Система управления подачей технологических газов в конвертор при донной продувке

(7 оект- зации и ьск нау ног м автом ститута си и управления.8)свидетельство СССС 21 С 5/34, 1985 ится к метал- управлению прв конверторах цессом выплавки с правлеислороданной ользованонструируена. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(54) СИСТЕМА УПРЛВЛЕНИЯ ПОДАЧЕЙ ТЕНОЛОГИЧЕСКИХ ГАЗОВ В КОНВЕРТОР ПРИДОННОЙ ПРОДУВКЕ(57) Изобретение отио лургии, в частности к Изобретение относится к у ниюпроцессом выплавки стали в кных конверторах с комбинировпродувкой и может быть испна вновь строящихся и рексмых предприятиях,Целью изобретения является повыше,ние стойкости донных Фурм и днища конвертора, выхода жидкой стали и производительности конвертора при выплавке низкоуглеродистых марок стали.На фиг . 1 и 2 изображена системаавтоматического управления подачейтехнологических газов в конверторпри донной продувке; на Фиг, 3 - узелиндивидуального регугирования расхода .газа на фурму; нл от, 4 - блок регус комбинированной продувкой. Цельизобретения - повышение стойкостидонных фурм и днища конвертора, выхо-да жидкой стали и производительностиконвертора, Существо изобретения заключается в том, что система работаетв трех режимах: режим продувки металла в конверторе технологическим газом(воздухом, азотом, аргоном) или ихсмесью (в любой пропорции) с индивидуальным регулированием расхода покаждой донной фурме, режим интенсивной продувки металла в конвертореаргоном, режим замещения технологических газов азотом от резервного источника в случае прекращения подачитехнологических газов во время продувки конвертора, либо в случае обес"точивания системы управления. 3 э.п.ф-лы 6 ил. лирования расхода воздуха, азота, аргона, на Фиг. 5 и 6 - блок управленияСхема включает конвертор 1, донные фурмы 2, первый делитель 3 газов по фурмам, обратные клапаны 4 и 5, узлы 6-15 индивидуального регулирования расхода газов на фурму, второй делитель 16 газов по Фурмам, блок 17 управления, отсечные клапаны 18 и 19, регулирующие клапаны 20-22 расхода воздуха, азота, аргона, измерительные диафрагмы 23-25 воздуха, азота, аргона, датчики 26-28 расхода воздуха, азота, аргона, датчики 29-31 давления воздуха, азота, аргона, прибор 32 вторичный, блоки 33-35 регулирования расхода воздуха, азота, арго Позициями 36-38 обозначены соответственно трубопроводы для подвода воздуха,азота и аргоца.Узел индивидуального регулированиярасхода газа на фурму содержит (фиг.З)5клапан 39 регулирующий, усилитель 40мощности, регулятор 41, измерительную диафрагму 42, датчик 43 расхода,1блок 44 извлечения корня, прибор 45вторичный, блок 46 ручного управления,задатчик 47 расхода, датчик 48 давления, блок 49 извлечения корня, блок50 умножения, задатчик 51 коэффициента пропорциональности, блок 52 сравне ния и сигнализации.Блок 33-35 регулирования расходавоздуха, азота, аргоца (фиг. 4) каждый содержит блок 53 извлечения корня,прибор 54 вторичцьгй, регулятор 55,задатчик 56 расхода, блок 57 ручногоуправления, усилитель 58 мощности.Блок 17 управления содержит (фиг.5 и 6) кнопки 59-65 управления, ключи 66-69 с первого по четвертый, 25логические элементы 2 И 70-72, таймер73, триггеры 74 - 77, табло 78-81, логические элементы ЗИ 82-84, логические элементы 2 ИЛИ 85-87 логическийэлемент 4 ИЛИ 88, задатчики 89-91 рас хода воздуха, азота, аргона, ключи92-94 с пятого по седьмой, первый сумматор 95, блок 96 деления, источник97 опорного напряжения, ключи 98-107с восьмого по семнадцатый, второй сумматор 108, усилитель 109 выходных сигналов,Работа системы осуществляется втрех режимах;режим продувки металла в конвертов 40ре технологическим газом (воздухом,азотом, аргоцом) или их смесью (в любой пропорции) с индивидуальным регулированием расхода по каждой доннойфурме;45режим интенсивной продувки металлав конверторе аргоцом;режим замещения технологическихгазов азотом от резервного (не показан) источника по трубопроводу 110 вслучае прекращения подачи технологических газов во время продувки конвертора либо в случае обесточиваниясистемы управления.