Устройство для контроля уровня ванны в конверторах

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК 3 9 С 2 ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕ фс "Л СТВУ ТОР часто ход к тора, с вхо рующи с я Вь Ю ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ ССПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТН(54) (57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ УРОВНЯ ВАННЫ В КОНВЕРТЕРЕ, содеожашее датчик звукового давления, связанный с входом широкополосного усилителя,тно-избирательный усилитель,выоторого связан с входом детека выход последнего соединендом блока унификации, регистрий прибор, о т л и ч а ю щ.е етем, что, с целью повышения достоверности контроля уровня ванны конвертера, в.него введены блок автоматического регулирования усиления, блок определения температуры отходящих газов, блок определения содержания двуокиси углерода. в;отходящих,газах, вычислительный блок определения скорости распространения звука в отходящих газах, блок определения положения киалородной фурмы, блок определения веса чугуна, заливаемого в конвертер, блок определения веса лома, загружаемого в конвертер,второй вычислительный блок определения текущего внутреннего радиуса конвертера, третий вычислительный блок определения уровня ванны в конвертере, при этом выход широкополосного усилителя подключен к входу блока автома.тического регулирования усилителя,чод которого подключен к входу час 80. 1006499 А тотно-избирательного усилителя, а выходпоследнего соединен с первым входом ; третьего вычислительного блока, выход блока определения температуры отходящих газов подключен к первому входу вычислительного. блока определения скорости распространения звука в отходящих газах, .второй вход которого подключен к выходу блока определения содержания двуокиси углерода в отходящих газах, причем выход вычислительного блока определения скорости распространения звука в отходя щих газах соединен с вторым входом третьего вычислительного блока определения уровня ванны в конвертере, выход блока определения положения Ж кислородной фурию подключен к входу второго вычислительного блока определения текущего внутреннего радиуса конвертера, второй вход которогосоединен с:выходом блока определения веса чугуна, атретий вход под- О ключен к выходу блока определениявеса лома, причем выход второго вычислительного блока определения 1 текущего внутреннего радиуса конвертера подключен к третьему входу третьего вычислительного блока определения .уровня ванны в конвертере,выход последнего соединен с входом регистрирующего прибора.2. Устройство по п.1, о т л и ч аю щ е е с я тем, что вычислительный блок определения скорости распро.странения звука в отходящих газах содержит блок умножения, задатчик величины молекулярного веса двуокиси углерода, задатчик величины молекулярного веса окиси углерода, сумматор, эадатчик единицы,. второй блок умножения, третий блок умножения, задатчик величины удельной изобарной теплоемкости углерода, второй сумматор, третий сумматор, блок деления, задатчик величины удельной изобарной теплоемкостиокиси углерода,1 б 15 1006499 Из уравнения (24) найдем высоту свободного объема конвертера Ч - объем металлошихты в нижн,Чней части полости конвертера, м.Объем цилиндрической части полоси конвертера определим иэ следуюего уравненияЧ, = 11 К Ьгде К - внутренний дтера, м;Ь - высота цилиндрической часЦ.Чти полости конвертера, м.Высоту цилиндрической части конвер;тера определим по уравнению (фиг,2) 5 В.оь т 5 щ(33)иаметр конвер 26) 2322 ОВсС К =с 5 Подставив выражения (26) - (28)уравнение (25) получим Квысота внутренней полостконвертера, м;высота свободного объемаБ.ОБконвертера, м,у свободного объема конпределим по следующему урав Ь , (29) где НСВ.ОБОбъ формул (29)Сполучи имость еделения 20уровня в конвВыо ы (10) и для опр ертерах,прИ К+вы вертеасти ния Н ванны в уровень ре, м;, высота конверК 5 висяши Н -вытер лож одставив (3 ение для опр асти объема он ы конверчки поО К эКд 1 ураническо олости е от геометриразмеров конвертерЬ - высота конической1конвертера, м;С - скорость распрострзвука в отходящихм/с;Го - измеряемое значениенансной частоты свого объема рабочегостранства конвертерК - текущий внутреннийконвертера, м,Текущий внутренний радиустера можно определить путем пзования следующего уравнения вертера Ц,Ц К ставив (36) в(38 мет Р Ч Обоз ч 6в (39) в 3 алла шихты, ть металла х 8) получим +Н -Ь )+К .