Устройство для контроля уровня ванны в конвертере

 

Изобретение относится к черной металлургии, а именно к контролю и регулированию проце сса кислородноконйертерной плавки, и предназначено для контроля уровня ванны в конверте- , ре. Цель - увеличение точности и надежности контроля. В основу техничес - кого решения положен контроль уровня анны с учетом влияющих на этот параг метр массо-теплообменных процессов„в о 1 Изобретение относится к черной мет таллургии, а именно к контролю и регулированию процесса кислородно-конвертерной плавки. Целью изобретения является увеличение точности и надежности контроля уровня ванны в конвертере. На фиг.1 представлена схема устройства для контроля уровня ванны в конвертере; на фиг.2 - схема .блока определения амплитуды колебаний давления , газов в конвертере; на фиг.З - то же, степени окисления углерода рабочем пространстве конвертера, определяемых скоростью обезуглероживания , а также температурой расплава. Благодаря использованию дополнительных блоков определения амплитуды колебаний давления газов в конвертере, например на резонансной частоте, скорости обезуглероживания ванны, степени окисления углерода до СО в полости конвертера, определения внутреннего радиуса цилиндрической части конвертера и связей между ними возможен контроль уровня ванны в кон-- вертере по ходу продувки с более высокими точностью и надежностью. Использование более точного и над.ежиого выходного параметра устройства при управлении плавкой приводит к уменьшению числа промежуточных повалок агрегата , повышению его производительности и экономии огнеупорных материалов , что снижает себестоимость выплавляемой стали. 10 ил. (/; с до СО в полости конвертера; на фиг.4 - то же, скорости обезуглероживания ванны на фиг.5 - то же,- внутреннего радиуса цилиндрической части конвертера; на фиг.6 - схема первого вычислительного блока; на фиг.7 - схема второго вычислительного блока; на фиг.8 - схема третьего вычислительного блока; на фиг.9 - схема четвертого вычислительного блока; на фиг.О- схема конвертера с геометрическими размерами. а ОС ч о; о;

СОЮЗ СОНЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК 511 4 С 21 С 5/30

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ и АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

L.. J

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4301229/23-02 (22) 31 . 08,87 (46) 07.03.89, Бюл. Ф 9 (71) Киевский институт автоматики им.XXV съезда КПСС (72) В.С.Богушевский, Н.А.Сорокин

И.В,Присяжнюк и Н.С,Церковницкий (53) 669,184.244 .66(088.8) (56) Авторское. свидетельство СССР

У !089141, кл. С 21 С 5/30, 1983 °

I (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ УРОВНЯ

ВАННЫ .В КОНВЕРТЕРЕ (57) Изобретение относится к черной металлургии, а именно к контролю и регулированию процесса кислородноконвертерной плавки, и предназначено. для контроля уровня ванныв конверте-. ре . Цель — увеличение точнос ти и надежности контроля. В основу техничес кого решения положен контроль уровня ванны с учетом влияющих на этот пара-, метр массо-теплообменных процессов„в

Изобретение относИтся. к черной ме-. таллургии, а именно к контролю и регулированию процесса кислородно-конв рртерной плавки.

Целью изобретения является увеличениее точно с ти и надежно с ти контроля уровня ванны в конвертере.

На фиг.1 представлена схема уст- ройства для контроля уровня ванны в конвертере; на фиг. 2 — схема .блока определения амплитуды колебаний давления, газов в конвертере; на фиг ° 3то же, степени окисления углерода

„„ЯО „„1463769 рабочем пространстве конвертера, определяемых скоростью обезуглероживания, а также температурой расплава.

Благодаря использованию дополнительных блоков определения амплитуды колебаний давления газов в конвертере, например на резонансной частоте, скорости обезуглероживания ванны, степени окисления углерода до СО в полости конвертера, определения внутреннего радиуса цилиндрической части конвертера и связей между ними возможен контроль уровня ванны в кон вертере по ходу продувки с более высокими точностью и надежностью, Использование более точного и надежно- а

ra выходного параметра устройства при управлении плавкой приводит к уменьшению числа промежуточных повалок агрегата, повышению его производительности и экономии огнеупорных материалов, что снижает себестоимость выплавляемой стали. 10 ил. 1ш®1

М

Ol Я

2 до СО в полости конвертера; íà Ое фиг.4 — то же, скорости обезуглерожи- Я вания ванны на фиг.5 — то же, внутреннего радиуса цилиндрической части конвертера, на фиг.6 — схема первого вычислительного блока; на фиг,7 схема второго вычислительного блока; 3 на фиг.8 — схема третьего вычислительного блока; на фиг.9 — схема четвертого вычислительного блока; на фиг,10схема конвертера с геометрическими размерами. з

1463769 четвертого блока 28 сложения, Первый

Устройство (фиг,1) содержит послевыход-второго вычислительного блоовательно соединенные между собои е том блок 29 атчик 1 давления газов в конверте- ка 35 подсоединен к шестому блоку

