Устройство контроля температуры металла в конверторе — SU 1073290 (original) (raw)
/30 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ ИВМЮТ)".ЩИЭ 6 НИЯЯЩТЭ 4 К АВТОРСК СВИДЕТЕЛЬСТВУ кл ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ;(56 ) 1 . Авторское свидетельство СССР9 560147, кл. С 21 С 5/30 1972.2, Авторское свидетельство СССРВ 391424, кл. 0 01 К 11/22, 1967,3. Патент СИА 9 3534609,73 - 339, 1971.(54 ) (57 ) УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ ТЕМПЕРАТУРЫ МЕТАЛЛА В КОНВЕРТЕРЕ, содержащее источник ультразвуковых колебаний, соединенный через первую схе му И с блоком питания, и приемник импульсных ультразвуковых колебаний о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, е целью повьааения точности, оно дополнительно содержит,измеритель газонасыщенности жидкого металла, выполненный в виде измерителей состава, температуры и расхода отходящих газов, массы шихтовых материалов, расхода кислорода и расстояния от сопла фурмы до уровня спокойного металла и блока определения скорости обезуглероживания, и блок определения содержания углерода в конвертере, подсоединенные через функциональные преобразователи к сумматору, при этом приемник импульсных ультразвуковых колебаний соединен через усилитель и первый блок памяти со схемой "Останов" счетчика импульсов, вход которого соединен через вторую схему И и второй блок памяти с выходом первой . схемы И, подсоединенной через линию задержки, реле времени и третью р схему И к измерительньм расходам . Е кислорода и расстояния от сопла фурмы до уровня спокойного металла, причем реле времени подсоединено через блок сброса к блокам памяти, к схеме Сброс" счетчика импульсов, . выход которого через Функциональный е преобразователь подсоединен к сумматору, а вход второй схемы И - к генератору импульсов.10 Цель достигается тем, что устрой 50 ство контроля температуры металла в конвертере, содержащее источник ультразвуковых колебаний, соединенный через первую схему И с блоком питания и приемник импульсных ультразвуковых. колебаний, дополнительно содержит измеритель газонасыщенности жидкого металла, выполненный в виде измерителей состава, температуры и расхода отходящих газов, массы 60 шихтовых материалов, расхода кислорода и расстояния отсопла фурмы до уровня спокойного металла и блока определения скорости обеэуглероживания, и блок определения содержания 65 Изобретение относится к черной металлургии.Известно устройство контроля температуры металла в сталеплавильных агрегатах, содержащее термопару с защитным колпачком, расположенным в 5 конусной втулке из огнеупорного ма,териала, которая вмонтирована в футеровку конвертера Г 1 3Недостатками устройства, являются низкая точность, .так как при большом градиенте температур, имеющем место в ванне конвертера в процессе продувки, термопара показывает локальную температуру, зависящую. от места ее установки, и надежность, 15 так как термопара, выходящая из футеровки конвертера, подвержена разрушению металлическим ломом и сьвучими, вводимыми в конвертер до заливки чугуна. 20Известно устройство, содержацее эвуковод, снабженный отражателем ультразвуковых колебаний. Звуковод помецают в тело агрегата так, чтобы его конец входил на 250-500 мм в жидкий металл. Ультразвуковые колеба ния посылают по звуководу до отража" .теля и регистрируют продолжительность времени прохождения ультразвуковыми колебаниями по эвуководу расстояния до отражателя и обратно 2.Недостатками устройства являются низкая точность, связанная с градиен. том температур в ванне агрегата, и низкая надежность, так как конец звуковода входит в ванну.Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство, содержащее источник ультразвуковых колебаний, соединенный через первую схему И с блоком пита ния, и приемник импульсных ультразвуковых колебаний 31.Недостатком устройства является низкая точность иэ-за наличия в объе. ме металла в процессе продувки газо вых пузырей и влияния на плотность металла его химического состава.