Способ контроля плавки в электродуговой печи и устройство для его осуществления

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН и 9) 801) 1 05 1 З(59 Н 05 В 7 148 ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ТОРСИОМУ С ФТЕЛЬСТВ раккют а испольэу тивного с ольких точмаксимал нию тока и ка в предел значения. мгновенныеротивлениях, которыеому мгновенновенным з0,1-5 мак значенияуги в нессоответству ному значеачениям тоТрудовогоенное имальн а г ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(71) Ордена Ленина и орденаКрасного Знамени производствобъединение "Невский завод"(56) 1. Авторское свидетельство СССР Р 358796, кл, Н 05 В 7/00, 1970 г.2. Е 1 с 11 ассег К, цпй Копгай К.1 ха 1 ге 21 сйгЬодепгее рц 1 цпр ап е 1 пеп 100-1 21 с 1 г; Ыдеп Ееп, "Е 1 еЕс го аг) е 1 гсгпаг.1 опа 1" Ы. В 1974, Вс 1. 52, Р 36, с. 335-339.(541 СПОСОБ КОНТРОЛЯ ПЛАВКИВ ЭЛЕКТРОДУГОВОЙ ПЕЧИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ(57) 1. Способ контроля плавки в электродуговой печи, при котором,. измеряют мгновенные значения тока ду ги, фазного напряжения и индуктивность цепи дуги, по ним определяют мгновенные значения напряжения дуги, фсрмируют на основе тока и напряже.ния дугИ контрольный параметр и по его величине определяют стадию плавки, отличающийся тем, что, с целью повышения точности контроля, в качестве укаэанного парамет 2. Устройство для контроля плавки в электродуговой печи, содерж щее датчики мгновенных значений тока, напряжения и скорости измерения тока, блок вычитания, входы которо о соединены с датчиками мгновенных значений напряжения и скорости измерения тока, и два блока деления, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что оно снабжено двумя управляемыми запоминающими блоками, первые входы которых соединены с датчиком тока, второй вход первого запоминающего блока соединен с датчиком напряжения, а его управляющий вход - с датчиком скорости изменения тока, второи вход второго запоминающего блодинен с выходом блока вычитаго управляющий вход - с выхоока смещения, вход которогос датчиком тока, а выход кажз запоминающих блоков подклювходу блока деления.10 Цель изобретения - понышение точности контроля. 40Цель достигается тем, что в качестве указанного параметра используют мгновенные значения активного сопротивления дуги в нескольких точках, которые соответствуют максималь.45 ному мгновенному значению тока и мгновенным значениям тока в пределах 0,1-5 максимального значения.Устройство для контроля плавки в электродуговай печи снабжено двумя управляеглыми запоминающими блоками, первые нходы которых соединены с датчиком тока, второй вход первого запоминающего блока соединен с датчиком напряжения, а его управляющий вход - с датчиком . скорости чзменения тока, второй вход второго запоминающего блока соединен с выходом блока вычитания, ега управляющий вход - с ныхадом блока смещения, вход которого связан сдатчикол тока, а выход 60 каждого из запоминающих блоков подключен к нходу блока деления.На фиг.1 приведены типичные зависимости тока дуги от напряжения на ней и зависимости сопротивления ду Изобретение относится к областиэлектрометаллургии, а именно к способам контроля плавки в электродуговых печах по косвенным параметрам,и мажет быть использовано для осуществления непрерывного контроляплавки, для корректировки электрических режимов по ходу планки и припостроении датчикон параметров плавки для систем АСУТП электроплавкистали.Известен способ контроля плавкив электроцугоных печах по косвеннымпараметрам, полученным н результатеанализа нысших гармоник токов дуг Ц.Недостатками этого способа являются сложность и низкая точность.Известен такие способ контроляплавки н электродугоной печи, при котором измеряют мгновенные значениятока дуги, фазного напряжения и индуктивность цепи дуги, па ним определяют мгновенные значения напряженияна дуг 6, формируют на основе токаи напряжения контрольный параметр ипо его неличине определяют стадию 25плавки 2,Известно также устройство дляконтроля плавки н электродугонай печи, содержащее датчики мгновенныхзначений тока, напряжения.и скорости изменения тока, блок вычитания,входы которого соединены с датчиками мгновенных значений напряжения искорости измерения тока и два блокадел ен ия 2, . 35Недостатком известных решений является низкая точность контроля. ги от ее тока, полученные в результате проведенных авторами исследонанийи поясняющие предлагаемый способ контроля; на фиг.2 - общая схема устройства, реализующее предлагаемый способ.При измерении индуктивности цепи дуги в трехфазной цепи без нулевого провода (в электродуговой печи) кроме ЭДС самоиндукции следует учитывать ЭДС, наводимую в цепи данной дуги изменяющимися токами двух других дуг. В окрестности перехода тока контролируемой дуги через ноль две другие дуги горят при установившихся больших токах, и добавление к ним малых таков третьей, контролируемой на участке зажигания дуги, не изменяет заметно ни этих токов, ни скоростей их изменения. На основании математического анализа и последующей экспериментальной проверки установлено, что на участке зажигания дуги дополнительная ЭДС, созданаемая меняющимися токами двух других дуг в цепи контролируемой дуги, практически постоянна. Таким образом, напряжение на дуге на участке зажигания может быть описано формулойа р =о-О о где 0 - напряжение на всей цепис комплексной нагрузкойф индуктивность цепи, ток в цепи,0 - ЭДС, наводимая токамидругих дуг в цепи контролируемой.