2 умножения, второй и третий выходыре предварительный усилитель

4 в- соответственно к третьему и четвертонизкочастотный фильтр 3, блок авму вычислительным блокам 36 и 37, а томатического усиления, смеситель 5 четвертый — к третьему вычислительнос подключенным к нему гетеродином 6, му блоку 36. Первый и второй выходы полосовой фильтр 7, усилитель 8, деб 36 т етьего, вычислительного блока сотектор 9. Вход блока 10 определения 10 р единены соответственно с вторыми вхоамплитуды колебания давления газов д 30 32дами пятого и шестого блоков 30 и 3в конвертере соединен с предвари1 а выхо — с вхо-: сложения, а выход четвертого вычис:тельным усилителем, а выход — с вхолительного лока — с вт р б 37 — торым вхоом первого блока 11 умножения, втод р дом блока 21 сравнения. Кроме того, ой вход которого подключен к выхо- 15 р д четвертый вычислительный блок 37 сое ду д етектора 9. Выход первого. блодинен с первым выходом блока 33 опре ка 11 умножения соединен с входом деления внутреннего радиуса цилиндривторого блока 12 умножения, второи ческой части конвертера и вторым и вход которого подсоединен через пер14 третьим выходами первого вычислительвый блок 13 сложения, третий блок 1 20 ного блока 34, Выход третьего блоумножения к выходу блока 15 определе00 ка 28 сложения соединен с регистриния степени окисления углерода до в полости конвертера, Второи выход Рующ р щим прибором 38, Блок 10 определения амплитуды коблока 15 определения степени окисления углерода до в полости к

СО ости конвер- 25 лебаний давления газов в конвертере тера через четвертыи лок б 16 умноже- (фиг,2) содержит первый узел 39 сравния, второи лок б ок 17 сложения подклю- нения, соединенный с третьтм ключен к входу пятого блока 18 умножения, чом 40, и второй узел 41 сравнения, к которому также подключен лок б 19 соединенный с четвертым ключом 42, Т етий ключ 40 соединен через первый определения скорости обезуглерожива- 30 р

44. ния ванны, соединенныи с тр етьим.. вы- . узел 43 задержки с первым узлом памяти схема сброса которого соеди- ходом блока 1 5 определения степени

9 ! иена с выходом первого узла 39 сравокисления углерода до СО в полости

18 м- нения который также соединен с перконвертера. Выход пятого блока умЭ б 20 вам узлом 45 дифференцирования, Кроножения подключен к первому локу ме того схема сброса первого узеления второй вход которого соеди J д - р ла 44 памяти соединена через второи нен с выходом второго блока 1 2 умно47 узел 46 задержки с вторым узлом жения а выход — с блоком 21 сравне42

Э блок НЕ 22 с дифференцирования. Четвертый ключ ния соединенным через блок НЕ . с

1 через третии узел задер

48 жки соедипервым 23 и непосредственно с втонен с вторым узлом 49 памяти, схема

ым 24 ключами, выходы которых через р сброса которого соединена с выходом блок ИЛИ 25 соединены с третьим блоIfI второго узла 41 сравнения, которь ком 26 сложения, Выход первого бло47 фтакже соединен с вторым узлом ди— ка 20 деления соединен через второи и

28 ференцирования, Кроме того, схема блок 27 еления и четвертый блок 45 бло д сброса второго узла 49 памяти соедисложения с вторым входом первого иена через четвертый узел 50 задержключа 23, а также через шестои лок

30 о- ки с первым узлом 45 дифференцироваблок 29 умножения, пятый блок слоиэвлечения корня шестой блок 32 сложения к второму Б0 лов 45 и 47 дифференцирования соедивходу второго ключа 24„ Первый выход нены через блок ИЛИ 51 и пятый

53 блока 33 определения внутреннего ра- у зел 52 задержки с пятым ключом

44 диуеа цилиндрической части конверт— е- Выхо ы первого и второго узлов д б 27 е и 49 памяти соединены соответственно ра подсоединен к второму лаку д то ого узлов 39 ления, первому вычис слительному бло- бб с входом первого и второго узлов пе вого sку 34, а второй выход — к перв второму вычис ому вычислительным блокам 34 и 35. ла 54 суммирования, выход которого

ыхо

Пе вый выход первого 34 вычислитель- . соединен с пятым ключом 53. В д

Первый выход первого в ного блока соединен с вторым входом пятого ключа соед е ча 53 сое инеи с входом

5 14 третьего узла 55 памяти, схема сброса которого соединена с блоком

ИЛИ 5! .

Блок 5 определения степени окисления углерода до СО в полос ти конвертера (фиг,3) содержит анализаторы 56 и 57 состава отхоцящих газов на СО и СО, соединенные с вторым узлом 58 суммирования, анализатор 59 состава отходящих газов на О,соединенный с третьим узлом 60 суммирования, к которому, кроме того, подключен анализатор 57 состава отходящих газов на CO. Выходы третьего и второго узлов 60 и 58 суммирования соединены с первым узлом 61 деления, подсоединенным к четвертому узлу 62 б суммирования.