(40) ) относительйо к . Подс талла шихты, м3 ванне конвертера остоящий из объема сти иобъема нижконвертера, поэто можно переписать Вт" к (Н уравнение им(32) Вес,металлошищего уравнен определим юиндОНб 5 Ч - объем мерической вертера,лошихты в цСТИ ПОЛОСТИ(4 где Смет вес "мет р - плотнос т/м; Ч - объем м Металлошихта занимает объем,цилиндрической ч ней части полост му уравнение (31 следующем виде;внутренней ч тера, м;коэффициенты, заческиха;части анения газах,еряемое значениот уровня металлхней точки поломыф мфота от горловина до верхней то ения фурмы, м.(43)М 5 том перечисндеть на фиг.3 е устройства3) позволяет ны конверте 30 спытанному кривая 3).ния уровня ством протозначитель ного. Таким образом, с учеленных Факторов можно вчто. полученный на выходсигнал (кривая 2 на Фигопределить уровень ванра наиболее близко к иего значению (Фиг. 3,Полученные же значеванны конвертера поаредтипа (Фиг. 3, кривая 1но отличаются от истин Подставив (4 2) в (41), получим уравнение для определения текущего внутреннего радиуса конвертера Изобретение повышает точность устройства и позволяет добиться оп-, тимального режима шлакообразования.Согласно предварительному расчету экономической зФфективности использованияобразца изобретения в конвертерном цехе Карагандинского металлургического комбината, при среднем весе плавки 2731 т доля плавок,протекающих с выбросами, снизилась с 12,2.до 4,86 Потери металла с выбросами составйли в среднем 1,2 от веса плавки. С учетом затрат на изготовлениеэкономический эФФект для одногоустройства составит 55600 руб.Составитель А. Абросимов Техред Т.фанта, Корр Тираж 566 Подпсударственного комитета ССм изобретений и открытийва, Ж, Раушская наб., д атент", г. Ужгород, ул. Проекчетвертый блок умножения, пятый блокумножения, задатчик величины удельной изохорной теплоемкости двуокисиуглерода, четвертый сумматор, второйзадатчик единицы, шестой блок. умножения, задатчик величины, удельнойизохорной теплоемкости окиси углерода, пятый сумматор, седвмой блокумножения, задатчик величины универсальной газовой постоянной, восьмойблок умножения, второй блок деления, при этом выход блока определения содержания двуокиси углерода в отходящих газах подключен соответственно к первым входам блока умножения, сумматора, четвертого блока уй-.ножения, пятого блока умножения ичетвертого сумматора, а выходы задатчика величины молекулярного весаокиси углерода, эадатчика единицы,задатчика величины удельной изобарнойтеплоемкости окиси углерода,задат чика величины удельной изохорной.теплоемкости двуокиси углерода и второго задатчика единицы подключенысоответственно к вторым входам блока умножения, сумматора, четвертого.блока умножения, пятого блока умножения и четвертого сумматора, выходсумматора подключен соответственнок первым входам второго блока умножения и третьего блока умножения,вторые входы двух последних блоковподключены соответственно к выходамзадатчика величины молекулярноговеса окиси углерода и задатчикавеличины удельной иэобарной .теплоемкости двуокиси. углерода, выходы блока умножения и второго .блока умножения подключены соответственно кпервому и второму входам третьегосущатора, выходы третьего блокаумножения и четвертого блока умножения подключены соответственно к первому и второму входам второго сумматора, выходы задатчика величины удель.ной изохорной теплоемкости окисиуглерода и четвертого сумматора подключены соответственно к первомуи второму входам шестого блока умно-жения, выходы пятого блока умножения и шестого блока умножения под-;ключены соответственно к первому ивторому входам пятого сумматора, вы-ходы блока определения температуры,отходящих-газов и задатчика величины универсальной газовой постоянной подключены соответственно к пер-.вому и второму входам седьмого блокаумножения, выходы третьего сумматораи второго сумматора подключены соответственно к первому и второму вхо-,дам блока деления, выходы седьмогоблока умножения и блока деления подключены соответственно к первому ивторому входам восьмого блока умножения, выход которого подключен к пер-,вому входу второго блока деления, а второй вход второго блока деленияподключен к выходу пятого сумматора.3. Устройство по п,1, о т л ич Й "ю щ е е с я тем,что второй вычислительный блок определения текущего внутреннего радиуса конвертерасодержит управляемый ключ, блок памяти, второй управляемый ключ, второйблок памяти, третий управляемый ключ,третий блок памяти, задатчик коэффициента К 6, сумматор, задатчик величины высоты внутренней части конвертера, второй сумматор, задамчик вели-чины высоты от горловины конвертерадо верхней точки положения фурмы,задатчик величины высоты нижней части полости конвертера, блок умнбжения, задатчик величины рЭ , блок деления, блок извлечения квадратногокорня, четвертый блок памяти, приэтом выход блока определения весачугуна, заливаемого в конвертер, подключен через последовательно соединенные управляемый ключ, блок памятик второму входу сумматора, первыйвход которого подключен к выходу эадатчика коэффициента К 6, выход блока определения веса лома, эагружаемого в конвертер, подключен через последовательно соединенные второйуправляемый ключ, второй блок памяти.