Цель изобретения - повышение точности контроля,углерода в конвертере, подсоединенные через функциональные преобразователи к сумматору, при этом приемник импульсных ультразвуковых колебаний соединен через усилитель и первый блок. памяти со схемой фОстанов" счетчика импульсов, вход которого соединен через вторую схему И и второй блок памяти с выходом первой схемы И, подсоединенной через линию задержки, реле времени и третью схему И к измерителям расхода кислорода и расстояния от сопла фурмы до уровня спокойного металла, причем реле вре-Мени подсоединено через блок сброса к блокам памяти, к схеме "Сброс" счетчика импульсов, выход которого через функциональный преобразователь подсоединен к сумматору, а вход второй схемы И - к генератору импульсов.На фиг. 1 представлена блок-схемаустройства.Блок-схема содержит измеритель,состава отходящих газов 1, иэмеоитель температурыотходящих газов 2,измеритель расхода отходящих газов 3,гаэоход 4, измеритель массы шихтовых материалов 5, блок определенияскорости обеэуглероживания ванны б,блок определения содержания углеро-да в ванне жидкого металла 7, функциональный преобразователь 8, сумматор 9, функциональный преобразователь 10, измеритель расхода кислорода 11, фурму 12, измеритель расстояния от сопла Фурмы до уровняспокойного металза 13, схему И 14,реле времени 15, блок сброса 16,линию задержки 17, схему И 18, источник импульсных ультразвуковых колебаний 19, источник питания 20,блок памяти 21, схему И 22, счетчикимпульсов 23, генератор импульсов24, блок памяти 25, усилитель 26,приемник импульсныхультразвуковыхколебаний 27, Функциональный преобразователь 28; конвертер 29.На фиг. 2 представлена внутренняя структура блоков б определения скорости обеэуглероживания ванны 7 и определения содержания углерода в ванне жидкого металла.Схема содержит узел содержания СОв отходящих газах 30, узел содержания СО в отходящих газах 31, сумматор 32, функциональные преобразователи 33 и 34, узел деления 35, узелумножения 36, узел определения количества железа,вносимогорудой вваниу 37, сумматор 38, узел ввода начальных условий 39, узел продолжительности продувки 40, узел деления 41, интегратор 42, функциональный преобразователь 43, узел определения степени разложения известняка 44, сумматор 45, узел деления 46, сумматор 47, переключатель 48, указатель 49.,Измерители состава 1, температуры2 и расхода 3 отходящих газов в гаэоходе 4 и массы шихтовых материалов5 подсоединены к блоку 6 определения скорости обезуглероживания ванны, который соединен с блоком 7 определения содержания углерода в ван не жидкого металла и через функциональный преобразователь 8 с сумматором 9, к которому, кроме того,подключен блок 7 через функциональный 1 Опреобразователь 10Измерители расхода кислорода 11 и расстояния отсопла фурмы 12 до уровня спокойногометалла 13 подсоединены через схемуИ 14 к реле времени 15, выход которого подключен к блоку 16 сброса илинии задержки 17, Выход линии задержки 17 соединен через схему И 18с источником 19 импульсных ультра"звуковых колебаний, вход которой,кроме того, соединен с источником 20питания. Выход схемы И 18 соединенчерез блок 21 памяти, схему И 22.к входу счетчика импульсов 23. Ксхеме И 22 также подключен генераторимпульсов 24 Схема сброса счетчикаимпульсов 23 подсоединена через блок25 памяти, усилитель 26 к .приемнику 27 импульсных ультразвуковых колебаний. Выход счетчика импульсов 23через функциональный преобразователь.28 соединен с сумматором 9..Источник и приемник ультразвуко-,вых колебаний устанавливают в отверстия футеровки конвертера в слое, подверженном минимальному износу для 35130-тонных конвертеров 5-б-й рядкирпичей от днища ). В качестве источника и приемника излучений используют, например, пьезомагнитный составной вибратор с насадкой из деборида 40 цирконияИзмеритель 1 состава отходящихГгазов соединении с узлом 30 содержанияСО и узлом 31 содеРжания СО в отходящих газах, подключенным к сумматору 32. Измерители 2 температуры дтходящих газов и 3 расхода подсоеди-нены соответственно к функциональным преобразователям 33 и 34,подключенным к узлу деления 35, соединенного с узлом умножения 36, к ко"торому, кроме того, подключен сумматор 32. Измеритель 5 массы шихтовыхматериалов соединен с узлом 37 определения количества железа, вносимого рудой в ванну, который соединенс сумматором 38, соединенный, в своюочередь, с узлом 39 ввода начальных,условий и узлом 40 продолжительности продувки. Выходы узлов 36 и 38 Щсоединены с узлом деления 41, который через интегратор 42.подключен кфункциональному преобразователю 43.