Система управления конверторной плавкой

(19) (11 3(51) С. 21 С 5/3 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ . ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И. ОТКРЬГГИЙ 1,21) .3409996/22-02(71) Сибирский ордена ТрудовогоКрасного Знамени металлургическийинститут им, Серго Орджоникидзе153) 669.184. 136 (088. 8 ),плавкой стали в конверторе. М., "Ме,таллургия", 1971, с, 326-331,2, Авторское свидетельство СССРР 502948, кл. С 21 С 5/30, 1972. 541(57 ) 1. СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ КОНВЕРТОРНОЙ ПЛАВКОЙ, содержащая блокрегистрации падения напряжения научастке измерительной цепи земляфурма конвертора, о т л и ч а ю щ ая с я тем, что, с целью повышениявыхода готового продукта за счетпрогнозирования выбросов в кислородно-конверторном процессе и своевременного принятия управлякхдих воздействий, она дополнительно содержит блок контроля содержания кислорода в шлаке, дифференциатор, интегратор, четыре элемента сравнения, два логических элемента И, блок управления положением фурмы .и блок управлениярасходом дутья, при этом выход блока регистрации падения напряжения через дифференциатор подсоединен к входу первого элемента сравнения,через интегратор - к входу второго .элемента сравнения и непосредственно к входу третьего элемента сравнения, выход блока контроля содержания кислорода в шлаке подсоединен к входу четвертого элемента сравнения, входы первого элемента И подключены соответственно к выходам первого, второ.а го и четвертого элементов сравнения, входы второго элемента И подсоединен соответственно к выходам второго и . дфю третьего элементов сравнения, входы блока управления положением фурмы подсоединены соответственно к выходам второго и четвертого. элементов срав.нения, а входы блока управления рас- ходом дутья соответственно к выходам дифференциатора и логических элементов И,104 б 290 2, Система по п. 1, о т л и ч а ющ а я с я тем, что блок управления положением фурмы содержит задатчик программного изменения положения фурмы, последовательно соединенные за,цатчик величины скачкообразного изменения положения фурмы, ключ и сумматор,к второму нходу которого подсоединен выход задатчика программного изменения положения фурмы, последовательно соединенные реле времени и логический элемент ИЛИ, выход которого подсоединен к входу управления ключа, а второй вход - к выходу четвертого элемента сравнения, при этом вход реле времени подсоединен к выходу второго элемента сравнения. Изобретение относится к черной металлургии, а именно к автоматизации конверторной плавки.Известнасистема управления конверторной плавкой, включающая блок 5 контроля расхода кислорода, устройство определения скорости окисления углерода или коэффициЕнта распределения кислорода по результатам контрОля расхода и химического анализа отходящих газов, блок сравнения рассчитанных параметров с эталонными и блок расчета текущего расхода кислорода 1 1. 15Недостатком этой системы является низкая точность прогнозирования выбросов шлака и металла из конвертора. Воэможность появления выбросов фиксируется в момент превышения текущей скоростьв обезуглероживания 20 или коэффициентом распределения кислорода эталонного значения. В этом случае принимаются управляющие воздействия, направленные на их ликви-. дацию. Однако условия зарождения выбросов определяются не только ско-, ростью выгорания углерода, а в большей степени зависят от состояния шлакометаллической эмульсии в агрегате окисленность шлака, уровень 30 шлака и т.д. ). Кроме того, параметры отходящих газов измеряются с запаздыванием (15-40 с ) из-за удаленности точки отбора пробы и сбольшой погрешностью, вносимою подсосами возду ха и дачей сыпучих материалов, что снижает эффективность принимаемых управляющих воздействий.Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является устройст 3, Система по и. 1, о т л м ч а ю щ а я с я тем, что блок управления расходом дутья содержит задатчик программного изменения расхода кислорода, инвертор, последовательно сосоединенные ключ, переключатель, усилитель, интегратор и сумматор, второй нх 9 д которого подсоединен к выходу задатчика программного изменения расхода кислорода, вход управления ключа подсоецинен к выходу первого логического элемента И, вход управления переключателя подсоединен К выходу второго логического элемента И, нторой выход переключателя подсоединен к .иннерторуг выход которого подсоединен к входу усилителя, а вход клича подсоединен к выходу дифференциатора. 