Пристрій контролю процесу шлакоутворення у конвертері

Изобретение относится к черной металлургии, а именно к контролю процесса в конвертере, и предназначено для контроля процесса шлакообразования в конвертере Цель - повышение точности и надежности контроля О режиме шлакообразования судят по шлаковому наслоению на внутрен нюю поверхность футеровки конвертера для нахождения величины которого определяют промежутки времени реакции на температурное возмущение в агрегате электросопротивления участка от огневой поверхности футеровки до точки установки датчика температуры и температуры в этой же точке Пограничный слой футеровки на участке от огневой поверхности до точки установки датчика выполняют из материала обладающего электросопротивлением, в диапазоне температур конвертерной плавки превосходящем не менее чем на два порядка электросопротивление шлака, например из нитрида алюминия 1 з п ф-лы. 2 ил С Изобретение относится к черной металлургии, а именно к контролю процесса в конвертере, и может быть использовано в других отраслях промышленности, например в цветной металлургии Целью изобретения является повышение точности и надежности контроля На фиг.1 блок-схема устройства копт роля процесса шлакообразования в конвертере, на фиг 2 - внутренняя структура вычислительного блока VcTpoucTBo (фиг 1) содержит установленный в пограничном слое 1 футеровки 2 конвертера, обращенном к ванне 3. датчик 4 температуры (например, термопара 7ХА), два электрода которого при помощи компенсационных проводов, проложенных в огнеупорной засыпке 5, соединены с изме рителем 6 температуры а один из электро дов и электрическая "земля" соединены с измерителем 7 электросопротивления Измеритель 6 температуры соединен через первый дифференциатор 8, первый блок 9 памяти и первый сумматор 10 второй вход которого соединен с первым дифференциатором 8 с первым блоком 11 сравнения, второй вход которого соединен с первым задзтчиком 12 Измеритель 7 электросопротивления соединен через второй дифференциатор 13, второй блок 14 памяти и второй сумматор 15, второй вход которого соединен с вторым дифференциатором 13, с вторым блоком 16 сравнения, второй вход которого соединен с вторым задатчиком 17 Кроме того, устройство содержит датчик 18 заливки чугуна и датчик 19 ввода шлакообразующих и охлаждающих материалов, соединенные через блок ИЛИ 20 и третий о сп о о о 1650709 дифференциатор 21 с грегьим 5/юком 22 ке, во втором шлаковое наспоенис сильно сравнения, из второй вход которого подаетразмывается. ся опорное напряжение, а выход которого Любое резкое возмущение температусоединен с первым 9 и вторым 14 блоками ры ванны приближенно можно рассматрипамяти, а также с первым 23 и вторым 24 5 вать как гармоническое колебание, э таймерами, вторые входы которых соединераспределение температуры в пограничном ны соответственное первым 11 и вторым 16 слое футеровки, примыкающем к огневой блоками сравнения. Выходы первого 23 и поверхности, получается в виде волны, ковторого 24 таймеров соединены соответстлеблющейся относительно непериодичевенно с первым и вторым входами вычисли- 10 ской составляющей температурного поля. тельного блока 25, третий вход которого При нестационарном процессе теплопросоединен с выходом первого блока 11 сравводности в пограничном слое футеровки нения, а выход - с блоком 26 указания. конвертера запаздывание изменения температуры на глубине по сравнению с колеВычислительный блок 25 (фиг.2) содер- 15 банием температуры иа границе, вызванным жит соединенный с первым и вторым таймррезким возмущением - заливкой чугуна, вварами 23 и 24 первый блок 27 деления, выход дом шлакообрэзующих v охлаждающих макоторого через третий сумматор 28 и второй териалов, можно определить по формуле блок 29 деления, второй вход которого соединен с третьим задатчиком 30, соединен с 20 60 л а третьим блоком 31 памяти, схема сбросз-заnwcw которого соединена с первым блоком 1V сравнения, а выход является выходом где Д г-запаздывание изменения темвычислительного блока 25. пературы (время реакции температуры), Датчик 4 температуры закладывают на 25 мин; расстоянии 5-Ю мм от поверхности футе%- пространственная координата в наровки 2, обращенной к ванне 3, в пограничправлении, перпендикулярном к огневой ный слой 1, выполненный например, из поверхности футеровки, м: нитрида алюминия, на отметке от внутренг о - период колебания, м; ней поверхности днища, равной 1 /3 уровня -30 а- эквивалентный коэффициент темпеспокойного металла, то есть там, где футературопроводности шлакового и пограничровка практически не подвергается износу. ного слоя, м2/с. В качестве измерителей 6 и 7 темпераРассмотрим характер изменения темтуры и электросопротивления могут быть пературы в точке установки датчика и элекиспользованы, например, преобразователи 35 тросопротивления на участке от огневой соответстаено типа Ш-72 и Ф8025. поверхности футеровки до точки установки Блоки 11, 14, 22 сравнения представлядатчика. Последнее можно определить по ют собой, например, блоки сигнализации формуле: типа БСГ системы АКЭСР. R=/5(X+d) (2) Блоки 9, 14, 31 памяти и таймеры 23, 24 40 где R - электросопротивление контромогут быть выполнены, например, на базе лируемого участка, Ом; соответственно блоков динамических прер~ среднеинтегральное удельное электобразований БДП и блоков прецизионного посопротмвление контролируемого участка, интегрирования БПИ системы АКЭСР. Ом/м; Остальные блоки представляют собой 45 X - толщина шлакового наслоения стандартные средства вычислительной тех(фиг.'