Рассмотрим работу системы в нервом55режиме. При нажатии кнопок 59, 61,63 управления "Продувка воздухом",(фиг, 5) сигнал с кнопок поступает на первые. входы триггеров 74-76 через ключи 66-68. При давлении воздуха, азота, аргоца в технологическом трубопроводе вьше минимально допустимого значения ключи 66-68 открыты и дают разрешение ца включение выбранного технологического газа, Контроль давления газов на входе технологических трубопроводов осуществляется датчиками 29-31 давления воздуха, азота, аргоца (фиг. 2) и вторичным прибором 32, который вырабатывает сигналы "Давление воздуха в норме", "Давление азота в норме", "Давление аргона в норме", поступающие соответственно на входы Х 1, Х 2, ХЗ блока 17 управления. При поступлении сигналов цПродувка воздухом", 1 Продувка азотом", "Продувка аргоном" на вход триггеров 74-76 (фиг. 5) производится их установка в состояние, когда на их выходах появляется сигнал "1", при этом происходит включение соответствующего табло 78-80, позволяющего оператору контролировать включение технологических газов. При соблюдении условия; давление газа (воздуха, азота, аргона) в норме, сигнал "1" на первом входе логического элемента 3 И 82-84,отсутствие режима интенсивной продувки аргоном, сигнал "1" на третьем входе логических элементов 3 И 82-84.1Сигнал "Продувка воздухом" ("Продувка азотом", "Продувка аргоцом") появляется на выходе логического элемента 3 И 82-84 и поступает на первый вход ключей 92-94 (Фиг. 6), открывая их, Происходит соединение задатчиков 89-91 расхода воздуха, азота, аргона с первыми входами блоков 33-35 регулирования воздуха, азота, аргона (фиг.2). Регулирование расхода технологических газов осуществляется вращением задатчиков 89-91 расхода воздуха, азота, аргона раздельно по каждому каналу и предусматривает возможность задания смеси газов в любой пропорции. Блоки 33-35 регулирования расхода воздуха, азота, аргона осуществляют регулирование расхода газа по стандартному ПИ - закону регулирования, воз-. действуя на клапаны 20 - 22 регулирования расхода воздуха, азота, аргона.Блоком 17 управления вырабатывается сигнал задания расхода газов на каждый из десяти узлов 6-15 индивидуального регулирования, как:где Я заданньп расход газа нафурму (1=1,2,310), эаданньпЪ расход воздуха на конверторе;заданньп расход азота на конверторе; 10 заданный расход аргона на конверторе;сигнад, пропорциональный количеству одновременно работающих фурм; 15 коэффициент усиления по ка- налу и К.= 0 при фурме, залитой металлом,О,+О.,+"Ч .=Я,+О,+а, . (3) При зарастании металлом одной или нескольких фурм автоматически увеличивается расход газов по оставшимся рабочим Фурлам таким образом, чтобы равенство (3) сохранилось. Практически такое равенство сохраняется при выходе из строя не более пяти донных фурм.Выключение любого из газов происходит нажатием кнопок 60, 62, 64 30Выражение (1) реализуется с исполь" зованием сумматора 95 (фиг. 6), блока 96 деления, усилителя 109 выходных сигналов.Выражение (2) реализуется с использованием источника 97 опорного напряжения, ключей 98107, сумматора 108. Сигналы работоспособности фурм Х 1 Х 10 вырабатываются в узлах 6-15 индивидуального регулирования и поступают на входы блока управления с первого по десятый.Таким образом, суммарньп расход по десяти фурмам устанавливается равным суммарному расходу газов на об щем подводе к конвертору: управления соответственно для воздуха, азота, аргона, при этом сигнал с кнопок поступает на вторые входытриггеров 74-76, устанавливая их в состояние, когда на их первых выходах появляется. сигнал "О", при этом табло 78-80 гаснут.Для обеспечения безаварийного переключения газов, т.