Способ контроля температуры расплава в индукционной тигельной печи — SU 1772563 (original) (raw)

( 9) ГОСУДАРСТВЕННПО ИЗОБРЕТЕНИПРИ ГКНТ СССР КОМИТЕТИ ОТКРЫТИЯМ ЕТЕН ьски тиэа 88.ПЕРАТУРЙ ТИГЕЛ ласти элекрешениям ионных тирасечи, туры оде раса на ПИСАНИЕ ИЗС)Б АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ 1(71) Всесоюзный научно-исследовати проектный институт систем автоции и управления(56) Авторское свидетельство СССРМ 1640175. кл. Р 27 В,14/20, 19(54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ ТЕМРАСПЛАВА В ИНДУКЦИОННОНОЙ ПЕЧИ(57) Изобретение относится к области электротермии, точнее к техническим решениям по управлению плавкой в индукционных тигельных печах. Целью изобретения является повышение точности контроля температуры расплава и оптимизация процесса плавки. Для достижения поставленной цели по предлагаемому способу следят за температурой атмосферы печи в ходе плавки, определяют момент полного расплавления шихты, фиксируют температуру расплава в Изобретение относится к обтротермии; точнее к техническимпо управлению плавкой в индукцгельных печах,Целью является повышение точност контроля температуры расплава,Для.достижения поставленной цели со гласно способу контроля температуры плава в индукционной тигельной и заключающемуся в измерении темпера Та атмосферы под крышкой печив х плавки, определении момента полного плавления шихты по изменению с минус(55 Г 27 В 14/20, Р 27 О 19/00 начале периода перегрева, контроль температуры расплава на каждом периоде расплавления шихты производят по соотношению температуры атмосферы печи к коэффициенту, характеризующему изменение температуры атмосферы печи в момент полного расплавления шихты по отношению к экспериментальной температуре расплава, для периода перегрева температуру расплава определяют с учетом температуры в начале периода перегрева и отношения расхода энергии от начала периода перегрева до его окончания к коэффициенту для периода плавления последней загрузки, характеризующему отношение затрат энергии периода расплавления от момента полного расплавления до конца периода на отклонение требуемого значения температуры расплава от ее экспериментального значения и заканчивают как периоды плавления, так и перегрева, отключая печь по достижению температуры расплава требуемых ее значений на этих периодах. плюс знака второй производной температуры атмосферы печи, определении в этот момент температуры атмосферы печи Та.р температуры Тр расплава в начале периода перегрева и окончании каждого периода плавления и перегрева по достижению температурной расплава в эти периоды требуемых по технологии температур, дополнительно по ходу периодов плавления последней загрузки шихты и перегрева расплава измеряют расходы ЧЧ, 9 Ь энергии соответственно с момента полного расплавления шихты и с момента начала50 периода перегрева до отключения печи при окончании каждого из этих периодов, на каждом периоде плавления шихты в момент полного ее расплавления определяют коэффициент К по выражению: где: Та.р. - температура атмосферы печи в момент полного расплавления шихты,Тр,р, - .температура расплава в момент полного расплавления шихты, определенная экспериментально,и осуществляют контроль температуры расплава до конца периода по выражению; где: Тр - температура расплава,Та - температура атмосферы печи, при проведении периода плавления последней загрузки определяют коэффициент по выражению: где: Тр,к.т, - требуемая температура расплава в момент окончания периода, а при проведении периода перегрева расплава текущую температуру расплава контролируют по выражению: Совокупность признаков способа связана как с конструктивными особенностями печи, так и с особенностями технологии процесса плавки, состоянием атмосферы под крышкой печи, эффектами (нергетическими, тепловыми) реакций взаимодействия материалов (газ, шихта, металл) во время процесса, а также невозможностью . (вытекает из условий, созданных в печи) измерения целого ряда показателей: мощности тепловых потерь печи, температуры расплава, теплоемкости загружаемой шихты.