Устройство для контроля кислородно-конвертерного процесса

(19) 4 С 21 С 5/3 ИЗОБРЕТЕИДЕТЕЛЬСТВУ . САН ВТОРСКОМ м М УДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(56) Авторское свидетельство СССРФ 1178771, кл. С 21 С 5/30, 1984.(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ КИСЛОРОДНО-КОНВЕРТЕРНОГО ПРОЦЕССА(57) Изобретение относится к металлургии и предназначено для контролякислородно-конвертерного процесса.Цель изобретения - расширение функциональных возможностей, При перемещении фурмы 7 сигналы с датчиков углового перемещения через узлы 9 - 1 оптронной развязки и формирования сигнала поступают на блок И-ИЛИ 12 элемент 14 синхронизации,. Знаковый сигнал, соответствующий направлению перемещения фурмы 7, с реверсивного выхода блока И-ИЛИ 12 поступает на вход "Реверс" счетчика 15 высоты фу мы, а также на входы схем И 27,28, к которым также подводится импульс, характеризующий момент пересечения фурмой границы раздела шлак - газовая среда. При прохождении фурмой 7 реперной отметки с выхода командоаппарата 4 поступает сигнал на схеу И 8, на второй вход которой поступает импульс от реперного датчика 3, где они стробируются. С выхода схемы И 8 сигнал поступает на вход элемента 14 синхронизации и перепи 1364640сывает значение реперной отметки из рофона 19 через усилитель 20, фильтр регистра 16 в счетчик 15 высоты фур, детекторы 23, 24, схему ИЛИ 25 мы. В счетчике 15 хранится величина, поступает в элемент 26 синхронизации, характеризующая положение фурмы 7 который через схемы И 27,28 перепинад уровнем металла 35. При возврат- сывает значение положения фурмы в но-поступательном перемещении фурмы регистры 29,30. Указанная операция 7 относительно раздела шлак - газо- позволяет определить уровень шлака вая среда акустический сигнал от мик- в конвертере 21. 8 ил.1Изобретение относится к,измерительной технике контроля процессаплавки в черной металлургии и можетбыть использовано в системах управле 5ния и контроля положения кислороднойфурмы, режимом шлакообразования.Цель изобретения - расширениефункциональных возможностей за счетизмерения уровня шлака по ходу продувки при возвратно-поступательномперемещении фурмы относительно границы раздела шлак - газовая среда,На фиг,1 представлена функциональная схема устройства для цифрового 1 г,контроля положения кислородной фурмы; на Фиг. 2 - функциональная схема счетчика высоты фурмы; на фиг.3электрическая схема элемента синхронизации на Фиг. 4 и 5 - электрические схемы первого и второго детекторов; на фиг. 6 - временные диаграммы, иллюстрирующие работу первого ивторого детекторов; на фиг. 7 - схема генератора тактовых импульсов; на 25Фиг, 8 - схема блока И-ИЛИ.Устройство цифрового контроля положения кислородной фурмы содержитдва датчика 1 и 2 углового перемещения, реперный датчик 3, командоаппарат 4, механически связанный с осьюстробоцилиндра 5, ось которого связана с барабаном электропривода 6,который с помощью троса подымает илиопускает кислородную фурму 7, первуюсхему И 8, три блока 9 - 11 оптронной развязки и формования сигнала,логический блок И-ИЛИ 12, два элемента 13 и 14 синхронизации, счетчик 15, высоты фурмы 7, реперный регистр 16, 40блок 17 связи с ЭВЧ, генератор 18тактовых импульсов, микрофон 19 иусилитель 20, расположенные над конвертером 21, выход усилителя 20 через последовательно соединенные Фильтр 22, соединенный общей точкой с входом первого детектора 23 и входом второго детектора 24, выход которого соединен с вторым входом схемы ИЛИ 25 а выход первого детектора 23 соединен с первым входом схемы ИЛИ 25, выход которой соединен с первым входом третьего элемента 26 синхронизации, второй вход которого соединен с третьим выходом генератора 18 тактовых импульсов, а выход третьего элемента 26 синхронизации