Устройство для контроля температуры металла в конвертере

СОЮЗ СОВЕТСКИХКЕВЛЕщесцииРЕСПУБЛИК ОЮ 01) З(Я) С 21 С 5/30 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИР " К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТ 8 ЕННИЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И 07 НРЫТИЙ(56) 1, Авторское свидетельство СССРФ 876727, кл. С 21 С 5/30, 1980.(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ТЕМ-ПЕРАТУРЪ МЕТАЛЛА В КОНВЕРТЕРЕ, включающее блок расчета времени продувки,блок управления, бункер с механизмомввода сыпучих материалов в конвертер,блок расчета температуры металла ирегистрирующий прибор, при этом выход блока расчета времени продувкиподсоединен к входу блока управления,первый выход блока управления подсоединен к бункеру с механизмом ввода сыпучих материалов в конвертер, а первый выход блока расчета температурыметалла подсоединен к входу регистрирующего прибора, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения точности и надежности контролятемпературы металла в ванне конвертера, в него введены блок измерения содержания влаги в сыпучих материалах, блок измерения веса сыпучих материалов, блок измерения содержания водорода в отходящих газах, компаратор и блок расчета времени реакции разложения влаги, содержащейся в сыпучих материалах, причем первый выход блока управления подсоединен к первому входу блока расчета времени реакции разложения влаги, содержащейся в сыпучих материалах, а второй выход . блока управления подсоединен к входу блока измерения содержания влаги в сыпучих материалах и к входу блока измерения веса сыпучих материалов, выходы которых подсоединены соответственно к второму и третьему входам блока расчета температуры металла, второй выход последнего подсоединен к второму входу блока расчета времени реакции разложения влаги, содержащейся в сыпучих материалахвыход блока измерения содержания водорода в отходящих газах подсоединен к входу компаратора, выход которого подсоединен к четвертому входу блока расче" та температуры металла и к третьему входу блока расчета времени реакции разложения влаги, содержащейся в сыпучих материалах, а выход последнего подсоединен к первому входу блока расчета температуры металла.1104163 РРектор О.Билак Подписное раж 540 ВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий3035, Москва, Ж"35, Раушская наб., д. 4/5 иал ППП "Патент",г. Ужгород, ул, Проектная, 4 Редактор Н. ДжуганЗаказ 5167/18 Составитель А. АбросимовТехред Т. ГаточкаИзобретение относится к чернойметаллургии, а именно к контролю ирегулированию процессов кислородноконвертерной плавки, и может бытьиспользовано в кислородно-конвертерном производстве стали,Наиболее близким к изобретениюявляется устройство контроля температуры металла в конвертере 1, содержащее блок измерения состава углеродсодержащих газов, блок расчета времени продувки, блок управления, бункерс механизмом ввода в конвертер эталонной присадки карбонатсодержащего материала, блок расчета времени реакции разложения эталонной присадки,блок расчета температуры металла,блок измерения температуры отходящихгазон и блок сравнения измерения тем"пературы отходящих газов с измерением 20состава углеродсодержащих газов, регистрирующий прибор, при этом блокрасчета времени продувки соединен свходом блока управления, первый выход блока управления соединен с бункером механизмом ввода в конвертерэталонной присадки, а первый выходблоком расчета температуры металлаподсоединен к выходу регистрирующего прибора, Выход блока расчета З 0реакции разложения. эталонной присадки соединен с блоком расчета температуры металла, вход блока сравнениясоединен с выходами блоков измерениятемпературы отходящих газов и измере-Зния состава углеродсодержащих газов,а его выход - с блоком расчета времени реакции разложения карбонатсодержащего материала и с блоком расчета температуры металла в конвертере.Устройство работает следующим образом.По истечении 2/3 времени от общей продолжительности продувки сигнал из 45 блока расчета времени продувки поступает на механизм ввода в конвертер эталонной присадки, который срабатывает, отдает присадку карбонатсодержащего материала в конвертер. Одновре 50 менно сигнал из блока расчета времени продувки поступает в блок расчета реакции разложения эталонной присадки, в котором начинается отсчет времени реакции разложения этой присадки. 