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

плавок. Большое значение имеет отметка начала и конца плавки. Для этой цели в систему введена информация о по­ ложении фурмы перед началом продувки. При определен­ ном положении фурмы и включении в работу вторично­ го прибора ВП включается реле Р 2, которое включает си­ стему в работу на время продувки.

Описанная система контроля была испытана в работе на металлургическом заводе. Во время испытаний были про­ ведены сравнительные плавки для выяснения степени умень­ шения погрешности определения момента повалки конвер­ тера при использовании системы и без нее. Средняя абсо­ лютная погрешность при применении системы для марок стали с содержанием углерода менее 0,12% равна ±0; 0,11%,для марок с содержанием углерода не менее 0,12%— ±0,41%. Погрешности работы без применения системы со­ ответственно равны 0,02 и 0,09%. Улучшилось также р а с ­ пределение погрешностей: при использовании системы ко­ личество плавок, в которых погрешность не превышала ±0,05% С, для марок стали с содержанием углерода ме­ нее 0,12% составило 100% вместо 89%, а для сталей е со­ держанием углерода не менее 0,12% — 84% вместо 40%. Таким образом, применение системы позволило увеличить в два раза количество плавок, в которых погрешность не превышает ±0,95% С для марок стали с содержанием уг­ лерода не менее 0,12%, т. е. в диапазоне, в котором наибо­ лее трудно произвести повалку на заданном содержании углерода.

Опытная эксплуатация системы показала, что необхо­ димо усовершенствовать систему для уменьшения погрешнос­ ти при определении момента окончания продувки, следует также упростить конструкцию вычислительного устройства. При изучении влияния изменения веса чугуна было выяв­ лено, что в случае уменьшения погрешности при изменении веса точность работы устройства увеличивается. Так, из

68

серии 87 плавок средняя абсолютная погрешность при ис­ пользовании ферродинамического преобразователя была снижена с ±0,0265 до ±0,0249%. Для этого необходимо делитель напряжения Д4 заменить ферродинамическим пре­ образователем, с помощью которого вес чугуна будет учи­ тываться не функционально, а

рис. 23. Вычислительное устройство решает уравнение ба­ ланса углерода

пQ i — Qi

G„ '

где Qj, Q2 — соответственно количество внесенного в кон­ вертер и вынесенного из него углерода, кг\ GCI — конечный вес плавки, кг.

69

То же уравнение, выраженное через параметры про­ цесса:

где С — концентрация углерода в стали, кг; Gq — вес чу­ гуна, кг; Сч — концентрация углерода в чугуне, %; Qr — количество отходящих газов, м3/мин; Сг — концентрация СОа в газах, %; Т — температура газов, °К; Т0 — 273° К; уг — удельный вес С02, кг/м3; Р0— атмосферное давление, мм вод. cm.; Р — давление в газоходе, мм вод. cm.; kx — коэффициент, учитывающий недопал извести; k.2— коэф­ фициент, учитывающий потери углерода с выбросами; GCT— вес стали, определенный для данной марки стали, кг.

Для испытания разработанной системы были изготовле­ ны специальные датчики и аппаратура. Основным является датчик для измерения концентрации С02 в отходящих про­ дуктах горения (рис. 24). Вследствие того, что в дымоходе нельзя установить нормальное сужающее устройство 'для измерения количества отходящих газов, лабораторией был разработан датчик количества, устанавливаемый в дымо­ ход. Все данные, характеризующие плавку, вводились в

решающее устройство через преобразователи э. д. с. в ток. Решающее устройство было снабжено регистрирующими приборами.

Принцип измерения содержания С02 в газах заключает­ ся в том, что углекиолый газ имеет отличный от воздуха ко­ эффициент теплопроводности. В качестве чувствительных элементов служат сопротивления из платиновой проволоки толщиной 0,04 мм. Платиновые сопротивления, намотанные на слюдяные пластинки, расположены в разных камерах. Одно сопротивление находится в рабочей камере, соединя­ ющейся с анализируемой средой через микропористую пе­

70

регородку, другое сопротивление расположено в воздушной герметичной камере. Если в обеих камерах воздух, то ус­ ловия теплопроводности одинаковы и одинаковы потери тепла, следовательно, сопротивления одинаковы по вели­ чине и ток в диагонали моста