Блок 19 определения скорости обезуглероживания ванны (фиг.4) содержит анализаторы 63 и 64 состава дутья на азот и аргон, соединенные с пятым узлом 65 суммирования. Анализаторы 66 и 67 состава отходящих газов на аргон и азот соединены с шестым узлом 68 суммирования, Пятый и шестой узлы 65 и 68 суммирования подсоединены к второму узлу 69 деления, выход которого связан с первым узлом 70 умножения, Второй вход перво» го узла 70 умножения связан с датчиком 71 расхода кислорода, а выход— с вторым узлом 72 умножения, выход которого является выходом блока 19, Блок 33 определения внутреннего радиуса цилиндрической части конвертера (фиг.5) содержит первый узел 73 задания, первый и второй выходы которого соединены с третьим узлом 74 умножения, а третий — с седьмым узлом 75 суммирования, который также связан с третьим узлом 74 умножения, Четвертый, пятый и шестой выходы первого узла 73 задания подсоединены к восьмому узлу 76 суммирования, к которому также подключен датчик 77 расстояния сопла фурмы от ее исходного положения до уровня ванны. Выход узла 76 подсоединен к четвертому узлу 78 умножения, к которому, кроме того, подсоединен второй выход первого узла 73 задания. Выходы седьмого узла 75 суммирования и четвертого узла 78 умножения подключены к третьему узлу 79 деления, выход которого подключен к узлу 80 извлечения корня и является первым выходом бло63769 6 ка 33, Выход узла 80 извлечения. корю ня является вторым выходом блока 33.

Первый вычислительный блок 34

5 (фиг.6) содержит второй узел 81 задания, соединенный с пятым узлом 82 умножения и первым узлом 83 возведения в степе-.ь, Выходы узлов 82 и 83 соединены с девятым узлом 84 сумми1ð рования, выход которого подключен к шестому. узлу 85 умножения, который, кроме того, связан с вторым узлом 81 задания, Выход шестого узла 85 умножения соединен с четвертым узлом 86 деления, выход которого является первым выходом блока 34. Вторые входы пятого узла 82 умножения и девятого узла 84 суммирования соединены соответственно с узлами 80 и 79 блока 33> а выходы узлов 82 и 83 являются вторьм и третьим выходами блока 34.

Второй вычислительный блок 35 (фиг ° 7) содержит третий узел 87 за25 дания, соединенный с десятым узлом 88 суммирования, к которому также подсоединен узел 80 блока 33, и пятым узлом 89 деления, к которому также подсоединен десятый узел 88 суммирования. Выход пятого узла 89 деления соединен с вторым узлом 90 возведения в степень, выход которого является первым выходом блока 35. Выходы третьего узла 87 задания являются вторым и третьим выходом блока 35, 35 а выход пятого узла 89 деления — четвертым выходом блока 35.

Третий вычислительный блок 36 (фиг.8) содержит седьмой узел 91 умно40 жения, соединенный с узлами 87 и 89 блока 35, выход которого связан с третьим узлом 92 возведения в степень. Выход третьего узла 92 возведения в степень связан с одиннадцатым

45 узлом 93 суммирования, второй вход которого связан с седьмым узлом 91 умножения, а выход является первым выходом блока 36, вторым выходом которого является выход узла 92, Четвертый вычислительный блок 37 (фиг. 9) содержит двенадцатый узел 94 суммирования, соединенный с восьмым узлом 95 умножения, второй вход которого связан с узлом 87 блока 35, 55 а в од Является в mopoM блока 37.

Двенадцатый узел 94 суммирования соединен с первым выходом блока 33 определения внутреннего радиуса цилиндрической части конвертера (узел 79)> (2) (3) (5) 7 1463769 . 8 вторым и третьим выходами первого 34 характеристики колебаний давления вычислительного блока (узлы 82 и 83), В качестве датчика а 1 давления ra- Согласно первому закону термодинаэов в конвертере может быть исполь- мики зован стандартный измеритель давле(1) ния с усилителем. г е ДЯ - теплота сообщаемая рабочеОтбор давления газа в полости кон- гд ДЯ вертера располагается в шлемной час- му телу,кДж;

Д 11 — изменение внутренней энерти конвертера над цапфой и представ- 10 гни рабочего тела, кДж. ляет собой трубу, приваренную к кор"

Кроме того, тепловыделение в сиспусу конвертера в сообщающуюся с по теме в течение одного цикла колебалостью конвертера через отверстие в футеровке. эмери

И тель давления рас- ния можно определять как алаш полагается на наружном конце трубы 15 Д а в водоохлаждаемом кожухе, Коммуника- f г е - удельная теплота сгорания ции (для подвода газа, подвода и от- гд вода воды, подвода кабеля) введены тдплива кДж/кг (для газоS образного топлива кДж/кг через отверстие в неприводнои цапфе

20 при нормальных условиях); конвертера.

Подвод сжатого воздуха к отбору U — асход топлива, кг/с л Р Д

f — частота колебаний давления давления газа в полости конвертера предотвращает ошлаковыв ание отверс- газа .Гц.

S тияв фу р тия в ф те овке конвертере. их га- 25 Согласно теории классическои стеАнализаторы состава отходящих гатистики Максвелла изменени ение внутренне 1 э г и

СО СО О Аг и N состава

; ней энергии газа может быть определе- дутья на Н и Ar представляют собой, неи э ер

2 но IIO формуле например масс-спектрометрическии гаФ

m зоанализатор, В качестве датчика 71 расхода кислорода используется авто-,, ЭО г онт оля и егу- где m — масса газа, кг1 матическая система контроля и регулирования расхода кислорода, а в какг/моль; честве датчика 77 расстояния фурмы от ее исходного положения до уровня число степеней свободы двиконвертерной ванны — автоматическая

-жения одной молекулы газа! я и ег ли ования посистема контроля и регулирования по

