Устройство для контроля за режимом плавки в мартеновской печи — SU 1677067 (original) (raw)

СОЮЭ СОВЕТСКИХ СОЦИАЛИСТИЧЕСКИ б 770 РЕСПУБЛИК цз С 21 С 5/О ф-(0 ВВМ 1 Рщщущ: ."фЯЦ М 1.,лавовМ. Чур. Бегун,и кисло- ООО.П С,АР ПЕ й метал- , в част- Целью высокой ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(71) Московский институт стали и с(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛ ЖИМОМ ПЛАВКИ В МАРТЕНОВСК(57) Изобретение относится к черно лургии и может быть использовано ности, при производстве стали изобретения является обеспечение надежности устройства, Цель достигается тем, что устройство для контроля эа режимом плавки в мартеновской печи содержит молибденовое кольцо 1, установленное на колпачке 2 со стороны закрытого конца, мслибденовую трубку 6, размещенную внутри него и поджатую упорной гайкой 7 со стороны открытого конца, помещенного в цанговый зажим 3, в котором выполнены продольные сквозные отверстия 5, цанговый зажим 3 соединен с фасонным фланцем 9, в углублениях 10 которого размещены фотоэлементы 11 так, что их окна расположены напротив сквозных отверстий 5 цангового зажима 3, причем молибденовая трубка 6 и корпус цангового зажима 3 соединены с первым входом, а выход фотоэлементов 11 - с вторым входом измерительной схемы 13,3 ил.Изобретение относится к черной металлургии и может быть использовано, в частности, при производстве стали.Цель изобретения - повышение надежности устройства.На фиг. 1 представлена блок-схема устройства, на фиг. 2 - электрическая схема измерительной схемы; на фиг. 3 - диаграммы изменения сигналов на измерительном приборе.Молибденовое кольцо 1 располагают наколпачке 2 (твердой электролитической ячейке) со стороны закрытого конца и вставляют эту сборку в стальной цанговый зажим 3. Ходовая гайка 4 плотно зажимает молибденовое кольцо 1 с колпачком 2 в зажиме 3, В последнем просверлены сквозные отверстия 5 диаметром 2 мм. Внутри колпачка 2 располагают молибденовую трубку 6 с внутренним диаметром 1,5 - 2 мм, на наружной поверхности трубки 6 выполнена резьба, Помещенную внутри колпачка 2 трубку 6 поджимают упорной гайкой 7, причем между колпачком 2 и гайкой 7 помещают шайбу 8 из изоляционного высокотемпературного материала, например асбеста. Цанговый зажим 3 соединяют с фасонным фланцем 9, в котором выполНены углубления 10, В углублениях 10 закрепляют фотоэлементы 11 типа СФ 1. Корпус зажима 3 и молибденовую трубку 6 с помощью гибких изолированных проводов подсоединяют на вход балансной схемы 12, а ее выход через делитель 13 напряжения подсоединяют на один из входов измерительного прибора 14 - автоматического потенциометра типа КСП - 4, имеющего три отдельных входа. Электрические выходы фотоэлементов 11 подсоединяют через другой делитель 15 напряжения на второй вход измерительного прибора 14, причем фотоэлементы 11 подключены к стабилизированному источнику 16 питания напряжением 15 В. Делители 13 и 15, балансная схема 12 и источник 16 питания вместе с измерительным прибором 14 образуют измерительную схему устройства.Устройство работает следующим образом.Устройство с помощьк фланцевого соединения закрепляют на массивной штанге и устанавливают в окне для оптического пирометра со стороны задней стенки мартеновской печи так, чтобы рабочая часть колпачка 2 выступала наружу не более чем на 30 мм. Установленное устройство находится в контакте с внутренней атмосферой печи, в результате чего колпачок 2 приобретает температуру горячих газов, Вследствие высокой температуры разогрева колпачка 2 и разности парциальных давлений кислоро 5 10 15 20 30 35 40 да в газовых фазах в атмосфере печи и воздуха внутри трубки 6 в рабочей части колпачка 2 возникает движение ионов кислорода, возникающая при этом электро- движущая сила электролитической ячейки 2 пропорциональна разности химических потенциалов кислорода на ее наружной и внутренней поверхностях. Потенциалы с внутренней и наружной поверхностей колпачка 2 снимаются через молибденовую трубку 6 и кольцо 1, корпус зажима 3 соответственно. Корпус зажима 3 и трубка б гибкими проводами через балансную схему 12 и делитель 13 напряжения подключены нэ вход измерительного прибора 14. При включенном положении источника 16 питания одновременно с сигналом от твердой электролитической ячейки 2 на второй вход измерительного прибора 14 через делитель 15 напряжения поступает сигнал от фотоэлементов 11, Инфракрасное излучение передается на фотоэлементы 11 через продольные каналы 5 зажима 3. Шкала измерительного прибора 14 по второму входу проградуирована в градусах Цельсия по сбразцовой термопаре. Таким образом, величине сигнала с фотоэлементов 11 соответствует на шкале