книги из ГПНТБ / Бубенков А.И. Автоматический контроль и регулирование в кислородно-конвертерных цехах

Автоматический контроль веса чугуна, заливаемого в конвертер

Слитки, поступающие из разливочного пролета конвер­ терного цеха на блюминг рельсобалочного цеха, должны удовлетворять целому ряду требований, одними из которых являются вес и геометрические размеры. Прокатка непол­ новесных слитков неэкономична, так как способствует уве­ личению отходов. Чтобы получить полновесные слитки, необходимо варить плавку определенного веса. Вес чугуна определяют при сливе его из миксера в ковш чугуновоза, производя последовательно несколько операций: взвеши­ вание тары (пустого ковша, установленного на тележке), взвешивание наполненного ковша, определение веса чугуна посредством вычитания веса тары из веса наполненного ковша. Все эти операции непрерывно выполняются в про­ цессе налива чугуна в ковш чугуновоза. По достижении за­ данного веса миксер возвращается в исходное положение, слив прекращается.

Для взвешивания чугуна в конвертерных цехах при­ меняют рычажные весы, весы с весовой головкой, автомати­ ческие системы с тензометрическими датчиками и др. Ко­ нечная цель усовершенствования взвешивания — его пол­ ная автоматизация, первым шагом в осуществлении которой является автоматический контроль.

В миксерном отделении конвертерного цеха завода им. Петровского для взвешивания чугуна, сливаемого из миксера в ковщ^чугуновоза, используются рычажные весы. Гиревой рычаг весов и пульт управления наклоном миксера находятся в разных помещениях, что вызывает необходи­ мость участия в процессе взвешивания двух человек: ма­ шиниста миксера и миксерового, который по достижении заданного веса дает сигнал машинисту миксера на прекра­ щение налива. Таким образом, точность взвешивания за­

20

висит от практического навыка обслуживающего персо­ нала.

С целью повышения точности взвешивания и освобож­ дения одного рабочего лабораторией автоматизации завода была разработана система дистанционной передачи пока­ заний рычажных весов на пульт машиниста миксера. Дат­ чик веса установлен в помещении весов, вторичные приборы и задатчик — возле пульта машиниста миксера. В системе применена типовая аппаратура Харьковского завода КИП.

В основу работы системы положен принцип компен­ сации перемещения гиревого рычага коромысла весов. Дат­ чиком перемещения является дифференциальный трансфор­ матор прибора ДМК-2. Плунжер 4 трансформатора через тягу 2, рычаги 6, 7, 8, корректор соотношения 5 и рычаг 3 связаны с концом 1 гиревого рычага (рис. 6). При отсут­ ствии груза на весовой площадке коромысло весов находится в равновесном среднем положении и с дифференциального трансформатора сигнал в систему компенсации не выдается. Наличие груза Grp на весовой площадке вызывает отклоне­ ние коромысла от среднего положения. В результате плун­ жер 4 дифференциального трансформатора перемещается и на вход усилителя УЭ-3 поступает напряжение рассо­ гласования. Усилитель УЭ-3, чувствительность которого повышена за счет введения в него дополнительного каскада усиления, выполненного на двойном триоде 6Н2П, выдает команду двигателю 12 на компенсацию перемещения рыча-' га (возврат его в среднее положение).

Усилие, развиваемое двигателем Д-32, через компенса­ ционное лекало 11, двуплечий рычаг с роликом 10 и пружи­ ну 9 прикладывается к концу гиревого рычага и возвращает его в первоначальное (среднее) положение. Одновременно с лекалом 11 двигатель поворачивает рамки ферродинамических датчиков I и II. Датчик I связан со вторичным прибором ВФС-10 (а), который регистрирует вес ковша

21

с чугуном, установленного на весовой площадке. Шкала прибора имеет пределы 0—40 т. Датчик // выдает сигнал в систему определения готовности веса чугуна, налитого в ковш. Система состоит из вторичного прибора — индика­ тора ВФС-10 (б) и задатчика ДЗФ (в). Для повышения точ­ ности задания (уменьшения цены деления шкалы) диаметр шкалы задатчика увеличен в 2,5 раза. Пределы шкал задат­ чика 0—40 т, прибора-индикатора (—3)—0—(+3) т. На­ пряжение рамки ферродинамического датчика прибора-ин­ дикатора подается на потенциометр R v Параллельно об­ мотке смещения R w этого же датчика включен потенциометр R2, с которого снимается опорное напряжение. Потенцио­

пряжение на выходе задатчика; Еч — напряжение датчика

пустого ковша с тележкой.