55 В блоке измерения состава углерод содержащих газов и блоке измерения температуры отходящих газов на протяжении всей продолжительности продувки происходит измерение состава углеродсодЕржащих газов и температурыотходящих газов. Сигналы с этих блоков поступают в блок сравнения, нкотором производится сравнение кривых измерений двуокиси углерода н отходящих газах и измерение температурыотходящих газов,ФПосле дачи эталонной присадки карбонатсодержащего материала происходитодновременное возникновение пика накривой измерения углеродсодержащихгазов и спада на кривой измерения температуры отходящих газов. Блок сравнения измерений температуры отходящих газов с измерением состава углеродсодержащих газов выдает командыв блок расчета температуры металлана начало расчета температуры метапла и в блок расчета времени реакцииразложения эталонной присадки наокончание отсчета времени реакцииразложения эталонной присадки карбонатсодержащего материала, а сигнализ этого блока поступает в блок расчета температуры металла, н которомрассчитывается температура металлапо следующей зависимости:"разл.1 м ОЕгде 1 г - темпетатура металла,С,раза - время реакции разложенияэталонной присадки, с;О,Ь - эмпирические коэффициенты,определяемые опытным путем.Однако при использовании известного устрОйства наблюдается низкаяточность и надежность контроля температуры металла из-за возникновениясущественных помех, приводящих к тому, что после дачи эталонной присадки карбонатсодержащего материалавозникновение пика на кривой измерения углеродсодержащих газов не приводит к одновременному возникновениюспада на кривой измерения температуры отходящих газов, Действительно,импульсивного снижения температурыотходящих конвертерных газов надванной конвертера от действия присадки как охладителя может и не произойти за счет увеличения интенсивностипроцесса дожигания СО до СО. Процесс дожигания СО до СО по ходуплавки носит переменный характер,Возможна такая ситуация, что после дачи эталонной присадки карбонатсодержащего материала не будет одновременного возникновения пика на кривой измерения углеродсодержащих газов и спада на кривой измерения температуры отходящих газов. Это.может привести к возникновению ошибок при определении температуры металла вслед ствие того, что величина времени разложения эталонной присадки карбонатсодержащего материала при одной и той 10 же температуре будет иметь различные значения.Кроме того, известное устройство позволяет определять температуру металла в ванне конвертера только в 15 момент эталонной присадки карбонатсодержащего материала и не позволяет контролировать температуру по всему ходу процесса плавки, причем возникает необходимость использования для 20 присадки материала заранее определенного веса и состава, что создает дополнптельные трудности при эксплуатации устройства,Таким образом, известное устройст во характеризуется низкими точностью и надежностью контроля температуры металла вследствие влияния помех на измеряемую величину времени реакции разложения эталонной присадки, а так же необходимостью применения эталонной присадки заранее известного веса и состава, а контроль температуры производится только в момент дачи эталонной присадки.35Целью изобретения является повышение точности и надежности контроля температуры металла в ванне конвертера.Поставленная цель достигается тем,40 что в устройство, содержащее блок расчета времени продувки, блок управле.ния, бункер с механизмом ввода сыпучих материалов в конвертер, блок расчета температуры металла и регистри рующий прибор, при этом выход блока расчета времени продувки подсоединен к входу. блока управления, первый выход блока управления подсоединен к бункеру с механизмом ввода сыпу чих материалов в конвертер, а первый выход блока расчета температуры металла подсоединен к входу регистрирующего прибора, в него введены блок измерения содержания влаги в сыпучих 55 материалах, блок измерения веса сыпучих материалов, блок измерения содержания водорода в отходящих газах,компаратор и блок расчета, времени реакции разложения влаги, содержащейся в сыпучих материалах, причем первый выход блока управления подсоединен к первому входу блока расчетавремени реакции разложения влаги, содержащейся в сыпучих материалах, второй выход блока управления подсоединенк входу блока измерения содержания влаги всыпучих материалах и к входу блока измерения веса сыпучих материалов, выходы которых подсоединены соответственно к второму и третьему, входам блока расчета температуры металла, второй выход по" следнего подсоединен к второму входу блока расчета времени реакции разложения влаги, содержащейся в сыпучих материалах, выход блока измерения содержания водорода в отходящих газах подсоединен к входу компаратора, выход которого подсоединен к четвертому входу блока расчета температуры металла и к третьему входу блокарасчета времени реакции разложениявлаги, содержащейся в сыпучих материалах, а выход последнего поцсоединен к первому входу блока расчетатемпературы металла.