Система управления подачей технологических газов в конвертор при донной продувке

 

Изобретение относится к металлургии, в частности к управлению процессом выплавки стали в конверторах с комбинированной продувкой. Цель изобретения - повышение стойкости донных фурм и днища конвертора, выхода жидкой стали и производительности конвертора. Существо изобретения заключается в том, что система работает в трех режимах: режим продувки металла в конверторе технологическим газом (воздухом, азотом, аргоном) или их смесью (в любой пропорции) с индивидуальным регулированием расхода по каждой донной фурме

режим интенсивной продувки металла в конверторе аргоном, режим замещения технологических газов азотом от резервного источника в случае прекращения подачи технологических газов во время продувки конвертора, либо в случае обесточивания системы управления. 3 з.п. ф-лы, 6 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4434275/23-02 (22) 30. 05. 88 (46) 30. 01. 90. Бюл. ii 4 (71) Липецкий филиал Всесоюзного научно-исследовательского и проектного института систем автоматизации и управления (72) В. К. Гусев, А.Д.шапошников, В.Е. Виноградов и В.А.Кравченко (53) 621.74(088.8) (56) Лвторское свидетельство СССР

У 1312102, кл. С 21 С 5/34, 1985. (54) СИСТЕМА УПРЛВЛЕНИЯ ПОДАЧЕЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ГАЗОВ В КОНВЕРТОР ПРИ

ДОННОЙ ПРОДУВКЕ (57) Изобретение относится к металлургии, в частности к управлению процессом выплавки стали в конверторах

Изобретение относится к управлению процессом выплавки стали в кислородных конверторах с комбинированной продувкой и может быть использовано на .вновь строящихся и реконструируемых 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 система автоматического управления подачей технологических газов в конвертор при донной продунке; на фиг. 3 — узел индивидуального регу гирования расхода . газа на фурму; нл фпг. 4 — блок pery„„SU„„1539212 А 1 (5.1)5 С 21 С 5/34

2 с комбинированной продувкой. Цель изобретения — повышение стойкости донных фурм и днища конвертора, выхо- да жидкой стали и производительности конвертора, Существо изобретения заключается в том, что система работает в трех режимах: режим продувки металла в конверторе технологическим газом (воздухом, азотом, аргоном) или их смесью (в любой пропорции) с индивидуальным регулированием расхода по .каждой донной фурме, режим интенсивной продувки металла в конверторе аргоном, режим замещения технологических газов азотом от резервного источника в случае прекращения подачи а технологических газов во время продувки конвертора, либо в случае обес" точивания системы управления. 3 э.п. ф-лы,, 6 ил. лирования расхода воздуха, азота, ар- О гона ; на фиг. 5 и 6 — блок управления. CA

Схема включает конвертор 1, донные 1© фурмы 2, первый делитель 3 газов по фЯ фурмам, обратные клапаны 4 и 5, ys- вм лы 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 а 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, аргона. По1539212 зициями 36-38 обозначены соответственно трубопроводы для подвода воздуха, азота и аргона.

Узел индивидуального регулирования расхода газа на фурму содержит (фиг.3)

5 клапа»» 39 регулирующий, усилитель 40 мощности, регулятор 41, измерительную диафрагму 42, датчик 43 расхода, 1 блок 44 извлечения корня, прибор 45 вторичньп», блок 46 ручного управления, задатчик 47 расхода, датчик 48 давления, блок 49 извлечения корня, блок

50 умножения, задатчик 51 коэффициента пропорциональности, блок 52 сравне-15 ния и сигнализации.

Блок 33-35 регулирования расхода воздуха, азота, аргона (фиг. 4) каждый содержит блок 53 извлечения корня, ( прибор 54 вт оричнь»»», регулятор 55, задатчик 56 расхода, блок 57 ручного управления, усилитель 58 мощности.

Блок 17 управления содержит (фиг.

5 и 6) кнопки 59-65 управления, ключи 66-69 с первого по четвертый, 25 логические элементы 2И 70-72, таймер

73, триггеры 74 — 77, табло 78-81, ло( гические элементы ЗИ 82-84, логические элементы 2 ИЛИ 85-87„логический элемент 4 ИЛИ 88, задатчики 89-91 рас-30 хода воздуха, азота, аргона, ключи

92-94 с пятого по седьмой, первый сум— матор 95, блок 96 деления, источник

97 опорного напряжения, ключи 98-107 с восьмого по семнадцатый, второй сум- матор 108, усилитепь 109 выходных сигналов.

Работа системы осуществляется в трех режимах: режим продувки 1»еталла в конверто†40 ре технологическим газом (воздухом, азотом, аргоном) или их смесью (в лю— бой пропорции) с индивидуальным регулированием расхода по каждой донной фурме;

45 режим интенсивной продувки металла в конверторе аргоном; режим замещеш»я технологических газов азотом от резервного (не показан) источ»»1»ка по трубопроводу 110 в случае прекра1цения подачи технологических газов во время продувки конвертора либо в случае обесточивания системы управления.