2но, реализующее известный способконтроля переокисленности шлака походу продувки металла н конверторе,заключающийся в определении переокисленности шлака по отрицательнойразности потенциалон, возникающейна участке измерительной цепи земля -фурма конвертора,Устройство, реализующее способ,содержит электрод, опускаемый в шлакометаллическую эмульсию, и вторичный прибор, входная клемма которогоподключена к электроду, и нулеваяк заземленному корпусу агрегата. Вкачестве электрода используется фурма агрегата. При допустимой окисленности шлака на фурме возникает потенциал положительный относительнокорпуса агрегата. В случае переокисленности шлака по ходу продувки потенциал на фурме изменяет полярностьна отрицатель ную 1 2 1. Однако появление отрицательного потенциала не всегда сопровождается выбросами, так, например, при заметалливании фурмы наблюдается смена полярности, не зависящая от состояния шлакометаллической эмульсии. В этом случае принимаемые управляющие воздействия приводят к сворачиванию шлака и,как следствие, к потерям металла и выбросам. Невозможность расчета управляющих воздействий (изменение положения фурмы и интенсивности продувки ) в зависимости от изменения состояния конверторной ванны часто приводит к тому, что принимаемые управляющие воздействия (в основном, изменение положения фурмы ) ока- зываются недостаточными, т.е. не ликвидирувт полностью выбросы.Целью изобретения является повышение выхода готового продукта за счет прогнозирования выбросов в кислородно-конверторном процессе и своевременного принятия управляющих воздействий, 5Поставленная цель достигается тем, что система управления конверторной плавкой, включающая блок регистрации падения напряжения на. участке измерительной цепи земля - 0 фурма конвертора, дополнительно содержит блок контроля содержания кислорода в шлаке, дифференциатор, интегратор, четыре элемента сравнения, два логических элемента И, блок уп равления положением фурми и блок управления расходом дутья, при этом выход блока регистрации падения напрятения через дифференциатор подсоедйнен к входу первого элемента сравнения, через интегратор - к входу второго элемента сравнения .и нечосредственно - к входу третьего элемента сравнения, выход блока контроля содержания кислорода в шлаке 25 подсоединен к входу четвертого элемента, сравнения, входы первого элемента И подключены соответственно к выходам первого, второго и четвертого элементов сравнения, входы второго элемента И подсоединены соответ. Зо ственно к выходам второго и третьего элементов сравнения, входы блокауправления положением фурмы подсоединены соответственно к выходам второго и четвертого элементов сравнения, а входы блока управления расходом дутья соответственно и выходам дифференциатора и логических элементов И.Причем блок управления положением 40 фурми содержит задатчик программного изменения положения фурмы, последовательно соединенные задатчик величины скачкообразного изменения положения фурмы, ключ и сумматор, к второ му входу которого подсоединен выход задатчика программного изменения положения Фурмы, последовательно соединенные реле времени и логический элемент ИЛИ, выход которого подсоединен к входу управления ключа, а второй вход - к выходу четвертого элемента сравнения, при этом вход реле времени подсоединен к выходу второго элемента сравнения.Кроме того, блок управления расходом дутья содержит задатчик прог-. раммного изменения расхода кислорода, инвертор, последовательно соединенные ключ, переключатель, усилитель, интегратор и сумматор, второй вход ф которого подсоединен к выходу задатчика программного изменения расхода кислорода, вход управления ключа подсоединен к выходу первого логического элемента И, вход управления пе реключателя подсоединен к выходувторого логического элемента И, второй выход переключателя подсоединен.к инвертору, выход которого подсоединен к.входу усилителя, а входключа подсоединен к выходу дифференциатора.На фиг.1 изображена функциональнаясхема предлагаемой системы управления конверторной плавкой; на фиг.2функциональная схема блока управления положения Фурмы; на фиг.3 - Функциональная схема управления расходомкислорода.Система содержит блок 1 регистрации падения напряжения на участкеизмерительной цепи земля - фурма конвертора, блок 2 контроля содержаниякислорода в шлаке, дифференциатор 3,интегратор 4, четыре элемента 5 - Всравнения, два логических элементаИ 9 и 10, блок 11 управления положением фурмы и блок 12 управления расходом дутья, Блок 11 управления положением фурмы содержит.