Устройство контроля содержания углерода в ванне конвертера

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК ОПИС ВТОРСН СВИД ТВ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(72) В.С.Богушевский, Н.А.Сорокин, В.М.Глуховская и Е.И.Беляев (71) Киевский институт автоматики им, ХХУ съезда КПСС(53) 669.184.244.66 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР 9 287981, кл. С 21 С 5/30, 1966.2. Авторское свидетельство СССР У 264418, кл. С 21 С 5/28, 1967.3. Соболев С.К. и др. Автоматическое определение момента окончания плавки.-Сб, "Комплексная автоматизация производства стали", Киев, ИТИ, 1963, с84-90.(54)(57) 1. УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ СО-. ДЕРЖАНИЯ УГЛЕРОДА В ВАННЕ КОНВЕРТЕРА, содержащее узел отбора отходящих газов, соединенный через блоки содержания СО и СО 2 в отходящих газах с первым сумматором, измерители температуры и расхода отходящих. газов, соединенные соответственно через первый и второй функциональные преобразователи с первым блоком деления, подсоединенным к первому блоку умножения, который, кроме того, под-соединен к первому сумматору, второй блок деления, вход которого через второй сумматор, первый интегратор и блок определения количества железа, вносимого рудой в ванну, соединен с измерителем массы шихтовых материалов, который, кроме того, соединен через блок определения степени разложения известняка, второй интегратор, третий сумматор и блок ввода начальных условий с вторым суммато.БО 1097 ром, соединенным также через блокипродолжительности и начала продувкис измерителем расстояния от фурмыдо уровня спокойного металла, датчик интенсивности дутья через соответствующий измеритель подсоединенк блоку начала продувки, третийинтегратор через четвертый сумматори третий блок деления подсоединенк второму сумматору, третий сумматор соединен с третьим блоком деления, блоки определения количестважелеза, вносимого рудой в ванну,и степени разложения известнякачерез соответствующие -блоки включения транспортеров соединены соответственно с транспортерами подачируды и известняка и непосредственнос таймерами, которые в свою очередь,подсоединены соответственно к пер, вому и второму интеграторам, соединенным с блоком продолжительностипродувки, третим интегратором ичерез блок окончания плавки с приводом конвертера, и указатель, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, сцелью повышения точности, оно дополнительно содержит первый и второй блоки изменения коэффициентов,вход первого блока подсоединен квторому блоку деления, а выходысоединены с вторым и третим блоками умножения, соединенными черезпятый сумматор с третьим интегратором; прлчем второй блок умножениясоединен с вторым блоком деления,а третий - с измерителем интенсивности дутья и вторым сумматором, пятый сумматор, кроме того, через третий функциональный преобразователь ичетвертый блок умножения подключен1097684 блоку 28 оку 2 г.Я Составитель В,ЧерняковПчелинская Техред Л.Коцюбняк Редакто ректор А.Тяско 153/24 Тираж 540 П ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4одпис Заказ ал ППП "Патент", г. Ужгород,.ул. Проектная,1097684 к шестому сумматору, вход которогочерез пятый блок умножения, второйблок изменения коэффициентов соединен с четвертым сумматором, соединенным с пятым блоком умножения, причем второй блок изменения коэффициентов соединен с четвертым блокомумножения, а шестой сумматор - с указателем. 2. Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, первый блок изменения коэффициентов содержит седьмой сумматор, соединенный через первый блок возведения в степень и шестой блок умножения с.восьмым сумматором,Изобретение относится к черной металлургии, конкретнее к управлению кислородно-конвертерным процессом.Известно устройство контроля содержания углерода в ванне конвер тера, содержащее датчики входных и выходных параметров процесса, соединенные через потенциометрические делители с усилителем мощности и интегратором, к выходу которого под соединен счетчик степени обезуглероживания Г 13Однако данное устройство имеет низкую точность особенно при малых содержаниях углерода, так как ошибки в определении скорости обезуглероживания накапливаются в процессе продувки.