139751

ОПИСАНИ ИЗОБРЕТЕНИ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ 7 И Союз Соеетскиа Социалистическик Реслубликвисимое от авт. свидетельства М Заявлено 28,Ч 11.1960 (Эй 674886/2 единением заявки05 ритет Комитет изобретений ори Совете ССел сткрыти инистрое 1.365.2-52388.8) Опубликовано 13.Х.1967. Бюллетень М Дата опубликования описания 22 Л.19 авторыизобретени М. Е. Корешк Науменко, Л. А Еднерал, Н. Д. ородецкий, О,ишников, А, М ынушкин, Б. М. орбатов, В, С,щинский, В, Н мошенко, Л, В. Логинов, Л. С околовский, О.аявите ОСОБ КОМПЛЕРОИЗВОДСТВОУ НОГО АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИ СТАЛИ В ЭЛЕКТРОСТАЛЕПЛАВИЛЪНОМЦЕХЕ Ю. Е. ЕфроймовичИзвестен способ комплескного автоматического управления производством стали в электросталеплавильном цехе, где выплавка стали осуществляется при помощи вычислительных устройств, которые, основываясь на информации (электрических, тепловых и физико-химических параметров), полученной ог датчиков измерительных устройств, установленных на печи, линиях подачи шихты, шлакообразующих и легирующих материалов, определяют наивыгоднейший электрический и тепловой режимы выплавки, воздействуют на соответствующие исполнительные механизмы и агрегаты, обеспечивающие полную автоматизацию процесса плавки.Нас;оящий способ отличается тем, что, с целью получения металла высокого качества и наивыгоднейших технико-экономических показателей работы цеха, в вычислительную машину вводят данные, характеризующие технологические величины: температуру металла в ковше и скорость разливки металла в изложницы; энергию тепла, аккумулированную в футеровках печей во время плавки металла и в ковше в процессе его нагрева перед разливов, В, С. Култыгин, Чарихов, В. М, Виноградов, Иванов, М. С. Шевцов,М. Маргулис, Я. В. Ганчо, Артамонов, В. П. Цуканов, 1 левако, К, С. Толстопятов,Локтионов, В, В. Топилин, Чухман, В, Е. Пирожников, Виноградова, Я. М. Круг, Кацевич, Е. С. Геншита, Г. Филин и А. А. Дрожилов 2кой металла; вес шлака, удаляемого из печи; расположение крана с бадьей огносительно псчп; положение электродов и кислородной фурмы; координаты угла наклона печи, и на основании технологических интервалов плавки, сравнивая фактическ 11 с н заданные значения указанных величин, регулируют температуру металла и шлака, вычисляют количество легирующил и шлакообразующих материа лов, которые должны быть введены в печь, иуправляют операцией скачиванпя шлака, подогревом ковша 1 разливкой металла. С.равннв рсзульгат автоматического измере нпя температуры металла с заданным значением, определяют необходимую мощность электроэнергии для покрытия тепловых и электрических потерь, аккумулированного кладкой тепла, экзстермпческил и эндотермических 20 реакций, тепла, необходимого для нагревафактического количества вводимых в печь легирующпл и шлакообразующих материалов с учетом их исходной температуры и управляют процессом введения электрической энергии в 25 печь, исходя пз условия, чтобы интеграл повремени от разности заданной и фактической мощности:тремился к нулю,С помои:,ью автоматического сравнения фык- ТИЧССКОГО СОДСРЖс 1 НИЯ КЫЖДОГО ЭС.СНЫ БС- талле и в шлаке с заданными их знаениями и с учетом угара и минимума себестоимости Определяют, какие из имеющихся в наличии лсгирующих и шлакообразующих материаловБ каких колисствах дол)кны быь Бвсдены в каждую печь.