Устройство управления плавкой стали в конвертере

(71)Заявитель. Киевский институт автоматики им,ХХУ съезда КПСС(54) УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ ПЛАВКОЙ СТАЛИ В КОНВЕРТЕРЕ Изобретение относится к областичерной металлургии, а именно к конвертерному производству стали;Известно устройство управленияплавкой стали на основе непрерывногоизмерения ее веса, в котором применя. ются тензометрические датчики в количестве нескольких штук, установленные в опорах цапф.При загрузке конвертера фиксируетоя вес всех отдельных компонентов шихты, количество сливае моГо шлака и металла, а в процессеплавки осуществляется непрерывная регистрация скорости изменения веса 113, 15Недостатком такого устройстваявляется установка цапфы на нескольких датчиках, например на восьми, что ухудшает равномерное приложение веса конвертера на измерительные устрой- Ю ства и точность взвешивания, а также "усложняет соединение тензодатЗиков в измерительной схеме.Известны также устройства для автоматического управления процессом25 . продувки в конвертере, предназначенные дляопределения параметров выплавляе- мой стали и состоящие из набора блоков.измерения параметров чугуна, начальных и заданных условий продувО ки, вычислительных блоков расчеташихты, определения содержания углерода, температуры, основности шлака идругих параметров. 1 акие устройстватакже включают исполнительные блокиуправления расходом кислорода, положением фурмы и дозированием сыпучихматериалов 2).Недостатком устройства являетсяотсутствие блоков для предупреждениявыбросов в сталеплавильной ваннеи непосредственного воздействия найроцесс плавки путем Формированиякорректирующих сигналов по расходамсыпучих материалов кислорода, положению фурмы,Цель изобретения - предупреждениевыбросов и увеличение выхода годного,Для достижения этой цели устройство управления плавкой стали в конвертере, содержащее блоки управления расходом кислорода, положением хурмы идозированием сыпучих материалов,входы которых соединены с блоком ввода на плавку начальных и заданныхусловий продувки, дополнительно содержит цифровые запоминающие устрой-,ства для вычисления по ходу плавки1 значений температуры реакционной зоныи изменений веса расплава, причемЛогический блок состоит иэ двухэлементов совпадения, триггера и иблока анализа знаков; причем выход" " блока анализа знаков соединен с триг- н- гером, выход которого связан с двумя2 О эвходами элементов совпадения, второйвход которых соединен с блоками сравнения, а вторые выходы блоков сравнения соединены с двумявходами блошкаанализа знаков, 25Коммутатор состоит из шести бло,ков совпадения,шести блоков умножения,двух сумматоров и двух шнн, причемшины подключены к одним входам блоков совпадения, а к другим входам уэтих элементов подсоединены соответственно выходы с логического блока; ныходы шести блоков совпадения; через шесть блоков умножения соединены соответственно с двумя сумматорами, входящими н коммутатор, и тремяблоками управления расходом и положением фурмы.На фиг,1 изображена блок-схемаустройства управления плавкой сталив конвертере;на фиг.2 - блок-схема 4 Овычислительного устройства для формирования корректирующих воздействий,Блок-схема управления включаетобьект .управления - кислородный конвертер 1 с водоохлаждаемой Фурмой 2 45дутья, Подвешенный водоохлаждаемыйэбнд со "встроенййм датчйком 3 темпе ратуры обеспечивает измерение температуры реакционной зоны. 1 Ьмпературу реакционной зоны йэмеряют с по Омощью цветовых, радиационных и других термоэлектрических пирометров,Валы конвертера установлены в опорных радиальных подшипниках 4, В основании подшипника встроены весовыедатчики - массдозы 5.55.Выходы датчиков 3 и 5 снязанйс цифровыми запоминающими блоками6 и 7, где хранятся соответственнотекущие п, предыдущие ии 60и) значения температуры реакцяонной зоныи скорости изменения весарасплава с учетом вероятностныххарактеристик обьекта-конвертера. -Блоки 6 и 7 соединейыс блоками 8 и 45 входы этих устройств подклкчены соответственно к весовым магнитоаниэо- тройным датчикам в опорных подшипниках и к датчику температуры реакционной зоны, встроенному в водоахлаждаемый зонд, а выходы - к блокам сравнения текущих и заданных значений температуры реакционной зоны и изменения веса расплава устройство также содержит логический блок Формирования корректирующих сигналов, входы которого.подключены к выходам блоков срав-.