Автоматизированная установка для внепечной обработки расплавленного металла

.8) 74,УСТАНОВКА РАСППАВЛЕ ится к обла Ч ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР Н А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(54) АВТОМАТИЗИРОВАННАЯДПЯ ВНЕПЕЧНОИ ОБРАБОТКИНОГО МЕТАЛЛА(57) Изобретение отно чернои металлургии и может быть использовано в сталеплавильных цехахпри производстве высококачественнойстали. Цель изобретения - повышениекачества металла, степени использования реагента и увеличение надежности установки. Существо изобретениязаключается в том, что расход порошка из питателя 1 в емкость 12 сметаллом устанавливают в зависимостиот глубины погружения фурмы 10 в металл, определяемой датчиком 17 вертикального положения фурмы 1 О. 1 з.п.ф-лы, 3 ил., 1 табл.Изобретение относится к черной металлургии и может быть использовано в стапеплавильных цехах при производстве высококачественной стали.Цель изобретения - повышение степени использования реагента, повышение качества металла и увеличение надежности установки.На фиг.1 приведена, схема автоматизированной установки для внепечной1обработки расплавленного металла; на фиг.2 - датчик расхода порошка с преобразователем, разрез; на фиг.З - график зависимости емкости конденса тора датчика от массы находящегося в нем порошка.Автоматизированная установка для внепечной обработки расплавленного металла содержит питатель 1, соеди ненный через вентили 2 и 3 с магистралью 4 газа-носителя. Выход питателя 1 через электроклапан 5 соединен с эжектором 6, второй вход которого через вентиль 7 соединен с магист ралью 4 газа-носителя. Выход эжектора 6 через датчик 8 расхода порошка расходным трубопроводом 9 соединен с. фурмой О, закрепленной на манипуляторе 11 над емкостью 12 с расплав" 30 ленным металлом. На трубопроводе 9 при входе в фурму 10 установлен датчик 13 погружения. Манипулятор 11 расположен на вертикальной направляющей стойке 14, на которой укреплена зубчатая металлическая рейка 15. На кронштейне 16 манипулятора 11 закреплен индуктивный датчик 17 вертикального положения фурмы 10, датчик 17 рабочим зазором обращен к зубчатой 40 рейке 15. Датчик 8 расхода порошка соединен с преобразователем 18, выход которого подключен к аналого-цифрово" му преобразователю (АЦП) 19. Выход индуктивного датчика 17 положения фурмы 10 подключен к счетному входу счетчика 20, вход установки в нуль которого через дифференциатор 21 соединен с выходом датчика 13 погружения фурмы 10. Выходы счетчика 20 в параллельном коде подключены к адресным входам программируемого запоминающего устройства (ПЗУ) 22, Входы цифрового блока сравнения 23 подключены соответственно к выходам АЦП 19 и к информационным выходам ПЗУ 22. Выход "Меньше" цифрового блока 23 сравнения соединен с первым входом логической схемы ЗИ 24,второй вход которой подключен к выходу датчика 3 погружения, а выход подключен к первомувходу исполнительного устройства 25,кинематически связанного с вентилем7 подачи газа-носителя из магистрали4 в эжектор 6. Выход "Больше" цифрового блока сравнения 23 соединен спервым входом логической схемы 2 ИЛИ26, выход которой подключенк второму входу исполнительного устройства25. Выход преобразователя 18 подключен к входу интегратора 27, выход которого соединен с индикатором 28 массы введенного в расплав псрошка и спервым входом компаратора 29. Выходкомпаратора подключен к третьему вхо-.ду логической схемы ЗИ 24,к первому входу логической схемы 2 И 30 и через ин"вертор 31 - к второму входу логической схемы 2 ИЛИ 26. Второй вход ло"гической схемы 30 подключен к выходудатчика 13 погружения, а выход - кэлектроклапану 5.Датчик 8 расхода порошка содержитметаллические плоско-параллельныепластины 32 и 33 (фиг.2), размещенные в патрубке 34 из электроизоляционного материала. Пластины укреплены в патрубке при помощи проставок35, 36, 3 из диэлектрика. Электрические выводы 38 образованного пластинами 32 и 33 конденсатора организованы через, уплотнители 39. Датчик прис о единя ет ся к трубопроводу уст ановкипри помощи фланцев 40. Преобразователь 18 содержитэталонный генератор41 переменого тока, подключенныйчерез электрическую емкость конденсатора датчика к первому входу дифференциального усилителя 42 переменного тока, соединенного с фазосдви"гателем 43, выход которого подключенк синхронному детектору 44. Управляющий вход синхронного детектора соединен с эталонным генератором. Междувыходом эталонного генератора 41и вторым входом дифференциальногоусилителя 42 подкНючен подстроечныйконденсатор 45,Установка работает следующим обр азом,Перед началом обработки металлав емкости 12 порошком, находящимсяв питателе 1, открываются вентили2 и 3. Через вентиль 2 в питателе 1создается избыточное давление, вентиль 3 н патрубок Р введенный внижнюю часть питателя, способствуетразрыхлению нижнего слоя порошка. Закрытое состояние вентиля 7 настраиваетсяположением регулирунлпего органа исполнительного устройства 