Система автоматического управления процессом вакуумирования стали

Союз СоветскикСоциалистическикРеспублик ОП ИСАНИ ЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСХРМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(51)М. Кл. С 21 С 7/10 Гааударатвсвный камитат СССР па двлаи изабретевий и аткрыткйБ.П. Чумаков, Г.В. Алексенко, В.Н. Лебедев,В.В, Казакевич, И.Е. Косматенко, В,И,. Сыров,Л.С. Горохов и Л,С. ЕфремоваМосковский институт стали и сплавов(5 Й) СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ВАКУУМИРОВАНИЯ СТАЛИ Изобретение относится к внепечнойобработке стали и может быть использовано для проведения процесса вакуу"мирования стали в ковше,Известно устройство управления,которое содиржит масс-спектрометр со 5счетно-решающим устройством, соединенный с сумматором измерения расхода откачиваемых газов из вакуумнойкамеры. Сумматор соединен с входомэкстремального регулятора, выход ко- оторого соединен со входом средств изменения расхода инертного газа, вводимого в металл 13.Однако при использовании известного технического решения возникаетф 5необходимость использовать в условияхсталеплавильного цеха масс-спектромет-ра со счетно-решающим устройством,что требует выделение значительных20производственных площадей. Кроме того, эксплуатация указанного оборудования в металлургическом цехе сопряжена со значительными трудностями 2,повышенная температура, запыленность, вибрация и т.п.).Известно также устройство, которое содержит диафрагму, установленную на выходной трубе вакуумных насосов, дифманометр, преобразующий перепад давления на диафрагме в электрический сигнал, измерительный прибор, привод для вертикального перемещения вакуумной камеры, блок управления приводом, блок перекидки выходного сигнала с экстремального регулятора, блок дифференцирования, вход которого соединен со средствами управления измерения расхода отходящих газов, а выход " с экстремальным регулятором, у которого вход через блок перекидки поочередно соединяется со входом блока управления приводом вертикального перемещения вакуумной камеры и со входом средств изменения расхода инертного газа 12).Недостатком известной системы автоматического управления является то,89966 30 40 что е ней используется один трубопровод с установленным на нем регулировочным вентилем с исполнительным механизмом, один экстремальный регулятор, а поэтому известное устройствоне может осуществлять управление процессом вакуумирования стали с использованием газовой смеси, состоящейиз инертного и активного газов,Наиболее близким к изобретениюявляется система автоматического управления процессом вакуумированиястали, которая содержит тензодатчи.ки, установленные в крюках на вакуум-ной камере, выход которых соединенс входами тензоусилителя, сумматор,входы которого соединены с выходамитензоусилителя, а выход через блокдифференцирования - с прибором дляизмерения производной, блок переключения, вход которого соединен с прибором для измерения производной, авыходы " с экстремальными регуляторами, у которых выходы соединены сосредствами изменения расходов инертного и активного газов,Недостатком известной системы управления является то, что в ней оптимальные расходы инертного и активного газов экстремальные регуляторы определяют по экстремуму массыдвижущегося слоя металла в вакуумнойкамере, использовать же тензометрическую аппаратуру при ковшевом вакуумировании металла нельзя, так какмасса металла в ковше во время вакуумирования не изменяется.При вакуумировании стали в ковшешироко используется газовая смесь,состоящая из инертного газа (аргона)и активного газа (фреона), так каквведение активного газа в процессевакуумирования позволяет значительноснизить содержание водорода в металле, что повышает его качество,Целью изобретения является сокращение времени вакуумирования и повышение качества металла при вакуумировании в ковше.Поставленная цель достигается тем,что система автоматического управления процессом вакуумирования стали,содержащая блок дифференцирования,выход которого соединен с приборомдля измерения производной, блок переключения, вход которого соединен с яприбором для измерения производной,а выходы - с экстремальными регуляторами, у одного экстремального ре 8 4гулятора выход соединен со средствами изменения расхода инертного газа, а у другого экстремального регулятора выход соединен со входом исполнительного механизма, у которого выход соединен со средствами изменения расхода активного газа, дополнительно содержит диафрагму, установленную на выходной трубе вакуумных насосов, выход с которой соединен со входом дифманометра, прибор для измерения расхода отходящих газов, у которого вход соединен с выходом дифманометра, а выход - с блоком дифференцирования, пористую пробку в днище ковша, на вход которой с выхода смесителя подаются инертный и активный газы,На чертеже представлена предлагаемая система автоматического управления процессом вакуумирования стали совместно с технологическим оборудованием.Система состоит из вакуумной камеры 1, ковша 2 с расплавом, пористой пробки 3, вакуумных насосов 4, на выходной трубе вакуумных насосов установлена диафрагма 5, выход с которой соединен с дифранометром 6, прибора 7 для измерения расхода отходящих газов, вход которого соединен с выходом дифманометра 6, а выход - с блоком 8 дифференцирования, блока 9 переключения, вход которого соединен с выходом блока 8 дифференцирования, а выходы соединены с входами экстремальных регуляторов 10 и 11, выход экстремального регулятора 1 О соединен с выходом исполнительного механизма 12, регулировочного вентиля Ц, вход которого соединен с выходом исполнительного механизма 12, а выход через трубопровод инертного газа соединен со смесителем 11 газов, экстремального регулятора 11, выход которого соединен с входом исполнительного механизма 15, регулировочного вентиля 16, вход которого соединен с выходом исполнительного механизма 15, а выход через трубопровод активного газа - с входом смесителя 1 ч газов.