нения, а выходы через исполнительный " коммутатьр - к блокам управления расходом кислорода, положением фурмы и доэированием сыпучих матерйалой.15 1 Осравнения заданных и вычисленныхсумм значений укаэанных выше параметронаУстройство управления плавкойвключает также логический блок 10для формирования корректирующихвоздействий на основании вычисляемыхпо. ходу планки значений температурыреакционной зоны и скорости изменения веса расплава, исполнительныйкоммутатор 11,выходы которого в зависимости от времени плавки и сформированных в логическом блоке корректирующих воздействий через ключиподключены к блоку 12 управлениярасходом кислорода, блоку 13 управления положением фурмы, блоку 14управления расходом руды, извести,звестняка. Выходы блоков 12-14подсоединены к соответствующим исполнтельным механизмам 15-17, а входытих блоков связаны с задающим блоком18,В блок-схеме вычислительного устроьства для Формирования корректирующюх воздействий (см.фиг.2) выходыдатчика 3 и мессдоз 5 подсоединенык аналого-цифровыМ преобразователямАЦП и АЦП, которые, в свою очередь, подключены через клапаны Кли Кл ко входам реверсивных счетчиков ГСр и К входящих в составблоков б и 7, Клапаны Кл и Клпредназначены для блокировки поступления сигналов от датчиков наопределенном временном интервале приподаче Флюсующих материалов в конвертер,В блоках 6 и 7 реверсинные счетчики имеют последовательную связь иобеспечивают путем перезаписи запоминание значений ь р и Т наЛ -ом,и-ом и Л-ом шагах управления,Соединение блоков 6 с 8 и 7 с 9 реализуется путем подключения выхОдовреверсивных счетчиков к входам сумматоров СМ и СИ через блоки умножения на коэффициенты Ф, (з,Р з, Сумматоры СМ и СМ предназначены для суммирования значений изменений веса расплава А Р и температуры реакционной зоны Т с коэффициентами с- О и р . - Рэ н текущемЛ 1-ом Л-ом, Л-ом шагах.Блоки программных заданий БП иБП через регистры Р и Р имеютпараллельныйдвоичный ввод й соединены соответственно с сумматЬрами,СМ и СМ, где осуществляется сравнение цифровых значений Р 9, Титекущих сформированных Рр и Тр,3Р и ТЗ - статистически заданные кривые критических значений .этих парЖ 4 етров, когда режим плавкипредрасположен,к выбросам. Такиекривые определяются путем статйстической обработки экспериментальныхданных,Соединение блоков 8 и 9 сравненияс логическим блоком 10 осуществляется путем подключения выходов сумматоров СМи СМ соответственно кпервым входам элементов совпаденияСП и СПзЗнаковые разряды СМ и СМ соединены со входами блока анализа знаков(БАЗ), выход которого подключен ковторым входам СЛ и СП черезтриггер ТСвязь логического блока 10 с исполнительным коммутатором 11 реализуется путем подключения выходовСП и СПз к шинам с и .с,. которые в зависимости от периода плавки обеспечивают коммутацию с коэффициентами 4 -корректирующих управляющих воздействий по расходукислорода М или М, положениюфурмы Н и расходу сыпучих материалов Е,В коммутаторе 11 шины т иподключены к одним входам элементовсовпадения СП-СПч, К другим входамэлементов СП -СП и СПН, СП подсое 7 сдинены соответственно ныходы логических элементов СП и СПз.Соединение исполнительного коммутатора 11 с блоками 12,13,14 управления осуществляется подключениемвыходов элементов сонпадення СП 4-СП9со входам блоков 12, 13, 14 черезблоки умножения на коэффициенты4 - Ц, Суммирование сигналов согласно алгоритмам с выходов логическихцепей СП 4 - и СЛЗ- , а такжеСП и СПэ-реализуется припомощи сумматоров СМ и СМ 4 , которые подключены на входы блоков 13и 14 управления,В процессе плавки стали, в результате окисления примесей, образования шлакометаллической эмульсиии выделения газов, масса содержимого сталеплавильной ванны изменяется,что фиксируется массдозой 5, Однонременно изменяется температурареакционной зоны, текущие значениякоторой фиксируются датчиком 3, Сигналы с датчиков 3 и 5 поступают вблоки 6 и 7, где н реверсивныхсчетчиках запоминаются их значенияв текущем п)-ом и предыдущих1 п-ом 1 и-ом шагах. При поступлении н конвертер флюсующих материалов на определенном временном интервале аналого-цифровое преобразование прекращается, а изменения тем-пературы реакционной зоны и весарасплава в конвертере не поступают вблоки, 6 .и 7,В блоке 9, конкретнее н сумматореСМ запоминаемые значения изменениявеса расплава с определенными несо-выми коэффициентами усредняются на,1 временном интервале порядка нескольких секунд т.е.