Для управлсия процессом частичного скачивания шлака изчеряют все шлака в шла- КОВПС И ОПС 1 ЭЫЦИ 10 СКс 1 ЧИВЫНИ 51 Ш,ЫКс 1 Зс 1 Кс 1 Н- чивают после увеличения исходного веса шлаковки до заданного значения,Подогрев ковша перед разливкой металла регулируют по температуре внутренней поверхности футсровки и прекращают после нагрева ДО ЗЫДЫННОЙ тСМПСРстг) РЫ ВНУТРЕННИХ СЛОЕВ футсровки ковша.Для улучшения поверхности и структуры СЛИТКОВ МЕТс 1 ЛГ 13 СКОРОСТЬ РЫЗ;1 ИВКИ ЪСТЫЛ;1 с Б изложницы рсгулируют по температуре и изменению веса металлы в ковше так, что при снижении температуры металла скорость на- ПОЛНЕНИЯ ИЗЛОЖНИЦЫ )1 СТс 1 ЛЛО)1 СООТВЕ СТВЕРНО увеличивается.11 а фиг. 1 представлена схема комплексного 3 ВТОМс 1 ТИ 1 ССКОГО УПРЫВ.1 Ес 1 ИЯ ВЫПЛЫБКОИ СТЫЛИ В элсктросталеплывильном цехе (СГ 5,.с.У-ЗЦ); на фиг. 2 - схемы изчсрсния и регулирова- НИЯ Рс 1 СХОДс 1 И КОЛИЧЕСТВЫ КРСЛОРОДЫ, На фИГ. Л - СХЕМ с ЫБТЭЪЫТИЧССКОГЭ РСГ) ЛИРО - ьания температуры металла и шлака,Нс СХЕМЫХ СПЛОШНЫМИ толстыми ЛИНРЯ)И показаны направления движения материалов и действия механизмов, пунктирными линиями - каналы прохождения информации, тонкими сплошньви л;пнями - каналы прохождения управляющих команд и воздействий.Для уяснения процессы управления ниже описывается линия потоков шихты и легирующнх и шлакообразующих материалов,Линия 1 потока шихты состоит из трех локал 1 н 11 х исполнитсльных цспсй (ЛИЦ) .Первая 111 Ц вкспочаст вагон 1 с шихтой и транспортируОщее устройство э, По команде от цеховой управляющей машины УМ вагон с шихтой направляется из копрового цеха э в шихтовый пролет сталеплавильного цеха и разгружается в закрома. Информация 5 о группе и весе шихты в вагоне поступает ь УМ так жс, как и информация б о весе шихты, поданной транспортирующим устройством в дынный закром. Таким образом, УМ хранит в своей памяти информацию о количестве шихты в каждом закроме. Вторая ЛИЦ состоит из транспортирую. щего устройства 7, подающего шихту из закрома на взвешивающую тележку с бадьей э, Вес этой шихты передается в УМ, что позволяет УМ учитывать фактический остаток шихты в закроме и по соответствующей команде .направлять ее к одной из печей ПП. П,5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 Третья,111 Ц ( а схсчс пс показана) включает кран, транспортирующий бадьи, а также СХсНРЗЪЫ Под ЬСМЫ И 0 воро с СВОда. 1100,1 Сг ОКОНЧЫНИ 51 КРЫНО,1:ЫГРУЗК 11 П".И Тс)1 СЖкс 1 С 02. дьсй Возврыщыстс 1 ны свое 1 Сходное мсс 10.Липя П потока ГСгирОщих, шлакоооры- УОЩХ И ДРГИХ .;31 СРПЫГОВ СОСТОИТ ИЗ П 51 ТИ ,111 Ц, Действует опа аналогино линии потока ШИХТЫ И Г 10 ТОМ НС ОПИСЫ 310 С 51.Для пояснения раооы рассморим последовательность деСэ Вя .111 Ц, ол щсствляющих введение кислорода в 1 счь.Гр ЫВл 5110 щс 151 м 1 ш ис УТ 1 Бы;с 10СГ 1 сдчющис команды:2) На ОПСКсНИС ф Р.1 Ы В ПС 1 Ь.