Способ управления процессом вакуумирования металла

 

Изобретение относится к внепечной обработке стали и может быть использовано для проведения процесса вакуумирования металла циркуляционным способом. Цель изобретения - сокращение времени вакуумирования и повьшение качества металла. Управление ведут, измеряя давление в вакуумной камере, определяют массу статического слоя металла и по максимуму от разности между массой металла в вакуумной камере и массой статического слйя металла определяют требуемый расход инертного газа, соответствующий оптимальному режиму дегазации .1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (51) 4 С 21 С 7/10

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К AВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЬП ИЯМ

ПРИ ГННТ СССР (21) 4243824/31-02 (22) 11 .05.87 (46) 30.12.88. Бюл. 9 48 (72) Б.П. Чумаков, Б.Г. Восходов, А.10. Петунин, А.И. Потехин, В.И.Сыров и Л.С. Ефремова (53) 669.18.046.517(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

9 759626, кл. С 21 С 7/10, 1 978. ! (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ВАКУУМИРОВАНИЯ METAJUIA (57) Изобретение относится к внепечной обработке стали и может быть ис„.SU„„1447875 А 1 пользовано для проведения процесса вакуумирования металла циркуляционным способом. Цель изобретения сокращение времени вакуумирования и повышение качества металла. Управление ведут, измеряя давление в вакуумной камере, определяют массу стати— ческого слоя металла и по максимуму от разности между массой металла в вакуумной камере и массой статического слоя металла определяют требуемый расход инертного газа, соответствующий оптимальному режиму дегазации. 1 ил.

1447875 пi- h np ho i

+ h - И), (3) 30

Изобретение относится к внепечной обработке стали и может быть использовано для проведения процесса вакуумирования стали циркуляционным спо- 5 собом.

Цель изобретения. — повышение качества металла и сокращение времени, вакуумирования.

На чертеже схематически представлено устройство для осуществления способа.

На установке 1 циркуляционного вакуумирования под жестко закрепленные кронштейны 2 установлены тензодатчи- 15 ки 3. Сигналы с тензодатчиков 3 усиливаются тензоусилителем 4. Сумматор 5 преобразует усиленные сигналы тензодатчиков в сигнал, пропорциональный весу металла в камере, кото- 20 рый регистрируется самопишущим прибором 6. Через трубопровод монотрон 7 соединен с внутренней полостью камеры, питание монотрона и усиление сигнала производится блоком 8 усиления, сигнал с которого,пропорциональный давлению в камере, регистрируется самопишущим прибором 9.

Микропроцессорное устройство для определения массы движущегося слоя металла в вакуумной камере состоит из блоков 1 0 задания, предназначенных для установки исходных величин (Р„ h„, h è С), блоков операционных усилителей 11, через коэффициент усиления которых устанавливаются коэффициенты А,В,Д,Л и Г, блоков 12 аналог-цифра, предназначенных для преобразования аналогового сигнала в двоичный код, центрального 40 процессора 13, обрабатывающего поступающую информацию портов 14 ввода, порта 15 вывода, обеспечивающих ввод и вывод информации, преобразующих двоичный код в команду на вклю- 45 чейие сегмента формирователей 16 и светового индикатора 17.

Регулирование расхода инертного газа (аргон) производится регулировочным вентилем 18, измерение его расхода осуществляется путем контроля перепада давления на диафрагме

19 дифманометром 20 с регистрацией данных самопишушим прибором 21 °

Высота подъема металла в установ55 ке определяется из формулы

Р.К где P — атмосферное давление, g — плотность жидкой стали (7000 кг/м ); — ускорение силы тяжести, При заполнении вакуумной камеры металлом высота подъема составляет где 11„ — высота подъема металла в рукавах;

h „„- высота слоя металла в вакуумной камере, именуемая в дальнейшем высотой статического слоя металла.