к третьему входу сумматора, выходблока определения положения кислородной фурмы подключен через последовательно соединенные третий управляемый ключ, третий блок памяти квторому входу второго сумматора,первый вход которого подключен к выходу задатчика величины высоты внутренней части конвертера, .выходы задатчика величины высоты от горловины конвертера до верхней части положения фурми и задатчика величины высоты нижней части полости конвертера подключены соответственно ктретьему и четвертому входам второго сумматора, выход задатчика величины рЪ и второго сумматора подключены соответственно к первому и второму,входам блока умножения, выходысумматрра и блока умножения подключены соответственно к первому ивторому входам блока деления, выходпоследнего через блок извлеченияквадратного корня подключен к входучетвертого, блока памяти,4. Устройство по п.1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что третийвычислительный блок определенияуровня ванны в конвертере содержитблок возведения во вторую степень,блок деления, задатчик коэффициентаК, блок умножения, второй блок де,ления, задатчик коэффициента К, сумматор второй блок умножения, третий блок умножения, задатчик коэффициента К, второй сумматор, эадатчиккоэффициейта К 4, блок извлечения1006499 кубического корня, третий сумматор, задатчик коэффициента К, зацатчик величины Ь, блок сравнения, задатчик величины Нк, четвертый: сумматор, при этом выход блока унификации подключен через блок возведения во вторую степень к первому входу блока деления, второй вход которого подключен к выходу вычислительного блока определения скорости распространения звука в отходящих газах, выход блока деления подключен соответственно к первым входам, блока умножения,и второго блока умножения, второй вход блока умножения подключен к выходу задатчика коэффициента К, выход второго вычислительного блока определения текущего внутреннего радиуса конвертераподключен соответственно к вторым входам блока второго блока умножения и второго блока деления, первый вход которого подключен к выходу блока умножения, выходы эадатчика коэффициента К второ Изобретение относится к черной.и регулированию процессов кислород-,но-конвертерной плавки, и можетбыть использовано в кислородноконвертерном производстве стали.Известно устройство для контроляшлакообразования в ванне конвертера, содержащее датчик вибрации,выход которого через усилитель иполосовой фильтр подключен к детектору. Выход детектора подключенк самопишущему прибору. Причем между детектором и самопишущим прибором установлен регулятор уровня выходного сигнала,Устройство работает следующимобразом. Датчик вибрации, установленный на корпусе конвертера,преобразует механические колебания корпуса в электрический сигнал, который усиливается и передается вполосовой Фильто. настроенный надиапазон частот, чувствительный кдинамике процесса шлакообразованияВыделенный сигнал детектируется и;подается на вход самопишущего прибора. Показания прибора характеризуют уровень и физическое состояниешлака в конвертере 1,Недостатком этого устройства является недостоверность его показа- .ний вследствие влияния износа кладкифутеровки на величину амплитуды виб-.рации конвертера.В существующих условияхпервые,5-10 плавок от общего числа в камго блока деленияодвлючены соответственно к первому и второму входам сумматора, выходы первого блокаумножения и задатчика коэффициентаКЗ подключены соответственно к первому и второму входам третьего блока умножения, выходы задатчика коэффициента К 4 и третьего блока умножения подключены соответственно кпервому и второму входам второгосумматора, выхоД которого через блокизвлечения кубического корня подключен к первому входу третьего сумма-тора, а второй вход последнего подключен к выходу задатчика коэффициента К, выходы сумматора, задат-чика величины Ь и третьего сумматора подключены соответственно кпервому, второму и третьему входамблока сравнения, выходы.задатчикавеличины Н и блока сравнения подключены соответственно к первомуи второму входам четвертого сумматора,пании (в зависимости от стойкостйфутеровки,конвертера) являются неконтролируемыми по шлакообразованию,так как помере спекания футеровки5 жесткость последней увеличиваетсяи амплитуда колебаний конверера,уменьшается. В дальнейшем по мереизноса футеровки в течение однойкампании, продолжающейся в среднемО один месяц, амплитуда вибрации конвертера, соответствующая нормальномусостоянию и объему шлака, уменьшается в два раза,Наиболее близким к изобретению5 является устройство для определенияуровня ванны в конвертере,. содержащее датчик звукового давления,который связан с широкополосным усилителем, выход которого связан свходом низкочастотного фильтра.