и др,Тигельная печь представляет из себя сосуд со стенками из огнеупорных материалов и с футерованной крышкой, Конструкция исключает практически ощутимые подсосы в печь внешнего воздуха, что обьясняется также и повышенным давлением в печи за счет выделения из расплава в течение плавки газа, Температуры гаЗа в печи и 5 10 15 20 25 30 35 40 расплава не равны друг другу, но их изменения связаны друг с другом, и ричем эта связь достаточно малоинерционна, так как атмосфера печи имеет активный конвективный обмен с шихтой и ванной металла как за счет перемешивания ванны и выделения из расплава газов, так и за счет достаточно развитой поверхности твердой шихты.Наблюдения за температурой атмосферы печи показали, что после загрузки шихты,. закрытия крышки и включения печи она интенсивно повышается, что скорость ее роста постоянно падает до момента расплавления осей твердой шихты. После расплавления всей твердой шихты скорость роста температуры атмосферы начинает повышаться и быстро. стабилизируется на определенной величине, Это объясняется тем, что до. расплавления шихты практически вводимая в расплав энергия идет на фазовое превращение твердой шихты в расплав при незначительном изменении температуры расплава, после расплавления шихты энергия затрачивается на повышение температуры расплава, которая начинает заметно увеличиваться Температура атмосферы печи отражает эти процессы, При.определенном принятом режиме плавки температура расплава в момент полного расплавления шихты одинакова для всех циклов. плавки и может быть определена экспериментально по замеру температуры расплава в указанный момент времени (при поведении экспериментальной плавки),Способ согласно изобретению заключается в следующем;Производится координация или анализ взаимовлияния текущих параметров: температуры Та, атмосферы под крышкой печи и температуры расплава Тр, на периодах плавления шихты после момента полного ее расплавления, а также учет измеренных показателей активной энергии И/, Ип процесса плавки на периодах соответственноплавления и перегрева для возможности определения (косвенного) параметра температурь 1 Тр, расплава на этих периодах, проверки температур Тр. на соответствие заданным значениям и своевременному отключению печи в момент их равенстваТаким образом, по способу контролируют температуру Т атмосферы под крышкойпечи (газовой среды) и определяют по изменению знака второй производной с минусана плюс момент полного расплавления шихты. В момент полного расплавления порции шихты на каждом периоде плавления определяют коэффициент К - коэффициент зависимости температур атмосферы печи и расплава для текущих сложившихсяусловий процесса. При этом, для определения коэффициента К используют измеренное значение температуры атмосферы печи Та,р, в момент полного расплавления шихты и значение температуры расплава Тр,р, в момент полного расплавления шихты (экспериментальный показатель) и определяют коэффициент К по выражению;Т а,р.После этого, используя этот коэффициент до конца периода плавления, контролируют текущую температуру Тр, расплава ваТ соответствии с.соотношением: Т р = - ,К где Та - текущая температура (измеряемая) атмосферы печи. По равенству на периодах плавления Тр, текущей и заданной по данному способу заканчивается (отключение печи) период расплавления каждой порции шихты. По ходу периода плавления последней порции шихты определяют значение расхода энергии Ю от момента полного расплавления шихты до конца периода и определяют коэффициент У характеризующий расход электроэнергии при изменении температуры расплава от его температуры Тр,р, в момент полного расплавления шихты до требуемой в конце периода температуры Тр,к.т. по соотношению;Я Тр - Т По ходу периода перегрева измеряют текущий расход энергии Яп печи от начала и до конца периода, а в начале его измеряют температуру Тр,н. расплава.По данным Яп, Т;,и. и У определяют в ходе периода перегрева расплава его текущую температуру Тр, по выражению;уу иТ,=Т+Окончание периода перегрева (выключение печи) соответствует моменту равенства текущей Тр, и заданной температур расплава, измеренных в этот период.Пример результатов использования данного способа в сравнении с прототипом.Плавки чугуна проводились на печи ИЧТ - 60 емкостью 60 т. и установленной мощностью 20 мВт.Экспериментально установлено, что при работе с мощностью печи 10 кВм, температура расплавления шихты Тр.