Используя устройство, получаем, что масса металла, которая заполнила вакуумную камеру установки, из-за снижения давления равна

2 в Pa P» ЬиРм

М =dq„— (— — — +

4 РмК мй Ям где M „ — масса статического слоя металла в вакуумной камере;

d „ — внутренний диаметр вакуумной камеры;

h — толщина слоя; вщ — плотность шлака, h „ — глубина погружения рукавов установки в металл, находящийся в ковше, Н вЂ” расстояние,от конца рука— вов установки до днища вакуумной камеры.

В формуле (I) все параметры постоянны, кроме давления в вакуумной камере (Р,) и исходной глубины погружения рукавов в металл, находящийся в ковше (h,„„) Глубина погружения рукавов установки в металл уменьшается за счет того, что,как только металл начинает заполнять рукава и вакуумную камеру установки, его уровень в ковше понижается на величину ДЬ „вв, которая в свою очередь равна

4М вч 1 ков = -,, < ) (4) кОВ м где И „ — масса металла, находящаяся в рукавах и вакуумной камере установки в процессе вакуумирования;

d „„ — внутренний диаметр ковша (площадью рукавов установ1447875 ки, погруженных н расплав, пренебрегаем).

Произведя подстанонку, получим л. т Р» h»l P>

M„„d»p„(Р» p„g р мК

4М,„

1 пм 1 !,! р

»ое

Из анализа выражения (5) следует, что, заложив в микропроцессор про грамму по формуле (5) и ввода неФ прерывно данные о давлении в вакуум- 5 ной камере (P») и о массе металла, находящегося в установке, можно. иметь информацию о массе статического слоя металла в вакуумной камере в процессе вакуумирования.

Масса движущегося слоя металла в вакуумной камере определяется из выражения

M< = M gy Mcт, ° (6)

Произведя подстановку (5) и (6),1 окончательно получим, что масса движущегося слоя металла, характеризующая его расход через вакуумную камеру установки, равна 30

M д C AP „Bh щ Dh „„„+ (! +K)M у+ ГР»» (7) здесь

А = — d

С= — — d р Н В= — d°1i 2 . rr

Я г

»ц»1 D 4 8» и»

1 d о,рм

Л = 1+К.

Г =

4я

Из выражения (7) следует, что, вводя в микропроцессор значения С, AP, ВЬщ, Dh „„„ а также текущее значение (1+К)М у и ГР», на световом индикаторе можно получать информацию о.величине Мд, что характеризует интенсивность дегазации металла при его прохождении через вакуумную камеру установки.

Процесс накуумиронания металла осуществляют следующим образом.

Под рукавами установки устанав- 55 ливают ковш с расплавом. Оператор включает тензометрическую аппаратуру и устройство измерения давления н камере. На тензоусилители 4 компенсируется масса установки 1 и стрелку прибора б выводят на середину шкалы. По указанию оператора рукава установки погружают в ковш с распланом на глубину 600-700 MM. В результате возникающей выталкивающей силы показание приборов 6 уменьшается, причем при прохождении рукавами установки шлака скорость изменения выталкивающей силы меньше,чем при погружении рукавов в металл,при этом скорость изменения выталкивающей силы возрастает в два раза. Используя данные о внешних и внутренних диаметрах рукавов установки и о ве= личине выталкивающей силы, оператор определяет толщину шлака в ковше (h ) и исходную глубину погружения рукавов в металл („„ ), Оператор вводит в блоки 10 данные Р, Ь»„Ь„п,,и

С, а также тензоусилителем 4 выводит стрелку прибора .6 на нулевую отметку шкалы. Включают вакуумные насосы. Камера заполняется расплавом, образуя при этом статический слой металла (М,т „ ). Как только прибор 9 показал, что снижение давления в камере прекратилось, оператор вводит во всасывающий рукав установки 1 инертный газ ° В результате явления эргазлифта н вакуумную камеру поступает расплав, который образует движущийся слой металла,обеспечивающий движение расплава в сливном рукаве. Появление движущегося слоя металла фиксируется датчиками