25 таким образом, чтобы обеспечить начальное давление в расходном трубопроводе в пределах 0,3-1,0 кг/см. От системы управления манипулятором подается сигнап на опускание Фурмы 10 вдоль направляющей стойки 14. Скорость опускания фурмы лежит в пределах 5-10 ммин. В момент касания фурмой 1 О поверхности расплава в емкости 12 давление в расходном трубопроводе повышается, при этом срабатывает манометрический датчик 13 погружения. Сигнал с выхода датчика 13 подготавливает к работе логическую схему ЗИ 24, через дифференциатор 21 устанавливает счетчик 20 в нулевое состояние и через логическую схему 2 И 30 включает электроклапан 5, через который подается порошок в эжектор 6 из питателя 1, при этом венти лем 7 обеспечивается минимальный расход порошка. При дальнейшем опускании Фурмы 10 индуктивный датчик 17 вертикального положения, установленный на кронштейне 16, перемещаясь вместе с манипулятором 11 вдоль зубчатой рейки 15, укрепленной на стойке 14, Формирует электрические импульсы, соответствующие каждому зубу рейки, Эти импульсы подаются на счетный вход счетчика 20. Содержимое счетчика в каждый момент времени отражает глубину погружения Фурмы 10 в расплав с точностью до величины шага зубчатой рейки 15, Параллельный код состоя-о ния счетчика подается на адресные входы ПЗУ 22, В соответствии с выставленным счетчиком 20 адресам, соответствующим глубине погружения Фурмы 1 О ПЗУ 22 выдает заранее записанные по 45 этим адресам значения требуемого те" кущего (в зависимости от глубины погружения и назначенного технологом) расхода порошока для обработки расплава, Эти значения требуемого текущего расхода подаются на первые входы цифрового блока 23 сравнения. Фактический текущий расход порошка определяется датчиком 8 расхода, преобразупропорциональное значение нап ряжения постоянного тока преобразователем 18, переводится в цифровую форму АЦП 19 и подаетсяна вторые входы цифрового блока 23 сравнения, В результате сравнения на .одном иэ выхо;, дов блока 23 сравнения "Меньше", "Больше" или "Равно" (последний в схеме не используется), вырабатывается сигнал логической "1".Если фактический текущий расход порошка меньше заданного на данной глубине погружения Фурмы, то через логическую схему ЗИ 24 Формируется сигнал на исполнительное устройство 25, по которому вентиль 7 открывается до тех пор, пока требуемый и Фактический расходы не сравняются,Если Фактический текущий расход порошка больше заданного на данной глубине погружения Фурмы, то возбуждается выход "Больше" цифрового бло- . ка сравнения и через логическую схему 2 ИЛИ 26 Формируется сигнал на исполнительное устройство 25, по ко" торому вентиль 7 закрывается до тех пор, пока требуемый и фактический расходы не сравняются.При достижении заданной глубины погружения фурмы 10, которая определяется либо концевым выключателем (не показан), либо по содержимому счетчика 20 система управления манипулятором 11 прекращает погружение Фур мыДальнейшая обработка расплава осуществляется с расходом порошка, определенным содержимым ячейки ПЗУ 22, вызванной в момент, предшествующий остановке манипулятора.Выходной сигнал преобразователя 18, пропорциональный фактическому текуцему расходу порошка, интегрируется по времени интегратором 27. Выходной сигнал интегратора пропорционален общему количеству введенного в расплав порошка, которое индицируется индикатором 28. Компаратор 29 сравнивает введенное количество порош" ка с заданным для обработки всего расплава. Задание устанавливается оператором по второму входу компаратора до начала обработки металла. При равенстве введенного количества порошка заданному компаратор 29 через логическую схему 2 И 30 выключает электроклапан 5, при этом подача порошка прекращается. Этот же сигнал запрещает прохождение сигнала "Меньше" через логическую схему ЗИ 24 от цифрового блока 23 сравнения и формирует сигнал на закрывание вентиля 7 исполнительным устройством50 5 1425 через инвертор 31 и логическуюсхему 2 ИЛИ 26. Одновременно подаетсясигнал в систему управления манипулятором .на подъем фурмы 1 О.После вывода фурмы иэ расплавасхема установки возвращается в исходное состояние. Сброс интеграторапроизводится либо оператором, либоавтоматически при включении питания.Принцип работы датчика расхода порошка основан на изменении диэлектрической проницаемости и, следовательно, электрической емкости конденсатора датчика в зависимости от количества находящегося в нем порошка.На фиг.З представлены экспериментальные зависимости емкости С конденсатора датчика от массы находяще-.гося в нем порошка Я кривая А - дляизвести, кривая Б - для карбида кремния. Текущая емкость датчика 8 измеряется преобразователем 18, при этомдатчик включен (фиг.2) между эталонным генератором 41 переменного токаи первым входом дифференциальногоусилителя 42 переменного тока. Сигналпеременного тока от генератора 41подвергается фазовому сдвигу в цепидатчик 8 - усилитель 42, Поэтому всхему введен фазосдвигатель 43, осу"ществляющий изменение фазы сигналас выхода усилителя 42 с тем, чтобыобеспечить синфазность этого сигналас управляющим напряжением синхронного детектора 44. В детекторе 44 про-.