Д Т вЂ” изменение температуры галожения фурмы. ого ег ли оБлок 4 автоматического регулиро— универсальная г вания усиления выполнен в виде усилистоянная, равная 8,314 кДж/ теля с переменным коэФфициентом уси- 40 ,/кмоль К, ления, изменяющ еняю имся автоматически, Для описания состояния реального, и служит для поддержания на выходы газа при низких давлениях и высоких блока 4 заданного значения амплитутемператупах, что имеет место в кисды акустического сигнала независимо лородно-конвертерном процессе, можот изменения амплитуды входного си - 4r н е Менделеевано использовать уравнение ендел нала, Остальные блоки могут быть выпол- Клапейрона :

3 m иены на базе стандартных блоков

ДРМ= IO. — - 1ИТ (4)

АКЭСР и стандартных средств вычислит — 1ц где ДР - амплитуда колебании давлетельной техники. 50

Исследованиями доказано, что коле- ния газа, Па;

3.

Ч - объем газа, м бания скорости обезуглероживания ванИспользуя соотношения ()-(), поны п иводят к изменению давления .гаР Д лучают выражение для амплитуды колезов в полости конвертера, которое передается по газоотводящему тракту. баний давления газа: аiUm

Используя термодинамические зави- ДР 210 3-— - — °

iVf симости от квазистационарного процесСчитая что во время продувки конса при допущении изохо рнос ти реакции Э ве те а выделяются только углеродсогорения, можно получать амплитудные Р P

1463769 10 держащие газы СО и СО для кислород-,5) можно преобразовать

Но êîHâåðòåðíoãо процесса выражение

2 0 Llсо 1со+

Г сс са (Е- ) ц сс ) 1 соД с (6) 1соД(к Ve ) к (7) получают

2.10 (У„.q„+ (1 -У„) q )u, V сь

+ (I - )i ) Рf

Учитывая, что

СΠ— 2 5 Оаг+50 (— — — - — — — О, 5); (9}

СО +.Cp г

U О, 00536 — — — " — (10}

Ц г(СО„+ Щ) 60(Ar ь N — N Ar>)U г ь 1 1 г N ü Ar„

СОг- 250 + 50

+ (1,5 г 1

Со Сог + СΠ— — — — — — — — — x

СО„- 2 5 ° О,+ 50

СО,- + СО со Рк к с с

СО г -2j 5 О а + 50 г (05)i +(15

2г

Х 00,00536 - — (СО„+ СС1, ) — — - — - — - -,ц,—

1 Ar N e- N eAr

60 " г Are @аг N> Аг (12) 3

1! где APÄ вЂ” амплитуда колебания давления газов в рабочем прост" ранстве конвертера,Па;

1 — степень окисления углерода со до СО в полости конвертера, определяемая как объемная доля окиси углерода в кон:вертерных: газах;

q q - удельные тепловые эффек.— со со ты реакции горения Углерода ванны с участием холодного кислорода соответственно до

СО и СО, равные 10460 и

31250 Дж/кг;

U — скорость выгорания углерода в ванне конвертера, кг/с> где СО,,СО,, О,, Н,,Ar„ñîäåðæàние соответственно окиси и двуокиси

СО„- 2,50 „+ 50

+, ° 0,5}

Ч г сь

С целью получения более высокого сигнала амплитуду колебаний давления газов в конвертере измеряют.на резонансной частоте.

На фиг.10 представлена геометрия конвертера и ванны.,1со — с учетом колебательных а число степеней свободы движения одной молекулы соответственно окиси и двуокиси углерода, равные 6 и 8;

ЧкуЧЬ объемы соо ветственно внутренней полости и конвертера и ванны, мз; — частота колебаний движения л газов в конвертере, Гц

Обо значив сз Vg Ъ ! где V — свободный объем конвертера сз

5 м углерода кислорода, азота и аргойа . в отходящих газах, Ж;

Arg — содержание азота и ар гона (в окружающем воздухе (принима35 ется постоянным),Ж;

N 4,Ar — содержание азота и аргона в дутье 7oo1

U U — расход соответственно отходящих газов и дутья, при нормаль40 ных условиях, мз/мин, получают

Свободный объем конвертера, когда

55 уРовень ванны находится ниже верхней конической части конвертера, 3769

146 (13) r h

h к (14) (19) + и г (Ь о Ь) р

)pe h — высота верхней конической части конвертера, м; г — радиус горловины конвертера, м;

r — внутренний радиус цилиндриЦ ческой части конвертера,м;

hù" высота свободного объема конвертера для случая, когда ! уровень ванны достигает отметки ниже верхней конической части конвертера,м.

Из формулы (13) получают

7 . + h(r +r гд-2 r„)

cb я,rz

В случае, когда уровень ванны конвертера находится вьппе цилиндрической части, свободный объем конвертера представляет усеченный конус.