Вход узла 44 определения степениразложения известняка соединен с измерителем 5 массы шихтовых материа-лов, а выход - с сумматорсщ 45, ко торый, кроме того, соединен с узлом ввода начальных условий 39. Выход сумматора 45 подсоединен к узлу деления 46, к которому, кроме того, подключен сумматор 38, Выход узла 46 подключен к сумматору 47, который соединен с интегратором 42, Выходы сумматора 47 и функционального преобразователя 43 подключены. через переключатель 48 к указателю 49..Температура ванны связана с параметрами процесса следующим соотношением:фО дс где- температура ванны, ОС; Ь 7 - продолжительность времени прохождения ультразвуковых колебаний через ванну, с; Ч - скорость обеэуглероживанияметалла, 8/мин; С - содержание углерода в ваннежидкого металла, 8; Уо- Рф - коэффициенты,Скорость обезуглероживания Металла определяют по формулео,йа (СО+СО, ) Ч 2 1+Осг гС Я, +О +ЬЯ +0 где СО., СО, - СО и СО - содержание окиси и двуокиси углерода в отходящих газах, 8; Ч расход отходящих газов;м з/мин; 6 ДЬ - масса на плавку чугуна, лома и руды, кг; о - коэффициент объемного расширения газов, С-"; продолжительность продувкй, мин;- коэффициент, характеризующий степень усвоения руды и содержание в ней кислорода; д - коэффициент, характеризующий среднюю скорость угара компонентов садки, кг/мин; 0,536 " масса углерода в 1 МЗ СО и СОу при нормальных условиях у кг/нм ф. Содержание. углерода в ванне жидкого металла определяют по формулегде.Сц, Сч - содержание углерода вломе и чугуне соответственно, ;Ь - масса на плавку известиняка, кг; .а - коэффициент, характеризующий содержание двуокиси углерода в известняке и степень разложения последнего;Р(6 - коэффициенты,Коэффициент Щ для а-й плавки определяется по формуле Д)= 1530 - 0,7 дР(; )фС, (5) где др . - погрешность в определе(-1)нии Со на повалке агрегата, например конвертера, в (- 1) -й плавоСКоэффициент ), , зависящий от места установки источника ультразвуковых колебаний и приемника на агрегате, определяется по формуле(где д(, - расстояние между источникоми приемником ультразвуковыхколебаний, м.другие коэффициенты соответствен но равны: Р 2= 1,47 "10 С 2;2, 37 10 С(мин/); . р,80 фС/; р = 5,52 ";34,5устройство работает следующим З 5 .образомВ начале продувки конвертера при опускании фурмы и подаче дутья в измерителях 11 расхода кислорода и 13 расстояния от сопла фурмы до 40 уовня скопойного металла срабатывают позиционные контакты, установленные на рабочих значениях парамет ров (например, для условий 130-тонных конвертеров при расстоянии 45 сопла от фурмы до уровня спокойногометалла, равном 3000 мм, и расходе кислорода, равном 75 номинального значения). На выходе схемы И 14 появляется напряжение, соответствующее "1", которое поступает на реле ,времени 15 и включает последнее. На выходе реле времени появляется напряжение, которое очищает блоки 21 и 25 памяти и счетчик импульсов 23. это же напряжение через линию задерж 5 ки 17 поступает на схему И 18 и подает напряжение от источника питания 20 к источнику 19 импульсных ультразвуковых колебаний. Одновремен. но напряжение со схемы И 18 поступа ет в блок памяти 21, с выхода которого поступает на схему И 22. Схема срабатываети пропускает импульсы от генератора импульсов 24 на счетчик импульсов 23, который подсчиты вает эти импульсы. Источник 19 излучает импульсы ультразвука, которые проходят через металл и принимаются приемником 27 импульсных ультразвуковых колебаний. Сигнал с приемника усиливается усилителем 26 и поступает в блок 25 памяти. На выходе блока 25 памяти появляется напряжение, соответствующее "1", котороеостанавливает счетчик импульсов 23. Таким образом, показания счетчика пропорциональны продолжительности времени прохождения ультразвуковых колебаний через ванну. Сигналы, пропорциональные составу отходящих газов, температуре и их расходу, поступают соответственно с измерителей 1, 2 и 3 к блоку 6 определения скорости обезуглероживания ванны. Туда же поступает информация о массе шихтовых материалов с измерителя 5. В блоке б производится определение Скорости обезуглероживания металла по формуле (2 ). Напряжение, пропорциональное скорости обезуглероживания ванны, поступает в блок 7 определения содержания углерода в ванне жидкого металла, в котором производится вычисление по формуле 3 ). Выходное напряжение из блока 23 поступает на функциональный преобразователь 28, выходное напряжение которого пропорционально величине, из блокадсб на функциональный преобразователь 8, выходное напряжение которого пропорциончельно величине 1 р ч и и ич из блока 7 на функциональный преобразователь 10, выходное напряжение которого пропорционально величине ( й + р 4 С), Выходные напряжения с преобразователей 8, 10 и 28 поступают на сумматор 9, в котором определяют температуру ванны по Формуле (1 ). По истечении определенного промежутка времени (например, для плавок, проводимых по обычной технологии, 10 с ), срабатывает реле времени 15, и цикл измерения повторяется. Регулировка промежутка времени цикла измерения осуществляется установкой реле времени.