Устройство управления продувкой металла

.8) В.А. К расчеткислородногоположением фу12, с. 1.093,У. 3895785,1975. нвер 94. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ССОРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТМ ОПИСАНИЕ ИЗО н двтааснаит сеиаатальатв(71) Центральноеторское бюро поции Всесоюзногопромавтоматика"Сталь", 1977, У2. Патент СШАкл. С 21 С 5/48,юл. У 19Э.А.Левин,В.И.Шефтельпроектно-конструксистемам автоматизаобъединения "Союз(54)(57) УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ ПРОДУВКОЙ ИЕТАЛЛА, содержащее трубопроводы для подвода природного газа икислорода, регулирующие клапаны науказанных трубопроводах, блоки контроля расхода природного газа и кислорода и регулятор расхода природногогаза, причем первый вход регуляторарасхода природного газа соединен свыходом блока контроля расхоДа природного газа, а выход регуляторарасхода природного газа соединен сисполнительным механизмом регулирующего клапана на трубопро п природного газа, о т л и ю е с я тем, что, с цель иж интенсивности прогара фурм и ф вки и предотвращения образовани тыпей на фурмах, оно дополнительно содержит задатчик минимального расхода природного газа, блоки селекти-. рования минимального и максимального сигналов, блок деления, два пороговых элемента, два делителя и интегратор, причем вход интегратора соединен с выходом блока контроля расхода кислорода, а выход интегратора через последовательно соединенные пороговые элементы и делители соеди-иены соответственно с первым и вторым входами блока селектирования минимального сигнала, выход которого соединен с первым входом блока деления второй вход которого соеди- Р1 нен с выходом блока контроля расхода кислорода, а .выход блока деления соединен с первым входом блока селектирования максимального сигнала, второй вход которого соединен с задатчиком минимального расхода природного газа, а выход блока селектирования максимального сигнала соединен с вторым входом регулятора расхода природного газИзобретение относится к металлургии, в частности к сталеплавильным ;агрегатам конвертерного типа с донной продувкой.5Известно устройство, в котором для выплавки стали применяются конвертеры с донной кислородно-топливной продувкой, в которых кислород поступает в металл через фурмы в дни ще конвертера в окружении природного газа, поступающего через концентрические щели указанных фурм. Это позволяет отдалить от футеровки днища зону реакции и повысить срок службы 15 фурм и днища. Кроме того, поток природного газа является средством воздействия на тепловой режим сталеплавильной ванны И .Недостаток известной установки 20 обусловлен тем, что по ходу плавки изменяется подача кислорода и температура металла, что существенно влияет на эффект защитного действия потока природного газа. Поэтому лри 25 каком-то определенном, даже оптимальном значении природного газа, в начале плавки возможно образование настылей на фурме, а с некоторого момента в процессе плавки начнет интенсифи- З 0 цироваться процесс выгорания футеровки и фурмы.Наиболее близким ло технической сущности и достигаемому результату к изобретению являетСя устРойство, содержащее конвертер трубопроводы для подачи природного газа и кислорода, регулирующие клапаны на указанных трубопроводах, измерители и блоки контроля расхода кислорода и природного газа и регулятор расхода природного газа, причем первый вход регулятора расхода природного газа соединен с выходом блока контроля расхода природного газа, а выход ре гулятора расхода природного газа соединен с исполнительным механизмом регулирующего клапана на трубопроводе подачи природного газа.В известном устройстве предусмот-, рена автоматическая коррекция расхода природного газа в зависимости от расхода кислорода с заданным соотношением 2 .Недостаток известного устройства обусловлен отсутствием коррекции расхода природного газа в зависимости от температуры ванны расплавленного металла: по мере увеличения температуры снижается вероятность образования настыпей на фурме и в то же время приближается к ней зона реакции,что интенсифицирует процесс износафутеровки и самой фурмы.Целью изобретения является снижение интенсивности прогара фурм ифутеровки и предотвращение образования настыпей на фурмах.Поставленная цель достигаетсятем, что устройство управления продувкой металла, содержащее трубопроводыдля подачи кислорода и природного газа, регулирукицие клапаны на указанныхтрубопроводах, блоки контроля расходакислорода и природного газа и регулятор расхода природного газа, причемпервый вход регулятора расхода природного газа соединен с выходом блока контроля расхода природного газа,а выход регулятора расхода природного газа соединен с исполнительныммеханизмом регулирующего клапана натрубопроводе подачи природного газа,дополнительно содержит задатчик минимального расхода природного газа,блоки селектирования минимальногои максимального сигналов, блок деления, два пороговых элемента, два делителя и интегратор, причем вход интегратора соединен с выходом блокаконтроля расхода кислорода, а выходинтегратора через последовательносоединенные пороговые элементы и делители соединены соответственно спервым и вторым входами блока селектирования минимального сигнала, выход которого соединен с первым входом блока деления, второй вход которого соединен с выходом блока контролярасхода кислорода, а выход блока деления соединен с первым входом блокаселектирования максимального сигнала,второй вход которого соединен с задатчиком минимального расхода природного газа, а выход блока селектирования максимального сигнала соединен с вторым входом регулятора расхода природного газа,На чертеже представлена блок-схема устройства.