Выход низкочастотного фильтра подключен к входу смесителя, который преобразует входной сигнал,пропорциональный резонансной частоте свободного объема рабочего пространстваконвертера, в сигнал с промежуточной частотой по принципу супергетеродина. К второму входу смесителяподключен генератор колебаний (гетеродин), частота которого поэ-30 воляет изменять в определенных пределах для выбора рабочей частотыиз входного сигнала. Выход смесителя подключен к входу полосовогофильтра, который связан с входом уси.35 лителя, выход которого соединен свходом детектора. Детектор соединенРс преобразователем напряжение - ток,на выходе которого получают унифицированный сигнал, пропорциональныйрезонансной частоте свободного объема конвертера,:которая: функционально зависит от уровня шлака в ваннеконвертера 21 .устройство работает следующим образом.Датчик звукового давления преобразует акустический сигнал о ходе шпакообразования в. электрический сигнал, который усиливается широкополосным усилителем и передается в низкочастотный фильтр, настроенный на диапазон частот, чувствительных к резонансной частоте свободного объема рабочего, пространства конвертера, с выхода которого поступает на первый вход смесителя сигнал, пропорциональный резонансной частоте свободного объема рабочего пространства конвертера, а к второму входу поступает сигнал, выработанный гетеродином, Разность частот этих сигналов проходит через поло- совой фильтр. Изменяя частоту гетеродина, можно настроить Таким образом, что резонансная частота полосового фильтра будет совпадать с разностью частоты выходного сигнала гетеродина и резонансной частоты свободного объема рабочего пространства конвертера при минимальном уровне ванны, Сигнал .с выхода полосового фильтра усиливается усилителем и выпрямляется детектором, Детектор соединен с преобразователем напряжение-ток, на выходе которого получают унифицированный сигнал, пропорциональный резонансной-частоте свободного объема рабочего пространства конвертера, кото,рая характеризует уровень ванны в конвертере.Недостатком известного устройства является низкая точноать контроля.шлакового режима, а именно уровня ванны конвертера, вследствие того, что одному и тому же уровню ванны могут соответствовать различные резонансные частоты свободного объе. ма рабочего пространства конвертера, поскольку изменяется текущий внутренний радиус конвертера из-за износа футеровки в ходе кампании, что приводит к увеличению свободного объема рабочего пространства конвертера, причем свободный объем рабочего пространства состоит из цилиндрической и верхней части конвертера, представляющей собой усеченный конус, вследствие этого площадь поперечного сечения в цилиндрической и верхней части различна, поэтому в случае подъема уровня ванны до верхней части полости конвертера зависимость вы соты свобОдного объема рабочегопространства от величины резонансной частоты свободного объема конвертера носит нелинейный характер,Кроме того, изменение расхода 5 кислородного дутья и положенияфурмы приводит к изменению амплитуды низкочастотной. составляющей,акустического сигнала процессао ходе шлакообразования соответ- О ствующей резонансной частоте свободного объема рабочего пространства конвертера, что, однако, несвидетельствует об изменении уровня ванны в конвертере. При этомнизкочастотная составляющая акустического сигнала процесса о ходешлакообразования, соответствующаярезонансной частоте свободногообъема . рабочего пространства конвертера, в режиме открытой и заглубленной струи имеет различную амплитуду вследствие того, что коэффициент поглощения акустического сигнала процесса шлаком на 4-5 порядков больше коэффициента поглощенияакустического сигнала процесса вотходящих газах, Вследствие этогопри использовании известного устройства при данной резонансной частотесвободного объема рабочего прост- ЗО ранства, характеризующей уровеньванны в конвертере, низкочастотнаясоставляющая акустического сигнала процесс о ходе шлакообразованияизменяет величину своей амплитуды 35 при одном и том же уровне ванны,что и приводит к указанным погрешностямЦелью изобретения является повышение достоверности. контроля уровня 40 ванны конвертера.Поставленная цель достигаетсятем, что в устройство для контроляуровня ванны в конвертере, содержащее датчик звукового давления, свя занный с входом широкополосного усилителя, частотно-избирательный уси.