Пристрій контролю параметрів ванни конвертера

Изобретение относится к контролю и управлению кислородно-конвертерным процессом. Цель - повышение т о ч ности контроля. Устройство позволяет повысить точность контроля основных параметров за счет совместного р а с Изобретение откосится к черной металлургии, конкретнее к управлению кислородно-конвертерным процессом. Цель изобретения - увеличение т о ч ности контроля. На чертеже приведена блок-схема устройства контроля параметров в а н ны к о н в е р т е р а . Датчик 1 давления отходящего газа в переходном газоходе, катргмео СапгЬир 22ДИ, п о д о е д и н е н ч е р е з первый блок ? умножения к первому сумматору 3, к которому, кроме т о г о , РОДключей д а т чик 4 температуры отходящего г а з а в переходном г а з о х о д е , например термопа ра ТХА. Выход первого сумматора 3 подключен ч е р е з второй блок 5 умно процессов окисления примесей, приращения температуры ванны, а также реакций первичного и вторичного скиглення. Устройство содержит датчики контроля давления отходящего г а з а в переходном га-юходе, температурного перепада воды, охлаждающей к е с с о н , и расхода кислородного д у т ь я . Поставленная цель д о с т и г а е т с я путем введения дополнительных датчиков контроля температуры отходящего г а з я в переходном г а з о х о д е , разрежения в нижней плоскости кессона, расхода воды, охлаждающей кессон» температурного линейного расширения экранных труб подъемного газохода по ходу продувки и блоков определения основных п а р а метров процесса путем решения с и с т е мы уравнений. 1 и л . жения к первому блоку 6 деления, к второму входу которого подключен т р е тий блок 7 умножения. Входы последнего подключены соответственно к д а т ч и ку 1 давления отходящего г а з а з п е р е ходном газоходе и датчику 8 р а з р е ж е ния в нижней плоскости к е с с о н а . Второй вход второго блока 5 умножения подключен к блоку 9 ввода начальных условий. Датчик 1 давления отходящего г а з а в переходном газоходе подключен также через четвертый блок 11 умножения к первому сумматору 3. Датчик 4 температуры отходящего г а з а в п е р е ходном газоходе подключен также к второму сумкагеру 1 1 , к которому также подсоединен датчик 12 температуры 161519') условий. Шестой блок 42 деления через четвертый блок 4 / возведения з с т е пень и двадцатый блок 4В умножения подключен к девятому сумматору 4 9 . Пятый, шестой, седьмой и восьмой сумматоры 43 - 46 соответственно через седьмой, восьмой, девятый и десятый блоки 5') - 53 деления, пятый, шестой, седьмой блоки: 54 - 56 возведения в степень и первый функциональный блок 57 подсоединены к двадцать п е р вому, двадцать второму, двадцать т р е тьему и двадцать четвертому блокам 5 8 - 6 1 умножения. Под позицией 62 указан второй функциональный блок. Выход двадцать четвертого блока 61 умножения подключен через двадцать пятый блок 63 умножения к девятому сумматору 49, к которому, кроме т о г о , подключены блоки 36 - 4'] и 53 - 6 0 . Выход девятого сумматора 49 подключен к одиннадцатому блоку 64 деления, причем блоки 48,5 Г ) - 53, 61 и 64 подключены к блоку 9 ввода начальных у с л о вий. Второй функциональный блок 62 Выход третьего сумматора Н подподключен к двадцать пятому блоку 63 ключен к второму блоку 18 деления, умножения. Блоки устройства выполневыход которого соединен с одиннадцаны на базе стандартных блоков вычистым блоком 24 умножения. Второй вход последнего соединен с выходом седьмо- зо лительной техники. ( го блока 16 умножения, который, кроме того, соединен через двенадцатый блок Процессы нагрева металла, первич25 умножения с четвертым сумматоного и вторичного