Устройство для контроля уровня шлака в ванне конвертора

. Бюп.Ы 3Ьммепь, В. В. Хлащев,К. Шоканов, П. К. ИС, В. Коминов ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ(54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ УРОВНЯ ШЛАКА В ВАННЕ КОНВЕРТОРА, содержащее цоспедоватепьносоединенные между собой датчик копебаннй, предваритепьный усилитель, частотно-избиратепьный усилитель, детекторсо сглаживающим фипьтром, регуляторуровня сигнала; первый ограничительмйнимума сигнала, блок питания и самопишущий прибор, причем выход блока питания соединен с входами обсжх усиди тетей, о т и и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности и точности контропя, оно допопнитепьно содержит поспедоватедьно соединенные между собой блок нормирования снгна па, второй частотно-избкратепьный усилитель, второй детектор. со сглаживаюфильтром, второй регулятор уровня, второй ограни втедь минимума сигнала и сумматор, к одному входу которого подключен выход, второго ограничитепя минимума сигнала а к другому входу сумматора подюпочен выход первого ограничителя ьпщимума сигнала, причем выход сумматора через преобразователь напряжения в ток подкпюч к входу самопишущего прибора, вход бпока нормирования сигнала соединен с выходом предварительного усидитедя, а выход баска питания подкпючен к другим входам бпока нормирования сюъ,напа, второго частотноизбиратепьноцо . усилителя, сумматора, преобразоватеш :напряжения и ток и обоих ограничитеп ;минимума сигнала.30 1 1013Изобретение относится к черной металлургии, конкретнее, к контролю и регулированию кислородно-конверторнойплавки.Известно устройство для контропя 5шлакообраэования в ванне конвертора,основанное на измерении амппитудынизкочастотной составляющей шумаконвертора (вибрации) содержащее даъчик вибрации, выход которого через уси" 1 Олитель и полосовой фильтр подключен кдетектору, Выход детектора подключенк самопишущему прибору, причем между детектором и самопишущим приборомустановлен регулятор уровня выходного 15сигнала. Устройство снабжено блокомпитания, подключенным к усилителю иполосовому фильтру 1.Недостатком устройства являетсяточность контропя процесса шлакообразо 20вания при нормальном и повышенныхуровнях шлака в конверторе, посколькуамплитуда регистрируемого устройствомпопезного сигнала соизмерима с амплитудой шумового фона цеха. 25Наиболее близким к изобретениюявляется устройство, содержащее датчикзвуковых колебаний (микрофон) предварительный усилитепь, частотно-избирательный усилитель, регулятор уровнясигнала, усилитель мощности, детекторсо сглаживающим фильтром, блок питания и самопишущий прибор. При этомвыход микрофона подключен к входупредварительного усилителя, выход которого подключен к входу частотно-из 35бирательнто усилителя. Выход блокапитания подключен к входам всех трехусилителей, выход детектора подключенк входу регистрирующего самопишущего прибора, а выход частотно-избиратепьного усилителя подключен к входурегулятора уровня сигнала, выход кото.рого через усилитель мощности подключен к входу детектора со. сглаживающим фильтром 2 .Работа устройства основана на том,что шум, возникающий при продувке ванны конвертора кислородом, преобразовывается микрофоном в электрический сигнал, который усиливается пред варительным усилителем. Частотно-иэ биратепьный усилитель выделяет и усиливает наиболее представительную часто- ту, по которой оценивается состояйие и объем шлака в конверторе. 55 Выделенный сигнал подается на вход регулятора уровня, представляющего собой дештель напряжения, который спу 491жит дпя согласования шкалы самопишуев щего прибора с выходным сигналом усл ройства. Выходной сигнап регулятора усиливается усилителем мощности и подается на вход детектора со сглаживающим фильтром, где он выпрямляется и сглаживается, Выходной сигнал детектора записывается самопишущим прибором, По ,показаниям прибора судят об уровне и состоянии шлака в ванне конвертора,Недостатком устройства является низ- кая надежность и точность контроля уровня шлака в период интенсивного шлакообразовайи вследствие низкой чувствитепьности устройства в этот период.