литель, выход которого связан с входом детектора, а выход последнегосоединен с входом блока унификациии регистрирующий прибор введеныблок автоматического регулирования усиления, блок определения температуры отходящих газов, блок опре 50 деления содержания двуокиси углеродав отходящих газах, вычислительныйблок определения скорости распространения звука в отходящих газах, .блокположения кислородной фурмы, блок определения веса чугуна, залив конвертер, второйвычислительный блок определения текущего внутреннего радиуса конвертера, третий вычислительный блок определения уровняванны в конвертере, при этом выход ваемого в :конвертер блок Оп 60: ределения веса лома, загружаемогоширокополосного усилителя подключенк входу блока автоматического регулирования усиления, выход которогоподключен к входу частотно-избирательного усилителя, а выход последнего соединен с первым входом третьего вычислителительного блока, выходблока определения температуры отходящих газов подключен к первомувходу вычислительного блока определения скорости распространения звука в отходящих газах, второй входкоторого подключен к выходу блокаопределения содержания двуокиси углерода в отходящих газах, причемвыход вычислительного блока определения скорости распространениязвука в отходящих .газах соединен свторым входом третьего вычислительного блока определения уровняванны в конвертере, выход блока определения положения кислородной фурмиподключен к входу.второго вычислительного блока определения текущеговнутреннего радиуса конвертера,второй вход которого соединен с выходом блока определения веса чугуна,а третий вход подключен к выходублока определения веса лома, причемвыход второго вычислительного блокаопределения текущего внутреннего. радиуса. конвертера подключен к третьеЗОму входу третьего вычислительногоблока определения уровня ванны вконвертере, выход последнего соединен с входом регистрирующего прибора, 35При этом вычислительный блок определения скорости распространениязвука в отходящих газах содержит блокумножения, задатчик величины молекулярного веса окиси углерода, сумматор, 4 Озадатчик единицы, второй блок умножения, третий блок умножения, задатчик величины удельной изобарной теплоемкости окиси углерода, четвертый. блок умножения, пятый блок умно,жения, задатчик величины удельнойизохорной теплоемкости двуокисиуглерода, четвертый сумматор, второйзадатчик единицы, шестой блок умножения, задатчик величины удельной изохорной теплоемкости окиси углерода,пятый. сумматор, седьмой блок умно-жения, задатчик величины универвальной газовой постоянной; восьмой блокумножения, второй блок деления, приэтом выход, блока определения содержания двуокиси углерода в отходящих газах подключен соответственнок первым входам блока умножения,сумматора, четвертогоблока умножения, пятого блока умножения и 60четвертого сумматора, а выходы задатчика величины удельной изобатой чтеплоемкости окиси углерода, задат,чика величины удельной изохорнойтеплоемкости двуоииси углерода и вто 5 рого задатчика единицы подключены соответственно н вторым входам блока умножения, сумматора, четвертого блока умножения, пятого блока умножения и четвертого сумматора, выход .сумматора подключен соответственно к первым входам второго блока умно-. жения и третьего блока умножения, вторые входы двух последних блоков подключены соответственно к выходам задатчика величины молекулярно.- го веса окиси углерода и задатчика величины удельной изобарной тепло- емкости двуокиси углерода, выходы блока умножения и второго блока умножения подключены соответственно к первому и второму входам третьего сумматора, выходи третьего блока умножения и четвертого блока умножения подключены соответственно к первому и второму входам второго сумматора, выходы задатчика величины удельной изохорной теплоемкости окиси углерода и четвертого сумматора подключены соответственно к первомуи второму входам шестого блока умножения, выходы пятого блока умножения и шестого блока умножения подключены соответственно к первому и второму входам пятого сумматора, выход блока определения температуры отходящих газов и задатчика величины универсальной газовой постоянной подключены соответственно к первому и второму входам седьмого блока умножения, выходы третьего сумматора и второго сумматора подключены соответствеНно к первому и второму входам блока деления, выходы седьмого блока умножения и блока деления подключены соответственно к первому и второму входам восьмого блока умножения, выход которого подключен к первому входу второго блока деления, а второй вход второго блока деления подключен к .выходу пятого сумматора.