Рассмотрим работу системь» в нервом

55 режиме. При нажатии кнопок 59, 61, 63 управления "Продувка воздухом", "Продувка азовом", Продувка арг оном" (фиг. 5) сиг н 1>1 с кнопок поступает на первые. входы триггеров 74-76 через ключи 66 — 68. При давлении воздуха, азота, аргона в технологическом трубопроводе вьш1е минимально допустимого значения ключи 66-68 открыты и дают разрешение на включение выбранного технологического газа. Контроль давления газон на входе технологических трубопроводов осуществляется датчиками 29-31 давления воздуха, азота, аргона (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 Х1, Х2, ХЗ блока 17 управления. При поступлении сигналов "IIpoдувка воздухом", 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.

Сигнал "Продувка воздухом" ("Продувка азотом", "Продувка аргоном") 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 вЂ” 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:

1539212 где Q заданньп расход газа на фурму (I.=1,2,3,...10), эаданньпЪ расход воздуха на конверторе; заданный расход азота на конверторе; 10 заданный расход аргона на конверторе; сигнад, пропорциональный количеству одновременно работающих фурм; 15 коэффициент усиления по каHBJI у

Q cip

К. (x»+х<+ x )U „э, (2) 20 где U „- сигнал с источника опорного напряжения, х,...х, †.сигнал, характеризующий работу фурмы.

1 при работающей фурме, х,...х, = 0 при фурме, залитой металлом. я,„я., . ° Ч „.=я,+О., а., - (3) При зарастании металлом одной или В0 нескольких фурм автоматически увеличивается расход газов по оставшимся рабочим фурмам 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

Выражение (1) реализуется с использованием сумматора 95 (фиг. 6), блока 96 деления, усилителя 109 выходных сигналов.

Выражение (2) реализуется с использованием источника 97 опорного напряжения, ключей 98...107, сумматора

108. Сигналы работоспособности фурм

Х1...Х10 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- 45 щем подводе к конвертору: управления соответственно для воздуха, азота, аргона, при этом сигнал с кнопок поступает на вторые входы триггеров 74-76, устанавливая их в состояние, когда на их первых выходах появляется. сигнал "0", 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 и на втором входе логического элемента 2 И 70, что возможно лишь при наличии одного из двух сигналов "Продувка азотом" на выходе логического элемента 31И 83 или "Продувка аргон ном на выходе логического элемента3 И 89, что приводит к появлению "1" на выходе логического элемента 2 ИЛИ

86, а следовательно, на входе элемента 2И 70. Аналогично происходит отключение азота и аргона.

Регулирование расхода технологических газов на конвертор (фиг. 2) осуществляется регулируюшими клапанами 20-22 воздуха, азота, аргона, от блоков 33-35 регулирования расхода воздуха, азота, аргона. Измерение текущего расхода технологических газов осуществляется измерительнь»ми 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: датчика

1539212

48 давления (фиг. 3), блока 49 извлечения корня, блока 50 умножения, задатчика 51 коэффициента пропорциональности блока 52 сравнения и сигнализаФ

5 ции.

Работа схемы основана на известном соотношении между давлением и расходом при протекании газа через фурму.

Где Q — текущее значение расхода, К вЂ” коэффициент пропорциональности; !5

P — давление газа перед фурмой.

Блок 52 сравнения и сигнализации вырабатывает на своем выходе сигнал

"1". при нарушении этого равенства, что происходит при эарастании фуриы. 20

Задание расхода газа на фуриу автоматическом режиме осуществляет ся блоком 17 управления (фиг. 2) с

Коррекцией расхода в зависимости от числа нерабочих фурм.

Режим интенсивной продувки металЛа аргоном осуществляется нажатием кнопки 65 управления (фиг. 5) . При нормальном давлении аргона в технологическом трубопроводе (ключ 69 открыт) 30 сигнал с кнопки поступает на первый

Вход таймера 73, .устанавливая его в состояние, при котором íà его первом выходе появляется, сигнал "1", на втором выходе сигнал "О", происходит загорание табло 81. Сигнал "!" через выход У4 блока управления поступает на вход отсечного клапана 18 (фиг.2) и открывает его. Начинается интенсивная продувка металла аргоном без ре- 40 гулирования его расхода, при этом обратные клапаны 5 отсекают фурмы конвертора от узлов индивидуального регулирования. Сигнал "О", поступая на третьи входы логических элементов 45

3 И 82-84, отключает сигналы "Продувка воздухом", "Продувка азотом", "Продувка аргоном" на выходах логических элементов 3 И 82-84. Ключи 92 — 94 (фиг. 6) закрываются и отключают задатчики 89-9 1 расхода воздуха, азота, аргона от блоков 33-35 регулирования и узлов 6-15 индивидуального регулирования. . Сигнал "1" с первого выхода триггера 77 производит включение таймера 73. Уставка таймера 73 соответствует времени интенсивной продувж металла аргоном. После завершения пнтенсннной продувки сигнал с выхода таймера

73, поступая на 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 "О", происходит выключение отсечного клапана 19 и подключение фури конвертора к резервному трубопроводу 110 азота — "Азот 2", С этой целью клапан 19 выбран нормально открытым. Наличие данного режима позволяет сохранить донные фурмы от зарастания металлом при аварийной ситуации.