исходит преобразование сигнала переменного тока в напряжение лостоянноготока. Для компенсации начальной емкости С датчика с проводами (датчик без порошка) в схему введен подстроечный конденсатор 45,Исполнительное устройство 25 может быть выполнено, например, в виде злектропривода с редуктором.По входным сигналам "Меньше","Больше" осуществляется включениеи реверсирование электродвигателя,Автоматизированная установка опробована в полупромышленных условияхпри вдувании порошкообразной смесиизвести (80%) и плавикового шпата(20%) в жидкую сталь марки 40 Х виндукционной печи ИСТ. Масса жидкого металла 700 кг. Для сравненияпри таких же параметрах обрабатывалиметалл с помощью .неавтоматиэированнойустановки. Перед обработкой порошоквзвешивали на механических весах,51171 6 засыпали в питатель, после чего производили вдувание в течение 5 мин,погружая фурму в металл на глубину100 мм от .днища тигля, По окончаниипроцесса остатки порошка вновь взвешивали отбирали пробы металла насодержание кислорода и серы (исход"ное содержание их в стали передобработкой было для обоих процессоводинаковым).Результаты испытаний представленыв таблице,Полученные данные свидетельствуют,что использование изобретения обеспечивает более высокую точность.Качество металла определяется вданном случае содержанием в металлекислорода и серы. При одинаковом расходе реагента достигается более высокий уровень качества стали, а приодинаковом уровне содержания вредныхпримесей расход реагента на 20% ниже.Формул а и з о б р е т е н и я 1, Автоматизированная установка для внепечной обработки расплавленного металла, содержащая питатель, эжектор и фурму с манипулятором, соединенные трубопроводами, регуляторы подачи газа-носителя и порошкообраз", ного реагента, датчик погружения фурмы в металл и систему управления манипулятором, о т л и ч а ю щ а яс я тем., что, с целью повьппения качества металла, степени использования реагента и увеличения надежности установки, она содержит размещенный в подающем трубопроводе датчик расхода порошка с подсоединенным к нему преобразователем, установленный на манипуляторе индуктивный датчик вертикального положения фурмы, выход ко-. торого подсоединен к счетному входу счетчика, вход установки в "О" которого через дифференциатор соединен срасположенным на подающем трубопроводе при входе в фурму датчиком погружения, выход счетчика подсоединенк адресным входам программируемогозапоминающего устройства, информационные выходы которого соединеныс первыми входами цифрового блокасравнения, вторые входы которого подбб соединены к выходу аналого-цифрового преобразователя, вход которого сое" динен с выходом преобразователя рас хода порошка, выход "Меньше" цифроного блока сравнения через логичес1451 Количество реагента, кг Установка Содержание в стали, Ерасчет- фактиное ческое исло- сераод Пр едл аг аемая 8,1 8, 12 О, 002 0,008 6151 Оф 003 0,012 8 ь 52 Ое 003 Оэ 012 6,5 Известная 8,1 7кую схему ЗИ, второй вход которой подсоединен к датчику погружения, соединен с первым входом исполнительного устройства, кинематически соединенного с вентилем подачи газа- носителя в эжектор, выход "Больше" цифрового блока через логическую схему 2 ИЛИ соединен с вторым входом исполнительного устройства, выход 1 О преобразователя расхода порошка подсоединен к входу интегратора, связанного с индикатором массы введенного в расплав порошка и с первым входом компаратора, выход которо б го соединен с третьим входом логичес" кой схемы ЗИ, через инвертор - с вторым входом логической схемы 2 ИЛИ и с первым входом логической схемы 2 И, второй вход которой подсоединен 20 к выходу датчика погружения, а выход соединен с электроклапаном, размещенным в трубопроводе между питателем и эжектором.2. Установка по п.1, о т л и ч аю щ а я с я тем, что датчик расхода порошка выполнен в виде патрубка из электроизоляционного материала, внутри которого смонтированы металлические плоскопараллельные пластины, образующие конденсатор, а преобразователь содержит эталонный генератор переменного тока, подсоединенный через электрическую емкость датчика к последовательно соединенной цепочке, содержащей дифференциальный усилитель переменного тока, фазосдвигатель и синхронный детектор, управляющий вход которого подсоединен к выходу эталонного генератора переменного тока, при этом второй вход дифференциального усилителя соединен с выходом эталонного генератора через подстроечный конденсатор.145171 Мусс 7 лУОРЙФЮ, огдносительное ЗЯ 70 ЛИРИОВ % Составитель А.Абросимов Техред Л.Сердюкова орректор М, Максимишинец тор олуженко Заказ 7037/21 Тираж 530 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям прн ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул, Проектная,