Кроме того, второй -вычислитель-. ный блок определения текущего внут-. реннего радиуса конвертера содержит управляемый ключ, блок памяти, второй управляемый ключ, второй блок памяти, третий управляемый клЫч, третий блок памяти, задатчик коэффициента К, сумматор, задатчик величины высоты внутренней части конвертера, второй сумматор, задат-ь чик величины высоты от горловины конвертера до верхней точки"положения фурмы, задатчик величины высоты нижней части полости конвертера, .блок умножения, заЦатчик величины рЯ ,блок деления, блок извлечения квадратно- го корня, четвертый блок памяти, при этом выход блока определения веса чугуна, заливаемого в 1 конвертер,: подключен через последовательно соединенные управляемый ключ и блок памятиключены соответственно к первому и1второму входам сумматора выходы второго блока умножения и задатчикакоэффициента К 5 поцключены соотвЕтственно к первому и второму входамтретьего блока умножения, выходыздцатчика коэффициента К 4 и третьего блока умножения подключены соответственно к первому и второму входам второго сумматора, выход которого через блок извлечения кубического корня подключен к первому входутретьего. сумматора, а второй входпоследнего подключен к выходу задаччика коэффициента К, выходы сумматора, задатчика величины Ь и третьего сумматора подключены соответственно к первому, второму и третьемувходам блока сравнения, выходы задатчика величины Н и блока сравнения подключены соответственно к первому и второму входам четвертогосумматора.На фиг, 1 изображена блок-схемаодного из вариантов предлагаемогоустройства; на фиг. 2 - геометрические размеры конвертора; на фиг,3график сравнения определяемогоуровня ванны при использовании предлагаемого и известного устройств систинным значением уровня ванныконвертераУстройство содержит датчик 1звукового давления, широкополосныйусилитель 2, блок 3 автоматического регулирования усиления, частот но-избирательный усилитель 4, детектор 5, блок б унификации, третийвычислительный блок 7 определения уровня ванны в кислородномконвертере, регистрирующий прибор8, блок 9 определения температурыотходящих газов, вычислительныйблок 10 определения скорости распространения звука в отходящих газах блок 11 определения содержаниядвуокиси углерода в отходящих газах,блок 12 определения положения кислородной фурмы, второй вычислительныйблок 13 определения текущего внутреннего радиуса конвертера, блок14 определения веса чугуна, заливаемого в конвертер, блок 15 определения веса лома, загружаемого вконвертер.Датчик 1 звукового давления может быть вйполнен в виде микрофона,Широкополосный усилитель 2 представляет собой усилитель, рабочий диапазон которого ограничен сигналами,имеющими частоты Й = 15 Гц иЕ = 1700 Гц, где ХН - нижняя граничная частота; Г - верхняя граничная частота,Блок 3 автоматического регулирования усиления может. быть выполнен, например в виде усилителя спеременным коэффициентом усиления,к второму входу сумматора, первыйвход которого подключен к выходу задатчика коэффициента К, выход блокаопределения веса лома, загружаемогов конвертер, подключен через последовательно соединенные второй управ ляемый ключ и второй блок памяти к третьему входу сумматора, выход блока определения положения кислородной фурмы подключен через последовательно соединенные третий управляемый 10 ключ и третий блок памяти к второму входу второго сумматора, первый вход которого подключен к выходу задатчика величины высоты внутренней части конвертера, выходи задатчика величины 15 .высоты от внутренней части конвертера выходы задатчика величины высотыот горловины конвертора до верхней точки положения фурмы и задатчика величины высоты нижней части полости конвертера подключены соответственно к третьему и чертвертому входам второго сумматора, выходы задатчика .величины рк и второго сумматора подключены соответственно к первому и второму входам блока умножения, выходы сумматора и блока умножения подключены соответственно к первому и второму входам блока деления, выход последнего через блок извлечения квадратного корня подключен к входу четвер того блока памяти.