измерительного прибора 14 определенное значение температуры в пространстве печи, Для оценки кислородного потенциала газовой фазы внутри печи в качестве сравнительной среды принимают атмосферу внутри колпачка 2. Благодаря значительной длине молибденовой трубки б относительно ее сечения, а также учитывая, что канал штанги открыт для воздуха, парциальное давление (концентрацию) кислорода в объеме этого канала принимают постоянным. Следовательно, оценку парциального давления кислорода (концентрации) можно производить по текущему значению ЭДС с электролитическойячейки 2 и температуре, эквивалентной электрическому сигналу с фотоэлементов 11. Такимобразом, по фиксируемым параметрам (ЭДС и температуре) с помощью предлагаемого устройства обеспечивается возмож- . ность контроля режима плавки металла в мартеновской печи, Перед началом загруз-. ки шихты в печь регулируют режим горения горелок в оптимальном соотношении расходов топлива (мазута) и воздуха. С этой целью устанавливают на некоторое время расход мазута в соответствии с максимальной теплавой мощностью горелки и подбирают расход воздуха таким, чтобы показания измерительного прибора по температуре и ЭДС были максимальными, Сигналы с твердой электролитической ячейки 2 и фотоэлементов 11 фиксируются на измерительномприборе 14 дискретно через 5 с. Затем после установления оптимального режима горения производят операцию по балансировке максимального значения ЭДС путем установления стрелки измерительного прибора 14 на начало шкалы. Для этого в момент фиксирования сигнала с твердой электролитической ячейки стрелку измерительного прибора 14 устанавливают с помощью схемы 12 на начало шкалы, а при фиксировании температуры горячих газов положение стрелки прибора 14 сохраняют на достигнутом уровне. Загружают печь шихтой и ведут расплавление, Расплавление металла сопровождается интенсивным образованием летучих окислов углерода с кислородом СО, поэтому в газовой атмосфере печи наряду с продуктами горения топлива непрерывно поступает СО из расплава, В соответствии со скоростью расплавления металла изменяются окислительный потенциал газовой фазы и ее температура, значения которых непрерывно записываются на диаграммную ленту измерительного прибора 14. В перйод расплавления температура горячих газов, контролируемая с помощью фотоэлементов 11, уменьшается. В этом случае производят коррекцию на увеличение расхода воздуха на горелках с целью достижения температуры, соответствующей ранее достигнутому предельному зна-, чению, После полного расплавления отбирают пробу металла для определения с помощью метода химического анализа исходного содержания углерода, а затем по текущим значениям ЭДС и температуре на основании уравнения НернстаЕ= 1 и - т-, (1)б Т Р 02РО 2где б - газовая постоянная, равная 8,3144 Дж/(моль К);Т - абсолютная температура, К;Р - число Фарадея, равное 96,485 кКл/моль;РРО 2, Ро 2 - парциальное давление кислорода в анализируемой и в сравнительной средах,определяют парциальное давление (концентрацию) кислорода в газовой атмосфере печи. Далее на основе сведения о термсдинамических характеристиках реакции С)+(О)=СО определяют равновесные концентрации углерода С и кислорода 02 в расплаее.Начало кипения ванны отмечается появлением флуктуаций на кривой ЭДС, затем ее значение начинает расти, а амплитуда флуктуации уменьшаться, кроме. того, на(2) где Е - текущее значение ЭДС, мВ;Тг, Тт - температура газов в режиме регулирования горелки и входе плавки, С.Таким образом, использование устройства для контроля эа параметрами отходящих газов позволяет в полной мере вести выплавку стали в оптимальном соотношении расходов топлива и воздуха и в соответствии с оптимальной производительностью печи, т,е, выплавку стали производят в оптимальном технологическом режиме с минимальным временем плавления.П р и м е р. С помощью устройства производят контроль параметров газовой фазы при выплавке хромоникельл олибденсодержащей марки стали, Фиксирование текущих значений окислительного потенциала газовой фазы ЭДС(Е) и температуры(Т, С) осуществляют на измерительном приборе 14 - самопишущем потенциометре типа КСП, имеющем встроенный автоматический переключатель входа для последовательного подключения трех датчиков с дискретностью подключения, равной 5 с. Перед началом выплавки осуществляют ре 101520 25 30 35 40 45 50 55 блюдается повышение температуры горячих газов. По кру;изне изменения ЭДС в ходе кипения поинимают решения об интенсификации кипения или окончательной доводки расплава до нужного химического содержания элементов путем легирования. Момент внесения добавок или раскислителей, их дальнейшее усвоение расплавом