Цель изобретения повышение надеж ности и точности контроля уровня шлака.Поставленная цель достигается тем, что устройство для контроля уровня шлака в ванне конвертора, содержащее пос-.ледоватепьно соединенные между собой датчик колебаний, предварительный уси литепь, частотно-избирательный усюпмтель, детектор со сглаживающим фильтром, регулятор уровня сигнапа, первый огранип(тель минимума сигнала, блок питания и самопишущий прибор, причем выход блока питания соединен с входами обоих усилителей, дополнительно содержйт последовательно соединенные между собой блок нормирования сигнала, второй частотно избирательный усилитель, второй детектор со сглаживающим фильтром, второй регулятор уровня сигнала, второй ограничитель минимума сигнала и сумматор, к одному входу которого подклю чен выход второго ограничителя минимума сигнала, а к другому входу сумматора подключен выход первого ограничите-, ля минимума сигнала, причем выход сумматора через преобраэоватепь напряжения в ток подключен к входу самопи шущего прибора, вход блока нормиро- " вания сигнала соединей с выходом йредваритеаьного усилителя,и выход блока питания подключен к другим входам блока нормирования сигнала, второго частотно-избирательного усилителя, суь матора, преобразователя напряжения в ток и обоих ограничителей минимума согнала э На фиг. 1 изображена блок-схема устройства; на фиг. 2 " график харак теристики трактов высокой частоты и низкой частоты: на фиг. Э - зависимостьК45Роф Зависимость выходного сигнала О,с регулятора 5 (фиг, 1) от уровня шпака Нтракта ВЧ представляет собой убывающую экспоненту, иэображе 1- ную на фиг. 2 (кривая 1).Как видно из фиг. 2, чувствительностьтракта ВЧ в начале процесса шлакообразования наибольшая и резко убывает по мере вспенивания шлака, что позво 40 гд выХ ц 3 101выходного сигнала устройства. от уровняшлака в мине конвертора; на фиг. 4 диаграмма плавки, записанная устройся.вом для контроля уровня шлака в мине .конвертора.Устройство содержит датчик 1 колебаний и предварительный усилитель 2.Усиленный сигнал в устройстве анализируется по двум трактам, а именнотрактом высокой частоты (ВЧ) и трактом низкой частоты (НЧ).Тракт ВЧ включает последовательносоединенные между собой частотнслиэбирательный усилитель 3 с рабочей чаототой в. диапазоне от 150 до 2000 Гц,детектор 4 со сглаживающим фильтром,регулятор 5 уровня и ограничитель 6малых напряжений (ограничитепь мини-мума сигнала) с настраиваемым уровнем ограничения блок.7 питания,Тракт НЧ состоит из последовательно соединенных между собой блока 8нормирования сигнала, частотно-изби. рательного усилителя 9 с рабочей частотой до 100 Гц, детектора 10 со сглаживающим фильтром, регулятора 11 уров-ня сигнала и ограничителя 12 минимумажгнала с настраиваемым уровнем огра.ничения,Выходы трактов НЧ и ВЧ подключены к соответствующим входам сумматора 13, выход которого соединен со входом преобразователя 14 напряжения вток, В устройстве предусмотрены двавыхода, один из которых является вы.ходом самопишущего прибора 15, входкоторого подключен к преобразователю 14 напряжения в ток, а другой выход может быть подключен к ЭВМ. Выход блока 7 питания подключен к другим входам предварительного усилителя 2, блока 8 нормирования сигнала,обоих частотно- избирательных усилителей 3 и 9, ограничителей 6 и 12 сжавнала минимума, сумматора 13 и преобразователя 14 напряжения в ток.Устройство работает следующим образом.Во время продувки сигнал, поступающий с датчика 1, усиливается предварительным усилителем 2 и подается навходы трактов ВЧ и НЧ.В тракте ВЧ из общего сигнала частотно-избирательным усилителем 3 выделяется сигнал рабочей частоты данного тракта, который выпрямляется и сглаживается детектором 4 и через регулятор 5 уровня подается на вход ограни 1чителя 6 минимума. 