С целью повышения точности взвешивания часть веса тары GTapbl, равная 25 т, скомпенсирована гирей, уста­ новленной на соответствующую отметку гиревого рычага. Поэтому GTapbI в действительности пропорционально из­ бытку веса тары над 25 т, образующемуся в результате зарастания ковша шлаком или неполного опорожнения ковша и изменяющемуся от 0 до 5 т. Перед взвешиванием тары стрелка задатчика устанавливается на нуль шкалы

(£зад = 0).

23

При установке тележки с ковшом на площадку весов дат­ чик веса выдает сигнал Ед — Етв схему определения готов­ ности веса на регистрирующий прибор (а). Стрелка при­ бора-индикатора устанавливается в положении, соответ­ ствующем избытку веса тары. Поворотом шкалы прибора совмещают ее нуль с концом стрелки. При этом равенство

(1) имеет вид

Стрелку задатчика устанавливают на отметку его шкалы, соответствующую заданному весу чугуна (£заД Ф 0). Так как Езад и £ Пр— напряжения одного знака, то прибор-ин­ дикатор отрабатывает за отметку (—3) ш, при этом имеет место неравенство

Как только стрелка прибора-индикатора совместится с се­ рединой шкалы (нулем), слив чугуна прекращается. Уста­ новка стрелки прибора-индикатора в процессе слива чугуна в ковш на середину шкалы свидетельствует о том, что он скомпенсировал напряжение, пропорциональное Ет, в то время как задатчик скомпенсировал напряжение Еч.

Для устранения переливов в момент трогания с места стрелки прибора-индикатора загорается сигнальная лам­ почка, которая длет предупреждающий сигнал машинисту миксера на уменьшение скорости слива. Погрешность взве­ шивания не превышает 0,5%, что при пределе 40 m со­ ставляет 0,2m. Система питается переменным напряжением 120 в от стабилизатора напряжения. Применение стабили­ затора обусловлено значительным колебанием напряжения

24

при работе мостовых кранов, питающихся, так же как и система взвешивания, от цеховой подстанции. Система ра­ ботает в течение нескольких, лет, отличается простотой обслуживания, высокой точностью и надежностью.

Автоматическое дозирование шихтовой добавки, подаваемой в конвертер

В кислородный конвертер по ходу плавки загружаются шихтовые добавки, состоящие из набранных в определен­ ном объемном или весовом соотношении шлакообразующих материалов (извести, руды, известняка). Количество шла­ кообразующих существенно влияет на характер физико­ химических реакций в ванне металла и, следовательно, от­ ражается на качестве выплавляемой стали.

Объемные методы дозирования шихтовых добавок не получили распространения в кислородно-конвертерном про­ изводстве стали из-за больших погрешностей: вес материа­ лов при объемном дозировании может отклоняться от за­ данного на ±25% . Во вновь проектируемых установках, а также при модернизации старых применяют только весо­ вое дозирование материалов. В СССР широко распростране­ ны весы типов «Госметр» и ЛТ, на площадке которых разме­ щается одна из секций конвейера, подающего шихтовый материал в бункер. Стрелка весов через систему рычагов соединена с плунжером трансформаторного датчика. В ре­ зультате угловое перемещение стрелки преобразуется в на­ пряжение, величина которого пропорциональна весу. На­ пряжение подается на вторичный прибор типа ЭПИД (рис. 7). Задатчик веса устанавливается в приборе или вне его. В качестве задатчика может быть использовано контактное устройство, перемещаемое по шкале вторичного прибора, или реохорд, включенный в мостовую схему прибора. Пол­

