Система автоматического управления процессом вакуумирования стали

1) Заявител Московский ордена ОктябрьскойКрасного Знамени инсти(5 Й) СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ВАКУУМИРОВАНИЯ СТАЛИ начительных Кроме того орудования пряжено со (. повышена апылен-. что требует ных площадей укаэанного об еском цехе. со трудностями ра, вибрацияустройством, производстве эксплуатация в металлурги значительнымная температу ность и т. и Известно устройство управления по максимуму и минимума массы металла в вакуумной камере, в .котором экю стремальный регулятор определяет требуемые расходы инертного и активного газов. При реализации указанно" го устройства сигнал с .тензодатчи-. ков поступает на входы тензоусилителя, а с выхода сигнал проходит на сумматор, выходы которого соединены с входами блоков дифференцирования, с блоков дифференцирования сигналы поступают на экстремальные регуляторы,которые через средства регулирова ния определяют оптимальные оасходы инертного и .активного. газов Г 2 3 Изобретение относится к внепечной обработке стали и может быть использовано для проведения процесса вакуумирования стали циркуляционншм способом.Известно устройство, в котором суммируются компоненты отходящих га-. зов при вакуумировании и по значению их максимума экстремальный регулятор определяет требуемый расход инертного, газа, но для реализации этой системы управления необходимо наличие массспектрометра со счетно-решающим устройством, соедийенного с сумматором измерения расхода откациваемых газов из вакуумной камеры. Сумматор соединен с входом экстремального регулятора, выход которого соединяется со входом средств изменения расхода инертного газа 1.гоОднако при использовании известного устройства необходимо использовать в условиях сталеплавильного цеха масс-спектрометр со счетно-решающим Ш" " РдВ МЙЙЬстали и сплавовЭ 9Указанное устройство автоматического управления оптимизирует процесс вакуумирования ро расходу массыметалла через вакуумную камеру, Вто же время система совершенно неконтролирует и не воздействует нарежимы движения газометаллическойсмеси во всасывающем рукаве, чтосоответственно снижает интенсивностьдегазации металла при его прохождениичерез вакуумную камеру.Наиболее близким по техническойсущности к изобретению является устройство системы автоматического управления процессом вакуумированиястали, В нем используются тензодатчики, установленные в жестко закрепленных крюках и предназначенные для преобразования частоты иамплитуды колебаний вакуумной камерыв электрический сигнал,По произведению частоты на ихамплитуду определяется режим вакуумирования, информация о котором поступает на экстремальный регулятор,который путем воздействия на исполнительный механизм регулировочноговентиля, определяет требуемый расходинертного газа, соответствующий оптимальному режиму вакуумирования,В указанной системе управления выходы тензодатчиков соединены с входами тенэоусилителя, с выходом которого соединен сумматор, с выхода сумматора сигнал поступает на электрический фильтр, выходы которого соединены с входами блоков измерения частоты и амплитуды, сигналы с которых поступают на вход блока перемножения, а выход блока перемножения соединен с входом экстремального регулятора, выход которого соединен с входом исполнительного механизма, регулирующего через вентиль расход инертного газа3 )Недостаток атой системы автоматического управления заключается в том, что интенсивность дегазации металла в вакуумной камере определяется величиной поверхности фазы газ-. металл, следовательно, если из всасываюшего рукава йоступает металл с большим количеством пузырьков газа, то поверхность фазы газ-металл увеличивается, увеличивая этим интенсивность дегазации. При непрерывном вводе оптимального расхода инертного газа во всасывающий рукав в нем 96 ч 63 1имеет место пробковый режим движенияметалла,т,е,слой металла - слой газа,поверхность фазы гаэ-металл в этомслучае мала, Следовательно, чтобыувеличить поверхность Фаз газ-металл необходимо обеспечить дисперсный режим движения гаэометаллическойсмеси во всасывающем рукаве, Дисперсный режим возможно получить только16 путем ввода во всасывающий рукавинертного газа импульсами. Известныесистемы автоматического управленияне в состоянии обеспечить автоматическое управление импульсным вводом15 инертного газа.