3, сигнал с которых через тензоусилитель 4, сумматор 5 и измерительный прибор 6 поступает на блок операционного усилителя ll, с .него аналоговый сигнал приходит на блок 12 првобраэонания аналогового сигнала в двоичный код. С монотрона 7 сигнал поступает на блок 8 усиления, а с него через измерительный прибор 9на операционный усилитель 11, с которого аналоговый сигнал поступает на блок 12 преобразователя. На блоки

12 приходят также сигналы с остальных датчиков. Затем согласно заложенной программе микропроцессор в течение с десять раз считывает и суммирует данные о массе металла в вакуумной камере (М ц„) и давлении в ней. Полученные результаты делятся на десять и как средние значения (1+K)M Q< и ГР» рзакладываются в оперативную память. По следующей коE l(4

MëHäе прои водится последовательный опрос портов ввода с информацией о С, АР, Bh„, Dh„„ и занесение полученных данных в регистры памяти.

Затем по программе в блоке арифметическо-логического устройства производится обработка данных иэ регистров памяти, и результат в виде значения М, н двоичном коде поступает в порт 15 вывода, Следующий этап заключается в считывании информации иэ порта 15 вывода, соответствующей ее обработке в формирователях 1 6, а затем в ее выдаче на световой индикатор !7, на котором высвечивается цифровая информация о массе движущегося слоя металла в вакуумной камере установки. Программа по вычислению МА циклическая, следовательно, через заданные промежутки времени микроЭВМ вновь высвечивает М и выдает информацию на световой индикатор

17.Оператор,имея информацию î М<, дискретно увеличивает расход инертного газа (аргон) до момента, когда по достижении максимума M начнет умень4 шаться. Тогда оператор уменьшает расход инертного газа до момента, когда, пройдя максимум, N* вновь уменьшается. По мере дегазацию металла в ковше гаэовыделение из него во всасывающем рукаве установки сокращается, расход массы металла через вакуумную камеру уменьшается, соответственно уменьшается Мд, оператор вновь по максимуму МА определяет требуемый расход инертного газа. Как только уменьшение М прекратилось, следовательно, металл дегазирован, процесс вакуумной обработки заканчивают. Таким образом, измеряя массу металла и давление в вакуумной камере и испоЛьзуя в системе контроля микропроцессор, проводится вакуумирование металла в оптимальном режиме, ооеспечивая этим мини7875 6 мизацию времени обработки металла под вакуумом.

При вакуумировании опытных плавок

5 раскисленных сталей наблюдается изменение давления в вакуумной камере в начале плавки — 3999 Па (30 мм рт. ст.),в конце — 666 Па (5 мм рт ° ст.), время вакуумирования 8 мин.. В результате снижения давления масса металла в вакуумной камере уменьшается на 270 кг.

Проведенное опьггное вакуумирование плавок показало, что при исполь15 зовании способа управления время вакуумирования сокращается на 8-IOX содержание водорода стабильно снижается больше 20-257 по сравнению с обычным вакуумированием, количест20 во кислорода уменьшается на 25-30Х, а количество неметаллических включений снижается на 30-35Х.

Предлагаемый способ управления позволяет вакуумировать на одной и

25 той же установке раскисленные, полураскисленные и нераскисленные стали. формула изобретения

30 Способ управления процессом вакуумирования металла, включающий экстремальное регулирование подачей инертного газа в вакуумную камеру в зависимости от массы движущегося слоя в вакуумной камере, определяемой как разность между массой металла в вакуумной камере и массой статического слоя металла в ней, о т л и ч а ю— шийся. тем, что, с целью повыще40 ния качества металла и соКращения времени вакуумирования, после подачи инертного газа в вакуумную камеру измеряют в ней давление и по разности между атмосферным давлением и дав46 лением в вакуум-камере корректируют значение массы статического слоя металла в вакуумной камере.

144787 ;

Составитель А. Абросимов

Редактор М. Петрова Техред И.Верес

Корректор И. Муска

Заказ 6810/29

Тираж 545

Подписное

Производственно †полиграфическ предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5