е. исключения ситуации, когда все три газа отключены, что приводит к заливу фурм металлом, в блоке управления предусматриваются цепи, запрещающие выключение всех трех газов. Эти блокировки осуществляются логическими элементами 2 И 70-72 и элементами 2 ИЛИ 85-87. Прохождение сигнала "Воздух отключен" с кнопки 60 управления (фиг. 5) на второй вход триггера 74 возможен лишь при наличии и ина втором входе логического элемента 2 И 70, что возможно лишь при наличии одного из двух сигналов "Продувка азотом" на выходе логического элемента 31 И 83 или "Продувка аргосеном на выходе логического элемента 3 И 89, что приводит к появлению "1" на выходе логического элемента 2 ИЛИ 86, а следовательно, на входе элемента 2 И 70. Аналогично происходит отключение азота и аргона.Регулирование расхода технологических газов на конвертор (фиг. 2) осуществляется регулирующими клапанами 20-22 воздуха, азота, аргона, от блоков 33-35 регулирования расхода воздуха, азота, аргона. Измерение текущего расхода технологических газов осуществляется измерительными диафрагмами 23-25 воздуха, азота, аргона в комплекте с датчиками 26-28 расхода воздуха, азота, аргона блоком 53 извлечения корня (фиг, 4) с выводом текущего значения расхода на вторичный прибор 54. Регулирование расхода производится регулятором 55 по стандартному,ПИ закону регулирования. Возможно ручное управление регулирующим клапаном от ручного задатчика 56, при этом выбор режима управления "Ручной/Автоматический" осуществляется блоком 57 ручного управления.Работа схемы индивидуального регулирования расхода технологических газов на фурмы аналогична работе схемы регулирования расхода воздуха, азота и аргона, однако она дополнительно содержит схему контроля зарастания донных фурм металлом в составе: датчика48 давления (Фиг. 3), блока 49 извлечения корня, блока 50 умножения, задатчика 51 коэффициента пропорциональности блока 52 сравнения и сигцализаФ5 ции.Работа схемы основана на известном Соотношении между давлением и расходом при протекании газа через фурму.О Где Я - текущее значение расхода,К - коэффициент пропорциональности; 5Р - давление газа перед Фурмой,Блок 52 сравнения и сигнализациивырабатывает на своем выходе сигналц".при нарушении этого равенства,что происходит при эарастании Фуриы. 20Задание расхода газа на фуриуавтоматическом режиме осуществляется блоком 17 управления (фиг. 2) сКоррекцией расхода в зависимости отчисла нерабочих фури.25Режим интенсивной продувки металЛа аргоном осуществляется нажатиемкнопки 65 управления (Фиг. 5). Принормальном давлении аргоца в технологическом трубопроводе (ключ 69 открыт)30сигнал с кнопки поступает на первыйвход таймера 73, .устанавливая его всостояние, при котором на его первомвыходе появляется, сигнал "1", на вто"ром выходе сигнал "0", происходит загорание табло 81. Сигнал черезвыход У 4 блока управления поступаетна вход отсечного клапана 18 (фиг.2)и открывает его. Начинается интенсивная продувка металла аргоном без регулирования его расхода, при этом обратные клапаны 5 отсекают фурмы конвер.тора от узлов индивидуального регулирования. Сигнал "0", поступая цатретьи входы логических элементов 453 И 82-84, отключает сигналы "Продувка воздухом", "Продувка азотом", "Продувка аргоном" ца выходах логическихэлементов 3 И 82-84. Ключи 92 - 94. Сигнал "1" с первого выхода триггера 77 производит включение таймера 73. Уставка таймера 73 соответствует времени интенсивной продуви металла аргоцои. После завершения ццтенсннной продувки сигнал с выхода таймера 73, поступая ца второй вход триггера 77, устанавливает его в первоначальное состояние. При этом отсечной клапан 18 закрывается и на вход блоков 33-35 регулирования и узлов индивидуального регулирования поступают сигналы задания расхода. Рассмотрим работу системы в третьеи режиме.При пропадании давления газа на включенном канале, например воздуха при наличии сигнала "Продувка воздухом", или обесточивание системы управления на выходе логического элемента 4 ИЛИ 88 появляется сигнал "0", происходит выключение отсечного клапана 19 и подключение Фури конвертора к резервному трубопроводу 110 азота - "Азот 2", С этой целью клапан 19 выбран нормально открытыи, Наличие данного режима позволяет сохранить донные фурмы от зарастания иеталлом при аварийной ситуации.