Устройство содержит конвертер 1, оснащенный трубопроводами 2 и 3 для подвода соответственно кислорода и природного газа. Для управления расходом кислорода служит регулирующий клапан 4, а расход природного газа корректируется регулирующимклапаном 5. Информация о расходе кислорода и природного газа получа- . ется е помощью блоков 6 и 7 контроля соответственно. Стабилизация расхода природного газа осуществляется 5 с помощью системы, состоящей из блока 7 контроля расхода природного газа,регулятора 8 расхода и регулирующего клапана 5. Регулятор 8 расхода природного газа через блок 9 10 селектирования максимального сигнала соединен с совокупностью элементов, обеспечивающих коррекцию задающего сигнала в зависимости от температуры ванны, косвенным показателем 15 которой служит суммарное количество поданного в конвертер кислорода. Указанная коррекция осуществляется с помощью интегратора 10, соединенного с. пороговыми элементами 11 и 12, свя эанными по выходу через делители 13 и 14 соответственно с первым и вто-. рым входом блока 15 селектирования минимальных сигналов, выход которого соединен с первым входом блока 16 деления сигналов. Минимально допустимый расход природного газа обеспечивается с помощью задатчика 17. Кроме того, устройство включает исполнительный механизм 18 регулирующего Е клапана на трубопроводе подачи природ ного газа.Устройство работает следующим об- . разом.До заливки чугуна в конвертер требуется подача определенного небольшого количества природного газа, необходимого для предотвращения забива. ния фурми какими бы то ни было материалами. Требующийся для этого рас ход природного газа задается с помощью задатчика 17, сигнал с которого через второй вход блока, 9 селектирования максимального сигнала поступает. на второй вход регулятора 8. Начало процесса продувки сопровождается подачей кислорода и с этого момента схема управления обеспечивает подачу природного газа в определенном соотношении с кислородом. Это соотношение 50 обеспечивается благодаря тому, что сигнал, пропорциональный расходу кислорода с блока 6 контроля расхода кислорода (через блок 16 деления), проходит на второй вход регулятора 8 55 через блок 9 селектирования максималь ного сигнала, так как он заведомо больше по величине, чем сигнал с задатчика 17. Определенная величина соотношения задается изменением величины сигнала, поступающего на второй вход блока 16 деления с блока 15,Температура ванны расплавленного металла при продувке в значительной мере определяется количеством поступающего в конвертер кислорода. По" этому в данной установке косвенная информация о температуре ванны получается на выходе интегратора 10 в виде сигнала, пропорционального суммарному количеству кислорода за прошедший период данной плавки. При срабатйвании первого порогового элемента 11, настроенного на наименьшую величину входного сигнала, его выходной сигнал поступает на делитель 13, представляющий собой пассивный регулируемый делитель напряжения. С делителя 13 указанный сигнал через блок 15 селектирования минимального сигнала поступает на второй вход блока. 16 деления сигналов, определяя величину соотношения расходов кислорода и природного газа. По ходу продувки температура ванны увеличивается и потребуется увеличивать долю природно го газа.в продуваемой газовой смеси. Для этого нужно уменьшить величину сигнала, поступающего на второй вход блока 16, Это осуществляется при срабатывании порогового элемента 12. Так как на выходе делителя 14 величина сигнала меньше, чем на делителе 13, то с указанного момента времени через блок 15 селектирования минимального сигнала проходит сигнал ,с делителя 14. Таким образом, момент ,:коррекции соотношения настраиваетсявеличиной порога срабатывания поро 1 говых элементов, а величина соотношения - изменением коэффициента делителей. Количество пороговых элементов (соответственно делителей) в каждой конкретной реализации установки выбирается иэ соображений точности введения коррекции соотношения в зависимости от температуры по ходу продув" ки. При этом принцип действия установки не изменяется. Введение коррекции соотношения газ - кислород по ходу продувки в зависимости от температуры ванны повышает эффективность эксплуатации конвертера и увеличивает продолжительность компании. Благодаря введению в установку укаэанныхотличительных признаков прн оптималь- .ном задании параметров настройки(уровень срабатывания пороговых блокови коэффициенты делителей) обеспечивается возможность в течение всего периода плавки поддерживать зону реакции на оптимальном расстоянии от фурмы (при приближении зоны реакции кднищу интенсифицируется износ футеровки, а при удалении - увеличивается )Овероятность образования настылей нафурме. и сокращается общая зона реакции, что, в свою очередь, увеличивает период плавки). Определение параметров настройки установки осуществляется с помощью стохастической модели следующим образом.Весь период булавки квантуется наи интервалов, исходя из требованийточности, предъявляемых к конечным . 20показателям плавки (обычно и2-5).Для каждого периода квантованияопределяется величина соотновениягаз - кислород по стохастической модели-.м (1 =. 1-и) периоде кван 30тования,- мгновенное значение расходакислорода,Я, - среднее за период квантования мгновенное значение35расхода кислорода в 1-м периоде; а,Ь,Ь в коэффициен, определяемыелюбым адаптивным методомпо результатам предыдущихплавок.Значения коэффициентов делителейопределяются по формуле1 егде 11 - величина напряжения на выхо"яде порогового блока,0, - величина напряжения сигнала,поступающего на второй входблока 15 деления, котороедолжно быть равнымЪ "а 1где Ю- - выходйое напряжение блока 6контроля расхода кислорода,соответствующее (.0 а,Отсюда Ь; =иУставка на порог срабатывания-го порогового блока определяетсяпо формуле0 о еавиигде Б - величина напряжения на выюещходе интегратора 10 в конце плавкиТаким образом, введение в устройство коррекции соотношенйя газ-кисло-род в зависимости от температуры ванны позволит повысить стойкость футеровки, увеличить выход годного и повысить производительность конвертеров,что обеспечит экономический эффектот реализации изобретения 200 тыс.руб в год,