Способ контроля шлакового режима конвертерной плавки

(2) 40 выражению: где х мя входами, задатчик 3 с входом и двумя выходами, блок 4 расчета Я иЯ В (М) с входом и выходом, Функциональный блок 5 с двумя входами иА .;одом, блок 6 расчета Б)с тремя5 входами и выходом, а также дисплей 7, причем выход блока 1 соединен с первым входом блока 5, а первый выход блока 2 через задатчик 3 соединен с вторым входом Функционального блока 5, второй выход блока 2 через блок 4лрасчета Я;и Б (11) соединен с первым входом блока 6 расчета (,Б)Г, причем второй выход задатчика 3 и выход бло и - колич ес т во измеря еых параметров;Б - состояние шпака, определенное по 1-му параметру;коэффициент информативности -го параметра;коэффициент достоверности1-г о пар аметра;Ь - длительность нахож, енияРотд-го параметра вне допустимых границ;текущая лродолжителностьпродувки;А,. - предел длительности нахождения 1 -го параметра вне допустимых границ (А, = 0,1 -Ф02)причем определение состояния шлака по каждому пар,1 мс гру осуществляется по л ох;Б = а (х - П (11 + Ь --(3)1 1 яд сглаженное значение 1.-го параметра;В; (Й - величина дрейфа 1-го параметра,скорость изменения сглажен 50ного значения 1-го параметра;с 1Ь, - настроечные коэффициенты,а величину дрейфа параметров корректируют по результатам ранее проведен 55ных плавок по выражению: в Ав; (м) = в, 1 и) + Гх- х,.,Д(4) ка 5 соединены с двумя входами блока 6, выход которого соединен с дисплеем 7.Согласно предлагаемому способу в период 15-957 заданного времени продувки текущее состояние шлака оценивают как результирующее по всем измеряемым параметрам с помощью выраже- ния где х"н (н 1- средние в "ичины 1-хпараметров в конце теку 3 щей и предыдущей плавок:коэффициент сглаживанияЯ=о,г),В условиях конвертерного цеха вконвертере емкостью 400 т проводят62 опытных плавки, на которых используют следующие измерительные устройства, Среднее расчетное врЕмя наплавку при расходе кислорода1400 м /мин для данного типа конве 1 тера и среднем расходе кислорода наплавку 21000 м составляет 15,0 мин.Определение шума, вибраций конвертера и кислородной фурмы осуществляютс помощью измерителей типа УК,для определения скорости окисленияуглерода и положения конуса трубыВентури используют действующую в цехе АСУ ТП. Счетчик времени типа СЦ,остальные блоки обработки информациии расчета были выполнены на основестандартных логических элементов типаК 553 и К 155.Опыт проведенных плавок показывает, что в первые 157 времени продувки (2, 25 мин), когда происходит Формирование начального шлака и еговспенивание, косвенные параметры (шум,вибрации и т.д.) состояния шлака вконвертере неадекватно отражают этотпроцесс, Кроме того, в каналах контроля наблюдаются неустановившиесяпереходные процессы, снижающие точность оценки состояния шлака. Например, в начале продувки для "зажигания". плавки осуществляют покачивание конвертера, а "юбка" газоотворя 16 5 3щег о тракта находится ц вгрхцем положении и переводится в нижнее рлЕ очеси ол ожени е и о и с т еч енин опр ел ел ец и ого времени, В этом промежутке времени сигнал шума подвержен влиянию5указанных Факторов, снижающих достс -верность показаний шумомерл и ихсвязь с процессором пдлкообрлзо, ация,Аналогичное происходит и с другими косвенными параметрами. Поэтому,чтобы повысить достоверность информл -ции начальный период продувки (15 )цспцючают из оценки состояния пплкл,15Подобцые процессы происходят и в конце продувки. Например, по истечении 95 общего времени продувки (14,15 миц) с рость обеэуглерожинация резко падает, снижается вспецицл- О ние плака и осьо яой задачей заключите:,т лого пер одл продувки является полученье заданных температуры метллга и содержания и цем углерода, а не управление пллкообрлэовлнием. По этому скорость окисления углерода в этот период продувки не используют в оценке состояния шпака. Следовательно, для эффективного нсполь свания контролируемх параметров в оценке шцакового режима необходи 1 о испольэовать не все время продувки, а только диапазон 15-957, от заданного.Кроме того, нл опытных плавкахвыявлены следующие особенности в 35использовании измеряемых параметров.Для удобства использования все измеряемые параметры приводят к процентной размерности путем отношения текущих значений и максимально зафиксированным и контролируют на вторичных приборах со шкалой 0-100 ,. Результаты опытных плавок показывают,что рабочие диапазоны (границы) измеряемых параметров лежат в пределах 4510-90 шкалы, т.