Учитывая то что (1 (15)

r-r r-r

Й ll где h — высота свободного объема сп конвертера для случая,когда уровень ванны достигает отметки вьппе цилиндрической части, м;

r - радиус верхней конической р части конвертера в сечении, соответствующем отметке уровня ванны, м, получают

r + h„, r= — - — -- (r-r); (l 6)

Ф (г -г) «

V — — — (ь )

3 L h па

3r(r г) «2 . z u

+ - " — — (h ) + Зг h (17) сь сз э

«а r-h > ЗЧс«Ь

2 -«(. -.) 4

rU,- r (18) Объединяя формулы (14}-(18),получают зависимости для определения уровня ванны в конвертере:

V — --- « h(r +r.-r - 2r )

2 2

3 4

Ь„

r при V ---«h(r +r r +r ) О

1 å 1 ц р () г-r

5 при 7 — ---«h (r +r r +r ) с О

3 И, р ,где h — уровень ванны в конвертеЬ I ре, м;

h„ высота полости конвертера,м .

Внутренний радиус цилиндрической части конвертера можно определить путем преобразования уравнения м P 1 м, (20) где G> — масса металлошихтырт;

15 3 — плотность металлошихты, т/м р

V — объем металлошихты, м

Иеталлошихта в ванне конвертера зазанимае т объем, со с таящий из объемов

2О цилиндрической части и нижней части полости конвертера м = P (1 ц+Чн.ч ) р (2l) где V - объем металлошихты э цилиндЦ рической части полости конвертера, и

V объем нижней части полости конвертера, м

Объем металлошихты в цилиндрической части полости конвертера опредеЗО ляют из следующего уравнения:

Чц= «.r„ h„ (22)

1 где h — высота металлошихты в циН линдрической части полости

35 . конвертера р м.

Высоту металлошихты в цилиндрической части полости конвертера определяют по формуле як 1 се 11« у (23)

4О где 11 — высота нижней части конверн.ч гера, м, Высоту свободного объема конвертера определяют по следующему уравнению:

451=НН (24) где Н - значение высоты фурмы от ее

o6Ul исходного верхнего положения до уровня ванны,м

Н вЂ” значение высоты фурмы от ее исходного верхнего положения до кромки горловины конвертера в его рабочем положении,м.

Подставляя формулы (22)-(24) в выражении (21}, получают

Gм = "1 r (h„-Hав +H пи«+ р Ví<(25)

Учитывая, что

Gg Gh+ сч, (26) )3 14637 где G„,G> масса лома и чугуна на плавку, т, преобразуем уравнение (25):

30 л + ч Р нч (27)

1 р (), -н„„+н-)„„)

Благодаря наличйю в предлагаемом устройстве дополнительных блоков определения амплитуды колебаний давления газа в конвертере, например на резонансной частоте, скорости обезуглероживания ванны, степени окисления угле ода до СО в полости конвертера, определения внутреннего радиуса цилиндрической части конвертера и связей между ними уровень ванны в конвертере контролируют по ходу продувки с более высокой точностью и надежностью. 20

Устройство для контроля уровня ванны конвертера работает следующим образом.

С момента начала продувки кислорода через фурму сигнал о давлении га- 25 зов в рабочем пространстве конвертера поступает от датчика 1, усиливается в предварительном усилителе 2 и поступает HB низкочастотный фильтр 3, который выделяет спектр частот, соответствующих резонансной частоте свободного объема конвертера, Сигнал с выхода низкочастотного фильтра 3 поступает на вход блока 4 автоматического регулирования усиления, на выходе которого получается сигнал постоянной амплитуды со спект" ром частот, соответствующих резонансной частоте свободного объема конвертера. На смеситель 5 поступает сиг- 4О нал с выхода блока 4 автоматического регулирования усиления и сигнал,выработанныйй ге теродином 6, Разнос ть частот этих сигналов проходит через полосовой фильTp 7 усиливается уси 45 лителем 8 и выпрямляется детектором 9. С выхода детектора 9 сигнал, пропорциональный частоте колебания газов в конвертере, поступает в первый блок 11 умножения. Напряжение с выхода пр дварительного усилителя 2 поступает на вход блока 10 определения амплитуды колебанийдавления газов в конвертере, выходное напряжение которого поступает на вход первого блока 11 умножения, Выходное напряжение с первого блока 11 умножения, пропорциональное произведению

2АР„-f„, поступает на второй блок 12

69 14 умножения. Выходной сигнал, пропорциональный значению степени окисления углерода до СО в полости, конвертера, поступает с блока 15 на вход третьего блока 14 умножения, выходное напряжение которого, пропорциональное значению (1 -i ), поступает на вход блока 13. Выходйое напряжение от первого блока 13 сложения, пропоральное сумме 1с (а<о 1со )+imp э поступает на второй вход второго бло- ка 12 умножения, Выходной сигнал, пропорциональный значению степени окисления углерода до СО в полости конвертера, поступает от блока 15 на вход четвертого блока 16 умножения, выходное напряжение которого пропорционально выражению $ „ (q, -q„ ), Выходное напряжение второго блока 17 сложения, пропорциональное выражению

4 ° 10 Pg, (q -q< )+q ), поступает на пятый блок 18 умножения, в который одновременно поступает из блока 19 сигнал, пропорциональный скорости обезуглероживания ванны. Выходное напряжение из пятого блока 18 умножения поступает в первый блок 20 деления, на второй вход которого одновременно поступает выходное напряжение от второго блока 12 умножения. Таким образом, на выходе первого блока 20 деления получают напряжение, пропорциональное значению V согла=но выражению (8) . Это напряжение поступает на блок 21 сравнения, на второй вход которого от блока 37 поступает напряжение, пропорциональное .выражению