б) задание автоматическому рсгуляторуна ЬЫЧИСЛСННЫЙ У,) ОПИМ ЛЬПИ РсСХОД КИСЛО- рода;в) задание на общее количество кислорода, которос нсобходмо 1 вести Б печь.11 осле этого вес дси;тзия данион .111 Ц про- ИСХОД 51 Т с 1 ВТО)131 ПСОК 1 Б СЛСДУОЩС)1 ПОРЯДКС:3) Ч)УРМЫ ОПСк 1 "ГС 51 1 ПП; ДО ОТК 133, БКЛ 0- Чс 151 ПРИ Э 10 М НИЖНИЙ КОНСНЫЙ В 1 К,1 ЮЧЫ ГСЛЬ;О) 01 ВЫКЛЮ 1 С,15 ВВОДТС 51 Б ДСЙСТВИС ИСПОЛНИТСЛЬНЫЙ ОРГ;Н 4,1 2)2,0 И Кело)ОД Нс- чинаст ПОДЫВытьс 51 Б рурму;в) регулятор расхода 9 (фиг. 2), сравниьая 3 1 ДЫНИЕ И фс 1 КТИЧССКИЙ 1)сС ОД, С ПОМОЩЬЮ ИС- полнительпого механизмы ИЯуправляет ГОЛО)КЕНИЕМ рЕГРГяру 10 ЩСГО 1 с 1 ПЫНЫ 10 ПО. дачи кислорода в вынну;г) суммир, ощсс устройс; Бонепрерывно СОПОСТ 2 В;151 СГ 32 Дс 1 НП ,БВСДСППОС В ПСЧЬ КО- личестВО кис;орода и при наступ:1 ении их равенства, Боздеиствуя па Иэ 1-2,2,0, отсекает подачу кислорода;д) бЛОК-КОНТЫКТЫ ИМ, 2,5 ВКлюс 3 ОТ фур Хна подъсч, и верхний конечный выключатель останавливает фурму. ПЫ этом Действие данной ЛПЦ прскрыщ;ется.При необходимости Л 1 Ц может быть введена В действие несколько раз по ходу плавки,УПРЫБЛЕНИС ПРОЦсссе)Ч ПЛЫВКИ СтаЛИ С КОР- рскцией ес хими:еского состава осущсствляст- ОЯ СИСТСМОЙ 10)1 ПЛСКСНОГО сБТОЭс ИЕСКОГО ) Правления тсхпологичсскм процессом выплав. ки стали В элскгросталсплавильном цехе СКАТ-ЦК сгедуОпим образом.ПРсвл 5 ющыЯ мшины Дыс комс 1 НД, н 2 п 1 эиведение в действие Л 11 Ц отборы пробы мс;1:1 с 1 (ШЛЫКс 1) . 111 Ц ЗЫКс 1 НЧИБЫСГ ОПЕРЫЦИО отсылкой пробы по пнсвмопочтс для скорост- НОГО ХИ)1 ИЧССКОГО с 1 нс 1,1 ИЗЫ .С с 1.1.1 с 11 ШЛЫКЫ.11 нформыция о Выявленном хи)Ичсском составе дынной пробы поступает от указанного устройства в УМ и срВпивается (по каждой сс кохпонснтс) . хранящимся Б запоминающем устройстве У.1 задснисм по химическому составу.Г 1 о результатам этого сравнения УМ вычисляет, какие материалы (лсгирующис, шлакообразующие и рыс; исл Гели) и в каком коли- сЕСТВ Кс 1 Ждый НСООХО;1.О Нс дс 1 ННОИ СТадня плаВки ВВссти Б пс 1 ь П, 139751При этом УМ учитывает количество и стоимость материалов, хранящихся в бункерах, вычисляя оптимальный по сеоестоимости варианг набора материалов. Учитывается также процесс угара каждой из добавок и т, д.Далее УМ посылает команды, содержащие адреса (номера) бункеров, из которых должны отбираться требуемые материалы, а также команду на пуск данной ЛИЦ. После этого тележка линии П со взвсшивлющим устройством движется вдоль линии бункеров, поочередно останавливаясь у тех из них, которые указаны в адресе, выданном УМ; при этом включаются в действие питатели, осуществляется заданный дозированный отбор каждого материала (информация о гЬактическгг отобранном весе направляется на УМ); телекка передает материалы в машину, загружающую материалы в печь, и возвращается в свое исходное положение.Автоматическое регулирование температуры металла и шлака по ходу плавки осуществляется СКАУ-ЭЦ следующим образом.Для стали каждой марки в запоминающем устройстве УМ хранится оптимальный закон изменения температуры.Управляющая машина УМ в наперед заданные интервалы плавки периодически вводит в действие соответствующую ЛИЦ, управляющую работой этих устройств (подъем заслочки, ввод механизмов измерения температуры металла и шлака в печь). После окончания замера механизм, а затем заслонка приходят в исходное состояние.Измепенные значения температуры передаются в УМ, которая сопоставляет фактическое и заданное значения температуры металла ц шлака, определяет их разность, учцтывает требуемое их изменение и в течение очередного ццтервала плавки вычисляет требуемое количе 40 ство электроэнергии, которое должно быть передано металлу и шлаку, а также соотвстствующуго среднюю мощность.