Способ управления режимом работы рудно-термической электропечи

Номер патента: 1747833

Авторы: Заборцев, Нус, Оголь, Пыжов

ZIP архив

Текст

1747833 СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК БРЕТЬСТВУ ТОРСКОМУ С ы при ия за ния в дов от исход я иве торца имом цесса ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ПИСАНИЕ(71) Государственный. научно-исследова. тельский институт цветных металлов "Гинцветмет"(56) Авторское свидетельство СССР % 156254; кл. Р 27 О 19/00, 1962.(54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ РЕЖИМОМ РАБОТЫ РУДНО-ТЕРМИЧЕСКОЙ ЭЛ ЕКТРО-ПЕЧИ(57) Изобретение относится к металлургии, в частности к способам управления режимов работы рудно-термической. электропечи, например печи для производства тяжелых цветных металлов. Способ управления режимом работы рудно-термической электропечи включает регулирование электрического фазового сопротивлений перемещением электрода, стабилизацию температуры приэлектродйой зоны путем регулирования загрузки шихты. изменение Изобретение относится к металлургии, в частности к способу управления режимом работы рудно-термической электропечи, например печи для производства тяжелых цветных металлов, и может быть использовано в черной металлургии и химической промышленности.Наиболее близким к изобретению является способ управления режимом работы рудно-термической электропечи, включающий регулирование электрического фазового сопротивления перемещением(5)5 Р 27, В 3/08 3/28, С 22 В 9/20 Р 27 О 19700 напряжения в зависимости от отклонения электродов от заданного положейия, определение исходного и текущего значений напряжения и величийы расстояния по вертикали от торца"электрода до границы шлаковой ванны, Новым в способе управления режимом работы печи является дополнительное определение исходного и текущего значения расстояния от рабочего конца электрода до уровня металлического расплава в печи, определение требуемого значения напряжения печи по формуле О = = Оц(Ьйи), где 0 - требуемое значение напряжения печи, В; О - исходное значение йапряжения печи, В: и - текущее значение расстояния "от рабочего конца электрода до уровня металлического рас- плава в печи, мм; Ь, - исходное значение расСтОяния от оабочего конца электрода до уровня металлического расплава в печи, мм; и - показатель степени, равный 0.41-0,85, с пбслвдующим определением отклонейия текущего значения напряжения печи от его требуемого значения; которое и используют в качестве дойолнитеУьного корректирующего сигнала, 1 ил 1 1 абл. электрода, стабилизацию температур электродной зоны путем регулирован грузки шихты, изменение напряже зависимости от отклонения электро заданного положения, определение ного и текущего значений напряжени личины расстояния по вертикали от электрода до границы шлаковой ваннПо этому способу управление реж печи в условиях непрерывного про осуществляют следующим образом.5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Регулирование мощности печи осуществляют перемещением электродов при постоянном напряжении, стабилизацию температуры приэлектродной зоны осуществляют путем воздействия на загрузку шихты в функции отклонения производной от фазовой проводимости расплава по перемещению электродов, а регулирование напряжения печи выполняют в функции интеграла отклонений положения электрода по времени. При этом регулирование напряжения производят с целью компенсировать отклонение положения электродов, вызванное изменением удельной электропроводности расплава из-за колебания состава шихты, Предполагается, что электроды должны возвращаться в исходное положение, т,е. вследствие постоянства высоты шлаковой ванны в непрерывном процессе заглубление электрода в шлак и расстояние от торца электрода до металлического расплава на подине должны поддерживаться неизменными; за счет чего тепловой режим будет оптимизирован.Этот способ имеет следующие недостатки. Неучитывается, что напрактике продукты плавки (штейн, металл, шлак) выпускаются из печи преимущественно периодически, причем по ряду производственных причин неравномерно, что сопровождается существенным изменением высоты шлаковой ванны (до 25 - 50 О в зависимости от мощности икрупности печи) и соответственно значительным изменением электрической проводимости ванны, По сравнению с этим учитываемое в прототипе изменение проводимости ванйы за счет колебания состава шихть 1 невелико и им можно пренебречь, Значительное изменение состава шихты, если оно имеет место, приводит к расстройствутехнологического процесса, которое не может быть устраненопутем регулирования режима печи,а требует корректировки на стадии подготовкишихты,При изменении уровня металлического слоя на подине и высоты шлакового расплава поддержание положения электрода согласно прототипу приводит к изменению заглубления электрода в шлак и расстояния от торца электрода до металлического слоя. Поскольку при этом мощность, вводимая в печь, стабилизируется, то происходит перераспределение температур в расплаве, В частности, изменяются в обратной зависимости температуры на границе шлак - металлический слой и в зоне плавления шихты, т.