р. -1230 ОС. 1. Плавки по прототипу.1.1 В середине кампании тигля,В момент расплавления шихты последней загрузки была зафиксирована темпера 5 тура атмосферы печи Та = 1120 С. Печьотключили при достижении Та = 1120+ 120= 1240.Замер температуры расплава показалрезультат Тр, = 1361 С,10 Ошибка выхода на заданнуютемпературу составила: 1361 - 1350 = 11 ОС,Перед началом периода перегрева былазэмерена температура расплава Тр, = 1358 С,В ходе перегрева была зафиксирована15 скорость роста температуры атмосферы 19град.мин. Соответственно перегрев вели 7мин 30 с. и печь отключили, Замер температуры расплава показал реэультатТр, =1509 С,Ошибка выхода на температуру слива20 составила:1509-1500 = 9 С.1,2, В конце кампании тигля.В момент расплавления последней загрузки шихты зафиксирована температура25 Та=860 С.Печь отключили при достижении Та=860+ 120 = 980" С,Замер температуры расплава показалТР = 1397 ОС.30 Ошибка выхода на заданную температуру составила:1397-1350 = 47 С.В ходе перегрева была зафиксированаскорость роста температуры атмосферы 1335 град./мин,Соответственно перегрев вели - 7 мин.55с и печь отключили. Замер температуры расплава показал результат Тр = 1535 С.Ошибка выхода на заданнуютемперату 40 ру слива составила:1535-1500 = 35 ОС.2, Плавки по предлагаемому способу,Вслед за циклом плавки и н. 1.2 былпроведен цикл плавки по предлагаемому45 способу.В момент расплавления последней загрузки зафиксирована температура Та.р.- =866 С ибыл вычислен коэффициент86650 К = 1230 г 0705Соответственно печь отключили при достижении температурой расплава, контроТалируемой по выражению: Тр. = 070555 значения - 1350 ОС.Замер температуры расплава показалТр, =1354 С.Ошибка выхода на заданную температуру составила:1354-1350 = 4 С.Составитель А.АбросимовТех ред М.Моргентал Корректор Н.Гунько Редактор Заказ 3834 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва. Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101. Расход электроэнергии от момента расплавления до окончания периода расплав. ления составил:ЧЧ = 875 кВт,ч,Соответственно удельный расход энергии;У: 875 к .7,3 кВТ ч/град875 кВт.ч120 ОСЗамер начальной температуры Тр,н. расплава в начале периода перегрева (периодпериодом) показал. что Тр.н. - 1351 ОС.Соответственно перегрев вели до достижения температурой расплава Трконтролируемой по выражению:Тр, -1351+, ", значения - 1550 С.1.Замер температуры расплава показалрезультат Тр, = 1502 С.Следовательно, ошибка выхода на заданную температуру составила: 1502 - 1500 = .2 оПо проводимых плавках значения температур - 1350 С и 1500 С соответствовалиих требуемым значениям,Ф о р мул а и зоб рете н ияСпособ контроля температуры расплава в индукционной тигельной печи, включающий измерение температуры Татмосферы под крышей печи в ходе плавки,определение момента полного расплавления шихты по изменению с минуса на плюсзнака второй производной температуры атмосферы печи, фиксацию в этот момент температуры атмосферы печи Т,р, измерениетемпературы Тр расплава в начале периода перегрева, прогноз температуры металлав периоды его плавления и перегрева, о тл ича ющи йсятем. что,сцельюповышения точности контроля во времяпериодов плавления последней порции шихты и перегрева расплава, определяют расходы Ю, ИЬ энергии соответственно с момента полного расплавления шихты и с момента начала периода перегрева до от ключения печи при окончании каждого изэтих периодов, на каждом периоде плавления шихты в момент полного ее расплавле.- ния определяют коэффициент К по выражению10 где Та.р. - температура атмосферы печи в 15 момент полного расплавления шихты;Тр,р. температур" расплава в моментполного расплавления шихты, определенная на опытной плавке,и осуществляют контроль температуры рас плава до конца периода по выражению 25 где Тр - температура расплава;Та - температура атмосферы печи,при проведении периода плавления последней порции шихты определяют коэффициент У по математическому выражению 30 где Тр,к.т, -требуемая температура расплава 35 в момент окончания периода,а при проведении периода перегрева расплава текущую температуру расплава контролируют по математическому выражению

Смотреть

Способ контроля температуры расплава в индукционной тигельной печи