Известно устройство, которое содержит датчики входных и выходных щ параметров, усилитель мощности, узел разрешения отсчета, сумматор и индикатор, узлы определения особых точек на характеристиках изменения параметров, связанных с дат чиками входных и выходных параметров и подключенных через сумматор к индикатору, узел умножения-суммирования, связанный с усилителем мощности, выход которого непосредственно и через дополнительно введенные последовательно включенные амплитудно-частотный преобразователь и делитель импульсов соединен с уэ 3. Устройство по и. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что второй блок изменения коэффициентов содержит девятый сумматор, соединенный через второй блок возведения в степень, седьмой блок умножения и третий контакт реле с блоком сигнализации, выход которого подсоедийен к указанному реле с двумя переключающимися контактами, десятому и одинчадцатому сумматорам, причем общие клеммы переключающихся контактов подсоединены соответственно к первому и второму задатчикам, а выходные клеммы соединены попарно между собой и подсоединены соответственно к десятому и одиннадцатому сумматорам. лом разрешения отсчета, подсоединенным к индикатору Г 23.Указанное устройство также имеет низкую точность, связанную с различным влиянием отдельных параметров процесса на содержание углерода на разных плавках.Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство автоматического определения момента окончания плавки, которое содержит узел отбора отходящих газов, соединенный через блоки содержания СО и Сог в отходящих газах с первым сумматором, измерители температуры и расхода отходящих газов, соответственно соединенные через первый и второй функциональные преобразователи с первым блоком деления, подключенным к первому блоку умножения, который, кроме того, подключен к первому сумматору, второй блок деления, вход которого через второй сумматор, первый интегратор и блок определения количества железа, вносимого рудой в ванну, соединен с измерителем массы шихтовых материалов, который, кроме того, соединен через блок определения степени разложения известняка, второй интегратор, третий сумматор и блок ввода начальных условий с вторым сумматором, соединенным также через блоки продолжительности и начала продувки30 Поставленная цель достигается тем,з 5 что устройство контроля содержания углерода в ванне конвертера, содержащее узел отбора отходящих газов, соединенный через блоки содержания СО и СО 2 в отходящих газах с первым 4 сумматором, измерители температуры и расхода отходящих газов, соединенные соответственно через первый и второй функциональные преобразователи с первым блоком деления, подсоединенным к первому блоку умножения, который, кроме того, подсоединен к первому сумматору, второй блок деления вход которого через второй сумматор, первый интегратор и блок определения количества железа, вносимого рудой в ванну, соединен с измерителем массы шихтовых материалов1 который, кроме того, соединен через блок определения степени разложения 55 известняка, второй интегратор, третий сумматор и блок ввода начальных условий с вторым сумматором, соеди- . с измерителем расстояния от фурмы доуровня спокойного металла, датчикинтенсивности дутья через соответствующий измеритель подключен к блоку начала продувки, а третий интегратор через четвертый сумматори третий блок деления подключен квторому сумматору; третий сумматорсвязан с третьим блоком деления,блоки определения количества железа, 1 Овносимого рудой в ванну, и степениразложения известняка через соответствующие блоки включения транспортеров соединены соответственнос транспортерами подачи руды и извес 5няка и непосредственно с таймерами,которые, в свою очередь, подключены соответственно к первому и второму интеграторам, связанным с блокомпродолжительности продувки, третИм 20интегратором и через блок окончания плавки с приводом конвертера, иуказатель ГЗ 3.