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

Рассмотрим работу схемы сигнализации. По достижении предельного значения температуры воды, отходящей из лю­ бого элемента, замыкается сигнальный контакт 1C. Сра­

(лампа Лг) остается до устранения причины превышения тем­ пературы, т. е.'до размыкания контакта 1C. По размыка­ нии 1C вся схема возвращается в исходное положение. Ана­ логично схема сигнализации срабатывает при неполадках в снабжении водой элементов охлаждения остальных кон­ вертеров.

60

Определение, какой из элементов охлаждения кессона находится под угрозой прогара, производится по записи на диаграмме регистрирующего прибора. Проверку работы всей схемы можно осуществить, принудительно замыкая один из сигнальных контактов (1C, 2С, ЗС). Звуковая сиг­ нализация проверяется кнопкой К2-

Кислородная фурма, находящаяся во время продувки в зоне высоких температур, защищена от теплового воздей­ ствия водоохлаждаемой рубашкой, выполненной заодно с кислородным соплом. К параметрам воды, охлаждающей фурму, предъявляются жесткие требования, обусловленные опасностью прогара и выхода из строя фурмы при отклоне­ нии расхода, давления и температуры воды от заданных значений. С этой целью система снабжения водой фурмы оборудована звуковой и световой сигнализацией, которая при отклонении указанных параметров воды от заданных значений сигнализирует машинисту дистрибутора о необ­ ходимости прекращения продувки и поднятия фурмы из конвертера [5].

ПЕРСПЕКТИВНЫЕ СИСТЕМЫ АВТОМАТИЗАЦИИ И ДИСПЕТЧЕРИЗАЦИИ КИСЛОРОДНО-КОНВЕРТЕРНОГО ПРОИЗВОДСТВА

ВЦПКБ совместно с исследовательскими институтами

илабораториями разработана система автоматического управления конвертерной плавкой [12]. В основу работы системы заложен разработанный ЦНИИЧМ алгоритм, кото­ рый базируется на материальном и тепловом балансе плавки. В систему расчета входят начальные и конечные значения

параметров плавки.

Перед началом плавки электронная вычислительная ма­ шина (ЭВМ) рассчитывает количество кислорода на плавку

61

и железной руды, вес шлака и извести. На выходе маши­ ны имеется цифровое табло, на которое выдаются рекомен­ дации оператору, управляющему процессом продувки. Объем памяти ЭВМ достаточен для запоминания значений параметров предыдущей плавки, необходимых для срав­ нения с параметрами последующих плавок и введения со­ ответствующих поправок. В ЭВМ вводятся сведения о весе, температуре и химсоставе чугуна. Взвешивание чугуна выполняется автоматически на высокочувствительных ве­ сах с точностью 0,2% от максимального веса. Система авто­ матического взвешивания предусматривает выдачу инфор­ мации о чистом весе чугуна, т. е. без веса тары. Точность наполнения ковша чугуном обеспечивается системой авто­ матического наклона и отвала миксера в зависимости от заданного веса. Необходимый вес чугуна рассчитывается ЭВМ в зависимости от заданного веса плавки и веса метал­ лолома, поданного на плавку. Результаты взвешивания дублируются на световом табло.

Температура чугуна измеряется автоматически при про­ хождении ковша с чугуном над датчиками положения- (те­ лежка с ковшом при этом автоматически останавливается). После остановки ковша в него опускается термопара с вы­ сокотемпературным наконечником (силицированный гра­ фит). Глубина погружения определяется электродом, ко­ торый выключает механизм погружения, когда термопара погрузится на заданную величину. Длительность измере­ ния составляет 1—2 мин, после подается сигнал на отправ­ ку ковша. Результаты измерения автоматически передают­ ся на табло и счить^аются ЭВМ. Во время слива чугуна в ковш вручную отбирается проба и по пневмопочте передает­ ся в экспресс-лабораторию на анализ. Результаты анализа сообщаются в операторскую за несколько минут до начала плавки и вводятся в ЭВМ вручную. В соответствии с задан­ ным количеством стали ЭВМ рассчитывает необходимое

62

количество легирующих добавок. Результаты расчета со­ общаются оператору.

Основной командой на окончание продувки является сигнал о прохождении через фурму заданного количества кислорода. Истинное количество кислорода определяется автоматически с учетом его изменяющихся давления, тем­ пературы и влажности. Суммирование мгновенных зна­ чений расхода кислорода выполняется частотными инте­ граторами на струнных преобразователях. После оконча­ ния плавки ЭВМ запоминает использованное количество кислорода для сравнения с расчетным.

Положение кислородной фурмы относительно зеркала металла имеет большое значение для процесса регулирова­ ния скорости обезуглероживания и шлакообразования. В ЭВМ вводится информация о положении фурмы относи­ тельно определенной отметки, а не относительно зеркала ванны, что объясняется отсутствием устройств для опре­ деления положения фурмы. В ЭВМ вводится также ин­ формация об излучении пламени над горловиной кон­ вертера.