соединен общей точкой с первым входом второй схемы И 27 и первым входом третьей схемы И 28, а второй вход второй схемы И 27 соединен общей точкой с вторым входом третьей схемы И 28 и выходом "Реверс" логического блока И-ИЛИ 12, выход второй схемы И 27 соединен с входом "Запись" первого регистра 29, вход "Ввод числа" которого соединен общей точкой с входом "Ввод числа" второго регистра 30 и выходом счетчика 15 высоты фурмы 7, второй вход "Запись" второго регистра 30,соединен с выходом третьей схемы И 28, а вы-. ход второго регистра 30 соединен с первым выходом сумматора 31, второй вход которого соединен с выходом первого регистра 29, третий вход сумматора 31 соединен с четвертым выходом. генератора 18 тактовых импульсов, а выход сумматора 31 соединен с входом "Ввод числа" третьего регистра 32вход "Запись" которого соединен с пятым выходом генератора 18 тактовых импульсов, а выход третьего регистра 32 соединен с входом блока 33 индикации уровня шлака.(фиг,1) по схемной реализации аналогичны счетчику 15 высоты фурмы,электрическая схема которого представлена на фиг.2. Регистры 29 и 30предназначены для записи и храненияинформации о положении фурмы.Третий элемент 26 синхронизации(фиг,З) состоит из двух триггеров 10Т 1, Т 2, двух схем И и задержки Р.Схема й принцип действия третьегоэлемента 26 синхронизации,аналогичны элементам 13 и 14 синхронизации.В третьем элементе 26 синхронизации 15импульс с выхода схемы ИЛИ 25 устанавливает первый триггер Т в единичное состояние, единичный выход которого через первую схему И 1 пропус-кает третий импульс . генератора 2018 тактовых импульсов, который переводит второй триггер Т 2 также вединичное состояние, единичный выход которого через вторую схему И 2пропускает второй импульс синхронизации на выход третьего элемента 26синхронизации, который через задержку Р устанавливает в нулевое (исходное) состояние триггера Т 1 и Т 2.Далее цикл повторяется, Шина 34 "Опрос", которая необходима для передачи информации о положении фурмы 7 вЭВМ в третьем элементе 26 синхронизации, не используется,Для элементов 13 и 14 синхронизации (фиг.1) подвод сигнала с шины 34"Опрос" необходим для считывания информации с выхода счетчика 15 высоты фурмы ЭВМ или локальной системыуправления положением Фурмы, На первую схему И элемента синхронизации(фиг.З) поступает сигнал Опрос,который запрещает дальнейшее прохождение синхроимпульсов от генераторовтактовых импульсов че 1 ез схему И 1 45при единичном состоянии Т 1 которыйзапоминает импульс от датчиков 1 и2 угловых перемещений, исключая темсамым потерю информации при считывании. После окончания сигнала Опрос , 50открывается первая схема И 1 и синх, роимпульс от генератора 8 тактовыхимпульсов проходит далее аналогичноизложенному.Чувствительным элементом акустического сигнала является микрофон 19с усилителем 20, которые установлены над горловиной конвертера 21 взащищенном месте от теплового воздействия факела конвертера, Сигнал свыхода усилителя 20 поступает навход фильтра 22, который собран напоследовательно соединенных гибридной микросхеме и рефлектерном фильтре на усилителе, работающих в диапазоне частот 200-4500 Гц, так как вусловиях конвертерного цеха эта область предпочтительна.С выхода фильтра 22 сигнал поступает на вход первого 23 и второго24 детекторов (фиг. 4 и 5).Первый детектор 23 (фиг.4) состоит из операционного усилителя,конденсатора С 1, который предназначендля фильтрации высокочастотных составляющих выходного сигнала фильтра,диода Р 1, осуществляющего вьщелениеположительной огибающей (фиг.б),триггера Шмитта Р 2, формирующего прямоугольные импульсы, и Формирователяимпульсов по переднему Фронту (конденсатор С 2),Второй детектор 24 (фиг.5) состо-.