойчастоте питающей сети, суммируют их и

3 цо моментам резкого уменьшения этой суммы определяют, стадии плавки, причем в первый момент определяют окончание прорези колодцев, во второй — окончание стадии осиовиоп>

10 расплавления, а в третий — окончание сп-. дни доплавления остатков шихты.

На фиг. 1 (i-д) показаны спектральные диаграммы, поясняющие предлагаемый способ; на фиг. 2 — устройство, реаяизующее его.

Для пояснения сути изобретения рассмотрим l1po6ecc расплавления от момента пуска печи до окончания расплавления остатков шихты.

После опускания электродов на шихту возникает электрическая дуга. Дуга. особенно когда она горит над холодной шнхтой, является нелинейным элементом, поэтому кривая тока искажена и имеет место гармо- ники, кратные основной частоте.. Отлнчнтель

Периоды плавки токов

Зй (напряжения боковых

5-й

2-й частот гармоники

96,2

38,4

120

41,75

97,0

25,5

57,7

36,5

98,4

18,8

57,0

86,5

34,75

14,2

14,0

67,8

3,8

12,0

3 93553 ной особенностью электрической дуги в начале плавки является ее неустойчивость. Это вызвано неоднородным характером шихты,. а также ее низкой температурой. Вследствие этого кривая тока не является периодической и высшие гармоники модулированы по амплитуде, фазе и частоте. Любой вид.модуляции приводит к появлению боковых компонент около модулируемой частоты. Чем более неспокойно горит дуга, тем шире боко- 1р вые компоненты (фиг. 1,а). Вскоре после пуска печи дуга прожигает верхнюю часть пихты и полностью в нее погружается. Начинается прорсэка колодцев. При этом дуга также горит на твердой шихте и также носит неустой- чивый характер. По мере опускания электродов на подине постепенно накапливается жидкий металл и в момент, когда электроды доходят до крайних нижних положений, луга начинает гореть под жидким металлом.

В этой стадии условия, в которых горит дуга, резко меняются, так как она горит в контакте с жидким металлом. Она носит, более устойчивый характер и боковые компоHoHTbt BblcUIHx гармоник существенно (llpHMcp. 25 но; вдвое) уменьшаются. Неустойчивость дуги в это время определяется тем что она горит в окружении холодной шихты, образующей стенки колодцев, поэтому уровень боковых компонент еще достаточно высок (фиг. 1, б).

По мере накопления жидкого металла проис30 ходит оседание шихты (обвалы), которые также вызывают неустойчивость дуги и появление боковых компонент.

После окончания расплавления основной зз массы шихты обвалы прекращаются и вновь происходит существенное уменьшение боковых

Период прорезки колодцев

Период горения дуг в крайнем йижнем положении электродов (формирование жидкой ванны)

Основной период плавления (период расплавления основной массы шихты) Доплавление остатков срана

Окончательное расплавление шихты и нагрев а

4 компонент, так как дуга горит, в основном, над жидкой ванной (фиг. 1, a). В это время твердый металл остается в основном на откосах печи, Нестабильность дути определяется случайными попаданиями в ее область твердых остатков шихты.

После доплавления остатков шихты дуга стабилизируется, кривая тока носит характер, близкий к периодическому и боковые компоненты гармоник практически исчезают (фиг, 1, г).

Таким образом, измеряя боковые компоненты высших гармоник, можно определить моменты окончания трех важных этапов плавки.

Преимущество данного способа в том, что он более универсален, чем известный (речь идет только о периоде расплавления), так как он основан на косвенном контроле за физическим состоянием шихты, следовательно мало зависит от ее химического состава.

В зависимости от химического состава шихты меняются и электрические свойства дуги, в частности нелинейность. Поэтому высшие гармоники от плавки к плавке могут вести себя по разному. Кроме того, с окончанием расплавления они не исчезают полностью, а сохраняют заметный уровень. Боковые же компоненты ведут себя более динамично и практически исчезают с окончанием стадии расплавления, когда дуга стабилизируется. Следовательно данный способ позволяет более точно определить стадии плавки. Исследования проводились двумя способами: предлагаемым и с помощью анализатора спектра согласно известного способа.

В таблице приведены результаты обработки

12 плавок.

Относительные величины содержания

935534

Как видно из таблицы, уровень боковых компонент в период расплавления меняется намного более резко, чем любая иэ гармоник.

Для реализации способа достаточно подавить все гармоники,. кратные основной частоте сети; Это просто достигается с помощью режекторного синхронного фильтра, который широко примсняется в технике измерений и связи.

Для подавления резких бросков тока и 16 исключения кратковременных изменений суммы боковых компонент, которые могут привести к ложным выводам о состоянии плавки, необходимо усреднить выходной сигнал фильтра.

Для этого можно применить фильтр нижних частот, например интегрирующую РС вЂ” цепь с постоянной времени в несколько секунд, На выходе устройства можно поставить ряд схем сравнения и соответствующее число источников эталонных сигналов. Тогда по индикаторам можно непосредственно наблюдать, какая стадия плавки протекает в данный момент.

Измерение лучше всего проводить между средней точкой трансформатора и подиной печи (для напряжения). При симметрии (речь идет о трехфазной сети) первая гармоника основной частоты в этой цепи отсутствует, подавлять ее не надо и реализация способа еще более упрощается.

Блок — схема устройства, реализующего предлагаемый способ (фиг. 2), содержит синхронный фильтр 1, фильтр 2 нижних. частот, схемы 3 сравнения, эталонные сигналы 4 и индикаторы 5. Частотная характеристика аж хронного режекторного фильтра изображена

3S на фиг. 1, д. Тактовая частота опорного генератора (он подразумевается в блоке 1) выбирается такой, чтобы частоты, которые подавляет фильтр, точно соответствовали частотам гармоник в сети. Для этого достаточно выполнить опорный генератор управляемым и связать его с сетью. В этом случае синхронный фильтр подавляет все кратные гармоники и выделяет только сумму их боковых компонент (заштрихованные области на фиг. 1а — r).

Приведенная блок — схема показывает, что данный способ более прост в реализации.

Формула изобретения

Способ контроля выплавки стали в дуговой печи, преимущественно в период расплав- ления, основанный на спектральном разложении тока или напряжения в дуговом промежутке и последующем анализе совокупности спектральных компонент, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения производительности, выделяют боковые компоненты гармоник, кратных основной частоте питающей сети, суммируют их и по моментам резкого уменьшения этой суммы определяют стадии плавки, причем в первый момент определяют окончание прорезки колодцев, во второй момент — окончание стадии основного расплавления и в третий — окончание доплавления остатков шихты.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР N 358796, кл.. Н 05 В 7/00, 1970.