Целью изобретения является сокращение времени вакуумирования и повышение качества металла,Поставленная цель достигается тем,что система автоматического управленияпроцессом вакуумирования стали, включающая тензодатчики установленные подопорами вакуумной камеры, выходыкоторых соединены с входами тензоусилителя, сумматор, входы которогосоединены с выходами тензоусилителя,а выход с электрическим Фильтром,первый экстремальный регулятор, входкоторого соединен с выходом первогоблока дифференцирования, а выход -со средствами изменения расходаинертного газа, дополнительно содержит блок выпрямления, вход которогосоединен с выходом электрическогофильтра, а выход-с вторым блоком диф 35ференцирования, блок управления, входкоторого соединен с выходом второгоэкстремального регулятора, а выход -с двигателем регулятора частоты им 40пульсов, регулятор импульсов, входкоторого соединен с двигателем,а выход - с трубопроводом подачиинертного газа, первый блок дифференцирования соединен с выходом сумматора, а его выход - с первым экс 4тремальными регулятором, исполнительный механизм, вход которого соединенс выходом первого экстремального регулятора, а выход - со средствамиизменения расхода инертного газа,На фиг,1 представлена предлагаемая система автоматического упправления процессом вакуумированиястали совместно с технологическимоборудованием; на фиг.2 - график.изменения колебания в вакуум-камере.Устройство содержит вакуумнуюкамеру 1, всасывающий и сливной рукава 2 и 3. В верхней части вакуумной камеры 1 установлены тензодатчики 4, выходы которых соединеныс входами тензоусилителя 5, сумма- .тор 6, входы которого соединеныс выходами тензоусилителя 5, апервый выход соединен с входомэлектрического Фильтра 7, блок3 выпрямления, вход которогосоединен с выходом электрического 10фильтра 7, а выход с входом блока 9дифференцирования; экстремальный регулятор 10, вход которого соединенс блоком 9 дифференцирования, а выход с входом блока 11 управления,13регулирующий двигатель 12, вход ко"торого соединен с выходом блока 11управления, а выход с входом блока13 регулятора импульсов, второй выход с сумматора 6 соединен с входом гфблока 14 дифференцирования, экстре.мальный регулятор 15, вход которогосоединен с выходом блока 14 дифференцирования, а выход с входом испол-.нительного механизма 16, вентиль 17 трегулировки расхода инертного газа,вход которого соединен с выходом исполнительного,механизма 16.Система автоматического управления работает следующим образом,Под установкой циркуляционного вакуумирования стали устанавливаютковш с металлом и по команде операто-.ра всасывающий и сливной рукава 2 и3 погружают в металл. Включают вакуумные насосы - и в вакуумной камере1 создается разрежение, Под воздействием разрешения металл через рука-:ва 2 и 3 заполняет вакуумную камеруметаллом. При поступлении металла в,вакуумную камеру 1 во всасывающийрукав. 2 вводится инертный газ ина основании явления ."эргазлифта"металл начинает циркулировать черезкамеру, где происходит его дегазация. Оператор включает систему ав- - .томатического управления. В первомконтуре системы управления на тензодатчиках 4 возникает сигнал, который, проходя через тензоусилитель5 и сумматор 6, поступает на электрический Фильтр 7, С электрическогофильтра 7 переменная составляющаясигнала приходит на блок 8 выпрямителя. С блока 8 выпрямления через-3%блок 9 дифференцирования сигнал поступает на экстремальный регулятор 10.Экстремальныи регулятор 10 выдает команду на блок 11 управления, который в зависимости от величины сигнала с экстремального регулятора 10 выдает сигнал в виде величины напряжения на двигатель 12 постоянного тока. Двигатель 12 постоянного тока3приводит во вращение диск с отверстием импульсного регулятора 13, и инертный газ поступает во,всасывающий рукав 2 дискретно. Во всасывающем рукаве 2 наступает дисперсныйрежим движения газометаллическойсмеси колебания давления и соответственно уровня металла в вакуумнойкамере снижается. В тоже время второй сигнал с сумматора поступает наблок 14 дифференцирования. С блока14 дифференцирования сигнал приходит на экстремальный регулятор 15, который, в свою очередь, включает исполнительный двигатель 16, соединенный с регулировочным вентилем 17. Экстремальный регулятор выдает команду на увеличение расхода инертного газа до тех пор, пока масса металла в вакуумной камере не достигнет максимума. При увеличении расхода,инертного газа во. всасывающем рукаве вновь наступает пробковый режим течения газометаллическбй смеси. Вновь на выходе электрического фильтра 7 возникает переменная составляющая сигнала. После выпрямления на блоке 8.