Использование в процессе комбинированной продувки (по схеме кислород - инертные газы) предлагаеиой системы позволяет увеличить срок службы донных фури (продувочных элементов) и и в целом днища конвертора на 107. вследствие более равномерного износа, увеличить срок службы днища конвертора на 2 Е вследствие исключения аварийных ситуаций, вызванных закупориванием фурм металлом. Кроме того, выплавляемьп металл имеет более низкое до 0,037 содержание углерода, а выход годного повьппается на 1 кг/ тн.Формула изобретенияСистема управления подачец технологических газов в конвертор при донной продувке преимущественно с подводом газов к нескольким продувочным Фурмам по системе трубопроводов, содержащая измерительные диафрагмы и датчики расхода воздуха, азота, аргона, клапаны регулирования расхода воздуха, азота, аргона, блоки регулирования расхода воздуха, азота, аргона, вторичньп прибор, датчики давления воздуха, азота, аргона, блок управления, причем входы вторичного прибора соединены с датчиками давления воздуха, азота, аргона, а выходы - с блоком управления, измерительные диафрагмы расхода воздуха, азота, аргона соединены через соответствующиедатчики и блоки регулирования с кла- и вторым входом блока сравнения и сигпанами регулирования расхода воздуха, нализации, выход которого является азота, аргона, о т л и ч а ю щ а я - выходом узла индивидуального регулис я тем, что, с целью повьппения стой- рования, выход задатчика расхода сое кости донных Фурм и днища конвертора, динен с первым входом блока ручногд выхода жидкой стали и производитель- управления, второй вход которого явля- ности конвертора, она снабжена двумя ется входом узла индивидуального ределителями газов.по фурмам, узлом ин- гулирования, выход блока ручного упдивидуального регулирования расхода 1 О равления соединен с вторым входом регазов на каждую донную фурму, двумя гулятора, выход которого соединен с отсечньь клапанами, .установленными входом усилителя мощности, выход усика трубопроводах для подвода аргона лителя мощности соединен с регулирую- и азота из резервного источника, дву- щим клапаном, выход датчика давления мя обратными клапанами на каждую дон б соединен с входом второго блока извленую фурму, причем трубопроводы для чения корня, выход которого соединен с подвода аргона и азота из резервного с первым входом блока умножения, втоисточника после отсечных клапанов рой вход блока умножения соединен с объединены и общий трубопровод соеди- задатчиком коэффициента пропорциональнен с входом первого делителя газов, 2 О ности, выход блока умножения соединен по фурмам, выходы которого через об- с первым входом блока сравнения и сигратные клапаны соединены трубопрово- нализации.дами с донными фурмами, кроме того, 3. Система по п. 1, о т л и ч а ю - трубопроводы для подвода воздуха, щ а я с я тем, что блок регулироваазота и аргона после клапанов регу ния расхода воздуха, азота и аргона лирования объединены и общий трубо- содержит блок извлечения квадратногб провод соединен с входом второго де- корня, вторичный прибор, регулятор, лителя газов по фурмам, выходы кото- задатчик расхода, блок ручного управ" рого через узлы индивидуального регу- ления, усилитель мощности, причем лирования расхода газов и обратные ЗО второй вход блока регулирования явля- . клапаны соединены трубопроводами с ется входом блока извлечения квадрат- данными Фурмами, причем выходы узлов ; ного корня, выход которого соединениндивидуального регулирования соеди- с входом вторичного прибора и вторым нены с входами блока управления, выхо- входом регулятора, первый вход котоды которого соединены с входами уз- З рого является первым входом блока релов индивидуального регулирования, гулирования, выход регулятора соедивыходы блока управления соединены снен с вторым входом блока ручного упвходом первого отсечного клапана, . Равления, первый вход которого соедипервьи входами блоков регулирования нен с задатчиком расхода, выход блока расхода воздуха, азота, аргона, вхо Ручного управления соединен с входом дом второго отсечного клапана. усилителя мощности, выход которого2. Система по и. 1, о т л и ч а ю - является выходом блока регулирования. щ а я с я тем, что узел индивидуаль. Система по и.1, о т л и ч а юного регулирования расхода газов на щ а я с я тем, что блок управления фурму содержит клапан регулирующий, 45 содержит семь кнопок управления, клюусилитель мощности, регулятор, измери- чи, четыре триггера, таймер, четыре тельную диафрагму, датчик расхода, табло, три логических элемента 2.