1 —. ii h(r +r г, + rp ) . При выполнении г и: Я- г

Условия Vcs » — -I h(r +r.гц+ r> ) на выходе блока 21 сравнения появляется нулевой сигнал, который инвертируется в блоке НЕ 22 и открывает первый ключ 23, Напряжение, пропорциональное значению V с выхода первого блока 20 деления поступает на второй блок 27 деления, выходное напряжение которого, пропорциональное значению

V, /гц, поступает на четвертый блок 28 сложения, С выхода блока 28 напряжение, пропорциональное разности (Ч, /г -ес,), поступает через ключ 23 и олок КЛК 25 на третий блок 26 сложения (здесь о, = в h(r +r г„-2г, ) /

/(3 ° г„), При выполнении условия

V с — -7h (r +r r +r )на выходе блосв 3

Ц U

15 1463769 16 ка 21 сравнения появляется единичный ти записано напряжение, соответствуюсигнал, который открывает второй щее максимальному значению давления ключ 24, Напряжение, пропорциональ- газов. Аналогично работает цепь: втоное параметру U с выхода первого се 1 5 рой узел 41 сравнения — ключ 42— блока 20 деления поступает на шестой третий узел 48 задеряжи — второй блок 29 умножения, выходное напряже- узел 49 памяти, но при этом на вход ние которого:пропорционально выраже- задания узла 39 сравнения подключен нию V. (здесь g =3h / и(г -r ).

2 сь ij сигнал с предварительного усилитеВыходное напряжение с шестого бло- 1р ля 2, а на параметрический вход — нака 29 умножения -поступает на пятый пряжение с узла 49 памяти.

|блок 30 сложения, выходное напряже- Таким образом, во втором узле 49 ! ние которого, пропорциональное сум- памяти записывается значение, соот + oL ° U поступает на. блок 31 изв- ветствующее минимальному .значению давZ CSy 9 лечения корня (здесь < = (r h) (r -r)) 5 ления газов, Напряжение с выходов

3 4

С выхода блока 31 напряжение, пропор- первого и второго узлов 44 и 49 памя Г Ч, — ти суммируется в первом узле 54 сумциональное выражению - 1сС,,17, „ постумирования, Б момент появления напает на шестой блок 32 сложения, с пряжения, соответствующего нулевому выхода которого напряжение, пропорци

20 на выходе первого узла 9 сравнения

4 (после достижения максимального значения давления), на выходе первого з есьо Ф rh! (r -r) поступает чеузла 45 дифференцирования появляется напряжение, которое через узел дит опуеделение паРаметРа hs соглас 25 и узел 52 задер и о рывает пятый но ф (1 нии напряжения соответствующего нуБлок 10 определения ам1 литуды ко- м а оде второго узла 41 сравлебаний давления газов в конвертере

30 значения давления). В эти моменты .Сигнал с выхоДа пРеДваРительно о сб асывается пре нее значение в

УсилителЯ 2 постУпает на вход пеР о- етьем узле 55 памяти, а новое знаго Узла 39 сРавнениЯ, на, втоуои вход чение с выхода узла 54 суммирования которого поступает напряжение с пер- пропорциональное двойному значен вого ysaa 44 DaMsTH (a данном случае напряжение соответствует нулевому). в конвертере, перепис аетТогда с выхода первого узла 39 сравнения снимается напряжение, соответэтого происходит с ствующее единичному которое откры40 ром 49 узле памяти. При появлении сигнал с предварительного усилителя сигнала на выходе второго узла

43 pH>gepeHUHposaHHa через ysea 46 держки сбрасывается первый узел 44 ки. При изменении давления газа в памяти, а при появлении сигнала на конвертере в сторону увеличения опи45 выходе первого узла ди ере ци саний цикл повторяется и.новое значе- 45 вания через четвертый узел 50 задержние записывается в первом. узле 44 р 49 паки сбрасывается второй узел памяти. При изменении значения давлеБлок 15 определения степени окиснапряжение, поступающее с узла

50 ления углерода до в п

СО олости конпамяти на вход первого узла 39 сраввертера ра отает следующ ую им образом нения оказывается выше,чем напряже1 Сигнал пропорциональный содержание с пРеДваРительного Усилителл н СО в отходящих газах, пост ает и на вь1ходе пеРвого Узла 39 сРавнениЯ анализатора 56 на второй узел 58 поЯвлЯетсЯ напРЯжение, соответствУю- суммирования Туда же одновременно щее нУлевомУ, Ключ 40 остаетсЯ зж р- пост ает сигнал от анализатора 57 тым; и значение напРяжения, записанное в узле 44 памяти„ не меняется. выхода второго узла 58 суммирования

Таким образом, в первом узле 44 памя18

17

14637 на вход первого узла 61 деления поступает сигнал, пропорциональный сумме

C0!.+ СО,„ Сигнал, пропорциональный содержанию О в отходящих газах, по5 ступает с анализатора 59 в третий узел 60 суммирования, куда одновременно поступает сигнал от анализатора 57 содержания СО в отходящих газах. С выхода третьего узла 60 сумми- )p рования на второй вход первого узла 61 деления поступает сигнал, пропорциональный выражению СО - 2,5 х х О + 50;,С выхода узла 61 деления снимается напряжение, пропорциональное первому члену правой части выражения (9). Выходное напряжение четвертого узла 62 суммирования пропорционально параметру

