Файл: Бубенков А.И. Автоматический контроль и регулирование в кислородно-конвертерных цехах.pdf

и в виде пропорциональной величины напряжения подает­ ся на блок БРФ, на входе в который сравнивается с сигна­ лом задатчика общего расхода ДЗФМ. Командный контакт блока БРФ введен в систему звуковой и световой сигнали­ зации об окончании продувки. Второй струнно-частотный преобразователь сумматора СЧСМ работает в комплекте со счетчиком, осуществляющим измерение и показание сум­ марного за плавку количества кислорода.

Перед началом продувки оператор (машинист дистри­ бутора) устанавливает задатчиком ДЗФ-2 величину минут­ ного расхода, а задатчиком ДЗФМ — общее количество кислорода на плавку. Величина минутного расхода, как и общее количество кислорода, выбирается из технологи­ ческих соображений.

Начало продувки определяется нажатием на кнопку КО схемы дистанционного управления отсечным клапаном на кислородопроводе (рис. 17), подводящем кислород к фурме. От этой же кнопки срабатывает реле времени Р, ко­ торое контактом Рг подготовляет к работе электрический секундомер, а контактом Р2 дает команду узлу суммирова­ ния (через блок БРФ) на начало отсчета количества кисло­ рода. При открытии отсечного клапана замыкается конеч­ ный выключатель КВЗ. При этом загорается сигнальная лампочка ЛО (клапан открыт) и включается двигатель Д секундомера, т. е. начинается отсчет времени продувки. Когда разность сигналов задатчика общего расхода и сум­ матора станет равной нулю, т. е. когда будет использовано все количество кислорода, необходимое для получения нуж­ ной марки стали, замкнется командный контакт БФХбло­ ка БРФ (рис. 18), который подаст напряжение на лампу'ЛСх. Лампа горит дО тех пор, пока замкнут контакт БФ1. Одно­ временно срабатывает реле 1Р, которое своими контактами 1Р включает цепь реле времени 2Р. Реле 2Р своими контактами 2Р включает сирену СС и сигнальную лампу ЛС, продол­

50

жительность включения которых кратковременна и скла­ дывается из времени работы реле 1Р и выдержки времени на размыкание пеле 2Р. Время работы реле JP определяется временем заряда конденсатора Сх. Когда конденсатор за­

размыкается конечный выключатель КВЗ, который останавливает секундомер. Сброс показаний секундомера осу­ ществляется нажатием на кнопку КС, в результате чего элек­ тромагнит М фрикциона секундомера обесточивается и пру­ жина возвращает стрелки секундомера на нуль. Система до­ зирования кислорода подготовлена к следующей продувке.

Так как система дозирования кислорода создана на базе аппаратуры Харьковского завода КИП, основными элемен­ тами которой являются ферродинамические и струнные датчики, то ее можно использовать для работы в комплекте с управляющими машинами.

Измерение температуры жидкой стали в конвертере во время плавки

Широкое применение в кислородно-конвертерном про­ изводстве стали управляющих вычислительных машин по­ ставило перед измерительной техникой ряд проблем, раз­ решение которых является необходимым условием для даль­ нейшего развития комплексной автоматизации в области металлургии. Одной из таких проблем является непрерыв­ ное измерение температуры жидкой стали во время плавки. При решении этой проблемы наметились два основных на­ правления: бесконтактный и контактный способы замера.

Бесконтактный способ замера основан на использовании радиационных пирометров с узкоугольной оптикой. Пиро­ метр в водоохлаждаемой фурме вставляется в отверстие, которое имеется в кладке конвертера на расстоянии около 700 мм от днища. Для предотвращения ошлакования от­ верстия и выхода из строя пирометра через фурму проду­ вается воздух. Струя воздуха, попадая в металл, образует в нем полость (каверну), на стенку которой визируется пи­ рометр. Для отдува металла можно использовать инертные газы: азот, аргон, углекислый газ. Применение того или иного газа для отдува влияет на температуру металла. При отдуве воздухом температура металла, измеренная ра­ диационным пирометром, оказывается выше действитель­ ной на 20° С, а при обдуве инертным газом — ниже на 10—15° С. С целью упрощения и удешевления эксплуатации

52

устройства для непрерывного измерения температуры жидкой стали лучше применять отдув сжатым воздухом.

Опыт эксплуатации одной из конструкций такой фурмы на заводе им. Петровского доказал ее высокую стойкость в течение всей кампании конвертера по футеровке (175 пла­ вок), так как на протяжении всего этого времени перегрев воды в фурме практически не превышал 10—15° С при рас­ ходе воды около 30 л/мин. Таким образом, при правильном выборе конструкций фурмы и пирометра этот способ за­ мера перспективен.

