Способ управления плавкой белого электрокорунда в электродуговой печи

 

Изобретение относится к технологии производства электрокорунда, в частности к способам управления плавкой белого электрокорунда в электродуговой печи. Целью изобретения является снижение удельного расхода электроэнергии при плавке на шихте из рядового и глубокопрокаленного глинозема. Это достигается тем, что предварительно устанавливают зависимость между отношением пятой гармоники тока электродов к первой J 5/J 1 и содержанием α-фазы в шихте, по которой определяют диапазон величин отношений J 5/J 1, соответствующих содержанию α-фазы 70 - 80%. Измеряют фактические значения отношений J 5/J 1 в процессе плавки, а также отношений третьей гармоники к первой J 1/J 1 и осуществляют корректировку электрического режима печи. При этом, если текущее значение J 5/J 1 меньше значений J 5/J 1, соответствующих содержанию α-фазы 70 - 80%, то корректируют электрический режим в сторону уменьшения J 3/J 1 на 40 - 50% от измеренного, а при значении J 5/J 1, больше значений J 5/J 1 , соответствующих содержанию α-фазы 70 - 80%, корректируют электрический режим в сторону увеличения (J 3/J 1) на ту же величину. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

„„SU„„1582 65 (5))5 Н 05 В 7/14

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 3949032/24-63 (22) 04. 09. 85 (46) 30.07.90. Бюл.Р 28 (71) Ленинградский государственный

1 научно-исследовательский и проектный институт основной химической промышленности и Ленинградский технологический институт им. Ленсовета (72) А.А.Педро, Г.М.Жилов, В.В.Работнов, С.В.Короткин, M.È.Ëèôcoí, И.Б.Вовчик и Л.M.Махамалкин (53) 621.365.414(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N- 1066048, кл. Н 05 В 7/14, 1982. (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПЛАВКОЙ БЕЛОГО

ЭЛЕКТРОКОРУНДА В ЭЛЕКТРОДУГОВОЙ ПЕЧИ (57) Изобретение относится к технологии.производства электрокорунда, в частности к способам управления плавкой белого электрокорунда в электродуговой печи. Целью изобретения является снижение удельного расхода элеко троэнергии при плавке на шихте из

Изобретение относится к технологии производства электрокорунда, в частности к способам управления плавкой белого электрокорунда в электродуговой печи.

Цель изобретения — снижение удельного расхода электроэнергии при планке на шихте из рядового и глубокопрокаленного, глинозема.

На фиг.1 показана блок-схема устройства для осуществления предлагаемого способа для одной фазы (для остальных фаз оно аналогично), при2 рядового и глубокопрокаленного глиноl зема. Это достигается тем, что предварительно устанавливают зависимость между отношением пятой гармоники тока электродов к первой ? /I, и содержанием 1-фазы в шихте, по которой определяют диапазон величин отношений I /Т, соответствующих содержанию g-фазы 70-807. Измеряют фактические значения отношений I>/I, в процессе плавки, а также отношений третьей гармоники к первой I /I, и осуществляют корректировку электрического режима печи. При этом если текущее значение ? /I меньше значений

? /I, соответствующих содержанию

5., Ф

Ж с(-фазы 70-807., то корректируют электрический режим в сторону уменьшения

I>/I, на 40-50% от измеренного, а при значении I /I„ большем значений С„, I /I, соответствующих содержанию

Э ,Ы-. фазы 70-80Х корректируют электрический режим в сторону увеличения

Z /Z на ту же величину. 2 ил. мер исполнения; на фиг.2 — графики зависимости Т /I u I /I от содерз жания o(-фазы в шнхте., Устройство включает ванну 1 печи, самоспекающийся электрод 2, заглубленный в шихту, печной трансформатор

3 с переключателем 4 ступеней напряжения, являющийся датчиком напряжения, трансформатор 5 тока, который является датчиком тока электрода, регулятор б электрического режима, воздействующий на блок 7 перемещения электродов или переключатель 4 сту1582365

10 пеней напряжения при отклонении регулируемого параметра, анализатор

8 гармоник тока, блок 10 сравнения фактического и заданного отношений третьей гармоники тока к первой,. блок 9 определения фактической величи» ны а(-фазы, блок 11 сравнения фактического и оптимального значений о фазы, усилитель 12, соединенный с загрузочным устройством, датчик 13, износа футеровки (измерение толщины гарнисажа) и блок l 4 сравнения, выход которого соединен с регулятором электрического режима. 15 !

Выполнение устройства не вызывает затруднений, так как в качестве регу-! лятора электрического режима можно

Использовать известные регуляторы и устройство для анализа гармоник.