Для установки датчика была изготовлена водоохлажда­ емая фурма (рис. 25), которую устанавливают в кессон на высоте 6—8 м над горловиной конвертера. Такое располо­ жение выбрано из тех соображений, что в этом месте вся окись углерода, которая не успела догореть до С02 в са­ мом конвертере, догорает в подсасываемом воздухе. В рай­ оне установки датчика содержание С02 колеблется в пределах 0—30%. Скошенный торец фурмы уменьшает коли­ чество пыли, которая осаждается на керамическом филь­ тре. Чувствительность датчика не снижается при наличии

71

слоя пыли на фильтре, так как это не снижает его диффу­ зионных свойств. Вторичный прибор — электронный мост, отградуированный в % С02 в пределах 0—40%. Несмотря на устойчивость и надежность, описанный датчик обладает

При относительно постоянных параметрах исходных ма­ териалов плавки, которые трудно или невозможно опреде­ лить автоматически, может быть создана математическая модель процесса, на которой с достаточной точностью мож­ но решать задачу автоматической остановки продувки плав­ ки на заданном содержании углерода.

Так, на заводе Кавасаки (Япония) для разработки ма­ тематической модели использовали статистические зави­ симости параметров стали от веса чугуна, количества из­ вести и расхода кислорода [1]. При этом принимали, что прочие расходные параметры плавки постоянные. Для лик­

72

видации ошибок расчета и прогнозирования параметров следующей плавки было составлено уравнение

П = П + /(Х0- Х 1),

где У0, — значения регулируемого параметра после­ дующей плавки и предыдущей соответственно; Х 0, Х г — значения переменных величин последующей плавки и пре­ дыдущей соответственно.

На основании этой зависимости была рассчитана темпе­ ратура металла и содержание углерода в ванне в конце плавки. Результаты расчетов показали достаточную точ­ ность для автоматизации процесса продувки. Уравнение решалось при помощи вычислительной машины, которая была связана с производством посредством оператора. Связь оператора с производственными участками и лаборатори­ ями осуществлялась по селектору, автоматически измеряе­ мые параметры вводились в машину автоматически. С 1963 г. машина работает в режиме совета. По мере накопления опы­ та и устранения ошибок будет работать система автомати­ ческого управления продувкой.

В перспективе кислородно-конвертерное производство стали представляется наиболее автоматизированным по срав­ нению с мартеновским производством. Прежде всего, ком­ плексной автоматизации способствует цикличность работы конвертера и примерно одинаковая продолжительность плавки. Так как автоматизация конвертерных цехов не мыслится без применения вычислительных машин, то боль­ шое значение имеет диспетчеризация и управление всеми участками производства. Это прежде всего сбор информации об исходных материалах плавки. Информация поступает автоматически от измерительных приборов либо по теле­ фонной или телеграфной связи в диспетчерскую, где уста­ новлена ЭВМ, а затем вводится в машину. Из диспетчер­ ской поступают распоряжения на подачу чугуна и сталераз­

73

ливочных ковшей к конвертеру, а также на подачу соста­ вов с изложницами для разливки стали. В систему диспетче­ ризации входят связи с цехами — потребителями продукции, а также с диспетчерской службой завода, откуда поступают заказы на производство стали определенной марки. В обя­ зательном порядке должен входить и цех по производству кислорода, для обеспечения своевременного снабжения кис­ лородом конвертеров и для экономической работы самого кислородного цеха.

АВТОМАТИЧЕСКИЙ КОНТРОЛЬ И РЕГУЛИРОВАНИЕ РЕЖИМА РАБОТЫ КОНВЕРТЕРА

С ПАРОКИСЛОРОДНЫМ ДОННЫМ ДУТЬЕМ

Кроме продувки чугуна кислородом сверху, имеются конвертеры, в которых чугун продувается парокислород­ ной смесью, подаваемой через днище. При таком способе продувки производительность конвертера увеличивается примерно на 25%, а качество металла лучше, чем при продувке воздухом. Так как содержание кислорода в паро­ кислородном дутье больше, чем при воздушном дутье, и составляет примерно 65% по весу в общем объеме, количе­ ство фурм уменьшается наполовину, что увеличивает про­ должительность кампании конвертера. На Енакиевском ме­ таллургическом заводе на конвертерах емкостью 15 т при­ менено парокислородное дутье. Средняя продолжительность плавки составляет примерно 9 мин (против 13 мин при воз­ душном дутье) [2].

Смешивание кислорода с паром происходит в фурменной коробке. Перед смешиванием кислород подогревается. Это необходимо для того, чтобы избежать выпадания влаги при смешивании кислорода с паром. Кислородоподогреватель представляет собой сосуд с заключенным в него змеевиком,

74