Блок 19 определения скорости обез- 2П углероживания ванны работает следующим образом, Сигнал, пропорциональный содержанию азота и аргона,:поступает соответственно с анализаторов 63 и 64 в 2В пятый узел 85 суммирования, выходное напряжение которого пропорционально выражению Агб И вЂ” Nz Ar (значения параметров N и Аг принимаются пог.ь стоянными и вводятся в узел суммиро- 30 вания в виде масштабных коэффициентов) . Аналогично сигнал, пропорциональный содержанию азота и аргона в отходящих газа поступает соответственно с анализаторов 66 и 67 в шестой узел 68 суммирования, выходное напряжение-которого пропорционально выражению Ar р, N r- И оАгг, Выходное напряжение второго узла 69 деления, пропорциональное выражению (Ar N - - 40 — N Ar )/(Ar N — Nz Аг ),поступь б, г 2о пает на вход первого узла 70 умножения, выходное напряжение которого пропорциональное параметру V„, поступает на второй узел 72 умножения

Выходное напряжение второго узла 72 умножения пропорционально параметру U, °

Блок 33 определения внутреннего радиуса цилиндрической части конвертера работает следующим образом, Сигналы, пропорциональные плотности металлошихты к объему. нижней части полости конвертера, поступают с первого узла 73 задания в третий узел 74 умножения, выходное напряжение которого пропорционально параметру p V „о . Выходное напряжение узла 74 поступает в седьмой узел 75

69 суммирования, в который одновременно из узла 73 задания поступает сигнал, пропорциональный массе лома и чугуна на плавку, Выходное напряжение седьмого узла 75 суммирования пропорцио нально величине G„+ Сц — p V,„„. Значение высоты положения фурмы от ее исходного верхнего положения до уровня ванны измеряется датчиком 77, выходнсе напряжение которого поступает на вос:::oA узел 76 суммирования, куда поступают также спгналы с первого узла 7: задания о высоте полости конвертера, значении высоты положения фурмьп от ее исходного верхнего положения до кромки горловины конвертера, высоты нижней части полости конвертера, Таким образом, выходное напряжени" восьмого узла 76 суммирования, пропорциональное выражению h — Н +

ОБЦ

+ Н вЂ” h„ь, поступает в четвертый узел 78 умножения. Выходное напряжение узла 78, пропорциональное выраже ию i: (h — Н + Н вЂ” h ) поступаК оаэи ц.ч ст в третий узел 79 деления, куда одновременно поступает выходное напряжения седьмого узла 75 суммирования.

Выходное напряжение третьего узла 79 деления, пропорциональное значению поступает к узлу 80 извлечения ц Ф корня, выходное напряжение которого пропорционально значению r

Первый вычислительный блок 34 работает следующим образом.

Напряжение, пропорциональное значенио радиуса горловины конвертера, поступает в пятый узел 82 умножения из второго узла 81 задания. Туда же поступает напряжение от узла 80 извлечения корня блока 33, пропорциональное параметру г . Таким образом, выходное напряжение узла 82, пропорциональное произведению r r поступает в девятый узел 84 суммирования.

Напряжение, пропорциональное значен по радиуса горловины конвертера, поступает из второго узла 81 задания в узел 83 возведения в степень, выходное напряжение которого пропорциональ» ное значению r поступает в девятый узел 84 суммирования, в который также поступает напряжение с третьего узла 79 деления блока 33, пропорцио- нальное г,Выходное напряжения узла 84, пропорциональное выражению (r +r,r< — 2г„), поступает в шестой узел 85 умножения, Одновременно в узел 85 поступает с второго узла 81

19 1463769 20 задания напряжения, пропорциональное го узла 92 возведения в степень про, значению высоты верхней конической порционально значению коэффициент Ы . части конвертера. С выхода шестого Четв ертыи вычислительный блок 7

37 узла 85 умножения напряжения, пропор- работает следующим образом, » 2 2 циональное выражению т Ь(г +г гц -2г„)» Напряжения, пропорциональные

2 поступает на четвертый узел 86 деле- r,г.r< и гц в поступают на двенадцания в который также поступает напря- тый узел 94 суммирования соответственв в т жение с третьего узла 79 деления бло- но с первого узла 83 возведения в ка 33. Таким образом, выходное напря- )p степень блока 34, пятого узла 82 умжение четвертого узла 86 деления ножения блока 34 и третьего узла 79 пропорционально значению коэффициен- деления блока 33, Выходное напряжета о ние двенадцатого узла 94 суммироваВторой вычислительный блок 35 ра- ния, пропорциональное выраженно г ботает следующим образом. 15 (r +r гц+гц), поступает на вход седьНапряжение, пропорциональное высо- мого узла 95 умножения, куда одноврдте верхней конической части конверте- менно поступает напряжени6в пропора поступает с третьего узла 87 эа-. циональное Ь с третьего узла 87 эададания на пятый узел 89 деления, а ния блока 35. Выходное напряжение напряжение пропорциональное радиусу 20 восьмого узла 95 умножения пропорциов . горловины конвертера, поступает на нально выражению ,: десятый узел 88 суммирования. Одновре- (Я и