ит из элементов Р 1, С), УР 1, Р 2, которые включают функции аналогичныепервому детектору 23, за исключениемэлементов РЗ, которые формируют импульсы по заднему фронту огибающей(фиг.б) детектируется, фильтруетсяот высокочастотных помех, происходитвыделение огибающей и на ее переднем .фронте Формируется импульс "Запись",соответствующий пересечению фурмойграницы раздела шлак - газовая среда. Импульс "Запись" предназначендля записи в первый регистр 29 черезвторую схему И значения положенияФурмы из счетчика 15 высоты фурмы.Временные диаграммы (Фиг.б) иллюстрируют работу второго детектора24, форма кривой, выделенной огибающей, аналогична первому 23 и второму 24 детекторам, но импульс "Запись" во втором детекторе 24 формируется на заднем фронте огибающей, Импульс Запись" предназначен для записи во второй регистр положенияфурмы в момент пересечения фурмойграницы раздела газовая среда - шлак.Таким образом, с выхода первого23 и второго 24 детекторов снимаютимпульсы, которые необходимы для перезаписи значения положения фурмы 7 иэсчетчика 15 высоты фурмы в первый 29и второй 30 регистры при возвратноизлучения и кремниевого фотодиода,между которыми находятся щели стробоцилиндра 5, При вращении последнего происходит модуляция инфракрасного излучения. Модулированный потокзасвечивает кремниевые фотодиоды.Сигналы при перемещении фурмы 7 с выходов датчиков 1 - 3, поступают на входы блоков 9 - 11 оптронной развязкии формирования сигнала, где происходит гальваническая развязка и формирование прямоугольных импульсов с помощью триггеров Шмитта, С выхода блоков 9 и 10 оптронной развязки и формирования сигнала прямоугольные импульсы поступают на вход логического блока И-ИЛИ 12, где на каждом фронте прямоугольных импульсов формируются рабочие (информационные) импульсы счета положения кислородной фурмы 7, которые учетверяются (объединяются) и на его выходе образуются четыре информационных импульса при перемещении стробоцилиндра 5 на один шаг.Знаковый сигнал, соответствующий направлению перемещения фурмы вверх или вниз с реверсивного выхода логического блока И-ИЛИ 12 поступает навход "Реверс" счетчика 15 высоты фурмы, а также на вторые входы второй27 и третьей 28 схемы И, к первым,входам которых подводится импульс,характеризующий момент пересеченияфурмой границы раздела шлак - газовая среда,С импульсного выхода логическогоблока И-ИЛИ 12 при единичном перемещении стробоцилиндра 5 снимаются четыре информационных импульса, которые, пройдя элемент 13 синхронизации,где они, синхрониэируясь с импульсамигенератора 18 тактовых импульсов, поступают на "Счетный" входсчетчика 15 высоты фурмы, которыйих подсчитывает и преобразует в параллельный двоично-десятичный код. С выхода счетчика 15 высоты фурмы двоично-десятичный код подводится на входы "Ввод числа" первого 29 и второго 30 регистра, а также по сигналу ЭВМ "Опрос" с шины 34 двоичнодесятичный код через блок 17 связи с ЭВМ считывается ЭВМ,При прохождении фурмой 7 реперной отметки с выхода командоаппарата 4 поступает сигнал на схему И 8, на второй вход которой поступает им 5 1364640поступательном перемещении фурмы всоответствии с направлением перемещения фурмы и при условии пересеченияграницы раздела .шлак - газовая среда.Генератор 18 тактовых импульсов(фиг,7) состоит из последовательносоединенных генератора импульсов О 1,триггера Р 2, двух схем И 03 и распределителя импульсов, выполненногона двух сдвиговых регистрах 04,05,на схемах И Р 6, 07, Э 8.Импульсы, снимаемые с выходовсдвинуты друг относительно дру.15га во времени и предназначены длясогласования работы всех элементовустройства, т.е. определяют непрерывный временной цикл работы.Электрическая схема логическогоблока И-ИЛИ 12 представлена на фиг.8,Логический блок И-ИЛИ 12 предназначендля учетверения (объединения) импульсов счета от датчиков 1 и 2 угловыхперемещений и на его выходе образуется четыре рабочих импульсов при перемещении стробоцилиндра 5 на один шаг.