Блоки б определения скорости обезуглероживания и 7 определения содержания углерода в ванне жидкого металла работают следующим образом,Выходное напряжение с измерителя 1 состава отходящих газов поступает в узлы 30 содержания СО,в отходящих газах и 31 содержания СО в отходящих газах. Выходное напряжение с узлов 30 содержания СО и 31 содержания СО поступает в сумматор 32, выходное напряжение которого пропор ционально величине (СО + СО). Выходное напряжение от измерителя 2 температуры отходящих газов поступаля 5 в узел 44 определения степени разложения известняка, выходное напряжение которого, пропорциональное величине адану поступает в сумматор 45. Туда же поступает напряжение, пропорциональное величине (бчэСч + ОСл иэ узла 39 ввода начальных условий. Таким образом, с выхода сумматора 45 снимается напряжение, пропорциональное величине (Счйч+ Слбл+ свай), поступающее в узел деления 46С выхода узла деления снимается напряжение, пропорцио. Счб + С ц +аеи нальное величинеоторое поступает в сумматор 47. С ыхода сумматора 47 снимается нап" яжение, пропорциональное величине одержания углерода в ванне жидкоо металла, рассчитанной по формуле 3 1, которое через переключатель 48 оступает на указатель 49. С выхода ункционального преобразователя 43 нимается напряжение, пропорциональое величине содержания углерода в анне жидкого металла, рассчитанной о формуле (4 1, которое также постуает на переключатель 48. Переброс ереключателя с выхода сумматора 47 а функциональный преобразователь 3 производится при выходном напряении сумматора 47, соответствующем одержанию углерода, равному 0,25.выхода указателя 49 напряжение, ропорциональное содержанию углероа в ванне жидкого металла, поступат к Функциональному преобраэоватею 10. 1 О ное напряжение, пропорциональноеэтой величине, поступает в узел д ления 41. Напряжение, пропорционаР ное количеству железной руды, заг:ружаемой в,конвертер, поступает от измерителя 5 в узел 37 определения 20 количества железа, вносимого рудой в ванну, выходное напряжение узлапропорционально величине Ыр . Выход ное напряжение узла 37 поступает в сумматор 38,.в который одновременно 25 поступает напряжение, пропорциональное величине (Ол+ Сч)у из узла 39.ввода начальных условий и,пропор- циональное величине д 1 иэ узла40 продолжительности продувки. Таким 30 образом, с выхода сумматора 38 снимается напряжение, пропорциональное величине (бц+ йл + Ь 0 р + .дь), которое постуйает в узлй 41 и 46 деле- . п ния. В узле 41 вычисляется скорость З 5 обезуглероживания металла по формуле (2 1. Напряжение, пропорциональное скорости обезуглероживания металла, поступает с узла 41 к функциональному преобразователю 8 и , . 40 в интегратору,42. Выходное напряжение р интегратора 42 поступает в сумматор н 47 и функциональный преобразователь 43. Напряжение, пропорциональноеколичеству известняка, загружаемого в конвертер, поступает от измеритеель- . ше на уп ет ет,на функциональный преобразователь33, где производится вычисление величины (1 + айр 1, а напряжение отизмерителя 3 расхода отходящих га-зов. - на функциональный преобразователь 34, где производится вычисление величины Оу 536 Ч 1-. Напряжение сузлов 33 и 34 поступает в узел деления 35, выходное напряжение которого, пропорциональное величине-э -- ,. поступает в увел умножения 0 536 1 +0 Ир у 36. В узле умножения 36 вычисляется величина 0 536 (СО + СОг)Чрвыход Экономический эффект от использоия изобретения составляет 50 тыс.в год. Экономическая эффективть обеспечивается за счет повыия производительности конвертера 1,5, сокращения расхода огне- рных материалов на 5,что снижасебестоимость стали на 0,09 руб./т.1073290 росимоврей Корректор Г Огар ш ю ю.юи ш а ю ш шшшкт 0 Подпис ного комитета СС ений и открытиЯ 5, Раушская наб. Зак Составитель А.А