4 ) в менно на узел 88 .поступает напряже- 3

1 ние с узла 80 блока 33 пропорцио- Таким образом, благодаря испольS . нальное. г Выходное напряжение де- 25 зованыо дополнительных блоков опредец, II сятого узла 88 суммирования, пропор- ления амплитуды колебаний давления циональное разности (r„,-r), поступа- газов в конвертере, например на резоI ет в пятый узел 89 деления выходное нансной частоте, скорости обезуглероII напряжение которого пропорционально живания, степени окисления углерода выражению h/(r4-r) . С второго узла 90 Г) до С0 в полости конвертера, определевоэведения в степень снимается напря- ния внутреннего радиуса цилиндричесжение, пропорциональное значения ко- кой части конвертера и связей между ними возможно контролировать уровень . ванны в конвертере по ходу продувки. дится в узел 90 как -масштабный) . Испытание макета, реализующего техническое решение, показало, что

Третий вычислительный блок 36 ра- использование устройства для контроботает следующим образом. ля уровня ванны в конвертере позволяет осуществлять контроль процесса с

Напряжение, пропорциональное выра- 4р более высокой точностью (число жению. h(r -r) поступает с пятого

4 плавок находящихся в пределах с перв узла 89 деления блока 35 на седьмой вой повалки, возрастает íà 5X), что узел 91 умножения, на который одновре- снижает себестоимость стали и повышаменно поступает напряжевниев пропор- ет ее качество, циональное r с третьего узла 87 зада- 4б Экономическая эффективность обесния блока 35. Выходное напряжение печивается за счет повышения произседьмого узла 91 умножения, пропорци- водительности конвертера на 1,1Хв ональное выражению r h/(r -r), посту- сокращения расхода огнеупорных матепает на вход третьего узла 92 возне- риалов на 2Кв что снижает себестоидения в степень и одиннадцатого узла б0 мость стали.

93 суммирования, С выхода третьего 9". Увеличение точности контроля уровузла 92 возведения в степень снимает- ня ванны в конвертере позволяет ся напряжение пропорциональное выра- уменьшить число промежуточных пова в жению (l h/(г -r),кбторое также по- лок агрегата, при этом улучшаются ступает на вход одиннадцатого узла 93 бб экологические условия. суммирования. Выходное напряжение :,;, о р м у л а и з о б р е т е н и я одиннадцатого узла 93 суммирования Устройство для контроля уровня пропорционально значению коэффициен- ванны в конвертере, содержащее послет а о а выходное напряжение третье- довательно соединенные,цатчик давле2! 14 ния газов, предварительный усилитель, низкочастотный фильтр, блок автоматического регулирования усиления, смеситель с присоединенным к нему гетеродином, полосовой филь тр, усилитель, детектор, а также регистрирующий прибор, о тлич ающ ее с я тем, что, с целью повышения точности и надежности контроля, оно дополнительно содержит блоки определения амплитуды колебания газов в конвертере, скорости обезуглероживания ванны, степени окисления углерода до СО в полости конвертера, определения внутреннего радиуса цилиндрической части конвертера, четыре вычислительных блока, шесть блоков умножения, шесть блоков сложения, два блока деления, два ключа, блок извлечения корня, блок сравнения, блок ИЛИ и блок НЕ причем вход блока определения амплитуды колебаний давления газов в конвертере соединен с предварительным усилителем, а выход через первый блок умножения, соединенный с детектором— с первым входом второго блока умножения, второй вход которого через первый блок сложения и третий блок умножения присоединен к выходу блока определения степени окисления углерода до СО в полости конвертера, второй выход которого через четвертый блок умножения и второй блок сложения присоединен к входу пятого блока умножения, второй вход которого соединен с блоком определения скорости обезуглероживания ванны, а выход через первый блок деления„ соединенный с выходом второго блока умножения — с блоком сравнения, который соединен через блок НЕ с первым и неб3769

22 пос р едс твенно — с вторым ключом, присоединенным через блок ИЛИ к третьему блоку сложения, кроме того, 5 выход первого блока деления через второй блок деления, соединенный с блоком определения внутреннего радиуса цилиндрической части конвертера, и четвертый блок сложения, соединенный с первым вычислительным блоком, присоединен к второму входу первого клоча, а также через шестой блок умножени, соединенный с вторым вычислительным блоком пятый блок сложений, соединеннык с треть1м вычисли— тельным блоком, блок извлечения корня и шестой блок сложения, соединенный с третьим вычислительным блоком, соединен с вторым входом второго ключа, второй вход блока сравнения присоединен к выходу четвертого вычислительного блока, третий выход блока определения степени окисления углерода до СО в полости конъертера сое25 динен с блоком определения скорости обезуглероживания ванны, первый выход блока определения внутреннего радиуса цилиндрической части конвертера подсоединен к первому и четверЗо тому вычислительным блокам, а второй выход — к первому и второму вычислительным блокам, . в торой и третий выходы первого вычислительного блока присоединены к четвертому вычислительному блоку, второй и третий выходы второго вычислительного блока присоединены соответственно к третьему и четвертому вычислительным блогам, а четвертый выход — к третьему вычисли4р тельному блоку, выход третьего блока ,сложения соедийен с регистрирующим прибором.

1463769

14637 б9

14637б9

1463769

cpuz.10

Составитель А.Абросимов

Редактор Н.Гунько Техред А, Кравчук Корректор С,Шекмар

Заказ 792/32 Тираж 530 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101