С импульсного выходалогическогоблока И-ИЛИ 2 при единичном перемещении стробоцилиндра 5 снимаются.че- ЗОтыре рабочих импульса, которые,пройдя первый элемент 13 синхронизации,где они синхронизируются с импульсами генератора 18 тактовой частоты,.поступают на счетный вход счетчика15 высоты фурми,В логическом блоке И-ИЛИ 12 такжеопределяется знак (направление) вращения стробоцилиндра 5. Сигнал "Реверс с выхода логического блока 40И-ИЛИ 12 поступает на вход "Реверс"счетчика 15 высоты фурмы и через первую 27 и вторую 28 схемы И на входы"Запись" первого 29 и второго 30 регистров. 45Сумматор 31 представляет собойсумматор накапливающего типа с параллельным переносом,Третий регистр 32 выполняет операцию приема результата суммирования иэсумматора 31 и делит его на два путем сдвига содержимого регистра наодин разряд в сторону младшего разряда.Устройство работает следующим образом.Каждый датчик 1 - 3 углового перемещения представляет собой пару, состоящую из светодиода инфракрасногопульс от реперного датчика 3, гдеони стробируются,.С выхода схемы И 8 сигнал, пройдяблок11 оптронной развязки и формирование сигнала, поступает на третийвход второго элемента 14 синхронизации, где он синхронизируется с импульсомгенератора 18 тактовых импульсов и переписывает значение реперной отметки иэ реперного регистра16 в счетчик 15 высоты фурмы.Следовательно, в счетчике 15 высоты фурмы хранится величина (двоичнодесятичный код), характеризующая положение фурмы над уровнем металла 35.Измерение уровня шлака происходитследующим образом. При возвратно-поступательном перемещении фурмы 7 относительно границы раздела шлак - газовая среда акустический сигнал от микрофона 19 через усилитель 20 и фильтр22, детектируясь в первом 23 или втором 24 детекторе, пройдя. схему ИЛИ25 и третий элемент 26 синхронизации,где он синхрониэируется с третьим тактовым импульсам , переписываетзначение положения фурмы 7 через вторую 27 и третью 28 схемы И соответственно в первый 29 или второй 30 регистры,Запись положения фурмы 7 в первыйрегистр 29 происходит при пересечениифурмой 7 границы раздела шлак - газовая среда (Н,), а во второй регистр30 при пересечении фурмой границыраздела газовая среда - шлак (Н).Четвертый тактовый импульссчитывает значение положения фурмы 7 иэрегистров 29 и 30 в сумматор 31,гдепроисходит их сложение.Пятый тактовый импульс С переписывает результат с выхода сумматора31 в третий регистр 32, а шестой тактовый импульспроизводит сдвигсодержимого третьего регистра 32 наодин разряд в сторону низшего разряда, что соответствует делению результата полученного в сумматоре 31(Н,+Н ) на два, т. е, (Н,+Н )/2, Результат с выхода третьего регистра32 подводится к блоку 33 индикации,который предназначен для визуальногоконтроля уровня шлака 36 в конвертере.При остановке фурмы в блоке 33 индикации хранится информация об уровне шлака, вычисленная в предыдупрюймомент, Для проведения замера уровня20 Зо. формирования сигнала, генератор так 35 40 45 50 55 510 шлака необходимо произвести подъем и опускание фурмы относительно границы раздела шлак - газовая среда,Устройство позволяет получить достоверную информацию об уровне шлака в конвертере по ходу продувки жидкого металла при возвратно-поступательном перемещении фурмы относительно границы раздела шлак - газовая среда, Это обеспечит расширение функциональных возможностей устройства.