Система автоматического управления процессом вакуумирования стали

СООЗ СОВЕТСКИХ ЦИАЛИСТИЧЕСКИХ СПУБЛИК НС 21 С 710 ОБРЕТЕНИЯ И ВТОРСКОМУ ТЕЛЬСТ но во(54)(5 УПРАВЛ СТАЛИ, тановл ные в ры, те соедин с вход ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ(71) .Московский ордена ОктябрьскойРеволюции и ордена Трудового Красго Знамени институт стали и спла 69046.517(088.8)Авторское свидетельство СССР 38, кл, С 21 С 7/10, 1971Авторское свидетельство СССР 25, кл, С 21 С 7/10, 1975 Авторское свидетельство СССР 43, кл, С 21 С 7/10, 1976 7) СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО ЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ВАКУУМИРОВАНИЯ содержащая тензодатчики, усенные на крюках и расположен- верхней части вакуумной камеизоусилитель, вход которого ан с тензодатчиками, а выход - ом сумматора, выход которого,ЯО 1067060 соединен с входом блока умножения, другой вход блока умножения соединен через измеритель емкости с емкостным датчиком, состоящим из двух пластин, кестко закрепленных в футеровке вакуумной камеры, а выход блока умножения соединен с входом блока дифференцирования, регулировочный вентиль расхода инертного газа, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью сокращения времени вакуумирования и исключения аварийных ситуаций, она дополнительно содержит блок задания вход которого соединен с выходом измерителя емкости, электромагнитное реле, один вход которого соединен с выходом Е блока задания, а другой вход - с выходом блока дифференцирования, исполнительный механизм, один вход которого соединен с электромагнитным реле, а другой вход - через экстремальный регулятор с электро- Я магнитным реле, выход исполнитель.ного механизма соединен с регулировочным вентилем расхода инертного газа, С10 Изобретение относится к внепечной обработке стали и может быть ис" пользовано для проведения процесса вакуумирования стали циркуляционным способом.Известен способ управления, при 5 котором суммируются компоненты отходящих газов при вакуумировании и по значению максимума экстремальный регулятор определяет требуемый расход инертного газа 13.Однако при вакуумировании нераскисленных сталей наблюдается бурный "вскип" металла в вакуумной камере и если не принять соответствующих мер, то газометаллическая смесь заливает вакуум-провод и искрогаси 15 тель, а установка циркуляционного вакуумирования стали выходит иэ строя. Кроме того, способ управления не позволяет контролировать количество газометаллической смеси, находя щейся в вакуумной камере в процессе вакуумирования,Известно устройство системы автоматического управления процессомвакуумирования стали, в котором используются тенэодатчики, установленные в жестко закрепленных крюкахи предназначенные для преобразования частоты и амплитуды колебаний 30вакуумной камеры в электрическиесигналы, По произведению частотыколебаний на их амплитуду определяется режим процесса вакуумирования,инФормация о котором поступает на 35экстремальный регулятор, который всвою очередь путем воздействия наисполнительный механизм регулировочного вентиля определяет требуемыйрасход инертного газа, соответствую-, 40щий оптимальному режиму вакуумирования,Устройство состоит иэ вакуумнойкамеры с жестко закрепленными крюками, тензодатчиков, установленныхв крюках, тензоусилителя, сумматорасигналов с тензодатчиков, электрического фильтра, блока перемножениясигналов, дифференциального блока,регулировочного вентиля с исполнительным механизмом и экстремальногорегулятора Г 2Укаэанное устройство можно испольэовать при вакуумировании раскисленных сталей, так как управлениеосуществляется по информации о гидродинамических режимах работы установки циркуляционного вакуумирования стали и соверщенно не контролируется интенсивность дегазации металла и количество гаэометаллической смеси, находящейся в вакуумнойкамере при вакуумировании,Наиболее близким к изобретениюпо технической сущности и достигаемому результату является устройство, реализующее способ контроля процесса вакуумировани стали циркуляционным способом, содЕржащее тепло- датчики, установленные на крюках, расположенные в верхней части вакуумной камеры, тензоусилитель, входы которого соединены.