е. в большинстве случаев именно в этом диапазоне (границах) сигналы имеют наибольшую связьс режимом шпакообразования, С помощьюхронометража плавок и визуальных наблюдений за ходом шпакообразовация исопоставительного анализа полученныхданных с показаниями измеряемых параметров установлено что показанияменее 1 Ошкалы прибора, как правило,соответствуют выходу из строя измерительного устройства либо неправильной его настройке. Показания более90 шкалы прибора соответствуют,436например, либо сильному влиянию пос - тороццнх источников шума (травление кислорода из ишаков кислородной фурмы, шум азотного уплотнения ца глэоходе конвертера, засорение гляоотборных устройств и т,д.), либо выходу иэ строя измерительного клцллл этого параметра, На основании этого границы 10-90 шкапы прибора выбраны клк предельно допустимые, выход сигналов за которые сопровождается недостоверной информацией о процессе плакообрлэовлция. Однако данные показали также, что одного условия выхода сигналов эа предельно допустимые границы цедостаточнс., чтобы оценить их как недостоверные. Это связано с тем, что в про%цессе контроля возможно восстановление рл(отосцособности устройссв, а также прекращения влияния посторонних источников помех ца сигнал и появлению других факторов, способствую 1 пих нормализации работы устройств. В связи с эти введены дополнительл от ные Факторы, такис как- длительность нахождения 1-го параметра внедопустимых границ и А; - предел длительности нахождения 1-го параметра вце допустимых границ) . По существуесть с уммарн ое вр емя нахождения Лот1-го параметра вне предельно допустимых границ, а А - установленныйпредел времени нахождения 1-го параметра вне этих границ, при достижении которого этот параметр считается недостоверным. А . выражается в относительных единицах или процентах от всего времени продувки, Практика исследований показывает, что оптимальное значение А для разных параметров лежит в пределах 0,1-0,2 (10- 20/) от общего времени продувки, превышение которого недопустимо, т,е. использование этого сигнала болееуказанного времени вне предельно до пустимых границ приводит к большой ошибке в контроле процесса плавки.Так, для виброакустических сигналов установлено значение А, = 01 (10 ),1а для скорости окисления углерода и положения конуса А = 0,2 (20 Ж),1что объясняется менее тесной связью этих параметров с процессом шпакообраэования, Кроме того, практика использования этих параметров показывает, что наиболее безотказным1654343 1 - К;+ 7.;р если состояниешлака распозна(5) но правильноесли состояние шлака распознано неправильно,30 35 где х; (л,) х 3в работе является устройство контроля вибраций конвертера.Следовательно, коэффициент достоверности /;, рассчитываемый по формуле (2), имеет интервал значений от 1 до О, а также может принимать отрицательное значение. Если ь ( досЛОТ 1 ю тигает заданной величины А, например 0,1, то , = 0 и 1-й сигнал считается недостоверным и выключается из расчета, Если От/ь не достигает Л+, то 0 с (3, С 1 и в Формуле (1) роль -го параметра в оценке результирующего состояния шлака достоверна где , 1 - коэффициент информативности д-го параметра напрецыдущем шаге,2( " постоянный коэффициент.Смысл расчета , состоит в том,что, если показания -го параметраправильно характеризуют состояниешлака, то величина , увеличивается, если неправильно, то У уменьОшается, Признаками правильности распознавания состояния шлака служат моменты присадки плавикового шпата скачивание чреэмерновспененного шпака, присадки извести и т.д, В этихслучаях, когда перечисленные действия совпадают с показаниями параметров происходит наращивание й если не с овпадают, т о пр оисходи т умен ьшение значения. Величина 2; пос- .тоянна и имеет значение 0,5 в предлагаемом способе. Особо жестких условийк выбору значения 2, нет,поскольку 45главным является совпадение показаний параметров с состоянием шпака,выраженного через определенные действия, которые можно контролироватьи фиксировать. При нормальном шлакообразовании (без выносов и выбросовшлака) Г остается постоянным и иэ-йменяется лишь при возникновении отклонений от нормального состояния,сопровождающихся соответствуюшимидействиями, направленными на устранение возникшего отклонения.Как видно иэ выражения (1), результирующее состояние шлака (ГЗ) р с коэффициентом достоверности Й;1 Р достигнутым в это период продувки.