Недостатком устройства являетсянизкая точность, так как ошибки в 25определении скорости обезуглероживания накапливаются в процессе продувки при интегрировании и каждый параметр процесса по разному влияет насодержание углерода на отдельныхппавках,Цель изобретения - повышение точности контроля содержания углерода вванне конвертера. ненным также через блоки продолжительности и начала продувки с измерителем расстояния от фурмы до уровня спокойного металла, датчик интенсивности дутья через соответствующий измеритель подсоедийен к блоку начала продувки, третий интегратор через четвертый сумматор и третий блок деления подсоединен к второму сумматору, третий сумматор соединен с третьим блоком деления, блоки определения количества железа, вносимого рудой в ванну, и степени разложения известняка через соответствующие блоки включения транспортеров соединены соответственно с транспортерами подачи руды и известняка и непосредственно с таймерами, которые, в свою очередь, подсоединены соответственно к первому и второму интеграторам, соединенным с блоком про должительности продувки, третьим интегратором и через блок окончания плавки с приводом конвертера, и указатель 1 дополнительно содержит первый и второй блоки изменения коэффициентов, вход первого подсоединен к второму блоку деления, а выходы соединены с вторым и третьим блоками умножения, связанными через пятый сумматор с третьим интегратором, прйчем второй блок умножения соединен с вторым блоком деления, а третий - с измерителем интенсивности дутья и вторым сумматором, пятый сумматор, кроме того, через третий функциональный преобразователь, четвертый блок умножения подсоединен к шестому сумматору, вход которого также через пятый блок умножения и второй блок изменения коэффициентов соединен с четвертым блоком умножения, а шестой сумматор - с указателем.Первый блок йзменения коэффициентов содержит седьмой сумматор, соединенный через первый блок возведения в степень и шестой блок умножения с восьмым сумматором. Кроме того, второй блок изменения коэффициентов содержит девятый сумматор, соединенный через второй блок возведения в степень, седьмой блок умножения и третий контакт реле с блоком сигнализации, выход которого подсоединен к реле с двумя переключающимися контактами, десятому и одиннадцатому сумматорам, причем общие клеммы переключающихся контак 1097684тов подсоединены соответственно к первому и второму задатчикам, а выходные клеммы соединены попарно между собой и подсоединены соответственно к десятому и одиннадцатому 5 сумматорам.Введение первого блока изменения коэффициентов и соединение его с соответствующими блоками устройства позволяет в процессе продувки учесть 1 О переменное влияние на вычисленные значения скорости обезуглероживания расхода дутья и параметров отходящих газов, а введение второго блока изменения коэффициентов - переменное влияние количества выгоревшего углерода и скорости обезуглероживания на остаточное содержание углерода в ванне конвертера, что позволяет вес - ти контроль с повышенной точностью.На фиг. 1 представлена блок-схема устройства, на фиг. 2 - внутренняя структура первого блока изменения коэффициентов 1 на фиг. 3 - внутренняя структура второго блока изме - нения. Устройство (фиг, 1) содержит узел 1 отбора отходящих газов, блок 2 и 3 содержания СО и СО 2 в отходящих газах, первый сумматор 4, измеритель 5 температуры отходящих газов, измеритель 6 расхода отходящих газов, газоход 7 первый 8 и второй 9 функциональные преобразователи, первый35 блок 10 деления, первый блок 11 умножения, измеритель 12 массы шихтовых материалов, блок 13" определения количества железа, вносимого рудой в ванну, блок 14 включения транспортера подачи руды, транспортер 15 подачи руды, первый интегратор 16, таймер 17, второй сумматор 18, блок 19 ввода начальных условий, блок 20 продолжительности продувки, блок 21 начала продувки, измеритель 22 расстояния от фурмы до уровня спокой.