Поскольку Оо (с О в первом приближении ее можно не учитывать. На качестве контроля плавки это практически не сказывается. Описанный выше способ измерения мгновенных значений напряжения на участке зажигания дуги применим к любой из них, причем для каждой дуги измеренные значения определяются конкретными условиями в зоне этой дуги.На фиг.1 приведены типичные для различных состояний процесса плавки зависимости между напряжением и током дуги (кривые а, Б,б,) и соответствующие им зависимостимгновенных значений активного сопротивления от тока дуги (кривые ,Г,А). Кривые д исоответствуют горению дуги на твердой шихте. Постепенно они переходят в кривыеи 8, наблюдаемые при доплавлении шихты, После добавления шлакообразующих наиболее характерными являются кривые 6 и Ж , а короткому замыканию соответстнует прямая Ъ . Эти кривые наглядно демонстрируют, что активное сопротивление дуги на участке зажигания в наибольшей степени отражает ходплавки, а активное сопротивление при максимальном токе с особенностя 1 ми процесса плавки практически не связано, что позволяет использовать его, например, для устранения зависимости результатов измерений мгновенных значений сопротивления на участке зажигания от длины дуги.Устройство, контролирующее процесс плавки в зоне дуги Ь электродуговой печи 1, содержит датчик 2 тока, например усилитель, с входным сопротивлением,: близким к нулю, подключенный к трансформатору З,тока, датчик 4 скорости изменения тока, например усилитель напряжения, под ключенный к поясу 5 Роговского, датчик 6 напряжения, в качестве которого может быть использован делитель напряжения, Выходы датчиков подключены к входам первого двухканальногр ана логового запоминающего блока 7 и к входам вычитающего блока 8, выходы которого подключены к входам второго запоминающего устройства 9. Датчик2 тока подключен ко входу схемы уп равления блока 9 через блок 10 сме-. дения. Выходы аналоговых запоминаю,щих блоков 7 .и 9 соединены с. входами преобразователей 11 и 12 деления, Аналоговый запоминакщий блок может 30 быть выполнен, например, на базе операционного усилителя с высоким входным сопротивлением, на входе которого установлен накопительный конденсатор, подключаемый к источнику входного сигнала на время, за которое входной сигнал не успевает измениться (т.е. много меньше периода верхней гармоники сигнала, которую еще следует учитывать) . Для данного 40 случая это время составляет 0,5к 10с. Управление подключением осуществляется ноль-органом, вырабатывающим импульс указанной выше длительности при прохождении сигнала на управляЮщем входе через ноль. Блок 10 смещения представляет собой суммирующий усилитель, на один вход которого подано регулируемое смещение, величина которого соответствует 0,1- 5 максимального значения сигнала тока и может регулироваться, а на второй вход подан сигнал с датчика мгновенных значений тока. Преобразователь деления выполнен пб схеме "широтно-импульсный - амплитудный модулятор".Устройство работает следующим образом. Во время прохождения сигнала скорости изменения тока через ноль т.е. при максимальном мгновенном 60 значении тока) блок 7 фиксирует одновременно значения тока и напряжения в этот момент. Сигналы, пропорциональные этим значениям, поступаютв преобразователь .11 деления, выходной сигнал которого пропорционаленсопротивлению активному) цепи дугипри максимальнол токе.Сигналы мгновенных значений напряжения и скорости изменения тока поступают на вычитающий блок 8, гдепутем вычитания ЭДС самоиндукции вырабатывается сигнал напряжения на дуге. Этот сигнал вместе с сигналомтока поступает на запоминающий блок9, фиксирующий значения тока и напряжения в момент прохождения тока через установленную в процентах отмаксимального значения тока. величину,задаваемую блоком 10 смещения. Сигналы тока и напряжения с блока 9 передаются в преобразователь 12 деления,сигнал на выходе которого пропорционален мгновенному значению активного сопротивления дуги на участке зажигания,Основное преимущество предлагаемого способа заключается в том, чтодля контроля процесса плавки используют параметры, непосредственно характеризующие нелинейность сопротивления контролируемой дуги, а невторичные параметры, например гармоники тока, вызванные этой нелинейностью и ччто даже не связанные с нейоднозначно.Наиболее перспективно применениепредлагаемого изобретения при построении датчиков параметров плавкидля АСУТП и систем автоматизированного контроля, работающих в режиме "советчика сталевара".Применение предлагаемого изобретения позволит за счет поддержанияоптимального энергетического режимас учетом конкретных условий, складывающихся в зоне нагрева каждой дуги,на 10-15 сократить время плавки, на5-8 снизить удельный расход электроэнергии, на 30-40 снизить износ футировки, оптимизировать состав и время ввода шлакообразующих, а такжепредупредить аварийные ситуации. Экономический эффект от внедренияизобретения в качестве датчика АСУТПвыплавки стали только на одной50-тонной электродуговой печи ПО"Невский завод" им.В.И.Ленина попредварительным расчетам составит неменее 50 тыс.рублей. Значительнобольший эффект может быть достигнутна СВМ электродуговых печах емкостью100, 150 и 200 т.1012769Составитель Г.Тараканова Редактор Л.Письман Техред А.Ач, Корректор А.Повх Заказ 10592/8 Тираж 845 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий1 1 30 35 р Москва р Ж 35 у Раушская наб р д 4/5физ 1 иал ПП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная, 4