При этом третий вычислительный блок определения уровня ванны в кон-, вертере содержит блок возведения во вторую степень, блок деления, задат чик коэффициента К 2, блок умножения, второй блок деления, задатчик коэффициента К 1, сумматор, второй блок умножения, третий блок умножения, задатчик коэФфициента К, второй сумматор, задатчик коэффициента К 4,блок извлечения кубического корня, третий сумматор, задатчик коэффициента К, задатчик величины Ь,блок сравнения, задатчик величины Н, четвеРтый сумматор, при этом выход блока унификации подключен через блок возведения во вторую степень к первому входу блока деления, второй вход которого подключен к выходу вычисли-, тельного блока опредвления скорости распространения звука в отходящих газах, выход блока деления подключен соответственно к первым входам блока умножения и второго блока умножения, второй. вход блока умножения подклю чен к выходу задатчика коэффициента К, выход второго вычислительного блока определения текущего внутреннего радиуса конвертера подключен соответственно к вторым входам 60 блока второго блока умножения и второго блока деления, первый вход которого подключен к выходу блока умножения, выходы задатчика коэффициента К и второго блока деления подгизменяющимся автоматически, и служит для поддержания на выходе блока 3 заданной величины амплитуды сигнала акустического процесса, усиленного широкополосным усилителем 2.Благодаря переменному коэффициенту усиления блока 3 амплитуда акустического сигнала процесса о ходе шлакообразования на выходе блока 3 автоматически поддерживается на заданном уровне без искажения спектра частот, 10 соответствующих резонансной частоте свободного объема рабочего пространства конвертера. Величина выходного сигнала блока 3 поддерживается на. заданном уровне независимо от изменения величины амплитуды входного сигнала, зависящая в свою очередь от положения кислородной фурмы и расхода кислорода дутья.При заглублении фурмы более 2 м, который соответствует периоду плавки, когда скорость обезуглероживания достигает максимальной величины, уровень кавитационных шумов процесса обезуглероживания перекрывает уровень аэро динамического шума кислородной струи, причем спектр частот кавитационных шумов процесса обезуглероживания находится ниже 100 Гц, спектр резонансных частот свободного объема рабочего пространства конвертера при изменении уровня ванны от минимального до максимального значения также находится ниже 100 Гц, а частотный спектр помех находится выше 100 Гц. Таким образом, при заглубле- З 5 нии фурмы более 2 м уровень полезного сигнала значительно выше уровня помех в диапазоне частот до 100 Гц.Частотно-избирательный усилитель 4 представляет собой соединение усили теля с полосовым фильтром, например, со средней частотой порядка 70 Гц, причем эта резонансная частота фильтра пропорциональна резонансной час-. тоте свободного объема Рабочего про странства конвертера, соответствующая моменту, когда уровень ванны конвертера находится на отметке, соответствующей 0,8 м от горловины конвертера.Выпрямленное напряжение с детектора 5 преобразуется в пропорциональный ток в диапазоне 0-5 Ма.Вычислительные блоки, 7, 10 и 13, могут быть представлены, например, в виде ЭВМ автоматизированной системы управления технологическим процессом конвертерной плавки (АСУ, ТП). Блок 9 определения температуры отходящих газов представляет собой термометр сопротивлений ТСМ. Блок 60 11 определения содержания двуокиси углерода в отходящих газах представляет собой газоанализатор типа урас.Блок 12 определения положения фурмы представляет датчик типа КПФ,; 65 Блок 14 определения веса чугуна, заливаемого в конвертер, может бытьпредставЛен в виде автоматизированной системы измерения веса чугуна,типа АИРИ,Блок 15 определения веса лома,загружаемого в конвертер, может бытьпредставлен в виде автоматизированной системы взвеЬжвания скрапа типаУВСразработки КарагандинскогоОПКБ.Устройство работает.следующймобразом.Перед началом плавки с выходаблока 14 определения веса чугуна,заливаемого в конвертер, сигнал,пропорциональный весу чугуна, поступает на вход вычислительного блока13 и запоминается. С выхода блока15 определения веса лома, загружаемого в конвертер, сигнал, пропорциональный весу лома, поступает на.вход вычислительного блока 13 изапоминается, Перед каждой сменойопределяют расстояние 1,от уровняспокойной ванны до верхйего конического положения фурмы 1 при подняттой фурме) посредством блока 12определения положения фурмы. Сигналс выхода блока 12, пропорциональный Н, поступает на вход вычислительного блока 13 и также запоминается. В вычислительном блоке 13 перед плавкой рассчитывается текущийвнутренний радиус конвертера Йи запоминается;Во время плавки датчик звуковогодавления преобразует акустическийсигнал кислородно-конвертерногопроцесса в электрический сигнал,который усиливается широкополоснымусилителем и передается в блок 3 фавтоматического регулирования усиления. На выходе блока 3 получаетсясигнал постоянной амплитуды со спектром частот, соответствующих резо-нансной.частоте свободного объемарабочего пространства Конвертера.