характеризуется сначала всплеском амплитуды ЭДС, а затем экспоненциальным уменьшением во времени до некоторого установившегося значения. В период окончательной доводки плавки особо важное значение имеет своевременное принятиерешений о мероприятиях, напоавленных наполучение металла с заданным количественным содержанием химических элементов, в частности соответствие химического состава и температуры расплава технологическим требованиям выплавляемой марки стали. Одним из критериев готовности плавки является окончательное количественное содержание углерода в расплаве, Следя в ходе плавки эа текущими значениями ЭДС и температуры отходящих газов с помощью предлагаемого устройства, на основе указанньх выражений производят расчет скорости выгорания углерода по выражению, полученному в ходе промышленного освоения устройства:гулирование режима горения для каждой горелки в отдельности по максимуму ЭДС и температуры Т, которые составляют 120- 152 м В; 1,32 - 147 мВ и 1660 - 1655 О С соответственно. После этого при очередном положении автоматического переключателя, соответствующего подключению электролитической ячейки 2 к входу прибора 14, с помощью балансной схемы 12 производят компенсирование ЭДС до близкого к нулю. Дальнейший контроль за величиной окислительного потенциала в газовой фазе производят от установленного значения ЭДС, а фиксирование гемпературы производят от уровня достигнутого при регулировании режима горения. На графиках(фиг. 3) приведены кривые изменения Е и Т,ОС для режима регулирования горения и в ходе плавки. Начальному периоду завалки шихты и расплавлению соответствует, как видно из фиг. 3, уменьшение температуры. В связи с этим проведена коррекция на уменьшение расхода воздуха на горелках до значения, соответствующего положительному приращению температуры. При полном расплавлении шихты произведен отбор пробы металла для определения содержания углерода в расплаве методом химического анализа. По результатам химического анализа содержание углерода составляет 0,91 ф. Режим полного расплавления шихты и начало кипения сопровождаются появлением на кривой ЭДС флуктуаций амплитудой 10- 15 мВ. Во время кипения ванны производят вычисления скорости выгорания углерода по текущим значениям ЭДС и температуре по выражению(2). Повторяют коррекцию на увеличение расхода воздуха с целью повышения температуры и производят ввод РеМо, Ре 31, а через 20 мин после ввода раскислителей проводят легирование путем ввода РеСг. Эти временные моменты производимых операций отражены на графиках (фиг. 3). За 20 мин до выпуска металла из печи производят отбор пробы для определения окончательного химического состава расплава. Перед выпуском металла из печи температура по сигналам с фотоэлементов 11 составляет 1625 С, а ЭДС равна 36 мВ.5 Таким образом, в ходе плавки по характеруизменения ЭДС и температуре Т принимают решения о выполнении технологических операций; в результате контроля с помощью предлагаемого устройства время плавки со кращают на 20-30 мин.Использование предлагаемого устройства по сравнению с известным позволяет исключить применение платины на изготовление электродов электролитической ячей ки, насосов для откачки отходящих газов сцелью их анализирования, сократить расход термопар для измерения температуры жидкого металла, сократить время плавки на 20-30 мин, а также повысить надежность 20 контроля окислительного потенциала в атмосфере отходящих газов мартеновской печи, с Формула изобретения 25 Устройство для контроля за режимомплавки в мартеновской печи, содержащее твердую электролитическую ячейку в форме колпачка, измерительную схему, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения 30 надежности устройства, оно снабжено молибденовым кольцом, установленным на колпачке со стороны закрытого конца, молибденовой трубкой, размещенной внутри его, и поджатой упорной гайкой со стороны 35 открытого конца, помещенного в цанговыйзажим, в котором выполнены продольные сквозные отверстия, цанговый зажим соединен с фасонным фланцем, в котором выполнены углубления, и в них установлены 40 фотоэлементы, причем фотоэлементы расположены напротив сквозных отверстий цангового зажима, а молибденовая трубка и корпус цангового зажима соединены с первым и вторым входами, фотоэлементы - с 45 третьим входом измерительной схемы.фи ектор Т,Палий эктор А.Ога оизводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 10 Составитель А,АбросимТехред М.Моргентал Заказ 3084 Тираж Под ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и 113035. Москва, Ж, Раушская наб., писноеоткрытиям при ГКНТ ССС

Смотреть

Устройство для контроля за режимом плавки в мартеновской печи