Пристрій для автоматичного управління процесом рафінування сталі у проміжному ковші мблз

Реферат: Пристрій для автоматичного управління процесом рафінування сталі у проміжному ковші МБЛЗ, до складу якого входять: ресивер, підключений до мережі інертного газу через електроклапан; датчик тиску, підключений до манометра; витратомір; блок вимірювання маси сталі у проміжному ковші та блок живлення. В нього додатково введено блок підтримання тиску інертного газу у ресивері на заданому рівні, блоки вимірювання температури сталі у проміжному ковші, окремо для кожної із зон заливальних стаканів до кристалізаторів, багатоканальний мікроконтролер з програматором та електронні ключі, причому виходи блоків вимірювання маси і температури сталі з'єднані з відповідними входами мікроконтролера, а його виходи через електронні ключі підключені до відповідних електроклапанів у мережі підведення інертного газу до фурм проміжного ковша. UA 92213 U (12) UA 92213 U UA 92213 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до пристроїв для здійснення процесу неперервного лиття заготовок і може бути використана у металургії як складовий елемент МБЛЗ. Відомо пристрій для продувки металу у ковші, до складу якого входять: стакан, вставлений у днище ковша, шамотний стакан, штуцер з клапаном і канали у шамотному стакані у вигляді похилих отворів (Авт. свид. СССР № 224013, B22D, 1/00, 1968). Шамотний стакан з отворами не забезпечує безпечної роботи у зв'язку з можливістю попадання металу. Крім того, подача газу через спеціальні отвори не забезпечує його рівномірний розподіл по всьому об'єму металу і створюється повітряна порожнина великого розміру, що негативно впливає на перемішування газу з металом, а отже і на якість заготовок. Відомо також пристрій для продувки металу у ковші вертикальним потоком газу, створеним при його проходженні через пористу вставку у днищі ковша (Авт. свид. СССР № 296617, B22D11/10, опубл. 03.02.1969). У даному пристрої газ, що подається у ківш через пористу вставку, розповсюджується у металі практично тільки в шарі, який знаходиться під поверхнею вставки, що особливо негативно позначається при продувці у ковшах великого об'єму. Крім того, цей пристрій не забезпечує можливість максимального охвату металу прохідними бульбашками і не має ефекту перемішування при одночасній барботації, тобто відсутній необхідний масообмін між металом і шлаком. Бульбашки газу, в цьому випадку, створюють порожнистий струмінь, який пронизує стовп металу, що негативно позначається на якості рафінування металу. Найбільш близьким (прототипом) до запропонованої корисної моделі щодо технічної суті і досягнутого результату є пристрій продувки металу у проміжному ковші МБЛЗ (Авт. свид. СССР № 619284, B22D11/10, опубл. 15.08.1978, Бюл. № 30), до складу якого входять: двострумковий проміжний ківш, розливальна лійка, стопор і кришка. Для подачі інертного газу у зону розкриття струменя металу пристрій має футеровані вогнетривкі трубки, встановлені на кришці пристрою, причому на них розміщені пористі елементи між днищем ковша і нижнім зрізом розливальної воронки. Недоліком цього пристрою є недостатня ефективність рафінування сталі у проміжному ковші МБЛЗ при розливанні великими серіями, обумовлена порушенням режиму продувки при "перековшуванні". В основу запропонованої корисної моделі поставлена задача підвищення ефективності процесу рафінування сталі у проміжному ковші МБЛЗ, що дозволить підвищити якість неперервнолитих заготовок. Поставлена задача вирішується тим, що запропонований пристрій для автоматичного управління процесом рафінування сталі у проміжному ковші МБЛЗ, до складу якого входять: ресивер, підключений до мережі інертного газу через електроклапан; датчик тиску, підключений до манометра; витратомір; блок вимірювання маси сталі у проміжному ковші та блок живлення, відповідно до корисної моделі в нього додатково введено блок підтримання тиску інертного газу на заданому рівні, блоки вимірювання температури сталі у проміжному ковші, окремо для кожної із зон заливальних стаканів до кристалізаторів, багатоканальний мікроконтролер та електронні ключі, причому виходи блоків вимірювання маси і температури сталі з'єднані з відповідними входами мікроконтролера, а його виходи через електронні ключі, підключені до відповідних електроклапанів у мережі підведення інертного газу до фурм проміжного ковша. Запропонований пристрій дозволяє підвищити ступінь очищення сталі у проміжному ковші від неметалевих включень, що позитивно впливає на якість неперервнолитих заготовок і зменшує кількість браку при розливанні сталі великими серіями на МБЛЗ. Сукупність відмінних ознак запропонованого пристрою не відома ні в аналогах, ні в прототипі, ні у інших технічних рішеннях, а тому відповідає, на наш погляд, критерію "новизна". Для пояснення запропонованої корисної моделі на фіг. 1 наведено структурнофункціональну схему пристрою для автоматичного управління процесом рафінування сталі у проміжному ковші МБЛЗ. Проміжний ківш 1 встановлений на чотирьох силовимірювальних тензорезисторних датчиках 2, закріплених на нерухомій основі. Рідкий метал надходить у проміжний ківш 1 із сталерозливального ковша 3. До складу проміжного ковша 1 також входять: металоприймальний елемент 4 ("турбостоп"); фурми 5; випускні стакани 6, 7; датчики температури 8, 9. Ресивер 10 через електроклапан 11 підключений до мережі інертного газу і з'єднаний з блоком 12 підтримання тиску у ресивері 10. Для вимірювання