окисления примесей ром 26. Вход четвертого сумматора 26 в ванне конвертера находятся в тесной соединен с датчиком 27 объемного расвзаимосвязи. Именно окисление примехода кисло юдного дутья через тринад- 35 сей приводит к повышению температуры цатый блок 28 умножения. Датчик 29 ванны, а, в свою очередь, температуртекущего времени продувки подключен ные условия влияют на распределение через третий, четвертый и пятый блодутья на реакции первичного и вторички 3D - 32 деления соответственно к ного окисления. Рассмотрение этих про40 первому, второму и третьему блокам цессов во взаимосвязи позволяет уве33 ~ 35 возведения в степень, выходы личить точность контроля основных п а которых соответственно связаны с чераметров ванны конвертера. При этом тырнадцатым, пятнадцатым и шестнадоказывается, что количество параметцатым блоками 36 - 38 умножения н чет-45 р о в , характеризуючих процессы в ванне вертым сумматором 26. Выход седьмого конвертера, является явно недостаточблока 16 умножения соединен с семнадным. Для разрешения системы уравнений цатым блоком 39 умножения, а выход к датчикам контроля давления отходящеодиннадцатого блока 24 умножения с в о го газа в переходном газоходе, темпесемнадцатым блоком 40 умножения. ратуры факела пламени в подъемном га50 зоходе, температурного перепада воды, Выход четвертого сумматора 26 подохлаждающей кессон, и расхода кислоключен к выходу девятнадцатого блока родного дутья добавляются датчики 41 умножения. Датчик 29 текущего вреконтроля температуры отходящего газа в мени продувки подключен также к шеспереходном газоходе, разрежения в нижтому блоку 42 деления, пятому, шестоней плоскости кессона, расхода воды, му, седьмому и восьмому сумматорам охлаждающей кессон, и температурного • 43 - 46, которые, кроме того, подлинейного расширения экранных труб ключены к блоку 9 ввода начальных подъемного газохода по ходу продувки. факела пламени в подъемном газоходе, например пирометр типа "Спектр". Выход второго сумматора 11 соединен непосредственно и через пятый блок 13 умножения и третий сумматор 14 с шестым блоком 15 умножения, к которому также подключен седьмой блок 16 умножения. Выход шестого блока 15 умножения соединен через восьмой блок 17 умножения с вторым блоком 18 деления, 10 который, кроме того, соединен с четвертым блоком 10 умножения. Датчики 19 и 20 температурного перепада воды, например гипертермопара ТХК, охлаждаю-;5 щей кессон, и массового расхода воды, охлаждающей кессон, например Сапфир-22 ЛЛ, подсоединены через девятый блок 21 умножения к третьему сумматору 14, к которому также подключен датчик 22 20 температурного линейного расширения экранных труб подъемного газохода по ходу продувки, например датчик усилий ДСТБ—С-060, через десятый блок 23 умножения . 25 Скорость обезуглероживания ванны через объемный расход вдуваемого кислородного дутья равна: -1041 Jdc, , 2-12 (0 - МЭЦНОЙТЬ, затраченклч на нагрев и расплавление иома определенного вкда У по ходу продувки, кВт; Ч г с~~ тепловой поток, обусловленный потерей на нагрев активного слоя футеровки конвертера по' ходу продувки, кВт; *ІЧ $ " суммарная мощность тепловыделения по ходу продувки при окислении примесей чугуна, кВт; - суммарные потери мощности на усвоение добавок сыпучих» кВт» Здесь где -тяг - массовая скорость обезугле- ^ роживания панны, т/мин; Gq — масса чугуна на плавку, т; dC т я - скорость обезуглероживания ванны, %/мин; ?