Способ контроля выплавки стали в дуговой печи

(ы)м. кд. С 21 С 5/52 ечеудЕеиееные кеиетет АССР во Флам нзаеретенкк н етермтвйОпубликовано 15.06,82. бюллетень,рй 22Дата опубликования описания 15.06.82 Ф. В. Чегодаев, Р. А. Ахмеджанов и В. И, Стщайо,(72) Авторы изобретения Омский институт инженеров железнодорожноготранспорта(54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ ВЫПЛАВКИ СТАЛИ В ДУГОВОЙ ПЕЧИИзобретение относится к металлургии йможет быть использовано в электро металлургии, в частности при получении высоколегиро.ванных сталей.Известен способ контроля выплавки стали,основанный на выделении и последующем сравнении с эталонными значениями высших гармоник тока или напряжения в дуговом промежутке 1).Однако для периода расплавления данныйспособ имеет недостатки. Содержание и соотношение уровней высших гармоник тока дугикроме стадий плавки зависит от многих факторов: характера и состояния скрала мимического состава присадок и т. д. Поэтомудля разных плавок спектральный состав кривой тока различный, Это снижает точностьконтроля. Кроме того, для реализации данногоспособа необходим сложный прибор - анализатор спектра,Бель изобретения - повышение производи.тельности.Поставленная цель достигается тем, чтосогласно способу контроля выплавки стали: в дуговой нечи, основанному на спектральном анализе тока или напряжения в дуговом промежутке, выделяют боковые компоненты высших гармоник тока дуги, кратных основной частоте питающей сети, суммируют их и 3но моментам резкого уменьшения этой суммы определяют, стадии плавки, причем в первый момент определяют окончание прорези колЮ.цев, во второй - окончание стадии осиовиоп 10расплавления, а в третий - окончание сто дни доплавления остатков шихты.На фиг. 1 (а-д) показаны спектральныедиаграммы, поясняющие предлагаемый способ; на фиг. 2 - устройство, реализующее его, 15Для пояснения сути изобретения рассмотрим процесс расплавления от момента пуска печи до окончания расплавления остатков шихты.После опускания электродов на шихтувозникает электрическая дуга, Дуга, особенно когда она горит над холодной шихтой, является нелинейным элементом, поэтому кривая тока искажена и имеет место гармо- ники, кратные основной частоте ОтлнчнтельПериоды плавки токов напряжениябоковых 5-й 2-й частот гармоники 96,2 38,4 120 41,75 97,0 25,5 57,7 36,5 98,4 18,8 57,0 86,5 34,7514,2 14,0 67,8 3,8 12,0 3 93553ной особенностью электрической дуги в на.чале плавки является ее неустойчивость. Этовызвано неоднородным характером шихты,.а также ее низкой температурой, Вследствиеэтого кривая тока не является периодическойи высшие гармоники модулированы поамплитуде, фазе и частоте. Любой вид,модуля.ции приводит к появлению боковых компонент около модулируемой частоты. Чем более неспокойно горит дуга, тем шире боковые компоненты (фиг. 1,а). Вскоре послепуска печи дуга прожигает верхнюю частьпихты и полностью в нее погружается, Начина.ется прорсэка колодцев, При этом дуга такжегорит на твердой шихте и также носит неустой чивый характер, По мере опускания электродов на подине постепенно накапливается жидкийметалл и в момент, когда электроды доходятдо крайних нижних положений, дуга начинаетгореть под жидким металлом.20В этой стадии условия, в которых горитдуга, резко меняются, так как она горит вконтакте с жидким металлом. Она носит,более устойчивый характер и боковые компоненты высших гармоник существенно (примерно; вдвое) уменьшаются. Неустойчивость дугив это время определяется тем что она горитв окружении холодной шихты, образующейстенки колодцев, поэтому уровень боковыхкомпонент еще достаточно высок (фиг. 1, б).По мере накопления жидкого металла происЗОходит оседание шихты (обвалы), которые также вызывают неустойчивость дуги и появлениебоковых компонент,После окончания расплавления основной ззмассы шихты обвалы прекращаются и вновьпроисходит существенное уменьшение боковых Период прорезкиколодцевПериод горения дут вкрайнем йижнем положенииэлектродов (формированиежидкой ванны)Основной период плавления(период расплавленияосновной массы шихты) Доплавление остатков срана Окончательное расплавлениешихты и нагрев а4компонент, так как дуга горит, в основном,над жидкой ванной (фиг, 1, в). В это времятвердый металл остается в основном на отко.