с тензодатчиками, выход которого соединен с сумматором, вход которого соединен с измерительным прибором, выход которого соединен с входом блока умножения, другой вход которого соединен через измерительный прибор, емкостной измеритель с емкостным датчиком, состоящим из двух пластин., жестко закрепленных в футеровке вакуумной камеры, блок умножения, выход которого соединен с выходом блока диФФеренцирования, выход которого соединен с измерительным прибором, регулировочный вентиль расхода инертного газ а 3.Известное устройство характеризуется недостаточно высокой надежностью работы из-за возможности попадания жидкого металла в вакуумную системуЦелью изобретения является сокращение времени вакуумирования и исключение аварийных ситуаций.Поставленная цель достигается тем, что система автоматического управления процессом вакуумирования стали, содержащая тензодатчики, установленные на крюках и расположенные в верхней части вакуумной камеры, тензоусилитель, вход которого соединен с тензодатчиками, а выходс входом сумматора, выход которого соединен с входом блока умножения, другой вход блока умножения соединен через измеритель емкости с емкостным датчиком, состоящим из двух пластин, жестко закрепленных в Футеровке вакуумной камеры, а выход блока умножения соединен с входом блока дифференцирования, регулировочный вентиль расхода инертного газа, дополнительно содержит блок задания, вход которого соединен с выходом измерителя емкости, электромагнитное реле, один вход которого соединен с выходом блока задания, а другой вход - с выходом блока дифференцирования, исполнительный механизм, один вход которого соединен с электромагнитным реле, а другой вход - через экстремальный регулятор с электромагнитным реле, выход исполнительного механизма соединен с регулировочным вентилем расхода инертного газа.На чертеже изображена структурная схема системы автоматического управления процессом вакуумирования металла.Система автоматического управления состоит из вакуумной камеры 1ленные к днищу вакуумной камеры.В футеровке вакуумной камеры изолировано от корпуса установлены жестко 5 10 15 20 у электромагнитного реле 11 один вход,т.е. катушка электромагнита соединена с выходом блока задания 12, а другой вход, т.е. нормально замкнутыеконтакты, соединен с выходом блокадифференцирования 10,У электромагнитного реле 11 один выход, т.е. нормально замкнутые контакты, соединен сэкстремальным регулятором 13, а другой выход, т.е. нормально разомкнутые установки. Во время поступления металла в рукава установки во всасывающий 55 60 65 установки циркуляционного вакуумирования стали, которая имеет сливной рукав 2 и всасывающий рукав 3, укрепдве металлические пластины, которые служат обкладками емкостного датчика 4, измеритель емкости 5, одинвыход которого соединен с блоком умножения 6. Тензодатчики 7 соединеныс входом тензоусилителя 8, выход которого соединен с сумматором 9. Выход сумматора 9 соединен с входомблока умножения 6, блок дифференцирования 10, вход которого соединенс блоком умножения 6, а выход -с электромагнитным реле 11, которое имеет электромагнит с катушкой, предназначенный для размыкания нормальнозамкнутых контактов и замыкания нормально разомкнутых, когда.на катушку электромагнита подано напряжение,контакты, соединен с входом исполнительного механизма 14, у экстремального регулятора 13 выход соединен с входом средств изменения расходаинертного газа регулировочным вентилем 15, блок задания 12, у которого вход соединен с выходом измерителя емкости 5, а .выход соединен через электромагнитную катушку с входом электромагнитного реле 11.Работа устройства системы автоматического управления осуществляется следующим образом.Установку циркуляционного вакуумирования стали устанавливают над ковшом с металлом, сливной 2 и всасывающий 3 рукава установки погружают в металлВключают вакуумные насосы и под воздействием разряжения металл заполняет вакуумную камеру рукав вводится инертный газ и на основе явления "эргазлифта" металлначинает циркулировать через вакуумную камеру 1, где осуществляется егодегазация. По мере увеличения расхода инертного газа увеличивается расход металла через вакуумную камеру 1 установки, вызывая этим увеличение высоты подъема газометаллической смеси, которая образуется в результате разрежения в вакуумной камере. Наличие газометаллической смеси изменяет