с V — объемный расход кислородного дутья, приведенный к норf 95 • мальным условиям, м 3 / ш н ; J t - коэффициент,характеризующий где О. • удельная теплота, затрачен• чистоту дутья; 20 ная на нагрев и расплавление J 2 - 0,01 - коэффициент, учитылома, равная 1368-103 кДж/т; вающий потери дутья; — массовая доля лома определенJj*Co~ массовая доля углерода ванного вида э расплавляющегося ны, окисляющегося до С я О при заливке чугуна в конверv полости конвертера за счет 25 тер; кислорода дутья; - массовая скорость окисления Л. - удельное значение постоянжелеза ванны, т/мин; ной времени переходного про- объемный расход кислорода цесса проплавлении лома опдутья для окисления приме- 30 ределенного вида, мин'т; сей чугуна, м 3 /мкн. У) - постоянная времени переходного процесса проплавлення Изменение температуры ванны" в диналома определенного вида, мин; мике по ходу продувки можно выразить уравнением _,_ Л - масса лома на плавку, т; і - текущее время, отсчитываемое dt СО;-л d V «З от момента начала продувки, %¥ мин; ' (2) 6')-а, -яг где С - средняя удельная теплоемкость жидкого металла при средней Of. за продувку температуре, рава, - коэффициент теплопрово, коэффициент теплопроводности где ная 0,88 кДж/Скг-К); футеровки, кВт/(м> С ) ; dt скорость изменения температуUt^j - амплитуда колебаний темпера45 dt ры ванны, К/мин; туры на огневой поверхности h футеровки, С; - удельные нестандартные: теплоа - температуропроводность й»утевые эффекты химических р е а к ' розки, равная для СДМ кирпиций образования соответствую- ~« ча 0 , 7 3 ' 1 - коэффициент, характеризующий ческой футеровки, м . использование ванной теплоты Уравнения переходного процесса масот догорания СО в С 0 2 в п о л о с е о - и теплообмена при окислении п р и -и конвертера, равный 0,7; месей чугуна кислородом аналогичны / кинетическому уравнению проплавлення лома по ходу продувки ванны: V= 0,95» и 8 161519') p V усвоения і - й добавки сыпучих, мин/'г; і,' - время ввода і - й добавки сыпучих, отсчитываемое от момента начала продувки, мин; GJ - масса і - й добавки сыпучих, т . Уравнение теплового баланса в п е р е ходном газоходе ОКГ имеет вид Кв) ID - стехиометрические коэффиdOco „ циенты реакций окисления элемента R; 60 VR - объемный расход при нормальных условиях кислородг с дутья для окисления э л е где С ( - средняя удельная теплоем. мента R, м э /мин; кость продуктов сгорания V ^ J J - молярный объем идеальгаза, кДж/(кг > °С); ного г а з а при нормальных 5 (10) где Р - давление отходящего газа в переходном газохоле, Па; J5 /де К- коэффициент пропорі^иональ" ности, равный 0,11 кг/(м 3 %). Подставляя в уравнения динамики численные значения параметров, получим систему уравнений контроля выХод20, н ы х параметров по ходу продувки: ^--0,214^1,06. ID"'V f | -0.347 О^ехрС hi _ 5 8 0 0 е Х р ( - t=-JL|-- ; -0,251 ( где Si^; Mn^; P^ - содержание кремния, мяргачца и Лосфора в чугуне, %; Mhffl, Р м ~ содержание марганца и фосфора в ме^ талле, %; ^U? UK' ^ ~ в ? е м я ввода добавки соответственно L Ы П извести, известняка, шпата, мин; ~ соответственно мас >^l w h са извести, извест няка, шпата, т . Текущий, внутренний радиус футеров ки, характеризующий разгар футеровки, определяется из соотношений: (a ctg(f-R где масса пшака в конвертере, т ; іглотность шпака, т/м3 ; а - расстояние по образующей экБивалентного цилиндра от дни ща конвертера до кромки стале выпускного отверстия, м; 1 Ч ~ угол наклона конвертера от вертикальной оси в момент по 12 16151°' хение, пропорциональное величине т е м явления шлака из сталевыпускпературы факела пламени в подъемном ного отверстия, у г л . г р а д ; г а з о х о д е , поступает с датчика 12 на ток нагрузки на якоре двигатевторой сумматор 1 1 , выходное напряжеля привода конвертера, А; U- напряжение на якоре двигателя ние которого, пропорциональное (.