Файл: Пирожников, В. Е. Автоматизация контроля и управления электросталеплавильными установками.pdf

регулятор 7, соединенный с выходом pH-метра, автоматически вклю­ чает источник стабилизированного генераторного тока 8, который протекает через генераторные электроды датчика (катод 9 и анод 10) и через проницаемую для тока перегородку 11. При этом на катоде происходит разряд ионов водорода с образованием атомарногсГводорода, в результате чего pH поглотительного раствора повышается до исходного значения.

В соответствии с законом Фарадея суммарное количество элек­ тричества, затраченного на титрование (возвращение к прежнему значению pH), однозначно определяет количество образовавшегося при сжигании углекислого газа, а следовательно, и количество углерода в пробе анализируемого сплава. Количество электричества определяется автоматическим интегрированием силы тока титрова­ ния специальным интегратором 12, расположенным в измерительном блоке экспресс-анализатора. Результаты анализа индицируются на цифровом табло 13 в процентах углерода. Техническая харак­ теристика экспресс-анализаторов стали и сплавов на углерод при­ ведена в табл. 4.

Т а б л и ц а 4

Техническая характеристика экспресс-анализаторов

Исследования термоэлектрических свойств электростали с раз­ личным содержанием компонентов, проведенные на Череповецком металлургическом заводе, послужили основой для создания и внедре­ ния установки оперативного контроля содержания кремния в ванне дуговой печи [53].

Принцип работы установки основан на зависимости термо-э. д. с., возникающей в твердом образце электростали, помещенном между двумя электродами, нагретыми до различной температуры, от со­ держания в нем кремния.

Термо-э. д. с., возникшая в образце стали вследствие приложения к нему температурного поля с градиентом разности температур, снимается с образца элементами сравнения и регистрируется быстро­ действующим автоматическим потенциометром.

Если стабилизировать температуры электродов, фазовое состоя­ ние образца и его механическую обработку, то регистрируемая термо- э. д. с. будет функцией химического состава образца.

87

88

Так как концентрация таких элементов, как хром, никель, медь и др. не изменяется в процессе рафинирования, если эти элементы не являются легирующими, их влияние на измеряемую термо-э. д. с. определяется постоянной величиной.

В таком случае измеряемую термо-э. д. с. можно определить из выражения

где const — постоянная, учитывающая влияние сопутствующих эле­ ментов и элемента сравнения.

Установлено, что влияние углерода и кремния на измеряемую термо-э. д. с. совпадает по знаку.

Таким образом, зная марку стали, а следовательно, и содержа­ ние углерода с точностью ±0,1%, можно однозначно определить со­ держание кремния по величине термо-э. д. с. измеряемой пробы. Погрешность при определении кремния не превышает ±0,02% .

Быстрота анализа на содержание кремния (3—5 мин, включая отбор и подготовку пробы) дает возможность персоналу электропе­ чей оперативно управлять процессом электроплавки.

Широкое распространение в зарубежной металлургической прак­ тике нашли методы спектрального и рентгенофлюоресцентного ана­ лиза состава металла. Аппаратура рентгено-спектрального анализа (РСА) так же, как и аппаратура оптического спектрального анализа (ОСА), является непременным компонентом оборудования новых аналитических лабораторий металлургических заводов.

Основные сведения о зарубежной аппаратуре рентгеноспектраль­ ного анализа приведены в табл. 5.

Спектральный и рентгенофлюоресцентный методы анализа в ряде случаев не удовлетворяют по точности и, в особенности, по скорости анализа на углерод. Французским отделением американской фирмы «Лаборатори эквилмент корп.» (Леко) разработан анализатор для экспрессного определения содержания углерода в сталях и жаро­ прочных сплавах. Метод анализа основан на разности термических проводимостей кислорода и двуокиси углерода. В углеродистых сталях (менее 1,0% С) содержание углерода определяется с погреш­ ностью, не превышающей ±0,002%. Длительность собственно ана­ лиза на углерод не превышает 50—60 с.

6. Автоматизация подачи в печь кислорода и газо-кислородной смеси

Необходимая скорость окисления углерода обеспечивается соот­ ветствующим расходом кислорода при определенном давлении. Кислород в жидкий металл подают по водоохлаждаемым фурмам (рис. 36) или по футерованным огнеупорными материалами трубкам.

Принципиальная схема механизированного и автоматизирован­ ного сводового устройства для ввода кислорода в ванну дуговой сталеплавильной печи приведена на рис. 37 [54]. Устройство для продувки ванны кислородом монтируют на печи. Кислород к ванне

8Э

Вода

90

печи подают через фурму 5, которая перемещается электромехани­ ческим приводом. Фурму вводят в печь только на время продувки и охлаждают водой под давлением 4 ат.

Для ввода фурмы в печь используют лебедку 6 с электродвига­ телем переменного тока, редуктором, рейкой (на ней крепится фурма), тремя конечными выключателями и двумя сельсинами 7 и 8.

При пуске кислорода фурма находится над ванной металла на уровне 500 мм (нижнее положение 200 мм, верхнее 1500 мм). Эти положения обеспечиваются конечными выключателями, которые также дают команду на открытие и закрытие кислородного кла­ пана 4.

Аварийное состояние фурмы определяют по количеству отходящей воды. Предусмотрена автоматическая отсечка воды, кислорода и подъем фурмы из печи при прогаре фурмы. Измерение расхода отхо­ дящей воды при помощи диафрагмы осуществляет дифманометр типа ДМ-6, работающий со вторичным прибором ЭПИД-02. Давление охлаждающей воды контролируется манометром 16.

Кислородная сеть 1 включает металлическую трубу диаметром 75 мм, кислородный клапан 4 типа КК-100 для подачи и отсечки кис­ лорода, камерную диафрагму, медный термометр сопротивления 2 и манометр 17 для измерения давления кислорода. Исполнительный механизм 3 ИМТУ-25 управляет кислородным клапаном. Расход кислорода измеряется дифференциальным манометром 9 типа ДМКК с коррекцией по температуре и давлению, затем измеряемая вели­ чина преобразуется в пропорциональный электрический сигнал и

кислорода. Задание ему по кислороду устанавливается ферродинамическим задатчиком 11 типа ДЗФ-1.

В зависимости от выплавляемой марки стали, температуры и содержания углерода после расплавления устанавливают необхо­ димый расход кислорода на плавку.

По окончании подачи кислорода счетчик СЭДА дает команду на подъем фурмы. При высоте 500 мм над уровнем ванны подача кисло­ рода прекращается. В верхнем положении фурма переключает вы­ ключатель и останавливается, контакт в СЭДА размыкается. При уменьшении давления кислорода ниже 4 ат подаются звуковой и све­ товой сигналы, а фурма поднимается из печи. Точность ввода задан­ ного количества кислорода в печь составляет ±4%.

Сокращение продолжительности периода расплавления шихты, составляющего значительную часть плавки, не только увеличивает производительность печи, но и снижает расход электроэнергии. Одним из способов увеличения скорости плавления шихты является дополнительный нагрев ее в электропечи при сжигании жидкого или газообразного топлива. По сравнению с другими способами совмещенный с плавлением нагрев имеет определенные преимуще­ ства: меньшие капиталовложения, чем при нагреве шихты в специаль­ ных установках, не требуется дополнительных площадей для стен­ дов и корзин для подогрева лома перед загрузкой в печь, практи-

91