і), м; ники и системы АКЭСР. d - расстояние от точки установки датВ основу технического решения полочика до поверхности футеровки, м. жен эффект шлакового наслоения на огнеЗдесь вой поверхности футеровки конвертера в 50 районе металлической ванны, особенно в (3) нижних горизонтах. Неоптимальный выбор дутьевого и температурного режимов прогде р (г зависимость удельного электдувки может привести к образованию гусросопротивления контролируемого участка тых, гетерогенных шлаков с высокими 55 от температуры, Ом/м; значениями вязкости, содержания кремнет, ti - температура металла и футеровки зема и неусвоенной извести, а также к обрав точке установки датчика температуры, °С. зованию чрезмерно жидких шлаков. В При прохождении температурной воппервом случае шлаки усложняют барботаж ной, вызванной возмущением температуры ванны и обильно наслаиваются на футеровванны конаергера, шлакового наслоения д 1650709 пропорциональные скоростям изменения контролируемого dt участка практически не меняется, так кзк температуры — р - и электросопротивления электросопротивление шлакового наслоеАН ния практически равно нулю (шлаковый -д—: , поступают соответственно на входы слой пронизан корольками металла). С мопервого блока 9 памяти и первого сумматомента достижений температурной волной ра 10 и на входы второй о блока 14 памяти и пограничного слоя футеровки начинаетвторого сумматора 15 ся и з м е н е н и е э л е к т р о с о п р о т и в л е н и я контролируемого участка, Таким обраВ моменты резкого температурного воззом, промежуток времени реакции электро- 10 мущения в конвертере,вызванном заливкой сопротивления на резкое температурное чугуна или вводом шлзкообразующих и охвозмущение в агрегате пропорционален лаждающих материалов, сиінзльї от датчитолщине шлакового наслоения X. Промеков 18 и 19 заливки чугуна (например, жуток времени реакции температуры в фотрреле) или ввода шлэкообразующих и точке у с т а н о в к и датчика температуры охлаждающих материалов (например, конна температурное возмущение (с учетактов, включающих исполнительные мехат о м (свазиодинаковости коэффициентов низмы) поступают через б пек ИЛИ 20 на температуропроводности шлака и пограпход третьего дифференциатора 21, с выхоничного слоя футеровки} пропорционален расстоянию X + d Выразив величины этих 20 да которого "единичной" - .положительный сигнал поступает на первый вход третьего промежутков времени по формуле (1) и взяв блока 22 сравнения, на второй вход котороих отношение, получим го поступает нулевое опорное напряжение . х (4) Uo Таким образом, в моменты резкого темX +d ' * где Д г і . Лг2 - соответственно про- 25 перагурнуго возмущения "единичный" сигнал с выхода третьего блока 22 сравнения межутки времени реакции на резкое темпоступает н.1 вторые входы (сброса записи) п е р а т у р н о е в о з м у щ е н и е в агрегате первого и второго блоков 9 и 14 памяти (при электросопротивления контролируемого этом в *17юкох памяти запоминаются соотучастка и температуры в точке установки датчика температуры, мин. Из формулы (4) следует d Y ~— 30 (5) веістеенно значення ( -- )ф и ( — .--— )ф . пропорциональные скоростям изменения температуры и электросопротивления в момент нанесения возмущения), а также на входы сброса запуска первого и второго таймеров 23 и 24 (запускаются таймеры). С ОЫУОДОВ первого и второго блоков 9 и 14 памяти сигналы, пропорциональные / dЄ , / dR , ( - г - - )ф и ( —г— )ф . поступают соответ Так как практически измеряют электросопротивление цепи "земля" - ванна - шлаковое наслоение - пограничный слой электрод, то для нахождения электросопротивления пограничного слоя с меньшей погрешностью его выполняют ва участке от ственно на первый и второй 10 и 15 суммавнутренней поверхности футеровки до торы, с выходов которых сигналы. точки установки датчика температуры из материала, обладающего удельным электпропорциональные А ( —г— ) = (-т-— ) * — росопротивлением, превосходящем в диаи t u t dR пазоне температур конвертерной плавки не 45 dR d t -- и fn0 менее чем на два порядка электросопротивление шлака. ступают соответственно нэ первые входы первого и второго бпокой 11 и 16 сравнения. На вторые входы первою и второго блоков Устройство работает следующим обра50 11 и 16 сравнения соответственно от первозом, го и второго задатчиков 12 и 17 поступают Унифицированные сигналы, пропорцисигналы, пропорциональные нормируемым ональные* температуре, контролируемой л л dt dR датчиком 4 температуры, и электросопровеличинам At и Дн изменения —— и — — . тивлению R контролируемого участка, поU t У іступают с выходов измерителей 6 и 7 