е. в наиболее ответственных областях ванны печи, обстановка в которых определяет ход и основные показатели технологического процесса,Кроме того, при указанном изменениизаглубления электрода в шлак и расстоянияот торца электрода до металлического слояизменяется производная от фазовой проводимости расплава по перемещению электрода даже при неизменной температуре вприэлектродной зоне, что приводитк разрегулированию загрузки шихты и температурного режима плавки,При значительном увеличении температуры на границе шлак - металлический слойповышается растворимость ценных металлов в шлаке и, соответственно, растут ихэлектрохимические потери, затрудняетсяэксплуатация устройств для выпуска металла из печи, происходит усиленный износподины. Это приводит к необходимостиснижать рабочую мощность печи, Чрезмерное уменьшение температуры приводит кзагустеванию шлака, образованию на этой .границе в рядеслучаев промежуточногослоя магнетита. что затрудняет отстой и способствует повышению механических потерьметаллов со шлаком, При этом усиливаетсятакже настылеобразование на падине, препятствующее своевременному выпуску металла, что влечет за собой увеличениегорячих простоев печи, Снижение температуры в верхних слоях шлакового расплавазатрудняет плавление шихты и разделениепродуктов плавки.Перечисленные недостатки приводят куменьшению производительности печи,Цель изобретения - увеличение производительности печи за счет повышения качества управления,Поставлейная цель достигается тем, чтов известном способе управления режимомработы рудно-термической электропечи,включающем регулирование электрического фазового сопротивления перемещениемэлектрода, стабилизацию температуры приэлектродной зоны путем регулирования загрузки шихты, изменение напряжения взависимости от отклонения электродов отзаданного положения. определение исходного и текущего значений напряжения и величины расстояния по вертикали от торцаэлектрода до границы шлаковой ванны, согласно изобретению дополнительно определяют исходное и текущее значениярасСтояния от рабочего конца электрода доуровня металлического расплава в печи, определяют требуемое значение напряженияпечи по математическому выражениюО=и( " )" (1)(2) 35 40 45 50 где 0 - требуемое значение напряжения печи, В;0 - исходное значение напряжения печи, В;Ь - текущее значение расстояния от рабочего конца электрода до уровня металлического расплава в печи, мм;Ь - исходное значение расстояния от рабочего конца электрода до уровня металлического расплава в печи,мм;и - показатель степени, равный 0.41- 0,65,определяют отклонение текущего значения напряжения печи от его требуемого значения, в зависимости от значения которого изменяют напряжение, подаваемое на печь.На чертеже изображена блок-схема управления, реализующая предлагаемый способ,Блок печи 1 включает исполнительные механйзмы перемещения электродов 2, переключателей ступеней напряжения 3, датчики тока печи 4 и фазового напряжения 5. Выходы датчиков тока 4 и напряжения 5 печи 1 поступают на вход блока 6 измерения фазового сопротивления печи 1, выход которого подают на вход блока 7 измерения и управления перемещения электродов.Выход блока 7 подают на входы исполнительных механизмов 2 перемещения электродов. Выходы блоков 6 и 7 подают на вход блока 8 расчета расстояния от торца электрода до металлического слоя, выход которого поступает на вход блока 9 расчета требуемого напряжения. На вход блока 9 подают также выход блока измерения напряжения 10, на вход которого поступает выход датчика 5 напряжения печи 1. Выход блока 9 подают на вход блока 11 управления напряжением, выход, которого поступает на исполнительные механизмы 3 переключателей ступеней напряжения печи 1, .Система работает следующим образом, В рабочем режиме печи известными способами осуществляется полное покрытие слоем плавящейся шихты зеркала шлаковой ванны, что обеспечиваетстабилизацию температуры шлака в приэлектроднойзоне,При минимальной высоте шлаковой ванны опытным путем устанавливают режим, обеспечивающий оптимальную температуру металла (или штейна), измеряемую на выпуске из печи 1. При этом определяют известными методами фазовое напряжение на электродах, фазовое сопротивление печи на электродах (т,е. напряжение и сопротивление, измеренные между электродом, и нулевой точкой; практически - между электродом и заземленным корпусом печи), расстояние бт торца электродов до уровня металлического расплава в печи 1, значения которых принимают в качестве исходных,По ходу плавки за счет роста высоты 5 слоев шлака и металла (штейна) электрическое сопротивление печи 1 уменьшается.