На фиг, 1 изображена блок-схемаодного из вариантов устройства, нафиг. 2 - характерная диаграмма изменения температуры металла в ванне конвертера в моменты присадки сыпучих материалов в зависимости от изменения времени реакции разложения влаги, содержащейся в присадке ь ро 5 ь т веса присадки Ссцп и содержания влаги в присадке, на фиг. 3 - блок-схемаотдельных элементов устройства.Устройство содержит блок 1 расчета времени продувки, блок 2 управле" ния, блок 3 измерения содержания влаги в сыпучих материалах, блок 4 измерения веса сыпучих материалов, бункер 5 с механизмом ввода сыпучих материалов в конвертер, блок 6 измерения содержания водорода в отходящих газах, компаратор 7, блок 8 расчета времени реакции разложениявлаги, содержащейся в сыпучих материалах, блок 9 расчета температуры металла и регистрирующий прибор 10,Блок 1 расчета времени продувки может быть в виде статической сиРтемы управления конвертерной плавкой, которая рассчитывает перед началам продувки по статическому алгоритмувремя продувки (или суммарное количество кислорода), время присадкисыпучих материалов, суммарный вес иколичество присадок сыпучих материалов. 5 35 Блок 3 измерения содержания влаги в сыпучих материалах представлен например, в виде серийно изоготавливае 10 мого нейтронного влагомера, например, типа ВНС, датчик которого установлен внутри контролируемого объема материалов в бункер. Блок 4 измерения веса сыпучих материалов представ 15 лен в виде серийного дозатора, например, типа 1858 УВТ. Блок 6 измерения содержания водорода в отходящих газах представлен например, в виде масс-спектрометра МХ. Компаратор20 7 представляет собой операционныи усилитель, первый вход которого подключен к выходу блока 6 измерения содержания водорода в отходящих газах, а второй вход операционного усилите 25 ля подключен к выходу источника опорного напряжения.Блок 2 управления содержит (фиг.З) первый управляющий триггер 11, первый коммутатор 12, генератор 13 секундных импульсов, счетчик 14 се- ЗО кунд, счетчик 15 десятков секунд, счетчик 16 минут, первый 17, второй 18 и третий 19 дешифраторы и узел 20 совпадения.При работе устройства с выхода блока 1 расчета времени продувки в расчетные моменты времени поступает сигнал на вход первого управляющего триггера 11 и на входы установки в нулевое состояние счетчиков 14-16, 40 По сигналу с выхода блока 1 расчета времени продувки первый управляющий триггер 11 переводится в единичное состояние, а счетчики 14-16 переводят ся в нулевое состояние. 45 1С выхода первого управляющего триггера 11 поступает на входы блока 3 измерения содержания влаги в сыпучих материалах и блок 4 измерения веса сыпучих материалов разрешающий сигнал и производится измерение содержания влаги и веса присаживаемой порции сыпучего материала. Сигналы, пропорциональные содержанию влаги и весу порции сыпучего материала, по ступают соответственно на второй и третий входы блока 9 расчета температуры металла и запоминаются. Сигнал с выхода первого управляющего триггера 11 поступает также на управляющий вход первого коммутатора 12.С выхода генератора 13 секундных импульсов последовательность имиульсов с периодом следования 1 с поступает через первый коммутатор 12 на вход счетчика 14 секунд, а с него последовательно на счетчики 15 и 16. К выходам счетчиков 14, 15 и 16 подключены соответственно первый 17, второй 18 и третий 19 дешифраторы, В зависимости от подключения номера цифры в разряде (экспериментально подбирается промежуток времени в пределах от 30 до 120 с) появляется еди" ничный сигнал на выходе дешифраторов 17-19. Если на входы узла 20 совпадения поступают единичные сигналы с выходов дешифраторов 17-19, на выходе узла 20 совпадения появляется сигнал, который поступает в бункер 5 с механизмом ввода сыпучих материалов в конвертер и производится присадка сыпучего материала в ванну конвертера Одновременно сигнал с выхода узла 20 совпадения поступает на вход блока 8 расчета времени реакции разложения влаги.