Таким образом, в предлагаемомустройстве определяется уровень шлака в конвертере в процессе продувки, что позволит учесть поведениеуровня шлака для каждой плавки. Этопоможет избежать выбросов шлака, выноса металла, а в целом увеличит вьгход годного и качество выплавляемойстали. Формула изобретения Устройство для контроля кислородно-конвертерного процесса, содержащее два датчика углового перемещения, счетчик, блок связи с ЭВМ, стробоцилиндр, три узла оптронной развязки и товых импульсов, реперный регистр,реперный датчик, командоаппарат, дваэлемента синхронизации, схему И и логический блок И-ИЛИ, причем первый вход логического блока И-ИЛИ соединен с выходом первого узла оптронной развязки и формирования сигнала, вход которого соединен с выходом первого датчика углового перемещения, второй вход логического блока И-ИЛИ содинен с выходом второго узла оптронной развязки и формирования сигнала, вход которого соединен с выходом второго датчика углового перемещения, реверсивный выход логического блока И-ИЛИ соединен с входомпРеверсп счетчика, а счетный выход логического блока И-ИЛИ соединен спервым входом первого блока синхронизации, выход которого соединен сосчетным входом счетчика, второй входпервого блока синхронизации соединенс первым выходом генератора тактовых импульсов, третий вход первого блокасинхронизации соединен общей точкойс входной шиной Опрос" и первымвходом второго блока синхронизации,второй вход которого соединен с вторым выходом генератора тактовых им"91364 б пульсов, третий вход второго блока синхронизации соединен с выходом третьего узла оптронной развязки и Формирования сигнала, вход которого соединен с выходом схемы И, первый вход которой соединен с выходом реперного датчика второй вход схемы И соединен с выходом командоаппарата, вход которого механически соединен с осью стробоцилиндра, а выход второго блока синхронизации - с входом Запись числа счетчикаь вход "Ввод числа" которого соединен с выходом реперного регистра, о т л и В .ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения Функциональных возможностей эа счет измерения уровня шлака по ходу продувки при возвратно-поступательном перемещении фурмы относи тельно границы раздела шлак - газовая среда, оно снабжено микрофоном, усилителем, Фильтром, двумя детекторами, схемой ИЛИ третьим элементом синхронизации, второй.и. третьей схе мами И, тремя регистрами, сумматором, блоком индикации, причем микрофон, усилитель и Фильтр соединены последовательно, выход фильтра соединен общей точкой с входом первого детекто . ра и входом второго детектора, выход первого детектора соединен с перващ входом схемы ИЛИ, а выход второго детектора соединен с вторым входом схе 40 О мы ИЛИ, выход которой соединен с первым входом третьего элемента синхрониэации, второй вход которого соединен с третьим выходом генераторатактовых импульсов, а выход третьегоэлемента синхронизации соединен общей точкой с первами входами второйи третьей схем И, а второй вход второй схемы И соединен общей точкой свторым входом третьей схемы И и выходом "Реверс" логического блока И-ИЛИ,выход второй схемы И соединен с выходом "Запись" первого регистра, вход"Ввод числа" которого соединен общейточкой с входом "Ввод числа" второгорегистра и с выходом счетчика высотыфурмы, второй вход "Запись" второгорегистра соединен с выходом третьейсхемы И, а выход второго регистрасоединен с первым входом сумматора,второй вход которого соединен с выходом первого регистра, третий входсумматора соединен с четвертым выходом генератора тактовых импульсов,а выход сумматора соединен с входомВвод числа третьего регистра, вход"Запись" которого соединен с пятымвыходом генератора тактовых импульсов, а вход "Сдвиг" третьего регистра соединен с шестым выходом генератора тактовых импульсов, выходтретьего регистра соединен с входомблока индикации./7 смслевр Фурми азьщр фойе жмл-гаюЮя спмв13 б 4 б 40 юг.т г 8 оставитель А.Абросимовехред Л. Сердюкова Корректор А.Обруча ктор Н,Бобков Тираж ЗНИИ 1 И Госуд по делам 113035; Моск