При отклонении фазового сопротивленйй на блоке 6 измерения от исходной (заданной) величины подают сигнал через блок 7 измерения и управления перемещением элект- родов исполнительным механизмом 2 печи 1, которые перемещают электроды до тех пор, пока фазовое сопротивление не примет исходное значейие.При движении электродов на блоке 7измеряют величину их перемещения, на-" пример, с помощью реостатных датчиков и подают полученное значениена вкод блока 8, куда одновременнос блока 6 подают также измеренные значения отклбнения фазового сопротивления. Йа блоке 8 определяют расстояние от торца электродадо металлического слоя по формуле, которая применяется в случае работы печи с погружением электродов в шлаковый расплав, т,е,где Ь - текущее значение расстбянияот торца электрода до мэталлического слоя, мм;Л 1 - величина перемещения электрода вверх в течение одного хода (между двумя соседними остановками) йри регулировании фазового сопротивления печи, мм;В - фазовое сопротивление перед перемещением электродайа йеличину Л 1, Ом;Й 1 - фазовое сопротивление после пере-мещения электрода навеличину Ь 1. Ом.Полученное значение Ь подают на блок 9, на котором производят расчет требуемого напряжения по выражению(1) и.сравнивают его с текущим значением напряжения, котороеподают с блока 10. При наличии отклонения, превышающего шаг ступеней напряжения печного трансформатора, с блока 9 подают корректирующийсигнал нэ блок 11, через который приводят в действие переключатель напряжения и ликвидируют отклонение.Управление режимом работы много- электродной печи осуществляют в соответствиис приведенной блок-схемой, которую реализуют в части, включающей блоки 4-7 и 2, - отдельно для каждого электрода; в час-. ти, включающей блоки 8 - 10 и 5, - отдельно для одного из электродов каждой группы электродов с автоноМным управлением напряжением например, с единым для даннойгруппы электродов переключателем ступеней напряжения печного трансформатора);в части, включающей блоки 9, 11, 3 - длякаждого устройства автономного управления напряжением (йереключателя ступенейнапряжения). При этом электрйческая нагрузка на электродах в пределах даннойгруппы электродов с автономным управле-.нием напряжением поддерживается симметричной, т.е. исходные значения фазовыхсопротивлений ванны печи на электродахуказанной группы задаются одинаковыми;Значение показателя п в формуле (1) впределах 0,41-0,65 определяется опытнымпутемдля конкретного состава шлака и данного температурного уровня процесса.При значениях показателя степени, выходящих за указанные пределы, темйература расплава в подэлектродной области неостается постоянной практически при любых реальных составах шлака, а увеличивается при.п 0,65 иуменьшается при и0,41,что приводит к нарушению технологического процесса и снижению производительности печи.В таблице приведены результаты экспериментальных исследований зависимостиудельного расхода электроэнергии и производительности печи от способа управлениярежимом ее работы.Исследования проведейы на прямоугольной шЕстиэлектродной промышленной электропечи для плавки сульфидныхмедных концентратов на штейн, Установленная мощность печных трансформаторов50 МВт. Номинальная мощность печи 33МВт. Продолжительность испытаний 12 ч.Химический состав продуктов плавки (средний за период испытаний), мас,о: составшлака - железо 10,72; диоксид кремния54,72; оксид кальция 11,46; медь см. в таб:ф лице; состав штейна медь 55,1.0; свинец4,67,Параметры йсходных режимовпри осуществлении известного (прототипа) и заявляемого способов (столбцы 3 и 9 таблицы)практически одинаковы.При увеличении высоты шлаковой ванны в процессе плавки (строка 4 таблицы) от214 до 240 см в прототипе и соответственнос 213 до 257 см в предложенном способемощность печи в прототипе практически остается постоянной, а в предложенном способе увеличивается от 34,0 до 44,1 МВт(строка 9 таблицы), Производительность печи в предложенном способе также значительно возрастает (с 78,2 до 104,6 т/ч), тогдакак в прототипезначение производительности не изменяется (строка 14 таблицы), Приэтом значения температур шлака и штейна10 15 20 25 30 35 зового сопротивления перемещениемэлектрода, стабилизацию температуры приэлектродной зоны путем регулирования за 50=О ( )" 40 45 на выпуске (строки 12 и 13) в предложенном способе не изменяются.