задатчиквеличины скачкообразного измененияположения Фурмы 13, ключ 14, логический элемент ИЛИ 15, реле 16 вре- .мени, сумматор 17 и задатчик 18программного изменения положенияфурмы. Блок 12 управления расходомдутья содержит ключ 19, переключатель20, усилитель 21, интегратор 22,сулматор 23, инвертор 24 и эадатчик25 программного изменения расхода.На фиг.1 - 3 значения текущего рас 1хода кислорода и положения фурмы.обозначены со и Нф соответственно.При наведении шлака в кислородномконверторе на участке измерительнойцепи земля - Фурма создается падениенапряжения (сигнал ЭДС ), изменениекоторого характеризует динамику шлакового режима,Уход сигнала ЭДС в отрицательнуюобласть свидетельствует о накоплениикислорода в ванне, а интегрированиеего позволяет оценить величину переокисленности шпака. Скорость накопления кислорода в шлаке может бытьуменьшена за счет повышения "жесткости" продувки опусканиеи фурмы наопределенную величину относительнопрограммного уровня. Опускание Фурмыдолжно осуществляться с момента достижения интегралом критического значения (0,1 пЧ мин/т 1, при меньшихзначениях интеграла опасность выбросов отсутствует. Однако проведеннымиисследованиями на конверторах различной емкости было установлено, чтоопускание фурмы в момент достижениявеличиной интеграла отрицательнойЭДС критического значения не исключает возникновение выбросов, так какнаблюдаемое при этом перераспределение кислорода дутья между шлаком иметаллом недостаточно для сниженияПеред началом работы системы управления конверторной плавки по,результатам экспериментов задаются предельные знамения накопленного в шлаке кислорода для срабатывания четвертого элемента 2 сравнения и критическое значение интервала отрицательного падения напряжения для срабатывания второго элемента б сравнения. 60 количества кислорода в шлаке. Выбросынаблюдаются в период подъема скорости обезуглероживания, начало которого совпадает с моментом равенстванулю производной сигнала ЭДС.С этого момента осуществляетсяснижение расхода дутьяс целью понижения скорости обезуглероживания.Причем это снижение происходит сучетом интенсивности потребления накопленного в шлаке кислорода, котораяхарактеризуется скоростью выходасигнала ЭДС из отрицательной области.После выхода сигнала ЭДС из отрицательной области пропорционально скорости нарастания сигнала ЭДС восстанавливается расход дутья.В ряде случаев уход сигнала ЭДСв отрицательную область может бытьвызван причинами, не, связанйми с наводкой,переокисленногошлака. Так,например, .это явление наблюдается,при чрезмерном ошлаковывании фурмы.Несвоевременность распознавания этого факта и нанесение управляющихвоздействий приводит к свариванию р.шлака и как следствие к .снижениюкачества металла и уменьшению производительности агрегата за счет потерь металла с выносами, Для подтверждения наличия переокисленногошлака, оперативное распознавание которого выполняется по сигналу ЭДС,дополнительно определяется количество накопленного в ванне конвертора.кислорода по результатам контролясостава и количества отходящих газов.Непосредственное использованиепараметров отходящих газов для расчета управляющих. воздействий не даетположительных результатов в борьбес выбросами из-за большого запаздывания в их получении (15-40 с 1. Проверка наводки переокисленного шлакапроводится по истечении времени запаздывания с момента опускания фурмы. Если рассчитанное количество ,45накопленного в шлаке кислорода превышает предельное значение, соответствующее наводке переокисленногошлака, расход дутья в период выходасигнала ЭДС из отрицательной области 50снижается, в противном случае фурмувозвращают на программный уровень,а расход дутья не изменяется,Работает система управления конверторной плавкой следующим образом. С момента начала продувки включается блок 1 регистрации падения напряжения и блок 2 контроля содержания кислорода в шлаке. Содержание кислорода в шлаке определяют в соответствии с формулой(110где О - количество накопленногошлаком кислородаЯ - количество кислородаподанного в конвертор с дутьем к моменту времениФог расход отходящих газов;02,СО,СО 2 - концентрации кислорода,окиси и двуокиси углеродав отходящих газах.От блока 1 регистрации падения напряжения сигнал поступает на входы дифференциатора 3, интегратора 4 и третий элемент 7. сравнения. От блока 4 сигнал интеграла падения напряжения подается на, второй элемент б сравнения, если. текущее интегральное значение превысит критическое, значение,. элемент сравнения вырабатывает сигнал, который поступает на входы логических элементов И (блоки 9 и 10 ) и в блок 11 управления поло жением фурмы. От блока дифференцирования сигнал поступает на первый вход блока 12 .