Контактный способ замера основан на применении ста­ ционарных или сменных термопар, устанавливаемых в от­ верстие в кладке конвертера под уровнем металла [11]. Место установки термопары выбирается таким образом, чтобы при повалке конвертера наконечник термопары вы­ ходил из соприкосновения с металлом. В качестве наконеч­ ников применяются газоплотные трехслойные наконечники, изготовленные с использованием огнеупорных оболочек из борида циркония, разработанные Институтом металлокера­ мики и специальных сплавов АН УССР. Наконечники по­ казали высокую стойкость при измерении температуры ме­ талла в ванне мартеновской печи. Но даже при толщине стенки порядка 10 мм наконечники не выдерживали более 3—4 плавок. Более стойких материалов для наконечников в СССР в настоящее время нет. Поэтому контактный ме­ тод длительного измерения температуры жидкой стали во время плавки в конвертере неприменим.

Исходя из продолжительности измерения и стойкости наконечников (3—4 плавки), Институтом автоматики (г. Ки­ ев) разработан метод измерения температуры стали с по­ мощью полустационарных сменных термопар (рис. 19).

53

кирпиче, который вставляется в футеровку конвертера во время очередного ремонта. С помощью держателя и уп­ лотняющей шайбы огнеупорная масса продавливается через отверстие в кирпиче. Массу, находящуюся за шайбой, раз­ вальцовывают по отверстию вокруг держателя. Остальную

Рис. 19. Устройство для автоматического непрерывного измерения температуры металла в конвертере:

/ — уплотняющая упорная шайба; 2 — мягкая пробка; 3 — огнеупорный наконеч­ ник; 4 — термопара; 5 — полый кирпич; 6 — пробка из глины; 7 — держатель наконечников; 8 — замок; 9 — заполнитель.

часть отверстия набивают несваривающимся заполнителем и укрепляют глиняной пробкой.

После определенного числа плавок (в зависимости от стойкости наконечника) термопару извлекают. Отверстие разделывают пикой или прожигают кислородом. Затем в него вставляют заранее подготовленный новый комплект термопары. Замена комплекта продолжается 5—7 мин. Ре­ зультаты испытаний устройства показали его достаточную надежность при стабильности замеров температуры.

54

Измерение температуры жидкой стали при сливе из конвертера

Температура стали при сливе из конвертера измеряется переносной термопарой кратковременного погружения. Результаты измерений фиксируются на вторичном приборе, к которому термопары подключаются через штепсельные разъемы, установленные на рабочей площадке возле каж­ дого конвертера. В качестве вторичного прибора использу­ ется потенциометр типа ЭП-107-lc (ЗПС-360) или другой потенциометр, переделанный по его схеме. Шкала потенцио­

нец трубы, погружаемый в металл, защищают графитовым блоком, а рабочий спай термопары — кварцевым нако­ нечником. После каждого погружения наконечник заме­ няют и проверяют целостность рабочего спая термопары.

Замер выполняется следующим образом. При начале слива стали конвертерщик через горловину конвертера вво­ дит термопару в плавильное пространство, а затем на 200— 250 мм погружает ее рабочий конец в металл. Термопара вынимается через 20—30 сек. Точность подобного замера в значительной степени зависит от практического навыка конвертерщика.

В настоящее время разработаны способы бесконтактного замера температуры жидкой стали при сливе ее из конвер­ тера. Наиболее простым способом является измерение с помощью радиационного пирометра, визируемого на дни­ ще конвертера в момент его повалки для взятия пробы ста­ ли. Выбор такого способа замера обусловлен тем, что в мо­ мент повалки температура жидкой стали и температура

55

днища конвертера незначительно отличаются друг от друга. Поэтому измерение температуры днища равносильно из­ мерению температуры стали. Радиационный пирометр мон­ тируется на откидном кронштейне у каждого конвертера. Соединение пирометра со вторичным прибором выполня­ ется через штепсельные разъемы.

Способ определения температуры жидкой стали по ра­ диационной температуре днища конвертера в момент его повалки для взятия пробы был разработан и успешно ис­ пытан на Криворожском металлургическом заводе, где в одном из цехов все термопары заменены фотоголовками со встроенными в них фотодиодами.

Контроль загрязненности отходящих газов

Применение кислорода в конвертерном производстве стали определило необходимость разрешения проблемы очистки отходящих газов, насыщенных высокодисперсной пылью: 80% частиц имеют размер менее 0,8 мм и 20% ча­ стиц — от 0,1 до 0,3 мм. Количество отходящих газов, их химический состав и запыленность резко изменяется в про­ цессе продувки, длительность которой для 30-т конвертеров составляет 16—18 мин.

