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

плавки 3777; управления высоковольтной аппаратурой УВА; автоматического регулирования теплового режима печи АРТРП; автоматического регулирования электрического режима печиАРЭРП\

с этой программой по ходу плавки поступают команды исполнитель­ ным механизмам на выполнения производственных операций и ин­ формация автоматическим регулятором теплового режима АРТРП и технологического процесса АРФХП о заданных значениях различ­ ных технологических параметров (температуры и состава металла, предельно допустимых температур футеровки и др.)-

В программе указываются также основные управляющие приз­ наки (расход электроэнергии, достижение определенных значений температур металла и футеровки, завершение отдельных производ­ ственных операций или длительности интервалов плавки, по кото­

рым осуществляется переход от одной технологической операции к другой).

После окончания завалки металлической шихты оператор вклю­ чает систему автоматического управления, подается сигнал на при­ вод высоковольтного разъединителя, зажигаются дуги и начинается плавление металла.

В период плавления электрическим режимом управляют путем изменения в определенной заранее заданной последовательности напряжений и сил токов дуг, исходя из условия введения в печь наибольшей мощности, допустимой трансформатором (или токоподводом) и теплопоглощающей способностью футеровки. Ступени на­ пряжения трансформатора переключаются по достижении предельно допустимых температур футеровки при израсходовании заданного количества электроэнергии или по времени.

После израсходования определенного заранее заданного коли­ чества электроэнергии подается сигнал на начало введения в печь кислорода. Расход его регулируется системой дозированного вве­ дения кислорода [651.

Начиная с момента расплавления металлической шихты, цель регулирования теплового режима печи состоит в том, чтобы соблю­ дать заданный температурный график нагрева металла и предохра­ нять футеровку от перегрева. В соответствии с фактически измерен­ ной температурой металла и заданием вычислительным элементом АРТРП в каждый интервал плавки по приведенным выше уравне­ ниям (ІѴ-38) и (ІѴ-39) рассчитывается мощность, которая автомати­ чески устанавливается ПСН и АРЭРП и выдерживается АРЭРП. В случае превышения допустимого значения температуры футе­ ровки АРТРП подает команду ПСН для переключения вторичного напряжения на ближайшую низшую ступень или подает команду АРЭРП на уменьшение мощности. При окислительном пе­ риоде в печь в определенные моменты времени, регламентированные программой, вводятся дозированные стандартные порции руды и

физико-химического состояния достигается присадкой в ванну раз­ личных материалов и обработкой ее шлаком. Наиболее рациональ­ ный порядок выполнения этих операций также отрабатывается для каждого технологического процесса и регламентируется заранее (в технологической программе), а количество присаживаемых мате­ риалов рассчитывается вычислительным элементом АРФХП по дан­ ным контроля состава ванны (датчик КФХП). Тепловой режим печи при этом регулируется так же, как это описано выше.

Влинии датчика КФХП для скоростного анализа состава металла могут быть применены, например, фотоэлектрический спектрометр, пневмопочта для передачи проб, радиосвязь для передачи резуль­ татов и др.

Воснову методики автоматизации расчета количества присажи­ ваемых легирующих материалов положены результаты статистичес­

132

кого исследования трех различных технологических режимов, пред­ ставляющих три обширные группы марок сталей: шарикоподшип­ никовые, хромоникелевые и нержавеющие.

Уравнение, связывающее необходимое конечное количество леги­ рующего элемента с его исходным содержанием и массой металли­ ческой ванны, имеет вид

Коэффициенты К и Р могут изменяться от плавки к плавке в за­ висимости от состава и окисленности шихты, вариаций расхода кислорода, температуры и раскисленности металла, состава шлака и др. В процессе исследования установлено, что с приемлемой для практики точностью для расчета могут быть использованы средне­ статистические значения указанных коэффициентов, рассчитываемые для достаточно большого числа плавок.

Поскольку для подавляющего числа марок сталей количество вводимых легирующих добавок невелико (не превышает 2—3% от массы завалки) и соизмеримо с величиной угара металла, для этих сталей произведение N ^ G i можно не учитывать. Расчетное уравне­

ние, положенное в основу автоматизации процесса расчета легирую­ щих добавок, имеет вид

По ходу плавки в соответствии с заданной технологической про­ граммой подаются команды исполнительным механизмам на введе­ ние материалов G и выполнение механических операций М. Эти

133

команды дублируются световой сигнализацией на световом табло, что позволяет также синхронизировать выполнение отдельных про­ изводственных операций (например, присадку в печь материалов, скачивание шлака и др.) в отсутствие на печах необходимых меха­ низмов.

5. Системы автоматического управления процессом выплавки стали

Система автоматического управления тепловым и технологическим режимом выплавки стали

Увеличение производительности дуговых печей и требуемое дальнейшее повышение качества стали могут быть достигнуты только при автоматизированном управлении процессом. Функцио­ нальная схема системы автоматического управления тепловым и технологическим режимом приведена на рис. 65 (66].

Управление плавкой начинается с периода расплавления шихты, т. е. с режима, обеспечивающего соблюдение регулятором мощности 8 на наивысшей ступени напряжения условия минимального расхода

Р и с . 65. Структурная схема системы автомати­ ческого управления теп ­ ловым и технологическим

режимом выпларки стели

134

электроэнергии на 1т выплавляемой стали. Одновременно включается аналоговое вычислительное устройство 9, рассчитывающее энталь­ пию ванны и выдающее команду об окончании периода расплавления согласно уравнению

кВт ч;

tnp — длительность простоев печи без тока в период рас­ плавления, ч;

[Ср] — содержание углерода в ванне, %; А, В, С и D — статистические коэффициенты.