Р аЬРп Ф йрт+В дР 1 п где Р - усредненное измене ние веса стали;ь Р 1 Ь - изменение веса расплава в текущемй-ом шаге;014/42/Ю 3- ПОСТОЯННЫЕ ВесОвЫе 10 -- коэффициенты,На этом же временном интервалев блоке 8, конкретнее в сумматореСМ, усредняются значения температуры реакционной зоны5 тРТтф т+А Тп- Х 1Вычисленные оценки температурыреакционной эоны Тр и скоростиизменения веса Р в блоках 8 и 9сравниваются с программно заданнымизначениями, в результате чего попучаем отклонения оценок0 з-,: ( - 1,где Р, Т - статистически заданные значения скорости изменения весаи температуры реакционной зоны 1К,К " весовые коэффициенты.Полученные разности поступают покоманде в логический блок 10, гдепри соответствующей комбинации знакови Е формируются корректирующие сигналы по расходу кислорода,35 положению фурмы, расходу сыпучих материалов. Эти корректирующие сигналы Изменяют основные управляющиевоздействия по расходу кислородас , извести и шпата о, , положе 40 нию фурмы Нр, вычисляемые в блоках12, 1 3, 14,Алгоритмы логического блока 10имеют вид:на интервале с = 0-25 времени45 плавки стали1-й еслиЯО, ЕЯ) О О, если Цп=О, ей 0Разделение общего времени процесса"плавки иь два интервала опреде- ляется рожимом окисления коьщоиеитав рйсйлйва в сталеплавильной )эаниеВ первый период с доминирует окисление кремния и марганца, а шпак только формируется. Затем, спустящ 25 общего времени плавки, наступает второй период, в котором обезуглероживанке жидкого металла достигает максимальных скоростей,Еслй на интервале + кривая изменения веса расплава йроходит нижепрограммно заданной кривой, то имеетместо ранее появление высоких скоростей обезуглероживания, когда шлакеще не сформировался. ТЬкая ситуация,когда с,(п) О, приводит к выносам,металла, заметалливанкю Фурмы иуменьшейию выхода гЬдного,Если на этом интервале плавки кри Овая изменения веса расплава проходитвыше программно заданной, то имеетместо активное накопление закисижелеза РеО. В этой ситуации, когда1 п( О, а оценка температуры металланиже заданного значения 1 пО,создается окислительный потеяциалдля бурного окисления примесей, чточревато возникновением аварийной ситуации - выносами металла с после- .ЗОдующими выбросами, Поэтому прк любыхотклонениях от программно заданной кривой Г З согласно алгоритмудля наведения шлака добавляют порциюизвести сдп) =И к уменьшают 35расход кислорода с),т . М , чтоспособствует уменьшению вероятностивозникновения выносов металлаНа втором интервале плавки,в период активного обеэуглероживанкя ванны. 4 Окогда шлак, в основном сформировался, может снова возникнуть ситуация,прк которой скорость обеэуглерожкванкя быстро нарастает, т.е.начинаетсяактивное выделение отходящих газов,В этом случае опускание Фурмы на определнную высоту и снижение расходакислорода в период активного выделения отходящих газов кз ванны тормозитпроцесс обезуглероживания и уменьшает вероятность появления выбросов,Поэтому прк возникйовении ситуации,когда скорость изменения веса расплава больше заданной оО, опускают фурму на определенную высотуН (П = + 1 и уменьшить расходСэЬ = - М,.В исполнительном коммутаторе 11 взависимости от интервала плавки с,илк с корректирующие сигналы М,М,И, Ь, умноженные на коэффициенты 6 Опоступают в блоки 12, 13, 14,где вычитаются из вычисленных управляющих воздействий по расходу кислорода, положению фурмы, расходу сыпучих, 65 Вычислительное устройство дляформирования корректирующих воздействий работает следующим образом,С датчИков .4 и 5 текущие значенияваса расплава и температуры реакциои=иой зоны поступают на аналого-цифровые преобразователи 3 ЩП и АЦП, гдеобразуются и число импульсов дРЛ=РЬ -Р Ви ТЬ . Последователь"ности импульсов дРЬ и ТЛ про"ХОДЯТ ЧЕРЕЗ КЛЙЙаиы Кл, и Кл, которые блокируют дальнейшее поступление1импульсов иа определенном временноминтервале подачи флюсующих материа- .лов в конвертер. Управляющие сигналына включение К и Кл, подаютсяОт блока.14 управления расходом сыпучих материалов,По ходу плавки число импульсовдРп) и Тп) поступает соответственно в реверсивные счетчики В., и-йЗатем в начале каждого следующего периода управления и+1), (Л+2.по команде от блока управления (БУ)число импульсов иэ В:р и ГС 1 т пере-запксывается в ГСр и й аиз последних соответственно осуществляется перезапись в счетчики ГСри Н. Таким образом, в начале каждого интервала, управления происходит обновление информации в реверсивных счетчиках, а в конце текущего интервала - суммирование в сумматорах СМ и СМЗапиСанные в РСр, РСрРСВА иРС РС РС значения д Р и Тв и) (и - 1),. Л) периодах управления перезапксываются в сумматорыс умножением на коэФФициенты в иБлоки БП и БП формируют программно задайные значения параметров Г и Тзц, которые по команде БУ поступают в текущий период й в двоичном параллельном коде в регистры Р и ГИз регистров Р и Р значения Рэд п)к Т и) перезаписываются параллельчым кодом в сумматоры СМ, и СМ, в которых сравниваются с текущими значениями параметров плавки Г,. и Тр.