Блок 8 расчета времени реакции разложения влаги содержит (фиг.З) второй управляющий триггер 21, второй коммутатор 22, генератор 23 импульсов с выходной частотой 10 Гц, счетчик 24 десятых долей секунд, второй счетчик 25 секунд и второй счетчик 26 десятков секунд.При работе устройства с выхода узла совпадения 20 сигнал поступает на вход второго управляющего триггера 21, который переводится в единичное состояние. Сигнал с выхода второго управляющего триггера 21 поступает на управляющий вход второго коммучатора 22. С выхода генератора 23 импульсов с выходной частотой 10 Гц последовательность импульсов с периодом следования Р,1 с поступает на вход счетчика 24 десятых долей секунд, а с него последовательно на счетчики 25 и 26. После присадки сыпучих материалов происходит возникновение пика на кривой измерения содержания водорода в отходящих газах. В момент появления пика по сигналу от блока 6 срабатывает компаратор 7 и по выходному сигналу от компаратора 7 переводится в нулевое со"ау,стояние второй управляющий триггер21 и размыкается. цепь от выхода генератора 23 импульсов с частотой1 О Гц. На выходе счетчиков 24-26 в двоично-десятичной форме находится 5код числа, равный времени реакции разложения влаги, содержащейся в присадке сыпучего материала " , СраЪлвыхода компаратора 7 одновременно поступает инициативный сигнал в блок9 расчета температуры металла.Блок 9 расчета температуры металла содержит (фиг. 3) модуль 27 инициативных сигналов, первый 28, второй 29 и третий 30 модулй привязки цифровых измерительных приборов, коммутатор 3 1 бесконтактный, процессор 32, дисплейный модуль 33, первый 34 и второй 35 модули кодового управления бесконтактные и преобразователь код - 20 ток 36.При работе устройства перед присадкой сыпучего материала с выходов блоков 3 и 4 поступают через модули28 и 29 привязки цифровых измеритель ных приборов соответственно коды чисел, равные содержанию влаги в присадке сыпучего материалаи весу присадки Св процессор и запоминаются в нем. С приходом инициативного сигна ла через модуль 27 ввода инициативньм сигналов производится через модуль 30 привязки цифровых измери 1 ельных приборов считывание кода числа, рав" ного реакции разложения влаги и про-ЗЭ 35 изводится расчет температуры металла в ванне конвертера.Расчетное значение температуры металла в ванне конвертера через модуль 34 кодового управления бескон тактный и преобразователь 36 код-ток преобразовывается в аналоговый сигнал, пропорциональный температуре металлав ванне конвертера. Одновременно через модуль, 35 кодового управления бес 45 контактный производится сброс счетчиков 24-26 в нулевое состояние.Устройство работает следующим образом.Перед началом очередной плавки вблдоке 1 расчета времени продувки постатическому алгоритму рассчитываетсявремя присадки сыпучих материалов,суммарный вес и количество присадоксыпучих материалов. По ходу плавки в 55расчетные моменты времени блок расчета времени продувки выдает сигналв блок 2 управления, который по пер 8вому выходу выдает разрешающий сиг,нал в блок 3 измерения содержания влаги в сыпучих материалах и в блок 4 измерения веса сыпучих материалов, Сигналы с выходов блока 3 и 4, пропорциональные содержанию влаги и весу сыпучих материалов, поступают соответственно на второй и третий входы блока 9 расчета температуры металла и запоминаются.Через определенный промежуток времени, определяемый экспериментальным путем, по разрешающему сигналу с первого выхода блока 2 управления срабатывает в бункере 5 механизм ввода сыпучих материалов в конвертер и после завершения измерения веса и содер. жания влаги производится присадка сыпучего материала, Одновременно по разрешающему сигналу с первого выхода блока 2 управления запускается таймер блока 8 расчета времени реакции разложения влаги, содержащейся в сыпучих материалах. В блоке 6 на протяжении всей продолжительности продувки происходит измерение содержания водорода в отходящих газах. После присадки сыпучих материалов происходит возникновение пика на кривой измерения содержания водорода в отходящих газах.