£фП^~ t r ) , поступает в пятый и шестой б л о привода конвертера, В; ки 13 и 15 умножения. Б пятый блок 13 с£ ( - С^7~ коэффициенты. умножения поступает также напряжение, Устройство работает следуюічим о б пропорциональное величине разрежения разом. 10 в нижней плоскости к е с с о н а . Выходное В процессе продувки напряжение, пронапряжение пятого блока 13 умножения порциональное значению давления отхопропорционально величине К„ й р!• ^фа иґ" дящего г а з а , поступает с датчика 1 - t r ) . Выходное напряжение с первого в первый блок 2 умножения, с выхода блока 6 деления, пропорциональное в е которого снимается величина, пропор2 личине -х, поступает в седьмой блок 1,866-Ur циональная значению do \Ь умножения, в который одновременно поступающая на первый сумматор 3. Напряжение, пропорциональное температупоступает напряжение, пропорциональре отходящего газа» поступает с дат- 20 ное к а с с е чугуна на плавку, с блока 9 чика 4 на первый сумматор 3 и второй ввода начальных условий. Выходное н а сумматор 11. Напряжение, пропорциопряжение с шестого блока 15 умноженальное значению давления отходящего ния, пропорциональное величине і газа, поступает также с датчика 1 на четвертый блок 1 ) умножения, на кото- 25 1 , 5 6 3 . K M "441-q>aK u r aC* : рый одновременно поступает напряжепоступает на третий сумматор 14 и на ние, пропорциональное $ с о ? с второго восьмой блок 17 умножения. Напряжеблока 18 деления. С выхода блока 10 ния, пропорциональные температурному снимается напряжение, пропорциональперепаду воды, охлаждающей кессон, с датчика 19 и массовому расходу в о ное величине — посту- 30 ды с датчика 20, поступают на д е в я 56,4 тый блок 21 умножения, выходное напряпающее на первый сумматор 3 . Выходжение которого пропорционально ное напряжение сумматора 3 , пропорцио 1,865 ,,,-2_ 0,93 нальное величине .56,4 64 564 0,251 ^—-UJ!_. dGHaO ^ ( Ь I г) f " ' ' 56,4 •j^ _д. ftt(/• Напряжение, -.-г X 10 * P J f C o - ( t r + 2 7 3 ) , поступает на в т о • рой блок 5 умножений, s который одновременно -поступает напряжение, пропорциональное величине массы чугуна на плавку, с блока 9 ввода начальных у с - 40 ловий, таким образом, выходное напряжение второго блока 5 умножения про 1,563*10 dt пропорциональное величине температурного линейного расширения экранных труб подъемного г а з о х о д а , поступает с датчика 22 на десятый блок 23 умножения, выходное напряжение которого порционально величине G4 56, А Напряжение с выхода третьего сумматора 14, пропорциональное величине Напряже пропорционально величине ---' нке, пропорциональное значению д а в л е ния отходящего г а з а , поступает с д а т чика 1, а напряжение, пропорциональ- 50 t r ) , поступает во второй ное значению разрежения в нижней блок 18 деления, в который одновреплоскости кессона, с датчика 8 ~ в менно поступает напряжение с восьмотретий-, блок 7 умножения, выходное н а го блока 17 умножения, пропорциональ пряжение которого пропорционально в е ропорционально ве 55 Выходные напряжеличине -jr-r-'PK^ ное величине -' ния с блоков 5 и 7 поступают в блок 6 С--)тЯ' Выходное напряжение с второго деления, в котором определяется с к о блока 18 деления пропорционально маерость обезуглероживания ванны. Напря ІЗ 16 15190 совой доле углерода ванны, окисляюще* j £ . Напряжение с одиннадцатого блогося до СО в полости конвертера. При ка 24 умножения поступает на восемизменении входных параметров процесса надцатый блок 40 умножения, выходное происходит одновременно вычисление напряжение которого пропорционально значений - И av У со ' Выходное напряжевеличине 146,5GuTA Vrn- Напряжение с ч ниє седьмого блока 16 умножения и вто' d с И 10 рого блока 18 