Кроме коэффициента достоверности характеризующего работоспособность устройства контроля ь-го параметра, в оценке состояния шпака используется коэффициент информативности каждого параметра, Этот коэффициент характеризует индивидуальные особенности каждого параметра и показывает на сколько точно эти сигналы отражают состояние шпака в конвертере. Коэффициент информативности рассчитывается по Формуле обязательно включает в себя оценку состояния шлака по каждому параметру. Для расчета Б; используются сглаженные значения параметров х , дрейф параметров Л;(М) и коэффициенты а;, Ь. С целью снижения влияния помех все параметры сглаживаются релейноэкспоненциальным Фильтром 1-го разряда по формуле 1Ю ( .1 (. (-4 ( .Ф эп если х-х, (Ч(С-)- сглаженные ь-е параметры на предыдущем и текущем шагах;Ы, - коэффициент сглаживания ", - порог отработки Фильтров.Значения коэффициентов сглаживания составляют для виброакустических параметров значения 0,2, а для скорости окисления углерода и положения конуса трубы Вентури 0,3, Значения порогов отработки фильтров для виброакустических параметров, скорости окисления углерода и положения конуса составляет соответственно 30,0; 45,0; 15,0. Эти значения получены на основе сопоставительного ана" лиза полезных сигналов параметров и действия на них различного рода помех.В процессе работы измерительных устройств их показания претерпеваютизменения, связанные не только с процессами шлакообразования, но и с другими факторами, такими как разгар футеровки, засорение волновода и гаэоотборных устройств, и т.д. Это приво 5 дит к появлению некоторого дрейфа параметров, т. е, смещения показаний в ту или иную сторону в зависимости от степени влияния на них указанкьпс фак О торов.Чтобы оценить дрейф 0(И), проводят следуюпде операции, На каждой плавке рассчитывают среднее значение хд-го параметра по формуле15 ср тнеарифметическогокх.ь(2)см 1 7 П где,Р;: - с учмп считанных зв период пР:,вки значений-го п 7 раметра;число считыв 7 ний.Ис слэдовапия аботь. измери ечькых 25 ус ,.ойсв пока зывзют, ч 7 о во 7 никэюшц ло раэ.им причин,.м дрейфы их по;а".,- ний : а,бс псе точно поддаются контр лю :, значениях= О, 2, то сс вт;л - да ет с ук за к;ыг Р е коменда 1 иями, 30 Учи 1 вание дрейфа п раметроь позволяетт откорректиров 7 ть фанти Веские показан:. уст Ройств по каждому параметру и повыситтем самым тсчность оценки Я, .351Сопост 7 вительный анализ сигналовконтролируемцх параметров с визуальной оценкой состояния шлака в конвертере позволяет выявить границы пока эаний, которые соответствуют тому или иному состояи ю шлака. Так, например, установлено, что положение конуса трубы Вентури тесно связано с технологичеслм пРоцессом плавки. Сопоста вителькый анализ визуальных наблюдений эа ходом шпакообразования и положением конуса показывают, что при нормальном шлаковом режиме плавки без выносов и выбросов шлака положение конуса составляет 50-607. от его максимального хода. При положении конуса менее 507 максимального хода наблюдается значительное сворачивание плака, что требует принятия мер к егс Разжижению и вспениванию, При по" ложении конуса более 603 максимальног: хода на плавках наблюдаются выбросы шлака и в некоторых случаях требуется скачивание чрезмерно вспененного шлака.Аналогичным образом определяют границы показаний других параметров, соответствующих нормальному ходу шлакообразования, которые составляют для шума и вибраций конвертера 8-177 вибраций кислородной фурмы 5-127. и скорости окисления углерода 60-80 Х.Из приведенных данных видно, что показания параметров различны для одного и того же состояния плака. Поэтому для удобства показания для контроля и настройки системы расчета эти сигналы отнормированы с помощью ко эффициентов а 1, т.е. показания Всгх источников информации приведены к одним границам. Данные опытных плавок позволяет определить значения а; ппя шума, Вибраций конвертера и кислородной фу 1 мы, скорости обезуглероживания и положения конуса, которые составляют соответственно следующие значения 3,0; 3,0; 4,0; 0,6 и 0,5.Скорость изменения сигнала Э х / охара кери зует тенденцию процесса, т е направление изменения состояния шлака. Например, если величина х находится в границах нормального состояния, а величина Зх; /Э ь положительна (отрицательна), то это оз- В.7 чае тепденцию процесса к сворачив 7 нию (выбросам) шлака. Использование Ох; /Э позволяет учитывать динамику процесса и в результате этого повысить точность прогноза состояния шлака. Коэффициент Ь определяется опыт 1кым путем и служит для согласования размерностей в формуле (3), Как показывает обработка опытных плавок значения Ь для всех иэмерясмых парамет 1ров равно 0,3 и удовлетворяет значениям изменения скорости, характерным для технологического процесса, лежаппм в диапазоне от -3,0 до З,ОХ/с.