Система автоматического управления работает следующим образом.В вакуумную камеру 1 устанавливают ковш с расплавом 2, через гибкий шланг подключают трубопровод к пористой пробке 3, расположенной в дни-. ще ковша. Включают вакуумные насосы 4 и в вакуумной камере 1 создается разрежение. Оператор включает систему668 5 899 автоматического управления. Под воздействием разрежения начинается дегазация металла, на диафрагме 5 возникает перепад давления, которое через импульсные трубки передается на дифманометр 6, На дифманометре 6 перепад давления преобразуется в электрический сигнал, который поступает на прибор 7, шкала которого проградуирована в единицах расхода отходящих газов, через реостат дистанционной передачи показаний, сигнал с прибора 7 приходит на блок 8 дифференцирования, а с него сигнал поступает на блок 9 переключения, и он, в зависимости от знака сигнала, включает экстремельный регулятор 10, который подает сигнал на исполнительный механизм 12. Э 1 О 13 ЭО 13 ЭО ЭЭ формула изобретения реключения, вход которого соединен 45с прибором для измерения производной, а выходы - с экстремальнымирегуляторами, у одного экстремальнего регулятора выход соединен со входом исполнительного механизма, укоторого выход соединен со средствамиизменения расхода инертного газа, ау другого экстремального регуляторавыход соединен со входом исполнительного механизма, у которого выход соеИсполнительный механизм 12 приводит во вращение регулировочный вентиль 13, обеспечивая этим ввод инертного газа в металл, Расход отходящихгазов увеличивается. Экстремальный регулятор 10 вновь подает ряд сигналов на увеличение расхода инертного газа, доводя значение расхода отходящих .газов до максимума, при этом величина производной равна нулю. Как только величина производной от расхода отходящих газов приблизится к нулю, блок 9 переключения отключает экстремальный регулятор 10 и включает экстремальный регулятор 11, который подает сигнал на исполнительный . механизм 15. Исполнительный механизм 15 открывает регулировочный вентиль 16 и в ковш с расплавом начинает поступать, наряду с инертным, активный газ. Поступление активного газа снижает расход отходящих газов, По значению производной экстремальный регулятор 11 вновь подает ряд сигналов на увеличение расхода активного газа, доводя значения, расхода отходящих газов до минимума, Как толь ко значение производной прибилизится к нулю, блок 9 переключения вновь включает экстремальный регулятор 10 и путем регулирования расхода инертного газа опять выводит значение расхода отходящих газов на максимум, Так, работая поочередно, эктремальные регуляторы определяют оптимальное значение расходов инертного и активного газов, при которых расход отходящих газов максимален, обеспечивая этим наилучший режим дегазации металла. По мере дегазации металла интенсивность его перемещения в ковше снижается, что вызывает снижение расхода отходящих газов, на диафрагме 5 уменьшается перепад давления, а ледовательно, уменьшается величина и знак производной на блоке 8, вновь поочередно включаются экстремальные регуляторы 10 и 11 и опять выводят процесс вакуумирования на оптимальный ре" жим. Как только производная по расходу отходящих газов не будет изменяться, вакуумирование прекращается (после трех пробных шагов экстремальный регулятор подает команду на прекращение вакуумирования).Таким образом, предлагаемая система автоматического управления про-. цессоя вакуумирования осуществляет вакуумирование металла в ковше в оптимальном режиме, что позволяет сократить время вакуумирования и повысить качество металла за счет стабильности процесса.Предлагаемая система автоматического управления процессом ковшового вакуумирования стали в опытном образце была испытана на предприятии и показала хорошие результаты. Так, например, при вакуумировании опытных плавок содержание кислорода в металле снижается по сравнению с серийными плавками на 20-304, а количество водорода уменьшается с 5-6 до 2,53 см/100 г. система автоматического управления процессом вакуумирования стали, содержащая блок дифференцирования, выход которого соединен с прибором для измерения производной, блок пединен со средствами изменения расхода активного газа, о т л и ч а ющ а я с я тем, что, с целью сокращения времени вакуумирования и повыше899668 1 О Составитель Ю, РомановРедактор И. Николайчук Техред Е.Харитончик Корректор Н. Швыдкая Тираж 586 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, И, Раушская наб., д. М 5Заказ 12090/36 Филиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектная,ния качества металла при вакуумировании в ковше, она дополнительно содержит диафрагму, установленную на выходной трубе вакуумных насосов, выход с которой соединен со входом дифманомвгра, прибор для измерения расхода отходящих газов, у которого входсоединен с выходом дифманометра, авыход - с блоком дифференцирования,пористую пробку в днище ковша, на вход которой с выхода смесителя подаются инертный и активный газы. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР У 379638, кл. С 21 С 7/00, 1971. 2, Авторское свидетельство СССР по заявке М 2685566, кл. С 21 С 7/00,1978.