И, два блока извлечения корня, прибор три логических элемента 3 И, три ловторичный, блок ручного управления, гических элемента 2 ИЛИ, логический задатчик расхода, датчик давления, 50 элемент 4 ИЛИ, два сумматора, источблок умножения, задатчик коэффициен- , ник опорного напряжения, блок делета пропорциональности, блок сравнения ния, усилитель выходных сигналов, и сигнализации, причем выход измер- три задатчика расхода, причем сооттельной диафрагмы соединен с входомветствующие входы блока управления датчика Расхода, выход которого сое являются первыми входами первого динен с входом первого блока извлече- ключа и первого логического эления корня, выход первого блока извле- - мента 3 И, первыми входами второчения корня соединен с первым входом го ключа и второго логического элерегулятора, входом вторичного прибора мента 3 И, первыми входами третьего,четвертого ключей и третьего логического элемента 3 И, выходы первой, третьей, пятой, седьмой кнопок управления соединены соответственно с вто 5 рыми входами с первого по четвертый ключей, выходы которых соединены соответственно с первыми входами с первого по четвертый триггеров, выходы второй, четвертой, шестой кнопок 10 управления соединены соответственно с первыми входами, первого, второго, третьего логических элементов 2 И, выходы которых соединены соответственно с вторыми входами первого, второ го, третьего триггеров, первые выходы которых соединены соответственно с первым, вторым, третьим табло и вторыми входами первого, второго, третье,го логических элементов 3 И, второи 1выход четвертого триггера соединен с третьими входами первого, второго, третьего логических элементов 3 И, выход первого логического элемента ;3 И соединен с первым входом пятого 25 ключа, первым входом первого и вторым входом третьего логических элементов2 ИЛИ, третьим входом логического элемента 4 ИЛИ, выход второго логического элемента 3 И соеДинен с пер" ЗО вым входом шестого ключа, вторым входом первого и первым входом второго логических элементов 2 ИЛИ, вторымвходом логического элемента 4 ИЛИ, выход третьего логического элемента 3 И соединен с первым входом седьмого ключа, вторым входом второго и первым входом третьего логических элементов 2 ИЛИ, первым входом логического элемента 4 ИЛИ, выход которогоявляется выходом У 5 блока управления,выходы первого, второго, третьегологических элементов 2 ИЛИ соединенысоответственно с вторыми входами третьего, первого, второго логическихэлементов 2 И, первый выход четвертого триггера соединен с входом таймера,выходом У 1 блока управления, четвертымвходом логического элемента 4 ИЛИ,четвертым табло, выход таймера соединен с вторым входом четвертого триггера, выходы эадатчиков расхода воздуха, аэота, аргона сбединены соответственно с вторыми входами пятого,.шестого, седьмого ключей, выходы которыхсоединены соответственно с первым,вторым, третьим входом первого сумматора и выходами блока управления, вы.ход первого сумматора соединен с первым входом блока деления, выход которого соединен с входом усилителя выходных сигналов, первые входы остальныхключей, начиная с восьмого, являютсявходами блока управления, вторые входы этих ключей соединены с выходомисточника опорного напряжения, выходы ключей соединены соответственно свходами второго сумматора, выход которого соединен с вторьм входом блокаделения, выходы усилителя выходныхсигналов являются соответственно одноименньпи выходами блока управления.1539212 дик. Уг ык ык,8 Составитель А.Абросимовактор Т.Лазоренко Техред М.Коданич Корре Юекмар сное НТ ССС рытиям и 4/5