Существующая на заводе им. Петровского система очист­ ки отходящих газов (полый скруббер — турбулентный промыватель — труба-распылитель и циклонный каплеуло­ витель) является Типовой для ряда металлургических за­ водов. Наладка системы очистки производится по данным анализов, проводимых на основании взятия проб, что пред­ ставляет довольно трудоемкую операцию. Возникновение ненормальностей в работе газоочистки в конечном итоге выражается в превышении установленных норм запылен-

56

ности, что при такой методике контроля обнаруживается не сразу.

Авторами разработан электронный дымомер для кон­ троля запыленности отходящих газов (рис. 20). Измерение загрязненности дыма выполняется с помощью мостовой

Потенцио­ м ет р

Рис. 20. Принципиальная схема контроля загрязненности конвертерных газов после очистки.

схемы (сопротивления Rlt R2, ФДи ФД2). Схема запи­ тана постоянным напряжением от сухого элемента. Вели­ чина напряжения регулируется сопротивлением R5. В качестве сопротивления ФДг и ФД2 используются фотосо­ противления типа ФСК-1.

Сопротивление ФДХ смонтировано в корпусе фотого­ ловки, которая установлена в отверстии у основания дымо­ вой трубы конвертерного цеха. Диаметрально противопо­ ложно и строго соосно сопротивлению ФДг в таком же корпусе смонтирован осветитель. Сигнал со схемы подается на вход электронного потенциометра ЭПП-120. В корпусе

57

потенциометра размещены все элементы схемы, за исключе' нием сопротивления ФД1 и осветителя.

Принцип работы индикатора следующий. При измене­ нии загрязненности газового потока, проходящего между осветителем и сопротивлением ФДХ, освещенность послед­ него меняется. В результате изменяется величина сигнала, поступающего на вход потенциометра, который отрабаты­ вает пропорционально сигналу. Сопротивления R3и Ri слу­ жат для установки начала шкалы. По шкале индикатора можно определить уменьшение или увеличение загрязнен­ ности дымовых газов. Показания регистрируются на кру­ говой диаграмме.

Показания индикатора предполагается использовать для контроля работы системы газоочистки конвертерного цеха.

Измерение температуры отходящих газов

Дымовые газы, проходящие по тракту газоочистки, должны иметь определенную температуру, от величины которой зависит срок службы отдельных элементов газо­ очистки. В наихудших условиях охлаждения водой нахо­ дятся дымоводы до скруббера и дымососы.

С целью контроля температурных условий работы дымовОдов непосредственно перед скруббером всех конверте­ ров установлены хромель-копелевые термопары, в которых вырабатывается д. с., пропорциональная температуре. Вторичный прибор (электронный потенциометр) регистри­ рует значения контролируемого параметра. Предел шкалы потенциометра составляет 800° С.

Температура дымовых газов перед дымососами контро­ лируется термометрами сопротивления, работающими в ком­ плекте с электронным мостом с пределом шкалы 100° С.

58

Контроль значений параметров воды, подаваемой в кессоны и на фурмы

Дымовые газы из конвертера попадают в кессоны и дальше отводятся в газоочистку. Кессон представляет собой металлический водоохлаждаемый короб. По охлаж­ дающей воде кессон разбит на ряд элементов, пронумеро­ ванных последовательно по ходу дымовых газов. Элементы охлаждаются технической водой, подаваемой насосами из баков оборотной воды. Поверхности первых четырех эле­ ментов находятся в тяжелых температурных условиях и подвергаются усиленному эрозионному износу. Условием их целостности является стабильное снабжение водой, о чем можно судить по такому параметру, как температура воды на выходе из каждого элемента. Повышение темпера­ туры отходящей воды свидетельствует о перебоях в снаб­ жении водой либо о прогаре стенки элемента и утечке воды через отверстие, образовавшееся в месте прогара. В трубы, отводящие воду из указанных элементов охлаждения, вва­ риваются карманы, в которые вставляются медные термо­ метры сопротивления типа ЭТМ-Х. Регистрация значений температур в каждой из этих четырех точек производится электронным мостом ЭМП-209. Подобные системы регистра­ ции установлены на каждом конвертере. Сигнальные кон­ такты мостов введены в качестве командных контактов в единую для всех конвертеров схему предупредительной зву­

ковой и световой сигнализации.

Схема сигнализации (рис. 21) состоит из блока реле, сирены и светового табло. Блок реле установлен в будке КИП рядом с приборами, регистрирующими температуру воды. Световое табло и сирена установлены непосредственно на рабочей площадке. Предельно допустимое значение тем­ пературы отходящей воды для каждого элемента составля­ ет —80° С.

59