В качестве датчика износа футерови (измерения толщины гарнисажа) ожно.использовать датчик температуры

/ утеровки и сливаемого расплава, наример, как в известном устройстве. 25

Оптимальным содержанием о(-фазы в

Ьихте для электроплавки белого корун- да является 70-80 При содержании

О(-фазы вшихте менее 70 существенно возрастает время плавки что обуславЭ 30

1 ивает повышение удельного расхода электроэнергии; при содержании с -фа зы в шихте более 80 резко возрастает . расход электроэнергии на поддержание

Высокой температуры всего расплава в печи, что связано с изменением рас35

1 ределения электроэнергии между электрической дугой и расплавом.

В связи с тем, что содержание о(фазы в рядовом глиноземе колеблется 40

bT 20 до 42, а в глубокопрокаленномот 60 до 80, получение шихты с оптимальным содержанием о/-фазы затруднено, так как продолжительность процесса плавки белого электрокорунда соиз- 45

Мерима с временем анализа содержания .

Ы-фазы в шихте. Поэтому. электрический, режим плавки, который устанавливают исходя из оптимального содержания фазы (обычно из расчета e -фазы) в

Шихте путем регулировки ступеней на50

Пряжения печного трансформатора и

Перемещением электродов, не является оптимальным для фактического содержания Ы-фазы в шихте конкретной плавки, Установлено, что между отношением пятой гармоники (Е ) тока электродов к первой (I,) при фиксированном напряжении плавки и содержанием a(-фазы в шихте для каждой печи существует хорошо коррелируемая и воспроизводимая взаимосвязь. Это позволяет спустя 20-30 мнн после начала плавки оценить фактическое содержание o(фазы в шихте и привести электрический режим плавки к оптимальному для. этого фактического содержания 4-фазы. При этом если содержание о(-фазы в шихте составляет менее 70 ., то корректировку электрического режима плавки производят переключением ступеней напряжения печного трансформатора и/или перемещением электродов в сторону . уменьшения отношения третьей гармоники (Е ) тока к первой (r,) на 40-50 от текущего, Если содержание а -фазы в шихте составляет более 80, то Корректировку электрического режима плавки производят в сторону увеличения отношения

Е /I, на ту же величину.

Предельное изменение величины оТ ношения I /I1,в обоих случаях обусловлено допустимой мерой асимметрии нагрузок электродов.

Пример. Процесс плавки белого электрокорунда ведут в электропечи мощностью 6,5 МВт. Уставки регулятору электрического режима задают: ток электрода I 8,5 кА; напряжение

U = 218 В (пятая ступень напряжения печного трансформатора). В печь загружают глубокопрокаленный глинозем.

При отклонении электрического режима регулирование его происходит по известному способу, т.е. в первую очередь выдается сигнал Р в переключа1 тель 4 на переключение ступени напря,жения, если допускается переключение ступеней напряжения под нагрузкой.

Если это регулирующее воздействие осуществить нельзя, то регулятор 6 выдает сигнал F на перемещение электрода в сторону восстановления заданного режима. Одновременно от трансформатора 5 тока (или пояса Роговского) в анализатор 8 гармоник поступает сигнал, пропорциональный току электрода. После соответствующей обработки на входе анализатора 8 появляются два сигнала, пропорциональные величине отношения третьей и пятой гармоник первойр T.e ° I з/Е„и Е 5 1 Пусть

Е /I, 2,8, а Е /I„ = 3,9 . По графику (фиг.2) зависимости .отношения пятой гармоники к первой от (-фазы в расплаве определяют величину o(5 158 фазы, которая равна 81 .. На основании исследований установлено, что для такого содержания o(-фазы в расплаве оптимальным электрическим режимом является следующий: номер ступени печного трансформатора. — вторая (напряжение 11 265 В); ток электрода

Т.э

Сравнивая его с предварительно заданным в начале плавки режимом (U = 218  — пятая ступень напряжения ; I > = 8,5 кА), видим, что режим плавки не является оптимальным, поэтому необходимо переключить ступень напряжения печного трансформатора на вторую ступень, а ток электрода задать I з = 12 кА.

Регулятор электрического режима выдает соответствующие сигналы F на переключатель 4 ступеней напряжения и

F > в блок 7 перемещения электродов.

На вход анализатора 8 гармоник поступают сигналы, пропорциональные величинам третьей и пятой гармоник, а на выходе анализатора 8 — сигналы, пропорциональные отношению этих гармоник к первой. Значения их стали соответственно I /I = 7 и I / I, 1

= б .