Если в начале рассматриваемого интервала плавки в металл вводится определенное количество тонн легирующих материалов цли шлдкообразующих, которые долхкны быть расгглавлены и доведены до требуемой температъПьг В течение данного интервала плавгг, то УМ вычисляет дополнительную мощность, котооля должна быть передана металлу.Учитывая информацию о фактгггесг 1 гх значениях мощности тепловых и электрических потерь, передаче тепла футеровке и заложенные в памяти УМ данные об экзотермических и эндотермических реакциях, соответствующих конкретным условиям данного интервала плавки, УМ определяет задание вычислительному устройству ВМ, управляющему процессом введения электроэнергии в печь.60Непрерывно получая информацию о текущих значениях мощности тепловых потерь Р, тепла, аккумулируемого кладкой Р, напряжении сети г.г, температуре различных частей футеровки печи и т. д УМ в период плавле ння вычисляет электрическцц ц тепловой режимы, связанныс с передачей металлу и шлаку очередной порции электроэнергии, отвечающей условиям получения минимумов удельного расхода электроэнергии, длительности плавления цлц себестоимости тонны стали.Вьгчцсляя минимумы удельного расхода электроэнергии, длительности плавления или себестоимости тонны стали и соответствующие цм электрцческце режимы, УМ может выбрать предписанный ей оптимальный режим.Еслц температура футеровкц достигает значения, влияющего на ее износ, УМ воздействует нд ЛИЦ, перскл;очаст печной трансформатор на ближайшую низкую ступень напряжения ц вычисляет оптимальное значение могцностей для новой ступени напряжения.В восстановительный период, исходя из условий получения минимальной себестоимости тонны стали ц минимального удельного расхода электроэнергии, вычисляется оптимальная ступень напряжения, обеспечивающая передачу металлу ц шлаку требуемого значения полезной электрической мощности.Автоматическое регулирование процессом разливки стали осуществляется СКАУ-ЭЦ следующим образом.Для данной конфигурации изложниц прц разливе стали различных марок в памяти УМ хранится оптимальный закон изменения скорости наполнения изложницы в зависимости от температуры металла в ковше. Информация о температуре металла в ковше в течение цикла разливки непрерывно поступает от термопары, устанавливаемой в процессе подготовки ковша у его разливочного отверстия, Для получения 1;ггфорхгдциц о темпе наполнения изложниц ис. пользуются данньге о скорости изменения веса ковша с металлом, получаехгые, например, от тснзометрцческггх устройств.В соответствии с полученной информацией о температуре металла, скорости разливки, злдлнном цх соотношении и о других факторах УМ вводит в действие ЛИЦ, управляющие работой исполнительного механизма стопор- ного устоойства. В результате этого увеличиглется цлц уменьшается скорость поступления жидкого металла в изложницы. После наполнения очередного сцфонного куста (очередной изложницы), что определяется, например, по изменению веса металла в ковше, УМ вводит в действие ЛИЦ, управляющие передвижением ковша (напрггмер тележки) к очередному кусту (очередной изложнице) . Предмет изобретения1. Способ комплексного автоматического управления производством стали в электросталеплдвцльном цехе цз нескольких механизированных дуговых печей, управляемых вычислительной машиной, в которую вводят:- электрические параметры