Если разностиЛ 1 О, а Е О, то блок анализа знаков запускает триггер Т, который в свою очередь, обеспечивает прохождение импульсов через элемент совпадения СП и СПз, Число импульсов, прошедшее через эти элементы, соответствует разностям = Рз- Р, и= ТЗ - Тр, списанным иэ СМи СМ.В зависимости от интервала плавки из Бу подается управляющий импульс на шину т, либо на шину т , Момент переключения с т наосуществля ется от определенного порогового значения содержания углерода в ванне, замереиного прямым методом (термозоид),либо косвенным (анализ отходящихгазов).Воли подается управляющий импульснв шину с , через элементы совпадения СП, СПв и СПэ проходят определенные йоследовательности импульсов,умноженные на соответствующие коэффициенты,ф 1 ЗЭ А%40 ЬЭ"РДВ т, -т)В сумматоре СМ осуществляется 10сложение4(РЭГ) + ф(ТД ТР)В результате формируются корректирующие воздействия М 4 и И, Аналогично при подаче управляющего импульсана т формируется число импульсовМ 2 . 44 (РЗЯ- Рт) и в сум аторе СМ 4 - ссумма Ь= % (Рэ-Рт) + 4(Тзэ-Тр) .Блок 18 рассчитывает задающие оптимальные управляющие воздействияпо расходу кислорода, сыпучих материалов и положению фурмы и выдаетих на соответствующие управляющиеблоки 12, 13, 14, В свою очередькорректирующие сигналы М 4 или М,Б, Ь, поступающие в эти блоки, вычитаются из управляющих воздействиЯ,Тогда последние подаются на исполнительные механизмы 15, 16, 17 вскорректированном виде, что обеспечивает снижение вероятности образования выбросов в конвертерном агрегате,Формула изобретения351, Устройство управления плавкой стали в конвертере, содержащее исполнительные механизмы, подключенные к ним соответствующие блоки управления расходом кислорода, положением фурмы и дозированием сыпучих материалов, входы которых соединены с блоком ввода на плавку начальных и заданных условий продувки,о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью предупреждения выбросов и увеличения. выхода годного, оно дополнительно содержит цифровые запоминающие устройства, весовые магнитоаназотропные датчики в опорных подшипниках, датчик температуре реакционной зоны в водоохлаждае О мом зонде,блоки сравнения текущих ипрограммо заданных значений температур 1 а реакционной эоны и изменениявеса расплава, логический блок формирования корректирующих сигналов, исполнительный коммутатор, причем входыцифровых запоминающих устройств подключены ооответственно к весовым магнитоанизотропным датчикам и к датчику температуры реакционной зоны,а выходы - к блокам сравнения текущих ипрограммно заданных значений температуры реакционной зоны и изменения веса расплава;входы логического блокаподключены к выходам блоков сравнения, а .выходы через исполнительныйкоммутатор - к блокам управления расходом кислорода, расположением фурмыи дозированием сыпучих материалов,2, Устройство по п,1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что логическийблок состоит иэ двух элементов совпадения, триггера и блока анализазнаков, причем выход блока анализазнаков соединен с триггером, выходкоторого связан с двумя входами элементов совпадения, второй вход которых соединен с блоками сравнения,а вторые выходы блоков сравнения соединены с двумя входами блока анализазнаков,3, Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что коммутаторсостоит из шести блоков. совпадения,шести блоков умножения, двух сумматоров и двух шин, причем шины подключены к одним входам блоков совпадения,а к другим входам этих элементовподсоединены соответственно выходас логического блока; выходы шестиблоков совпадения через шесть блоковумножения соединены соответственнос двумя сумматорами, входящими вкоммутатор; и тремя блоками управления расходом кислорода, расходомсыпучих материалов и положениемфурмыаИсточники информации,принятые во внимание нри экспертизе.1, "5 оцгпа 1 ой Мео 1 з", 1974, 2 б,.Р 7, рр,17-24,2, Авторское свидетельство СССРР 450834, С 21 С 5/30, 1974.737467 Составитель Ю, РомановРедактор Л,Веселовская Техред Я.БирчакКорректор Н;С с пи атентгород, ул.Проектн ал ПП аказ 2548/4 Тираж ЦНИИПИ Государственно по делам изобретени 113035, Москва, Ж, Р608 Пкомитета СССРи открытийушская наб.,д,4/