управления расходом дутья и на вход первого элемента 5 сравнения.При положительном значении производной падения напряжения первый элемент сравнения вырабатывает сигнал, который подается на второй вход первого логического элемента И 9, на третий вход которого поступает сигнал при срабатывании четвертого элемента 8 сравнения, когда количество накопленного в шлаке кислоро да, рассчитанное в блоке 2, превысит предельное значение. Первый логический элемент И 9 срабатывает, если имеются сигналы на. всех трех его входах, и вырабатывает выходной сигнал, который подается иа. второй вход блока 12 управления расходом дутья,При превышении сигналом ЭДС нуля срабатывает третий элемент 7 сравнения, с выхода которого сигнал поступает на второй вход второго логического элемента И 10. При срабатывании логического элемента И 10 выходной сигнал подается на третий вход устройства управления расходом дутья. На второй вход блока 11. управления положением фурмы поступает сигнал при срабатываний четвертого элемента8 сравнения.Блок управления положением фурмы работает следующим образом.Перед началом продувки устанавли-.вается программа изменения положенияфурмы ( блок 18 ), а на задатчике 13величина, на которую опускается фурма в случае наводки переокисленногошлака, На плавках с нормальным шла-.5ковым режимом за счет наличия ключа14 сигнал коррекции с выхода блока13 не поступает на вход сумматора 17и изменение положения фурмы осуществляется в соответствии с принятой 1 Опрограммой. В момент распознаванияситуации о наводке переокисленногошлака поступает сигнал от блока 6,который включает реле 16 времени,с выхода которого .сигнал в течение 15времени, .равного времени запаздываниясистемы контроля газового анализа,подается на первый вход логическогоэлемента ИЛИ 15. На второй вход элемента ИЛИ поступает сигнал при срабаОтывании четвертого элемента сравнения 8. Если на входе элемента ИЛИимеется хотя бы один сигнал, то элемент ИЛИ вырабатывает сигнал, кото-рый подается на управляющий входключа 14. При наличии управляющегосигнала ключ замкнут и осуществляетсякоррекция положения Фурмы,По истечении времени работы релевремени сигнал на первый вход элемента ИЛИ не поступает и, если нет сигнала от четвертого элемента 9 сравнения, клич 14 размыкается, а фурмавозвращается в исходное положение. Блок управления расходом кислоро да работает Следующим образом.Перед началом продувки задатчиком 25 устанавливается программа изменения расхода кислорода. В ходе продувки эта программа корректируется 4 О при наличии сигнала от логического блока 9, который подается на управляющий вход ключа 19. В этом случае сигнал от дифференциатора проходит через инвертор 24 или непосредственно на вход усилителя 21. Через инвертор сигнал подается при отсутствии сигнала от второго логического элемента И 10,который подается на управ ляющий вход переключателя 20. От блока 21 усиленный сигнал подается на вход интегратора 22, от которого сигнал, пропорциональный величине коррекции расхода кислорода, поступает на первый вход сумматора 23. На второй вход сумматора поступает от задатчика 25 програминого измерения расхода кислорода сигнал, пропорциональный задании на интенсивность дутья. На выходе сумматора имеем сигнал скорректированной величины интенсивности продувки.Точность прогнозирования выбросов по падению напряжения на участке из- мерительной цепи земля - фурма составляет 55-65. Введение блока интегрирования )адения напряжения, т.е. количественной оценки степени переокисленности шлака, и проверка по количеству накопленного в шлаке кислорода правильности прогнозирования выбросов повышает точность прогноза до 80-90.Расчет управляющих воздействий ( коррекция положения фурмы и расхода кислорода ) с учетом изменений состояния конверторной ванны позволяет снизить потери металла с выбросами и выносами на 25 - 30 по сравнению с известным (базовый объект )при "ручном" управлении. Для кислородно- конверторного цеха производительностью 4 млн.т стали в год прогнозирование выбросов при наводке пере- окисленного шлака и своевременное принятие управляющих воздействий позволяет снизить потери металла на 8+12 тыс.т в год.1046290 Тираж 568 ПодписИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий5, Москва, Х, Раушская наб д. 4 каз 7665/2 е