сах печи, Нестабильность дути определяетсяслучайными попаданиями в ее область твердых остатков шихты,После доплавления остатков шихты дугастабилизируется, кривая тока носит характер,близкий к периодическому и боковые компоненты гармоник практически исчезают(фиг, 1, г).Таким образом, измеряя боковые компоненты высших гармоник, можно определитьмоменты окончания трех важных этапов плав.ки,Преимущество данного способа в том,что он более универсален, чем известный(речь идет только о периоде расплавления),так как он основан на косвенном контролеза физическим состоянием шихты, следовательно мало зависит от ее химического состава,В зависимости от химического состава шихтыменяются и электрические свойства дуги, вчастности нелинейность. Поэтому высшие гармоники от плавки к плавке могут вестисебя по разному. Кроме того, с окончаниемрасплавления они не исчезают полностью, асохраняют заметный уровень. Боковые жекомпоненты ведут себя более динамично ипрактически исчезают с окончанием стадии расплавления, когда дуга стабилизируется. Следовательно данный способ позволяет более точноопределить стадии плавки, Исследования проводились двумя способами: предлагаемым и спомощью анализатора спектра согласно известного способа,В таблице приведены результаты обработки12 плавок,Относительные величины содержания935534 5Как видно из таблицы, уровень боковыхкомпонент в период расплавления меняетсянамного более резко, чем любая иэ гармоник.Для реализации способа достаточно подавить все гармоники,. кратные основной частоте сети; Это просто достигается с помощьюрежекторного синхронного фильтра, которыйшироко применяется в технике измеренийи связи.Для подавления резких бросков тока и 10исключения кратковременных изменений суммыбоковых компонент, которые могут привестик ложным выводам о состоянии плавки, необ.ходимо усреднить выходной сигнал фильтра.Для этого можно применить фильтр нижних 1 Зчастот, например интегрирующую РС - цепь спостоянной времени в несколько секунд,На выходе устройства можно поставить рядсхем сравнения и соответствующее числоисточников эталонных сигналов, Тогда по индикаторам можно непосредственно наблюдать,какая стадия плавки протекает в данныймомент,Измерение лучше всего проводить междусредней точкой трансФорматора и подинойпечи (для напряжения), При симметрии (речьидет о трехфазной сети) первая гармоникаосновной частоты в этой цепи отсутствует,подавлять ее не надо и реализация способа ещеболее упрощается,Блок - схема устройства, реализующегопредлагаемый способ (фиг. 2), содержит син.хронный фильтр 1, фильтр 2 нижних, частот,схемы 3 сравнения, эталонные сигналы 4 ииндикаторы 5. Частотная характеристика ажхронного режекторного фильтра изображена33 на фиг. 1, д, Тактовая частота опорного генератора (он подразумевается в блоке 1) выбирается такой, чтобы частоты, которые подавляет фильтр, точно соответствовали частотам гармоник в сети, Для этого достаточно выпол. нить опорный генератор управляемым и свя. зать его с сетью, В этом случае синхронный фильтр подавляет все кратные гармоники и выделяет только сумму их боковых компонент (заштрихованные области на фиг, 1 а - г).Приведенная блок-схема показывает, что данный способ более прост в реализации. Формула изобретения Способ контроля выплавки стали в дуговой печи, преимущественно в период расплав-ления, основанный на спектральном разложении тока или напряжения в дуговом промежутке и последующем анализе совокупностиспектральных компонент, о т л и ч а ю .щ и й с я тем, что, с целью повышенияпроизводительности, выделяют боковые компоненты гармоник, кратных основной частотепитающей сети, суммируют их и по моментамрезкого уменьшения этой суммы определяютстадии плавки, причем в первый моментопределяют окончание прорезки колодцев, вовторой момент - окончание стадии основного расплавления и в третий - окончаниедоплавления остатков шихты,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Авторское свидетельство СССР И 358796,кл. Н 05 В 7/00, 1970.