В блоке 10 сравнения фактическая величина отношения третьей гармоники к первой (6%) сравнивается с предельно допустимым значением, которое для заданного электрического режима должно быть ? /I (5.;. Отношение третьей гармоники к первой показывает степень асимметрии нагрузки, и так как фактическая величина I3/I больше. допустимого значения, то выравнивают нагрузку на электродах путем изменения глубины их погружения в ванну, причем так как каждая фаза влияет на нагрузку соседней фазы, то перемещение электрода осуществляют

) начиная с второго электрода и т,д. до тех пор, пока на выходе блока 10 не исчезнет сигнал cfI>/I, т,е. когда Т З/I1 (?,/?, „. В блоке 11 сравнивается фактическое значение содержания «(-фазы в расплаве, определенное в блоке 9, с оптимальными значениями. В данном примере величины содержания -фазы: фактическая 81 ; максимально допустимая 80, практически одинаковы, поэтому на выходе блока

11 нет сигнала F на изменение содер5 жания количества глубокопрокаленного глинозема в исходной шихте для следу2365 6 ющей плавки. Сигнал F> на выходе блока 11 появляется в том случае, еСли содержание a †- фазы в расплаве больше 802 на 5%, так как зона нечувствительности усилителя 12, . выдающего сигнал F так настроена, т.е. при o(-фазе = 85 .. Если фактическое содержание o(-фазы меньше

10 75%, то на выходе усилителя 12 появляется сигнал F на увеличение количест ва глубокопрокаленного глинозема в исходной шихте для следующей плавки, Кроме того, в приведенном

15 примере возможен случай, когда при переходе на оптимальный электрический режим отношение третьей гармоники к первой значительно меньше допустимого значения, например I /I„

= 2%. В этом случае на выходе блока

l0 сравнения появляется сигнал разбаланса, но в регулятор он не поступает, а передается на пульт аппаратчика. В соответствии с этим сигналом аппаратчик может увеличить задание на ток электрода в пределах номинального тока печного трансформатора, например I э = 12,5 кА (номинальный ток печного трансформатора I и = — 13,3 кА), что уменьшит время плавки.

В приведенном примере при переходе с пятой ступени напряжения на вторую и величины тока электрода с 8,5 на

1 2 кА удельный расход электроэнергии сокращается на 65 кВт ч/т, а толщина гарнисажа увеличивается со 100 до

200 мм.

Таким образом, алгоритм управления по предлагаемому способу следующий:

40 1. в электропечь загружается шихта, состоящая из рядового и глубокопрокаленного глинозема;

2. задается предварительный (первоначальный) электрический режим, т.е.

45 в регулятор 6 поступает задание на номер ступени и ток электрода (I );

3. измеряется величина гармонических составляющих тока (пояс Роговского;)

50 4. определяется отношение третьей е и пятой гармоник тока к первои (анализатор 8 гармоник);

5. определяется фактическое значение о -фазы в расплаве по величине отношения пятой гармоники тока к первой (блок 9 — дисплей или измерительный прибор, отградуированный в единицах o(-фазы);

1582365

6, сравнивается оптимальный электрический режим для фактического значень я (-фазы с предварительно заданм (осуществляется аппаратчиком игпи технологом);

7. при отклонении фактического режима от оптимального регулятору изменяют уставки на номер ступени и ток электрода; регулятор осуществляет от работку известным способом; вначале п реключает ступень напряжения до зад иной, затем перемещает электрод !

p,о 19,39,4. р

8. одновременно сравнивают отноше-! ние третьей гармоники к первой с допустимым для заданного режима плавки (лок 10), и

a) ecch Ж1 o Iç/I÷ о,, то сигнал поступает в регулятор, который осуще- д сбавляет перемещение электрода до тех п р, пока не станет I>/Т, < Т /1„ б) если I>/I, < I>/I, ä,„, сигнал поступает на пульт управления и àïïà1 r р тчик (технолог) сам решает, увеличить ток электрода или нет;

9. сравнивается фактическое содержание g-фазы в расплаве с оптималь-. нфпчи значениями, и а) если с -фаза ц > с -фазы 30 максимально допустимого значения (80+5 ), то уменьшают количество

1 глубокопрокаленного глинозема в шихте для следующей плавки (сигнал F з); б) если о/-фаза „„» (о(-фазы

Минимально допустимого значения (70-5 ), то увеличивают количество глубокопрокаленного глинозема в шихте для следующей плавки (сигнал

F ) Формула изобретения

Способ управления плавкой белого электрокорунда в электродуговой печи, включающий измерение и анализ гармонического состава тока электродов и корректировку электрического режима переключением ступеней печного трансформатора и/или перемещением электродов, отличающийся тем, что, с целью снижения удельного расхода электроэнергии при плавке на шихте из рядового и глубокопрокаленного глинозема, по ходу плавки измеряют отношения пятой и третьей гармоник тока к первой, по предварительно установленной для электродуговой печи зависимости между отношением пятой гармоники к первой и содержанием o(-фазы в шихте определяют содержание a(-фазы в последней и при ее величине менее 70 осуществляют корректировку электрического режима печи в сторону уменьшения отношения третьей гармоники к первой на 40-50 от измеренного, а при величине содержания а -фазы в шихте более 80 осуществляют корректировку электричес- кого режима в сторону увеличения отношения третьей гармоники к первой яа ту же величину.

1582365

Arz.1

Ф4г 2

Составитель А.Иванов

Техред Л.Олийнык

Ф

Корректор М.Самборская

Редактор А.Orap

Заказ 2098 Тираж 675 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