ного металла, измеритель 23 интенсивности дутья, датчик 24 интенсивности дутья, второй блок 25 деления, первый блок 26 изменения коэффициентов,50 второй 27 и третий 28 блоки умножения, пятый сумматор 29, третий интегратор 30, третий функциональный преобразователь 31, блок 32 определения степени разложения известняка, блок 33 включения транспортера подачи известняка, транспортер 34 подачи известняка, второй интегратор 35,таймер 36, третий сумматор 37, третий блок 38 деления, четнерть сумматор 39, второй блок 40 изменения коэффициентов, четвертый 41 и пятый 42 блоки умножения, шестой сумматор 43; указатель 44, блок 45 окончания плавки, привод 46 конвертера 47 и фурму 48.Первый блок 26 изменения коэффициентов содержит седьмой сумматор 49, первый блок 50 возведения в степень, шестой блок 51 умножения и восьмой сумматор 52Второй блок 40 изменения коэффициентов содержит блок 53 сигнализации, девятый сумматор 54, второй блок 55 возведения в степень, седьмой блок 56 умножения, десятый 57 и одиннадцатый 58 сумматоры, а также первый 59 и второй 60 эадатчики. Реле обозначено Р 1, а контакты реле 1 Р 1, 2 Р 1 и ЗР 1. Блоки устройства могут быть реализованы, например, на стандартных блоках комплекса АКЭСР; сумматоры, блоки деления, умножения, функциональные преобразователи, блоки 12 и 32, а также блоки возведения в степень - на блоках вычислительных операций БВО; интеграторы и блок продолжительности продувки - на блоках динамических преобразований БДП; блок сигнализации - на блоке БСГ; датчики, задатчики, измерители параметров, а также указатель- на стандартных приборах ГСП, таймеры - на электронных реле времен, блоки включения транспортеров - на пускателях, Блок ввода начальных условий выполнен на базе соответствующих задатчиков и узлов вычислительных операций, Блок начала продувки представляет собой схему И, а блок окончания плавки - например, командоаппарат.Узел 1 отбора отходящих газов соединен с блоками 2 и 3 содержания СО и СО 2 в отходящих газах, подключенными к первому сумматору 4.Измерители 5 и 6 температуры отходящих газов и расхода отходящих газов в газоходе 7 подсоединены соответственно к первому 8 и второму 9 функциональным преобразователям, подключенным к первому блоку 10 деления, соединенному с первым блоком 11 умножения, к которому, кроме того, подключен первый сумматор 4. Измеритель109 76 С = О С 1+ ИС 50Степень учета содержания углеродаопределяется из выраженияф 1= 1оС= 0 при С ) 0,67;Ы 1 = Д(Р- С 1) при 0,17 ( С с 0,67,51 2 2)о(, =0ф 2 при С 0,17. (2)где Д, 2 - коэффициенты. 12.массы шихтовых материалов соединен с блоком 13 определения количест ва железа, вносимого рудой в ванну, вход которого соединен, кроме того с блоком 14 включения транспортера15 подачи руды, а выход - с первым интегратором 16. Интегратор 16 соединен также с таймером 1, вход которого подсоединен к блоку 14. Выход первого интегратора 16 соединен с вто О .рым сумматором 18 который, в свою очередь, соединен с блоком 19 ввода начальных условий и блоком 20 продолжительности продувки, подключенным через блок 21 начала продувки 15 к измерителю 22 расстояния от фурмы до уровня спокойного металла и через измеритель 23 интенсивности дутья к датчику 24 интенсивности дутья.Выход первого блока 11 умножения. сое динен через второй блок 25 деления с первым блоком 26 изменения коэффициентов. Второй блок 25 деления подсоединен, кроме того, к второму сумматору 18. Выход блоков 26 соеди- г 5 нен соответственно с вторым 27 и третьим 28 блоками умножения, которые, в свою очередь, соединены с пятым сумматором 29. Вход блока 27 подсоединен также к выходу второго блока 25 деления, а блок 28 - к выходу измерителя 23 интенсивности дутья и второму сумматору 18. Выход с сумматора 29 подключен к третьему интегратору 30 и третьему функциональному преобразователю 31. Вход35 блока 32 определения степени разложения известняка соединен с измерителем 12 массы шихтовых материалов и блоком 33 включения транспортера40 34 подачи известняка. Выход блока 32 соединен с вторым интегратором 35, который, кроме того, подключен к таймеру 36. Таймер 36 подсоединен к выходу блока 33. Выход второго45. интегратора 35 соединен с третьим сумматором 37, который, кроме того, соединен с блоком 19 ввода начальных условий. Выход третьего сумматора 37 подсоединен к третьемублоку 38 деления,к которому, крометого, подключен второй сумматор 18.