Способ осуществляется следующим образом.1Полученные значения параметров шлакообразования в блокепоступают в функциональный блок 5, где определяется скорость их изменения. Одновременно с первого выхода блока 2 контроля и расчета обшего времени продувки через задатчик 3, в котором , задается интервал времени 15-953, подается сигнал в блок 5, где производится определение допустимыхграниц изменения параметрон и длитель. ности ь нахождения параметров вне этих границ. С второго выхода блока 2 подается команда в блок 4 расчета5 коэффициентов достоверности , и дрейфа П;(11) параметров по формулам (2) и (4), Полученные в блоках 2,4ЛОГ а Ли 5 значения 1 р;,н есте другими рассчитанными и контролируемыми сигнняами подаются в блок 6 расчета (В) ь по формуле (1), значения которых выдаются на экран дисплея 7,М табл.1 приведен фрагмент использования предлагаемого способа для контроля состояния шпака на основе измерений шума (Ш), вибраций конвертера (Л), вибраций кислородной фурми (Ф), скорости обезуглероживания (Ч ) и положения конуса трубы Вентури (П) .Достоверность параметров рассчитывается при Л = 0,1. 11 оложение конуса трубы Вентури до 750 с было в отказе, поэтому до этого времени коэффициент достоверности равен О.Анализ и обобщение результатов опытных плавок, проведенных с контролем шлакообразования по предлагаемому способу, показап, что этот процесс протекает стабильно при значениях (.Е 5, = 33-607,. Если (;5)с, 337, то в 95 Е случаев наблюдаются выбросы шлака, а если,(Б) ) 60, то и 977 случаен наблюдается сворачивание шпака и выносы металла из конвертера. 35 Сравнительные данные по оценке состояния шлака по известному и предлагаемому способам приведены в табл.2.В табл .2 н обоих случаях для оценки сходимости результатов расчета и фактического состояния шпака в конвертере используют данные визуального контроля с учетом мнения машиниста диструбутора.Из данных табл,2 следует, что использование для оценки текущего состояния шлака нескольких параметрон значительно погышает эффективность контроля.150Технико-экономическая эффективность от использования способа состоит н том, что в результате снижения потерь металла с выбросами и выносами, благодаря повышению надежности и точности контроля шлакового режима кон- вертерной плавки, снижается удепьныи расход металлошихты на 0,5 кг/тсчалп-го параметра вне допустимых границ;л1, - текущая продолжительностьпродувки;А, - предел длительности на"У.хождения д-го параметравне допустимых границ(А; = 0,1-0,2), причем определение состояния плака по каждому параметру осуществляют по математическому выражению Способ контроля шлакового режима конвертерной плавки, нкпючающий измерения шума и вибраций конвертера, спределение состояния шлака по величине и скорости изменения этих сигналов, расчет и адаптацию коэффициентон информативности каждого параметра, а также расчет и Фиксирование заданного времени продувки, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения надежности н точности контроля шлакового режима плавки, дополнительно контролируют вибрации кислородной Фурмы, скорость окисления углерода и положение конуса трубы Вентури, определяют предельно допустимые границы изменения всех измеряемых параметров и длительность их пребывания вне этих границ, при этом в период 15-957. заданного времени продувки текущее состояние шлака оценивают как результирующее по всем измеряемым параметрам по математическому выражению3 1654343 где х,Таблица 1 1 =ЧЬОс 10 0,8 Шлак нормал ьный 0,880 Процентшкалы: 540 с 10 43,6 0,815 шпак нормальный 0,85 Процент : 6 ЗОс 50 40 ь 13 78,6 12 0,7 0,81 0,9 Шлак свернулся Процентшкалы=ГЮс 89 13 81 73 70 11 34 12 70 30,0 Р 0,83 Р 0,77 0,84 0,82 Процентшкапы 34 31 24 35 12 Таблица 2 Прогнозсворачиваний 7. Прогнозвыбросов, 7. Прогнознормального Общий Параметры пр огноз 7 состоянияЙ Шум и вибрацииконвертера(по известному способу)87,5 65,0 74,6 74,3- сглаженное значение 1-го параметра; р, (Н) - величина дрейфа 1-го параметра; 3 х /3 - скорость изменения сгла 1 женного значения 1-гопараметра;аЬ, - настроечные коэффициенты, а величину дрейфа параметров коррекПоказатели Ш Л 3 0,950,8 тнруют по результатам ранее провгдсвных плавок по выражению л 4р, (ц),: р, (М) +Гх1( где х -средние величины 1-х пара 1(н),(й.пметров в конце текущейи предыдущей плавок;коэффициент сглаживания1 Ь 1654343 5 Продолжение табл.2 Включая вибрации фурмы, ско рость обезуглерозивания, положение конуса трубы Вентури 92,4 95,9 97,1 95,0 С оста ви тел ь А. Абросимов Редактор Н. Яцола Техред А. Кравчук Корректор С. НекмарЗаказ 1931 Тираж 401 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский к мбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина, 101