делении; поступает в четвертого сумматора 26 поступ-ает на одиннадцатый блок 24 умножения, выдевятнадцатый блок 41 умножения, цы~ ходное напряжение которого, пропорциоходное напряжение которого пропорциональное величине тг^-т-' 0,214 dt ступает в четвертый сумматор 2 6 . по нально величине 4485*--V--. Выходные dс напряжения первого, второго и третьего блоков 33 - 35 возведения в стеНапряжение с блока 16 поступает пень поступают соответственно в четакже в двенадцатый блок 25 умножения, тырнадцатый, пятнадцатый и шестнадца/выходное напряжение которого, пропоров о 02 d dc 20 тый блоки 36 - 38 умножения, выходные циональное величине - ,7Г' напряжения которых соответственно про1м п о ~ порциокальны величине 10ехр(- - - - ) . ступает в четвертый сумматор 26. А ' Si4 . Напряжение, пропорциональное объем3,53вхр(— ) ному расходу кислородного дутья, с Сдатчика 27 поступает в тринадцатый 25 блок 28 умножения, выходное напряжеU,395*exp( )• ние которого пропорционально величине (Р -0,9Р ) Выходное напряжение с датчика 29 С)*~?1к *^'ffi* Выходное напряжение поступает на шестой блок 42 деления, с датчика 29 текущего времени продув- 30 выходное напряжение которого, пропорки поступает на третий, четвертый и пятый блоки 30 - 32 деления, в которые одновременно поступают напряжеЦИОНаЛЬНОе ВеЛИЧИНе ( ~К~Г7л~7Г)t ПО ~ ния с блока начальных условий соотступает в четвертый блок 4 7 возведе. зетственно равные Si^, (Mn y -0,9Mn w ), ^5 і£ия в степень. (Напряжение, пропор(Р Ч ~О,9Р М ). Таким образом, на вход циональное произведению лСч(іу)'Оц, • первого блока 33 возведения в степень поступает на шестой блок 42 деления поступает напряжение, пропорішокальс блока 9 ввода начальных условий). ное величине С- - Т - ) , второго блока 34 t Si третьего блол. С выхода четвертого блока 4 7 возведе40 ния в степень снимается напряжение лехр(- J^C-T/SW:-) » а с вых-ода двадца того блока 48 умножения к а ч Л М На выходе блоков возведения в сте- 45 % ехр(~ Г • Напряжение с датчипень долучаєм соответственно напрял ка 29 поступает также на пятый суммаженке, пропорциональное ехр (- ---"і, л, Siu тор A3, выходное напряжение ко^орога^ ехр( ' " ( м ^ о Г э м ^ ' е х р С " (р-^оГэр-)^ пропорциональное разности (с -с^) , Напряжеііия с выхода блоков 33 - 35 •*" поступает в седьмой блок 50 деления. поступают в четвертый сумматор 26, С выхода блока 50 снимается напрявыходное напряжение которого пропоржение, пропорциональное величине dG ре . _ циональное величине -••£—. Выходное 0--Г у (- - - - - ) , поступающее в пятый блок 54 G напряженнее с седьмого блока 16 умно- • U жения поступает Б семнадцатый блок 39 возведения в степень, на выходе KOTOумножения, выходное напряжение кото'S" £ рого пропорционально величине 252G x 4 рого получаем напряжение е х р ( 15 16Ш9') а с выхода двадцать первого блока 58 д е , разрежения в нижней плоскости умножения получаем напряжение, пропор- 1 кессона, расхода воды, охлаждающей кессон, температурного линейного циональное величине 5770 х пасгаирения экранных труб подъемного ЛЛ газохода по ходу продувки, причем х ехр(.~ -рг---~ ' . Аналогично с д в а д датчик давления отходящего г а з а в п е U459 G дать второго блока 59 умножения сниреходном газоходе соединен через п е р мается напряжение, пропорциональное вый блок умножения с первым суммато•величине 577.)ехр (- т-д-тр—)» с д в а д - IQ ром, к которому, кроме т о г о , подсоединен датчик температуры отходящего цать третьего блока 60 умножения газа в переходном газоходе, выход 5800ехр(- 7\""7~Чр"~^ * а с двадцать п я - первого сумматора подсоединен через второй блок умножения к первому блоку того блока ЬЗ умножения 0,1_2'A