при нанесении возмущения. Нормируемые температуры и электросопротивления соотвеличино! Л и Д^ определяют предвариветственно на входы первого и второго дифтельно при даче добаоки в момент интенференциаторов 8 и 13. С выходов первого и сивного обезуглероживания, то есть в второго дифференциаторов 8 и 13 сигналы, момент, когда изменение скоростей изме 7 1650709 нения температуры и электросопротивления за счет возмущения является минимальным. При выполнении условия d R ) j > AR- "единичный" сигнал с выdr 5 хода второго блока 16 сравнения поступает на вход останова второго таймера 24, при этом с выхода таймера на агорой вход вычислительного блока 25 поступает сигнал, пропорциональным Л г і При выполнении 10 условия j Д ( —г— ) j > At "единичный" сигнал с выхода первого блока 11 сравнения поступает на вход останова первого таймера 23 (при этом с выхода таймера на первый 15 вход вычислительного блока 25 поступает сигнал, пропорциональный Avz), а также на третий вход вычислительного блока 25, разрешающий запись в третий блок 31 памяти сигнала, поступающего с второго бло- 20 ка 29 деления Сигналы,пропорциональные Л г і и Дгз , поступают на входы первого блока 27 деления, с выхода которого сигнал поступает на третий сумматор 28. С выхода третьего сумматора 28 сигнал, пропорцио- 25 нальныи ~д—— 1, поступает на первый вход второго блока 29 деления, на второй вход которого от третьего задатчикэ 30 поступает сигнал, пропорциональный величи- 30 не d. С выхода второго блока 29 деления сигнал, пропорциональный величине . поступает на третий блок 31 35 памяти, соединенный с блоком 26 указания, например, вторичным прибором типа КСП Таким образом, в третьем блоке 31 памяти запоминается сигнал, пропорциональный величине шлакового наслоения X, который регистрируется блоком 26 указания Испытания макета устройства контроля процесса шлакообразования в конвертере показывают, что использование технического решения позволяет повысить точность и надежность контроля, так как устраняет неточности, связанные с тем, что датчик температуры, более удаленный от огневой поверхности футеровки, зачастую не реагирует на ввод регламентированного технологическим процессом количества присадки, а измерение промежутка времени реакции этого датчика представляет большие трудности из-за того, что медленно изменяющиеся параметры регистрировать с высокой степенью точности практически невозможно. При использовании предлагаемого устройства повышается производительность 40 45 50 55 конвертера на 1,5%, стойкость футеровки на 2%, снижается количество брака на 0.1 %. Формула изобретения 1 Устройство контроля процесса шлакообразования в конвертере, содержащее датчик температуры, расположенный в футеровке и соединенный с измерителем температуры, датчики заливки чугуна и ввода шлакообразующих и охлаждающих материалов и первый и второй таймеры, соединенные с вычислительным блоком, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности и надежности, оно дополнительно содержит измеритель электросопротивления, последовательно соединенные первый дифференциатор, первый блок памяти, первый сумматор, второй вход которого соединен с первым дифференциатором, и первый блок сравнения, второй вход которого соединен с первым задатчиком, последовательно соединенные второй дифференциатор, второй блок памяти, второй сумматор, второй вход которого соединен с вторым дифференциатором, и второй блок сравнения, второй вход которого соединен с вторым задатчиком, последовательно соединенные блок ИЛИ, третий дифференциатор и третий блок сравнения, второй вход которого соединен с шиной опорного напряжения, и блок указания, причем вход измерителя электросопротивления соединен с одним из электродов датчика температуры, выходы измерителей температуры и электросопротивления соединены соответственно с первым и вторым дифференциаторами, выходы датчиков заливки чугуна и ввода шлакообразующих и охлаждающих материалов соединены с блоком ИЛИ а выход третьего блока сравнения соединен с первым и вторым блоками памяти, а также с первым и вторым таймерами вторые входы которых соединены соответственно с первым и вторым блоками сравнения, третий вход вычислительного блока соединен с первым „блоком сравнения, з его выход- с блоком указания. 2. Устройство п.1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что пограничный слой футеровки на участке от огневой поверхности до точки установки датчика температуры выполнен из огнеупорного материала с электросопротивлением в диапазоне температур конвертерной плавки, превосходящем не менее чем в два порядка электросопротивление шлака, коэффициентом температуропроводности - квазиодинаковым с коэффициентом температуропроводности шлака, например из нитрида алюминия. 1650709 фуг. 7 1650709 3 в 25 27 28 JO -> 29 31 C4J Фиг-1 Редактор Н Гунько Составитель А.Абросимов Техред М Моргентал Корректор Т Малец Заказ 1584 Тираж 398 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035 Москва Ж-35, Раушская наб , 4/5 Производственно издательский комбинат "Патент", г Ужгород vi Гягяпиш 101