34914В тракте НЧ общий сигнал, проходячерез блок 8 нормирования сигнала, стабилизируется по амплитуде и подаетсяна вход частотно-избиратепьного усилителя 9, где иэ него выделяется сигналрабочей частоты этого тракта.Выделенный сигнал выпрямляетсяи сглаживается детектором 10 со сглажимющим фильтром, регулируется по 19 уровню регулятором 11 уровня и подается на вход ограничителя 12 мищм,мума. Ограничители 6 и 12 минимума,: регулируют подачу рабочих сигналовтракта ВЧ и тракта НЧ на вход сумма 1 тора 13, пропуская лишь тот сигнал,амплитуда которого больше величинынапряжения ограничения Ощ (фиг. 2).В сумматоре 13 сигнал какого либоиз трактов суммируется с величинойпостоянного положительного напряжениясмещения, подамемого от блока 7 питания, а сигнал тракта ВЧ,кроме тогоеще и инвертируется. После сумматорасигнал подается на вход преобразователя 14 напряжения в ток, выходнойсигнал которого поступает на вход ымопишущего прибора 15 и .другой выходустройст ва.Питание предварительного усилителя 2, блока 8 нормирования сигнала,частотно-избирательных усилителей 3и 9, ограничителей 6 и 12 минимума,сумматора 13 и преобразователя 14напряжения в ток осуществляется от бвмка 7 питания.В тракте ВЧ реализуется зависимость.5 1013ляет с ВысОкОЙ точностью контрИВроювать начало шлакообразования,В тракте НЧ предлагаемого устройствабпагодаря наличию блока 8 нормиро"вания сигнала, реализуется зависимость 5 РрЬЬВи,где Оь,х нч - сигнал тракта НЧ на вы ходе регулятора 11 уровня;К - коэффициент пропорциональьностиРзвУКОВаЯ МОЩНОСТЬ ШУМаРна Рабочей частоте вместе регистрации, Втф- общая звуковая мощностьшума в месте регистрацни, Вт.Благодаря тому, что при вспенивании . шлака в ванне конвертора ослабление урово ня шума на высокнх частотах происхо днт интенсивнее, чем на низких, знаме натепь выражения (2) ЕР убывает бысъРее числят епЯ Ррн ВипРппаВьпрн этом растет.Характернстика тракта НЧ приведена на фнг; 2 (крнвая 2). Величина ЯЬь 1 Х НЧ в начапьный момент не Равна нулю, так как в выражении (2) Рр всер. да бопьше нуля.30В начале плавки при пониженнпух уровнях шлака чувствительность трав та НЧ минимальна и возрастает, дости гая максимума, при нормальном и ловы шенных уровнях шлака. Это позволяет 35 с большой надежностью и точностью контролировать нормальный и повышен ные уровни шпака. На фиг. 2 видно, что существуетмомент, когда характеристики трактов НЧи ВЧ пересекаются,491, . 6Велнчина Ц Орпри которой прОНОфходит срабатывание ограничителей ьаьнимума сигнала Определяется тОчкОЙ Впересечения кривых 1 и 2 (фиг. 2) исоставляет 0,2 0,38 ЬЬ,ХХарактеристика предлагаемого усеройства (фиг. 3) обьединяет участок АВхарактеристики 1 трактаВЧ и участок ВСхарактеристики 2 тракта НЧ (фиг. 2),1 меюц 6 е максимальную чувствительность.На фиг. 2 и 3 водно, что участоккривой АВ инвертнрован и смещен на50% шкалы в положительную область.Инверсия производятся с целью получения однозначности показаний устройства и достигается подачей сигналана Инверсный вход сумматора 13.Смещение достигается путем введенияна вход сумматора 13 постоянного повеличине положительного напряженияот бпока 7 питания.На фнг. 4 представлена диаграмма1плавки, воспроизведенная с помощьюустройства для контроля уровня шлакав ванне конвертора, которая соответсъвует результирующей кривой, изображен;ной на фнг. 3,Технико-экономическая эффективность,от использования устройства состоитв том, что оно позвспяет рациональнееИспользовать сыпучие материалы в конверторном процессе за счет достоверности показаний уровня ванны как в качале щлакообразовання, так и прн нормальном и повышенных уровнях шлака в конверторе. В свою очередь, рациональноеиспользование шлакообразующнх компонентов уменьшает угар, выносы и выбросы металла.Ожидаемый экономический эффектдля одного устройства составляет85600 руб. в год.