С выхода блока 3 сигнал поступаетна вход частотно-избирательного усилителя 4, при настройке которого минимальная величина выходного сигнала 4 соответствует минимальномууровню ванны в конвертере и наоборот,усиленный сигнал выпрямляетсядетектором 5. Выпрямленное напряжение в блоке б унификации преобразуется в пропорциональный ток вдиапазоне 0-5 мА. Сигнал с выходаблока б униФикации, пропорциональный резонансной частоте свободногообъема рабочего пространства конвертера, поступает на вход вычислительного блока 7 определения уровня ванны в кислородном конвертере,На другие два входа 7 поступает свычислительного блока 10 сигнал,пропорциональный скорости распростгде Н - уровень ванны конвертера,м;Н - высота конвертера, м;15 Й - внутренний радиус конвертера, м;С - скорость распрастранениязвука в отходящих газах,м/с;Е - резонансная частота свобод.ного объема конвертера,Гц;Ь - высота конической части2конвертера, м;К 4 К - коэффициенты, зависящиеот геометрических размеров конвертераДля большегрузных конвертеровКарМК К = 0,92; К 2 = 0,0081)К = 0,0494; К 4 = 10,54 и К = 2,23.Определение уровня ванны конвер тера с помощью предлагаемого устройства основано на следующих теорети-.ческих предпосылках.Свободную от металла и шлакаполость груши конвертера в первомЗ 5 фприближении рассматривают как резонатор Гельмгольца, Собственнаячастота такого резонатора определяется его размерами и скоростьюзвука в газе, заполняющем полость 40 конвертераЧастота может быть определенаиэ уравнения С Ъ о=Я е,.мсобственнободногора, Гц;горловинызвука вра, м/с,ная длинавертера,орловины1) найдемера х колебъема текущий внутренний радиус конвертера, м;вес чугуна, т;вес лома, т;плотность металлошихты,т/м высота внутренней части конвертера, м;измеряемое значение высоты от уровня металла до верхней мочки положения фурмы,м; высота от горловины конвертера до верхней точки положения фурмы, м; 60 высота нижней части полости конвертера, м;коэффициент, зависящий от геометрических размеров конвертера. 6 г.канве полост 50 горло- онверНоба Изый о свобедЕй Соонвертера из ров (Фиг. 2) Ь 1(г +г й+Е ) Свобод метрич е К 1+3 5 ранения звука в отходящих газах, а также сигнал с выхода вычислительного блока 13, пропорциональный текущему внутреннему радиусу конвертера.На первый вход вычислительного блока 10 поступает сигнал, пропорциональный температуре отходящих , газов с выхода блока 9 определения температуры отходящих газов, а также сигнал, пропорциональный содер- жанию двуокиси углерода в отходящих газах с выхода блока 11 определения содержания двуокиси углерода в отходящих газах.В вычислительном блоке 10 определяется скорость распространения звука в отходящих газах по зависимости,Ксрх+ ср,(4 хЯ1 дрМХ+М" (4-Х)3 ГС, ХС"4-Х)3 где С " скорость распространениязвука в отходящих газах м/с;й - универсальная газовая постоянная, Дж/моль КТ - температура отходящих гаогзов, К;х - доля содержания СОа в отходящих газах;(1-х)- доля содержания СО в отходящих газах;ССР,С, - соответственно удельные иэобарные и изохорнЫе теплоемкости двуокиси и окиси углерода, дж/кг К;М ,М - соответственно молекулярныевеса двуокиси и окиси углерода.Ввиду того, что вследствие износа кладки футеровки внутренний радиус конвертера увеличивается, а высотасвободного объема рабочего пространства также увеличивается, необходимо учитывать изменение величины К и НОБЯТекущий внутренний радиус конвертера по данной плавке определяется в вычислительном блоке 13 по зависимости Для большегрузных конвертеровКарМК К = 78,б; Ьн,= 0,5; Нф =9,7 м й Н 1 = 10 м.Текущий уровень ванны конвертераопределяется в вычислительном блоке7 определения ванны в кислородномконвертере по зависимости К 1 С 1 г К, с"К+ 2 ПРИ К-о оъ фК 4 К 5 приК Ф -1 д (1. 2о ) 0 частота баний св конверте сечение тера, м скорость конверте1006499 14 где К - радиус цилиндрической части конвертера, м;г - радиус горловины конвертера, м;Ь - высота конической части конвертера, м; 5Ь - высота цилиндрической час 1ти свободного объема конвертера, м;Ч - свободный объем конвертера, м, ОПримем, что(4)2) Высота цилиндрической части конвертера по зависимости(10) Уравнение (10) позволяет определить высоту свободного объема конвертера, когда уровень ванны находится ниже коническойчасти конвертера.В случае, когда. уровень ванны конвертера находится ньиве цилиндрической части, свободный объем конвертера представляет усеченный, конус (фиг.2)Из подобия конусов 00 и 0 0 имеем 55 О 0(23) е Чо, От -Ча 10ОО,)оо )О О нуса 0 О , нуса 0,02 ,онуса 0 0", онуса 00, сеченного кон объем кобъем квысотавысотавысотаса 00-121 - .(13)1 3 й3 -К-г Объем конуса 00 найдем по зависимости где Ч О - объем усеченного конусаО,0,0.Объем конуса О 0 найдем по зави- симостигЬ( -- 1) =Ы , (20)(к сгд а.) = Ы,., (21) Ь ( 1) =Й 2 (22) Подставив выражения (19) - (22)в уравнение (18) получим Подставив уравнение (2) в уравние (23) получимЫ Ы