Для измерения длительности плавки служит электрон­ ный цифровой секундомер. Включается он одновременно с открытием отсечного кислородного клапана. Сброс пока­ заний секундомера автоматический (при подъеме фурмы) либо вручную (нажатием кнопки). После окончания про­ дувки измеряется температура стали и отбирается проба на анализ. Результаты измерения температуры автомати­ чески считываются ЭВМ, а данные экспресс-анализа стали и шлака передаются в операторскую и сравниваются с рас­ четными. После раскисления (перед разливкой) проводится полный анализ стали, сравнивается с расчетным и сооб­ щается в операторскую.

По мере накопления «опыта» в расчеты ЭВМ будут вво­ диться поправки для проведения следующих плавок.

63

В современных конвертерных цехах устанавливается несколько конвертеров. Ввиду больших возможностей ЭВМ достаточно одной машины для управления всем комплексом производственного процесса, включая и вспомогательные участки. По мере освоения ЭВМ будут использовать для управления производственным процессом.

При анализе работы системы в целом видно, что конт­ роль и управление процессом производится в начале и в конце плавки, а обратная связь по расчетам осуществляет­ ся в конце плавки для проверки правильности произведен­ ных расчетов. Описанная система не обеспечивает полной автоматизации управления кислородно-конвертерной плав­ кой. Необходима система контроля процесса обезуглеро­ живания в течение плавки и выдача сигналов на повалку конвертера, когда содержание углерода в стали будет со­ ответствовать заданному.

В СССР разрабатываются системы определения содер­ жания углерода в стали по балансу углерода. Основная задача такой системы заключается в определении количе­ ства углерода, поступающего в конвертер с шихтовыми ма­ териалами и выгоревшего в процессе продувки. В Институ­ те автоматики (г. Киев) разработан метод контроля обез­ углероживания ванны кислородного конвертера по ходу продувки [6]. Составлено уравнение баланса углерода, в которое введены значения поправок на неконтролируемые параметры плавки, влияющие на скорость выгорания уг­ лерода:

где CT — содержание углерода в металлической ванне в момент времени т, %; | — величина, определяемая неконт­ ролируемыми, медленно изменяющимися параметрами

64

плавки, %; U — расход кислородного дутья на плав­ ку, м3;

H = \ h { т) dr;

о

h (т) — расстояние сопла фурмы от уровня спокойной ванны в момент времени т, м; г — продолжительность продув­ ки, сек;

Т = [ t (т) dr;

6

t (г)— температура отходящих газов в момент времени т,°С; Gp, G„, Сш, Ол, G4 — вес соответственно руды, извести, шпата, лома, чугуна, т; Спр — количество потерянного конвертером тепла за время простоя (определяется как функция продолжительности простоя конвертера), кдж;

ai — а 9 — коэффициенты уравнения.

Значения коэффициентов а определялись эксперименталь­ но. Для решения приведенного уравнения было разработа­

вычислительного устройства (ВУ) представлена на рис. 22. Достоинством вычислительного устройства является воз­ можность соединения его с ферродинамическими преобра­ зователями, которые сравнительно легко встраиваются во вторичные приборы. Такие преобразователи были встроены в приборы, определяющие положение фурмы над уровнем спокойного металла, измеряющие количество кислорода и температуру отходящих газов. В связи с тем, что нет си­ стем, измеряющих вес руды, извести, лома и шпата, значения величин навесок перечисленных добавок вводятся в вычис­ лительное устройство при помощи ручных задатчиков

~2Я)8

Рис. 22. Вычислительное устройство для определения содержания углерода в металле в процессе плавки.

с ферродинамическими преобразователями. Шкалы задат­ чиков имеют соответствующую градуировку. Так как в промежутках между плавками конвертер теряет определен­ ное количество тепла, для определения потерь был разра­ ботан блок простоя БП. На выходе БП стоит ферродинамический преобразователь, напряжение которого вводится в

систему в виде коэффициента а3. Напряжение преобразо­ вателей изменяется в пределах 0—2,4 в. Напряжения пре­ образователей, пропорциональные измеряемым и заданным величинам, умножаются на соответствующие статистиче­ ские коэффициенты, которые устанавливаются с помощью делителей напряжения R x—Rs. Сложение результатов ум­ ножения выполняется в соответствии с уравнением. Сум­ марное напряжение компенсируется вторичным прибором ВП, в который встроен ферродинамический преобразова­ тель. Величина напряжения преобразователя пропорцио­ нальна сумме напряжений на входе в ВП. Полученное напряжение поступает на делитель Д4, в котором выпол­ няется деление на вес чугуна, величина которого устанав­ ливается ручным задатчиком. Полученное после делите­ ля напряжение поступает на вход амплитудно-частотного преобразователя АЧП в противофазе с напряжением преоб­ разователя ПФ12 компенсатора К■Частота на выходе АЧП пропорциональна входному напряжению, которое после де­ лителя Д поступает на сетку лампы Лф. Анодной нагрузкой лампы служит счетчик импульсов Сч. Шкала счетчика от­ градуирована в процентах углерода в металле. Угол от­ клонения стрелки пропорционален значению выражения под знаком / в уравнении, а показания по шкале соответствуют Ст в результате нелинейности шкалы.

Шкала счетчика перемещается на величину £, которая определяется неконтролируемыми, медленно изменяющи­ мися параметрами плавки. По опыту предыдущих плавок, величина | устанавливается перед началом последующих