В момент появления пика по сйгналу от блока 6 срабатывает компаратор 7 и по выходному сигналу от компаратора 7 останавливается таймер блока 8 расчета времени реакции разложения влаги, содержащейся в сыпучих материалах, выходной сигнал которогоУ пропорциональньп времени реакции разложения влаги, содержащейся; в присаживаемой порции сыпучего материала, поступает на первый вход блока 9 расчета температуры металла. Одновременно разрешающий сигнал от компаратора 7 поступает на другой вход бллока 9, в котором рассчитывается температура металла по зависимости л:о.е Ъ РаЗС У С дсып ф температура металла,"С, измеряемое значение времени реакции разложения влаги в присаживаемой порции сыпучего материала, с,измеряемое значение содержания влаги в сыпучих материалах, 7 ф1104 163 12 Таблица 1 Плавка 9 324018 Время разложения, с Время от началапродувки в моментприсадки сыпучихматериалов Вес сыпучихмзтериалов, кг Температура мео талл а, С Содержаниевлаги в сыпучих материалах,4000 14,0 2,49 13,7 2,49 4000 2000 2,50 10,0 2000 2,50 2000 2,51 8,5 2000 2,51 8,0 2,50 2000 7,4 2,50 2000 7,4 2000 2,50 7,0 2,49 2000 6,50 2 49 2000 6,30 явления пика на кривой измерения содержания водорода в отходящих газах от момента дачи сыпучих материалов.Источником газовыделения водорода является продукт реакции разложе ния влаги, попадающей в ванну конвертера с сыпучими материлами, Других источников газовыделения водорода из ванны конвертера не имеется, следовательно, исключается воз можность появления помех при определении времени реакции разложения влаги, содержащейся в сыпучих материалах.Кроме того, предлагаемое устрой ство просто в реализации, так как не требуется готовить заранее эталонную порцию карбонатсодержащего материала и позволяет контролировать температуру по всему ходу процесса плавки 20 в моменты присадок сыпучих материалов в ванну конвертера.Характерная диаграмма изменения температуры металла в ванне конвертера, полученная с помощью устройства, 25 приведена на фиг. 2. В таблице 1-3 приведены изменения измеряемых и рас 1 001 3524 Э4 154 556 00/,И7458 2310 0211 30 считываемых параметров на плавкахВ 324018, 11 324019, У 324082. Расчеттемпературы металла в ванне конвертера осуществляется по зависимости (2) . Таким образом, экспериментальные исследования подтвердили, что предлагаемое устройство позволяет определять температуру металла наиболее близко к истинному его значению,Контроль температуры металла с помощью устройства осуществляется по всему ходу процесса плавки в моменты присадок сыпучих материалов.Технико-экономическая эффективность от использования изобретения состоит. в том, что оно позволяет за счет контроля температуры металла по всему ходу процесса плавки оптимально управлять температурным режимом плавки, что приводит к снижению количества плавок с додувками по температуре.В результате увеличения объема производства за счет сокращения времени плавки экономия составит 219665 руб. 1345,26 1345,5 1371,07 1407,49 1426,67 1445, 78 1468,77 1468,77 1484,68 1504,50 1512, 711104163 Продолжение табл. 1 Плавка В 324018 Вес сыпучихматериалов, кг Время разложения, с 2000 2,48 6,0 4000 2,49 8,4 2,49 4000 8,0 2000 2,50 5,0 2,50 2000 Конец продувки Таблица 2 Плавка В 324019 Время разложения, с Содержаниевлаги в сыпучих материалах,3 2 30.3 20 1324, 971334,84 14,7 2,50 4000 14,3 4000 2,51 5 10 6 35 1349,45 1371,07 10,6 10,0 2,49 2,50 2000 2000 7 15 2000 2,51 1389, 53 1404, 65.9 52 1057 8,8 8,2 2000 2000 1415,38 1437,66 2,51 2,50 2,48 2,49 12 1212 45 ф 2000 2000 7,5 6,8 1463,97 1492,31 13 35 2000 2,49 6,0 1565, 14 19 07 20 40 5000 5000 2,51 2,51 10,09,5 1533,39 1551,43 21 18 22 20 2,512,51 2000 2000 5,0 4,8 1568,49 1577,18 25 30 Конец и одувки Время от началапродувки в моментприсадки сыпучихматериалов 12 03 16 35 17 45 18 45 19 55 23 10 Время от началапродувки в момент присадкисыпучих материалов Вес сыпучих материалов,кг Содержаниевлаги всыпучих материалах Температуо ра металла, С 1524,71 1536,67 1551,99 1568,06 1589,92 Температураметалла, С1104163 16 Плавка В 324082 Времяразложения, с 4000 2,25 13,0 4000 2,25 12,6 2000 2,26 9,0 2000 2,26 8,6 2000 2,26 8,3 2000 2,25 8,1 2000 2,25 7,7 2000 2,24 7,3 2,26 4000 8,2 4000 2,26 7,8 2000 2,24 5,1 2000 4,9 2,25 2000 2,24 4,6 4,3. 2,25 2000 25 44 Конец плавки Время от началапродувки в моментприсадки сыпучихматериалов 4 15 5 35 8 25 11 18 12 00 12 32 13 22 14 15 19 13 19 40 20 55 21 10 22 05 23 10 Вес сыпучихматериалов,кг Содержаниевлаги в сыпучих материалах, 7 Таблица 3 Температура металла, С 1355,84 1368,68 1397,17 1412, 14 1424,32 1430,24 1446,24 1465,52 1524,52 1539,95 1552,55 1561,65 1576,97 1588,04