По мере нагревания внутреннего слоя футеровки, температура которой измеряется термопарой 4, в соответствии с допустимыми значениями температуры, управляющее устройство 14 ведет ступен­ чатое снижение вторичного напряжения печного трансформатора. Напряжение изменяется переключателем 1.

После выдачи команды вычислительным устройством 9 об окон­ чании периода расплавления шихты управляющее устройство 14 подает команду на ввод термопары 5 в ванну печи. Ввод термопары осуществляется механизмом 6. С этого момента управление мощно­ стью ведется по температуре металла в ванне печи. Данные о темпе­ ратуре металла поступают в вычислительное устройство 10, которое

где Т3, Тф — соответственно заданная и фактическая температура

металла;

/., U{ — сила тока и падение напряжения между электродом

и ванной для каждой фазы печи; __ скорость изменения температуры металла.

Заданная температура металла непрерывно рассчитывается на протяжении всего окислительного периода плавки вычислительным устройством 12. В восстановительный период плавки величина тем­ пературы металла вводится по программе в соответствии с режимом присадки легирующих и раскисляющих сплавов.

Значение содержания углерода в металле вводится задатчиком 13. С вычислительного устройства 10 сигнал, пропорциональный ^АРпол, поступает на корректирующий регулятор 11, воздействующий через

напряжения управляющее устройство 14 выдает команду на пере­

ключение ступени напряжения.

Программа значений мощности РПолтах и Р ПОлт1п Для каждой ступени напряжения заложена в память управляющего устройства 14.

135

После переключения ступени напряжения корректирующим р е г у ­ лятором 11 подается команда регулятору мощности 8 для оконча­ тельного корректирования мощности Рпол. Данные о напряжении Ut и силе тока / г каждой фазы снимаются и формируются в виде элек­ трических сигналов с устройств информации напряжения 2 и силы тока 3. Устройство электромагнитного перемешивания 7 включается управляющим устройством по заданной программе. Для своевре­ менного выполнения технологических операций, согласно заложен­ ным в программу управляющего устройства, в необходимые моменты времени выдаются команды по операциям на световое табло 15.

Исследование эффективности от внедрения системы показало возможность снижения количества брака на 25%. Годовой экономи­ ческий эффект для 60-т дуговой печи составит 38 000 руб.

Система автоматического программного управления процессом плавки жаропрочных сталей

ВНИИАчерметом разработана система типа СПУ-004, предназна­ ченная для автоматического управления процессом плавки жаро­ прочных сталей и сталей других марок в дуговых сталеплавильных печах [67 ]. Структурная схема системы управления СПУ-004 при­ ведена на рис. 66.

136

Система СПУ-004 содержит следующие функциональные блоки: блок управления электрическим режимом печи /; блок регулирования теплового режима печи 2\ блок регулирования продолжительности технологических интервалов плавки 3\ блок задания технологичес­ кой программы плавки 4; блок управления высоковольтной аппара­ турой 5; блок управления световым табло 6.

Блок 1 предназначен для автоматического регулирования потреб­ ления электроэнергии печью по заданному графику. Для осуществле­ ния программы потребления электроэнергии предусмотрен автома­

и Л2\ счетчики электроэнергии, введенной в печь в течение очеред­ ного цикла ЭЦ1 и ЭЦ2, построенные на нереверсивных двоичных счетчиках; регулятор мощности РМ, усилитель У и устройство из­ менения задания УИЗ автоматическим регулятором РПЭ.

На входы этих устройств поступают следующие команды: на счетчик ЭЦ2 и ЭЦ1 от регулятора длительности технологических интервалов блока <5 — сбросить ранее накопленную информацию; на счетчик ЭЦ2 через ЭЦ1 и Л2 — не начинать счет (т. е. команда «запрет») до тех пор, пока счетчик ЭЦ1 не завершит счет заданного расхода электроэнергии; на счетчик ЭЦ2 через вход 4 — задание, ко­ торое должно быть отсчитано этим счетчиком; на вход РМ от РДТИ — систематически через равные, наперед заданные, интер­ валы времени — управляющий сигнал окончания цикла; на усили­ тель У сигнал, изменяющий задание автоматическим регулято­ рам РПЭ\ на элемент логики Л1 от блока 4 — разрешение на счет со второго датчика ДРЭ2.

Если система СПУ-004 работает в режиме регулирования темпе­ ратуры металла (период рафинирования), то в этом случае на вход счетчика ЭЦ1 подается от регулятора температуры P T М блока 2 команда на изменение начального значения ЭЦ1.

После введения в начале каждого технологического интервала указанных выше заданий рассматриваемые устройства работают следующим образом.

При каждом обороте диска трехфазного счетчика образуется сигнал, который поступает через элементы логики Л1 и Л2 на ЭЦ1 и ЭЦ2. Счетчик ЭЦ2 вступает в действие, когда счетчик ЭЦ1 отсчи­ тывает заданное ему число. После этого Л2 снимает запрет и счет­ чик ЭЦ2 начинает подсчитывать число оборотов диска, характери­ зующее количество электроэнергии, вводимой в печь. По истечении очередного времени (например, 30 с цикла), для которого определяется фактическое количество электроэнергии, введенной в печь, на вход счетчика РМ поступает импульс, который суммируется с цифрой, ранее накопленной счетчиком. Показания счетчика РМ увеличи­ ваются, и ток, подаваемый на обмотку управления усилителя У, дискретно изменяется. После этого на вход ЭЦ1 и ЭЦ2 подается команда — сбросить накопленную информацию, и цикл работы блока 1 повторяется. Если в счетчике ЭЦ2 заданное число накоплено

137