тиску газу слугує датчик 13 тиску і підключений до нього манометр 14. Вихід ресивера 10 через витратомір 15 і електроклапани 16 і 17 з'єднаний з відповідними фурмами 5 проміжного ковша 1. На поверхні рідкої сталі у проміжному ковші 1 знаходиться шар захисного (рафінуючого) шлаку 18. Виходи силовимірювальних датчиків 2 через суматор 19 підключені до мікропроцесорного блока 20 вимірювання маси сталі у проміжному ковші 1. Виходи датчиків 8 і 9 температури підключені до 1 UA 92213 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 мікропроцесорного блока 21 вимірювання температури сталі в проміжному ковші 1. Індикація маси і температури сталі здійснюється за допомогою цифрових індикаторів 22 і 23 відповідно. Виходи блоків 20 і 21 підключені до мікроконтролера 24, вихід якого через електронний ключ 25 з'єднаний з електроклапаном 11 в мережі інертного газу. Живлення елементів схеми здійснюється від блока 26 живлення, підключеного до мережі змінного струму напругою 220 В. Запропонований пристрій для автоматичного управління процесом рафінування сталі у проміжному ковші МБЛЗ працює наступним чином. У вихідному стані проміжний ківш 1 пустий і знаходиться у режимі очікування, а на індикаторах 22 і 23 висвітлені нулі. Після заповнення проміжного ковша 1 із сталерозливального ковша 3 до заданого рівня Н о (фіг. 2) по сигналу від мікроконтролера 24 спрацьовує електронний ключ 25, вмикається клапан 11 і починається процес продувки сталі інертним газом від ресивера 10 через фурми 5. Одночасно вмикаються приводи стопорів (на схемі не показані) стаканів 6 і 7 і рідка сталь починає надходити у відповідні кристалізатори МБЛЗ (в даному випадку двохструмкової). На фіг. 2 наведено залежність Н = f(τ), де а1 - час заповнення металом пустого проміжного ковша 1; в1 квазістаціонарний режим розливання; с1 - зниження рівня метал в проміжному ковші 1 після спорожнення першого розливального ковша 3. Розливання металу з другого і наступних розливальних ковшів серії відбувається аналогічно. В процесі розливання сталі на МБЛЗ неперервно контролюється маса і температура металу у проміжному ковші 1, інформація щодо яких висвітлюється на цифрових індикаторах 22 і 23 відповідно. Процес рафінування сталі за допомогою запропонованого пристрою здійснюється наступним чином. На дільниці в1 залежності Н = f(τ) продувка металу інертним газом відбувається із заданою витратою. Після опорожнения ковша 3 рівень металу у проміжному ковші 1 починає знижуватись (фіг. 2, дільниця с 1). В момент, коли рівень металу досягне величини Нс = 0,7Но (точка 1 на залежності Н = f(τ), у мікроконтролері 24 формується сигнал, при якому спрацьовує електронний ключ 25 і електроклапан 11 вимикається. В результаті продувка сталі інертним газом припиняється на період "перековшування". Коли рівень металу у проміжному ковші 1 досягне величини Нmin=0,4Но (точка 2), починає надходити метал із наступного сталерозливального ковша 3, рівень металу у проміжному ковші починає підвищуватись (зона а2) і в момент, коли рівень металу досягне величини Н с = 0,7Но, спрацьовує електронний ключ 25, вмикається (відкривається) клапан 11 і поновлюється продувка металу інертним газом. У запропонованому пристрої величина витрати інертного газу при стабілізованому тиску у ресивері 10 вибрана, виходячи з наступного. З одного боку повинно бути забезпечене транспортування неметалевих включень у зону контакту "шлак - метал", де відбувається їх поглинання рафінуючим шлаком. З другого боку не повинно бути динамічного руйнування шлакового покрову і зворотного затягнення неметалевих включень у метал, що надходить у кристалізатор МБЛЗ. При зниженні рівня металу у проміжному ковші 1 нижче критичного (0,7 Н o) збільшується динамічний вплив струменів інертного газу на шар рафінуючого шлаку, збагаченого неметалевими включеннями, спостерігається його руйнування, відрив блоків шлаку та їх затягнення у сталь, яка розливається, що погіршує якість заготовки, а отже і виготовленого прокату. Це обумовлює необхідність відключення продувки у перехідних режимах (при "перековшуванні") при розливанні сталі великими серіями, що і реалізовано у запропонованому пристрої. Використання запропонованого пристрою для автоматичного управління процесом рафінування сталі у проміжному ковші МБЛЗ дозволяє, як показали результати досліднопромислової перевірки, підвищити ефективність рафінування сталі у проміжному ковші МБЛЗ, а отже і якість неперервнолитих заготовок. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 50 55 60 Пристрій для автоматичного управління процесом рафінування сталі у проміжному ковші МБЛЗ, до складу якого входять: ресивер, підключений до мережі інертного газу через електроклапан; датчик тиску, підключений до манометра; витратомір; блок вимірювання маси сталі у проміжному ковші та блок живлення, який відрізняється тим, що в нього додатково введено блок підтримання тиску інертного газу у ресивері на заданому рівні, блоки вимірювання температури сталі у проміжному ковші, окремо для кожної із зон заливальних стаканів до кристалізаторів, багатоканальний мікроконтролер з програматором та електронні ключі, причому виходи блоків вимірювання маси і температури сталі з'єднані з відповідними входами мікроконтролера, а його виходи через електронні ключі підключені до відповідних електроклапанів у мережі підведення інертного газу до фурм проміжного ковша. 2 UA 92213 U Комп’ютерна верстка В. Мацело Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3