печи (напряжение сети, ток и напряжение на вторичнойсторонс тоянсформяторя, яктивнос и рслктивное сопротивление короткой сети, активную и реактивную мощности);- тепловые параметры (температура металла, шлака, футеровкг и нярунно 11 поверхности печи, тепловые потери, тсмпс ратуря вводимых в печь легируюших и И 1 лакообрлзующих материалов);- физико-химические величины (кими 1 сский состяВ мстял;1 я, шлякя, илякообрязу 10- гцнх и лсгирующих), отличагоиггсс 7 ся тем, что, с целью получения металла высокого качества и оптимальных технико-экономи еских показателей работы нсха, в указанную вычислительную машину дополнительно вводят данные, характеризующие технологические величины: температуру металла в ковшс и скорость разливки; энергию, аккумулировя.нную в футеровках печи и в ковше; вес шлака, удаляемого из печи; координаты угла наклона печи; расположение крана с бадьей относительно печи; положение электродов и кислородной фурмы, и по ходу каждого из технологических интервалов плавки с учетом фактических и заданных значений указанных величин регулируют температуру металла и шлака, вычисляот количество легирующих и шлакообразующих, которые должны быть введены в печь, и управляют операцией скачивания шлака, процессом подогрева ковша и разливкой металла в изложницы.2. Способ по п. 1, отлггчагощггйся тем, что автоматически измеряют температуру металла, сравнивают сс фактическое значение с заданным из условия получения металла высокого качества, определяют требуемое значение мощности так, чтобы компенсировать фактические значения мощности тепловых и электрических потерь, мощности аккумулированного кладкой тепла, экзотермических и эндотермических реакций, тепла, нсобхсгди:Ого нл нагрев фяктпсегого количества вводимых в печь лсгирующнх и шлакооорязующих материалов с учетом их исходнон темературы, и упрлвлягот процессом вве 5 дсния элсктричсской энсргии в печь из условия, цтобы пнтсгрлл по времени от разностизаданной и флкгп 1 еской мощности стремилсяК НУЛ 1 О,3. Спосоо по п. 1, ог,гггчагогггггггстг10 по данным химического состава металла иШ;1 ЯКЯ ЯвОМЯТН 1 ССКИ СРЯВНПВЯ 10 Т фаКТИЧСскос содсржанис каждого элемента в метал,с и в шлаке с заданными их значениями ис учетом угара н минимума себестоимости15 определяют, клкнс из имеющихся в наличиилсгирующих и шлякообрязующпх матсриалов 1 в каких колиествях долины быть введены в каждую печь.4 Способ по п, 1, ог.гичагощийстем, что,20 с целью управления процессом частичногоока швания шлака, измеряют все шлака вшлаковне и заканчивают опсрацию скачивания шлака после увеличения исходного весашлаковни до заданного значения.25 5. Способ по и. 1, от;гггагощийся тем, что,с целью аккумулирования в футеровке ковН Нл и Рр Рд:1 я данного кол ичсствя тспл я Всоответствии с выплявлясмой маркой стали,процесс подогрева ковша перед разливкой30 металла регулируют по температуре внутренней повсрхностп футсровки н прекращают гОсле достижения заданной температуры внутренних слоев футеровки ковша,6. Способ по и. 1, от,гиагоирггс.тем, что,35 с целью улучшения поверхности и структурыслитков, скорость разливки металла в изложницы регулируют по температуре и изменепшо по времени веса металла в ковше так,по и ри снижении температуры металла40 с корость наполнения изложницы металласоответственно увеличивается.