сигнал поступает на блок 9 дифФеренцирования и с него сигнал приходит.на экстремальный регулятор 1 О, который через блок 11 управления увеличивает скорость вращениядвигателя 12 постоянного тока. Частота импульсов расхода инертного газа увеличивается до тех пор, пока во всасывающем рукаве 2 не наступит дисперсный режим течения газометаллической смеси. Тогда переменная составляющая сигнала с элект-, рического фильтра 7 равна нулю и экстремальный регулятор 10 через блок 11 управления выдает команду на прекращение увеличения скорости вращения двигателя 12 постоянного тока и соответственно прекращается увеличение частоты импульсов расхода инертного газа. По мере дегазации металла системы управления второго контура вновь определяет требуемый расход инертного газа, а система управления первого контура соответственно определяет оптимальную частоту импульсов. Как только производная по массе металла в Вакуумной камере не будет изменяться,вакууми 996463рование прекращается. (После, трех пробных шагов экстремальный регулятор подает команду на прекращение .вакуумирования ).Таким образом, предлагаемая система автоматического управления осуществляет вакуумирование металла в оптимальном режиме, что позволяет сократить время вакуумирования и повысить качество металла за счет 10 стабильности процесса.Изменение колебания уровня металла в вакуумной камере, расход инертного газа и частота импульсов в процессе вакуумирования при работе пред- О лагаемой систвмы управления приводится на фиг.2.Предлагаемая система автоматического управления процессом вакууми.- рования стали в опытном образце опро бована на предприятии и показала хорошие результаты.В результате вакуумирования опытных плавок получены следующие данные: на плавках К, К, К, К. 2 з до вакуумирования: кислород 0,011 М, водород 5,4 смЗ/100 г после вакуумирования: кислород 0,0043, водород 2,5 смв/100 г.Экономическая эффективность от внедрения системы автоматического управления процессом вакуумирования стали составляет: за счет сокращениявремени вакуумирования - 12 тыс, руб лей в год,а счет повышения качества металла - 25 тыс.руб. в год.ЭЮ формула изобретения4 вСистема. автоматического управления процессом вакуумирования стали,содержащая тензодатчики, установленные под опорами вакуумной камеры, выходы которых соединены с входамитензоусилителя, сумматор, входы которого соединены с выходами тензоусилителя, а выход соединен с электрическим Фильтром, первый экстремальный регулятор, вход которогосоединен с выходом первого блокадифФеренцирования, а.выход - сосредствами изменения расхода инертного газа, о т л и ч а ю щ .а я с ятем, что, с целью сокращения времени,вакуумирования и повышения качестваметалла, она дополнительно содержитблок выпрямления, вход которого со-.единен с выходом электрическогофильтра, а выход-с вторым блокомдифференцирования, блок управления,вход которого соединен с выходомвторого экстремального регулятора,а выход - с двигателем регуляторачастоты импульсов, регулятор импульсов, вход которого соединен с двигателем, а выход - с трубопроводомподачи инертного газа, первый блокдифференцирования соединен с выходомсумматора, а его выход - с первымэкстремальным регулятором, исполнительный механизм, вход которого соединенс выходом первого экстремального регулятора, а выход - со средствами изменения расхода инертного газа,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРИ 379638, кл. С 2 1 С 7/00, 1972.2. Авторское свидетельство СССР позаявке й 2685567/22-02,кл, С 21 С 7/90, 1978,3. Авторское свидетельство СССРЙ 529225, кл. С 21 С 7/00 19779961163Составитель Г. Демин Редактор Л.Повхан Техред О.Неце Корректор Н.Король каз 816/38 Тираж 566 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий 113035, Москва, 3-35 Раушская наб., д. М/5 филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4