Использование в процессе комбинированной продувки (по схеме кислород— инертные газы) предлагаемой систеиы 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 2Е вследствие исключения аварийных ситуаций, вызванных закупориванием фурм металлом. Кроме того, выплавляемьп металл имеет более низкое до О,ОЗЕ содержание углерода, а выход годного повьппается на 1 кг/! тн.

Формула изобретения

Система управления подачей 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, вторичный 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 соответствующие

1539212

I0 датчики 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 дница конвертора, динен с первым входом блока ручного выхода жидкой стали и производитель- управления, второй вход которого являности конвертора, она снабжена двумя ется входом узла индивидуального ределителями газов.по фурмам, узлом ин- гулирования, выход блока ручного упдивидуального регулирования расхода 1р равления соединен с вторым входом регазов на каждую донную фурму, двумя гулятора, выход которого соединен с отсечнь»ь»»» клапанами, .установленными входом усилителя моцности, выход усика трубопроводах для подвода аргона лителя мощности соединен с регулируюи азота из резервного источника, дву- щим клапаном, выход датчика давления мя обратными клапанами на каждую дон- 1g 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, BTQ источника после отсечных клапанов рой вход блока умножения соединен с объединены и обций трубопровод соеди- задатчиком коэффициента пропорциональнен с входом первого делителя газов, 20 ности, выход блока умножения соединен по фурмам, выходы которого через об- с первьм 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- 25 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 управрого через узлы индивидуального регу- ления, усилитель моцности, причем лирования расхода газов и обратные щ второй вход блока регулирования явля. клапаны соединены трубопроводами с ется входом блока извлечения квадратданными фурмами, причем выходы узлов; ного корня, выход которого соединен

I индивидуального регулирования соеди- с входом вторичного прибора и вторым нены с входами блока управления, выхо- входом регулятора, первый вход котоды которого соединены с входами ys- З рого является первым входом блока ре лов индивидуального регулирования, гулирования, выход регулятора соедивыходы блока управления соединены с нен с вторым входом блока ручного упвходом первого отсечного клапана, . равления, первый вход которого соедипервь»»»и входами блоков регулирования нен с задатчиком расхода, выход блока расхода воздуха, азота, аргона, вхо- 4п ручного управления соединен с входом дом второго отсечного клапана. усилителя мощности, выход которого

2. Система по и. 1, о т л и ч а ю - является выходом блока регулирования. щ а я с я тем, что узел индивидуаль- 4. Система по п. 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, 4б содержит семь кнопок управления, клюусилитель моцности, 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 KIN, два сумматора, источблок умножения, задатчик коэффициен-, ник опорного напряжения, блок делета пропорциональности, блок сравнения, ния, усилитель выходных сигналов, и сигнализации, причем выход измер»л- три задатчика расхода, причем сооттельной диафрагмы соединен с входом ветствуюцие входы блока управления датчика Расхода, выход которого сое- r5 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 эле- . регулятора, входом вторичного прибора мен а 3 И, первым»» входами третьего, 1539212

12 четвертого ключей и третьего логического элемента 3 И, выходы первой, третьей, пятой, седьмой кнопок управления соединены соответственно с вто5 рыми входами с первого по четвертый ключей, выходы которых соединены соответственно с первыми входами с пер вого по четвертый триггеров, выходы второй, четвертой, шестой кнопок 10 управления соединены соответственно

Ic первыми входами, первого, второго, третьего логических элементов 2 И, выходы которых соединены соответственно с вторыми входами первого, второго третьего триггеров, первые выходы которых соединены соответственно с первым, вторым, третьим табло и вто рыми входами первого, второго, третье, го логических элементов 3 И, второи

1 выход 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 элементов 2 ИЛИ, третьим входом логического элемента 4 ИЛИ, выход второго логического элемента 3 И соеДинен с пер- дц вым входом шестого ключа, вторым входом первого и первым входом второго логических элементов 2 ИЛИ, вторым входом 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 которого является выходом У5 блока управления, выходы первого, второго, третьего логических элементов 2 ИЛИ соединены соответственно с вторыми входами третьerî, первого, второго логических элементов 2 И, первый выход четвертого триггера соединен с входом таймера, выходом У1 блока управления, четвертым входом 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 которых соединены 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 остальных ключей, начиная с восьмого, являются входами блока управления, вторые входы этих ключей соединены с выходом источника опорного напряжения, выходы ключей соединены соответственно с входами второго сумматора, выход которого соединен с вторьж входом блока деления, выходы усилителя выходных сигналов являются соответственно од1 ноименньпи выходами блока управления.

1539212

1539212

Ксбраянои юР/70и4 5 (Pun. f) 1539212

8х.1

a/x. 1

В6/Х.// б/Х 6

Bblx. У

Заказ 192 Тираж 500 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

Сос тавитель A. Àáðoñèèoâ

Редактор Т.Лазоренко Техред M.Коданиц Корректор С.Некмар

В6/х. Я

86/X..1