В остальных строках таблицы приведены соответствующие параметры сопоставляемых режимов,Как следует из таблицы, при управлении режимом работы печи согласно изобретению рабочая мощность печи по сравнению с прототипом (и номинальной мощностью) увеличилась: максимальная на 28-33 О. средняя на 14-18 при практически неизменных значениях температур в рабочем пространстве. При этом по сравнению с прототипом производительность печи увеличилась; максимальная на 31, средняя на 16 О, удельный расход электроэнергии снизился на 2-4 ф, повысился электрический КПД и сов р Содержание меди в отвальном шлаке существенно не изменилось, что объясняется увеличением подэлектродной отстойной зоны, а также одновременным увеличением производительности печи и объема шлаковой ванны, при котором времяйребывания шлака в печи остается практически постоянным,Предложенный способ управленияобеспечивает увеличейие производительности печи, снижение удельного расхода электроэнергии; повышение электрического КПД и сов у,Формула изобретенияСпособ управления режимом работырудно-термической электропечи, включа-ющий регулирование электрического фагрузки шихты,изменение напряжения, подаваемого на печь, в зависимости от отклонения электродов от заданного положения. определение исходного и текущего значений напряжения и величины расстояния по вертикали от торца электрода до границы шлаковой ванны, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью увеличения производительности печи за счет повышения качества управления, дополнительно определяют исходное и текущее значения расстояния от рабочего конца электрода до уровня металлического расплава в печи, определяют требуемое значение напряжения печи по выражению где О - требуемое значение напряжения печи, В;0 - исходное значение напряжения печи, В;1747833 10 Ь - текущее значение расстояния от рабочего конца электрода до уровня металлического расплава печи,мм;Ьтз - исходное значение расстояния от рабочего конца электрода до уровня металлического расплава в печи,мм: Зависимость удельного расхода электроэнергии и производительности печи от способа управления ренином ее работы"ТХарактеристика и свойств Показатели по способутпти/и Прототип Предлокениый"т (9 Гф 1" .Г З ТЬ.Тэ Г ГЛинейное напрявеннеоднофазных печных трансфорнаторов (номинальное), 8 11061134 1162 1192 11056 ТОЗВ 1012 900 970 950 1056 1080 То ве, чтоп,1, сучетом действительногонеприменим в сети, 8 1130 1156 ИВЗ 1213 12 ЯЗ 1257 1130 11061183 1059 1038 1016 3 Сила токе э электродак, д ,Омсота Тереховой ванны,см без 105 10 э 9 11 еб 219 225 229 234 240 213 222 229 239 248 257 214 142 144 143 143 145 849 71 74 98 69 73 7 Ь 76 80 79 0 052 Ое 052545 55334,0 35,8Ов 970 Ое 9710,976 0,9771384 13861237 1252 0,05255044,1Оэ 9700,98013901244 Ое 053 537ЗВ,Т0,9700,97613861222 0,04752434,30,966Ов 96813851229 0,0465 а 9За,З0,9640,96413951238 0,04455434,40,9620,96113801223 0,04255234,5Ое 9600,96013761230 0,05253037,60,9710,978ТЗВа12 ЬТ Ое 05254839,7 Ое 05054034,20,9680,97213611232 0,05253941,8 0;9710,9801390242 0,9720,97913881228 78.4 78,6 79,3 79,3 79,5 79,8 78,2Вз,о 87,6 93,0 98;6 04,6 434,4 436,2 437,5 Ь 37,5 438,8 440,0 434,9 431,3 Я 29,2 426,9 423,9 421,6 0,44 0,51 0,50 0 г 49 0,48 0,41 0,39 О,ЗЬ 0,37 0,41 0,43 0,4 17 Показатвль степени и по формуле (1) 0,615 Расстояние от торчаэлектродов до нетвллическогослоя (атейна) на подина (среднее для вести элект-родов), см6 Заглубленне электродовв илах (среднее), см 7 Сопротивление (фавнов)анны печи на каиром.электроде, ОмВ Вмсота слоя втейма, сн 9 Нозтность печи, Нбт 1 О Электрический КПЛ 11 Сов т12 Температура илана, С 13 Температура атсйна, С 14 Производительность печи по твердой ыихте,т/ч15 Удельный расход эщктроэнергии, КОт ч/т 16 Содериание медиотвальном ылаке, Ф и - показатель степени, равный 0,410,65,определяют отклонение текущего значения напряжения печи от его требуемого значе ния, в зависимости от значения которого изменяют напряжение, подаваемого на печь. 12 11 г 5 103 Оэ 5 10,8 ТАТ 11 эа 1 ю 7 142 144 149 155 163 169 177Составитель Г.Нус ехред М.Моргентал Тираж ПодписноеГосударственного комитета по изобретениями открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж,Раушская наб 4/5

Смотреть

Заявка

4870053, 28.09.1990

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ЦВЕТНЫХ МЕТАЛЛОВ "ГИНЦВЕТМЕТ"

НУС ГЕЛИЙ СОЛОМОНОВИЧ, ПЫЖОВ ВЛАДИМИР СЕРГЕЕВИЧ, ЗАБОРЦЕВ СЕРГЕЙ ПЕТРОВИЧ, ОГОЛЬ АЛЕКСЕЙ ФЕДОСЕЕВИЧ

МПК / Метки

МПК: C22B 9/20, F27B 3/08, F27B 3/28, F27D 19/00

Метки: работы, режимом, рудно-термической, электропечи

Опубликовано: 15.07.1992

Код ссылки

<a href="https://patents.su/6-1747833-sposob-upravleniya-rezhimom-raboty-rudno-termicheskojj-ehlektropechi.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентов СССР">Способ управления режимом работы рудно-термической электропечи</a>

Похожие патенты