Выход блока 38 подключен к четвертому сумматору 39, который также соединен стретьим интегратором 30.Выход четвертого сумматора 39 подключен к второму блоку 40 изменения коэффициентов, который, в свою очередь, соединен соответственно с четвертый 84 841 и пятым 42 блоками умноженияВыходы блоков 41 и 42 соединены с шестым сумматором 43, выход которого соединен с указателем 44. Первый 16 и второй 35 интеграторы соединены с блоком 20 продолжительности продувки, третьим интегратором 30 и блоком 45 окончания плавки, подключенным к приводу 46 конвертера 47. Седьмой сумматор 49 соединен с первым блоком 50 возведения.в степень, который, в свою очередь, соединен через шестой блок 51 умножения к восьмому сумматору 52. Блок 53 сигнализации соединен с реле Р 1. Девятый сумматор 54 соеди- нен с вторым блоком 55 возведения в степень, который, в свою очередь, соединен через седьмой блок 56 умножения и контакт ЗР 1 с блоком 53 сигнализации. Блок 53 сигнализации соединен также с десятым 57 и одиннадцатым 58 сумматорами. Первый 59 и второй 60 задатчики подключены,к общим клеммам переключающихся контактов 1 Р 1 и 2 Р 1 реле Р 1. Выходные клеммы контактов 1 Р 1 и 2 Р 1 попарно соединены между собой, причем первая пара подключена к десятому сумматору 57, а вторая - к одиннадцатому сумматору 58. 1Содержание углерода в ванне жидкого металла определяют по формуле где С - содержание углерода в ваннежидкого металла, 7.;С - содержание углерода, определяемое по материальномубалансу, 7;С - содержание углерода, определяемое по скорости обезуглероживания, Е;01,с 2 - степень учета содержанияуглерода, определяемогосоответственно по материальному балансу и скоростиобезуглероживания .Содержание углерода по материальному балансу определяют по формулеС 6 фС 6 +д 6О +й +66 +1 сЧ Л Р Ус Зт И 1где С, Сч - содержание углерода соответственнов ломе и чугуне, 7; 10С, Й С Сн - масса на плавку чуч Лгуна, лома, руды иизвестняка, кг;а - коэффициент характеризующий содержание двуокиси углерода в известняке истепень разложенияпоследнего;Ь - коэФфициент, характеризующий степеньусвоения руды исодержания в нейкислорода;коэффициент, характеризующий среднююскорость угара компонентов садки,кг/мин;- продолжительность 30продувки, минСодержание углерода по скорости обезуглероживания определяют по формуле де , 4. - коэффициенты;Ч - скорость обезуглерожиСвания металла, 7/мин.Скорость обезуглероживания метала определяют по формуле3 С 4 С де Ч - скорость обезуглерожива-ния металла, определяемаяпо материальному балансу,7./мин;У - скорость обезуглероживаСния металла, определяемая по интенсивности подачи кислорода, 7/мин;Ы, с( - степень учета скоростиобезуглероживания определяемой соответственнопо материальному балансуи интенсивности подачиислорода.,40Степень учета скорости обезуглероживания определяют из выражения=( - , 1 К1-Р Р 6-Ч )- коэффициент;- интенсивность подачи кислорода, нм/мин.овий продувки конвертера4,1, Р 2 =0 17,; (35 мин) 1; р 4,=3457 2 мин/7; р= 0,35 (7/мин)2; где Для услсверхужание кислорода в дутье, 7; коэффициент использования кисдутья на реакцию окисленияа при активном обезуглерожиравный 0,98).