диэлектрическую постоянную среды 35 40 45 50 между обкладками емкостного датчика. емкость датчика 4 изменяется, что фиксируется измерителем емкости 5, который выдает соответствующий сигнал на блок умножения 6, тензодатчики 7 измеряют вес металла в вакуумной камере и через тензоусилитель 8 и сумматор 9 подают сигнал на блок умножения 6. С блока умножения 6 сигнал приходит на блок дифференцирования 10 и с него через блок переключения 11 выходной сигнал по производной поступает на экстремальный . регулятор 13. Экстремальный регулятор 13 выдает команду на исполнительный механизм 14, который через регулировочный вентиль 15 увеличивает расход инертного газа.Увеличение, расхода инертного газа вызывает увеличение расхода металла соответственно увеличению веса металла в вакуумной камере установки и высоту подъема газометаллической смеси. Экстремальный регулятор 13 увеличивает расход инертногО газа до тех пор, пока высота подъема газометаллгческой смеси не достигнет максимума. По мере дегазации обрабатываемого металла его газонасыщенность снижается, высота подъема газометаллической смеси начинает уменьшаться и экстремальный регулятор 13 вновь выдает команду на увеличение расхода инертного газа. Но если .в начале плавки максимум определялся по высоте подъема газометаллической смеси, то по мере дегазации металла максимум определяется по весовому расходу металла и, следовательно, по максимуму веса металла в вакуумной камере 1, Так как результирующий сигнал приходит с блока умножения 6, то в зависимости от времени обработки металла экстремальный регулятор 13 определяет требуемый расход инертного газа то от максимума высоты подьема газометаллической смеси, то от максимума веса металла в вакуумной камере.Если в процессе вакуумирования высота подъема газометаллической смеси превысит допустимый уровень (т.е. может залить вакуумпровод и искрогаситель), то тогда величина сигнала с измерителя емкости 5 будет превышать сигнал задатчика блока задания 121 в этом случае блок задания 12 выдает сигнал на катушку электромагнита электромагнитного ре- . ле 11. При этом нормально замкнутые контакты размыкаются, отключая экстремальный регулятор 13, а нормально разомкнутые контакты электромагнитного реле 11 замыкаются, включая исполнительный механизм 14, чтобы он через регулировочный вентиль 15 уменьшал расход инертного газа до тех пор, пока уровень газометаллиП "Патент", г. Ужгород, у ктная,4 илиа ческой смеси в вакуумной камере неснизится до допустимого уровня.Как только сигнал с измерителя емкости 5 меньше сигнала с задатчикаблока задания 12, то сигнал на катушке электромагйита равен нулю,5вновь нормально замкнутые контактызамыкаются, подключив экстремальныйрегулятор 13, а нормально разомкнутые контакты размыкаются и отключают исполнительный механизм 14,Таким образом, произведя вариацию расхода инертного газа, экстремальный регулятор 13 по производной от произведения высоты подъемагазометаллической смеси на вес металла в вакуумной камере поддерживает процесс дегазации металла в оптимальном режиме. По мере дегазацииобрабатываемого металла высота подь-,ема газометаллической смеси сравнивается с высотой слоя металла в вакуумной камере, а их произведениеравно нулю, и процесс вакуумироваия заканчивается,В то же время в процессе вакуумирования нераскисленных сталей непрерывно. работает аварийная системаотключения экстремального регулятора и включения исполнительного механизма, которая позволяет исключить заливание вакуум-провода иискрогасителя газометаллическойсмесью.Таким образом, система автоматического управления контролирует допустимый уровень газометаллическойсмеси и осуществляет процесс вакуумирования металла в оптимальномрежиме,Использование системы автоматического управления процессом вакуумирования стали позволяет исключить при вакуумировании нераскисленных сталей "закозлениеф вакуумнойкамеры, вакуум-провода и искрогасителя, а следовательно, и исключитьаварийные ремонты установки циркуляционного вакуумирования стали итакже сократить время вакуумирования нераскисленных сталей на 9-11.Экономический эффект от внедрения системы автоматического управлечия за счет исключения аварийныхремонтов составляет 20 тыс.руб.,а за счет сокращения времени вакуумирования и экономии топлива 15 тыс.руб.