ойство работает следующим сод лородауглеродвании,УстробразомВ на ра 47че але продувки к кании фуроры 48 измерителях 22 урмы до уровня и интенсивност позиционные к ные на рабочихов (например, ых конвертеров нверти поди 23спокодутьнтактзначедля услпри при опусдутья вния от фметалла батывают тановлен параметр130-тонн асст ного сраусияховий где /3 , Рь - коэффициенты,Скорость обезуглероживания ,металла по материальному балансу определяют по формулеУ0,ИЬ СО+С 0С-+ +Ьс +1, (7ч л ргде СО и СО - содержание окиси и2двуокиси углеродав отходящих газах,7;Ч - расход отходящих гаГзов, м /мин;3о( - коэффициент объемногорасширения газовфС ;0,53 б - масса углерода СОи СО при нормальныхусловиях, кг/нм3Скор ость об езуглер оживания металла по интенсивности подачи кислорода определяют по формуле1210976841стоянии от сопла ф мы оур д уровня выходное напряжение первого интегра"спокойного металла равном 3000 мм и тора 16 прпропорционально величинерасходе кислорода равном 757. Но- Ы . Выходное напрдное напряжение интегратоминального значения) . Напряжение ра 16 поспоступает во второй сумматорс контактов блоков 22 и 23 пост уйает 5 18, в которыи одновременно поступает1 Я щв блок 21 начала и в и (нррду к ( апример, напряжение, пропорциональное велисхему И), который срабатывает и чине (С+ С ) из блока 19 вво авключает блок 20 ипродолжительности начальных условий и пропорциональноспродувки, на выходе которого появ- величине кГ бс из лока 0 продолжитель 20ляется напряжение, пропорциональное 1 О ности продувки. Таким образом свеличине 1.7 . Оте 1 с 7 . Отходящие газы пос- выхода второго сумматора 18 снимаи. аким о разом, ступают через узел 1 отбо а в блР оки ется напряжение, пропорциональное2 и 3 содержания СО и СО 2 в отходя- величине(С + С + ЪС + %" ),ч и+ р+), котороещих газах. Выходные напряжения с поступает во второи и третий блокиблоков 2 и 3 поступают в первый 15 25 и 38 деления. В блоке 25 вычиссумматор 4, выходное напряжение ляется скорость о езуглероживаниябкоторого пропорционально величине металла по формуле (7) Не . апряжение,). Выходное напряжение от пропорцЬнальное скорости обезуглеизмерителя 5 температуры отходящих роживани я металла, поступает с блокагазов поступает на первый функцио 25 в перв " б 26ыи лок изменения коэфнальных преобразователь 8 где произ- фициеУциентов, в котором производитсяводится вычисление величины (1+ сИГ), определение коэффициентов с(, ИОа напряжение от измерителя 6 расхода по формуле (6) . Напряжение, пропоротходящих газов - на второй функцио-. циональное величин сСе 3, поступаетнальный преобразователь 9 где про во втор б 27Уой лок умножения, в коизводится вычисление величины 0,536 Ч., торый одновременно поступает напряапряжение с преобразователей 8 и 9 жение, пропорциональное величинепоступает в первый блок 10 деления чЬ с бло 25. ВФлоха . ыходное напряжениевыходное напряжение которого с блока 27р .ка ф пропорциональное вели пнопонннональное налнннн 36 ЧС О " "е 5 Ст поступает н пять сум 1 + К 1 матор 29. Напряжение, пропорГ нальное величине с(, постпоступает в первый блок 11оступает вВь " лок умножения третий блок 28 умножения в кот -блоке 11 вычисляется величина рый одновременно поступает напряжеО 53 б(СО+СО У2 Г ние с блока 18 и напряжение, пропор 1+ оГ . интциональное величине У с измериУВь но на яжение пропорциональтеля 23 интОбрз25 340 Ф Сржводитс 3 вычисление скорости14, Оюжменн с блока 14 посгнал на включение блока 13(5) к тинтегратор 30 и третин функцио45напряжение интегратора 30 поступаетчв четвертыи сумматор 39, Напряжение,э посту пропорциональное количеству известпает от измерителя 12 массы шихто- няка загвых мате иняка, загружаемого в конвертер, постуых материалов в блок 13 опр елеб 13 ед пает от измерителя 12 в блок 32 опния количества железа, вносимогоню . Ределения степени разложения известрудои в ванну, причем выходное напряжение блока пропорционально веняка, выходное напряжение которогоФпропорциональное величине аС в заличине Ъ 6 в данной присадке. Вы- г емой иифходное н пргружаемой присадке поступает на втоодное напряжение блока 13 поступаетна первый интегратор 16, время вклю"рои интегратор 35. Таким об азомР фчения которого определяется таймевыходное напряжение интегратора 35р 17, Впропорционально величине а Си. С икром , ключение таймера осуществляется бл 14, Тя локом , аким образомтегратором 35 напряжение поступаетЭ в третий сумматор 37. Туда же посту. Повышение производительности конвертера на 1,53 и сокращение расхода огнеупорных материалов на 5 Х, чтоснижает себестоимость стали на0,09 руб/т, обеспечивает экономический эффект от использования изобре тения 50 тыс. руб. в год .