25

зунок реохорда соединяется со стрелкой прибора. В обоих случаях при отклонении веса материала от заданного зна­ чения замыкается контакт или в диагонали мостовой схемы появляется напряжение. В результате изменяется режим работы питателя, подающего материал на конвейер так, что­ бы вес материала стал равен заданному и стрелка весов воз­

интерес представляют индукционные потенциометры, раз­ работанные в ИАТ АН СССР. Промышленный выпуск индук­ ционных потенциометров еще не налажен, но они уже по­ лучили признание. Так, в конвертерных цехах металлур­ гического завода им. Петровского (г. Днепропетровск) и металлургического комбината им. Ленина (г. Кривой Рог)

26

длительное время работают системы автоматического дози­ рования шихтовых добавок, основными элементами кото­ рых являются индукционные потенциометры.

Индукционные потенциометры могут использоваться как датчики и как задатчики веса, упрощая тем самым систему взвешивания. Они удовлетворяют требованиям, которые обычно предъявляются к электрическим датчикам и задат­ чикам: надежность и долговечность работы в условиях кон­ вертерного цеха; линейность в большом диапазоне; малые фазовые искажения; малая величина остаточного напряже­ ния; отсутствие трущихся контактов.

В диапазоне 80° индукционные потенциометры имеют линейную зависимость выходного напряжения от угла по­ ворота ротора. Соотношение остаточного U0 и максималь­ ного выходного и ыат напряжений составляет 0,2—0,4%. Малые фазовые искажения позволяют использовать потен­ циометры в схемах суммирования. Индукционные потенцио­ метры питаются переменным напряжением 18 б с частотой 50 гц. Выходное напряжение при максимальном рабочем угле поворота равно —2,5 в.

Индукционный потенциометр (рис. 8) состоит из статора и ротора, помещенных в алюминиевый корпус. Статор и ротор изготовляются из стали и конструктивно состоят из двух половин. Половины статора закрепляются в корпусе с помощью распорных клиньев. Части ротора крепятся двумя винтами к валику, выполненному из латуни. На сред­ ние выступы двух половин статора и двух половин ротора надеты индукционные катушки Wlt W2 (на ротор), W3, Wi (на статор). Выводы катушек ротора выходят через отвер­ стие в валике. Потенциометр-задатчик отличается от по­ тенциометра-датчика возможностью регулировки наклона

характеристики.

Эта возможность реализована как смещение на 1 мм оси ротора относительно оси статора. Для регулировки

27

Вид со снятой крышкой

1 — шестерня; 2 — валик; 3 — крышка; 4 — корпус; 5 — пружина; 6 — контргайка;

7 — регулирующий винт; 8 — ротор; 9 обмотка ротора; 10 — статор; 11 — об­ мотка статора.

Рис. 9. Схема индукционного потенциометра с углом поворота ротора а:

а — 0°; 6 — 45°; в -9 0 °.

пределов шкалы задатчик снабжен редуктором с передаточ­ ным отношением / = 1: 4. Шкала задатчика равна 320°. На валу ротора насажена рукоятка и стрелка. Катушки ротора Wlt W„ и статора W3, W4 соединены последовательно и встречно. При установке стрелки на какое-либо деление шкалы редуктор поворачивает валик ротора на определен­ ный угол. В результате потокосдепление обмоток W4 и ■W2 изменяется на определенную величину в пределах от нуля до максимума той или иной фазы напряжения. Сиг­ нал, пропорциональный углу поворота ротора (и, следова­ тельно, заданной величине веса), поступает в систему взве­ шивания.

На рис. 9,а показана схема потенциометра. На схеме вместо катушек изображено по одному витку. Если угол поворота ротора по отношению к статору (а) равен нулю, то на выходе потенциометра сигнал отсутствует. Векторная диаграмма при а — 0°:

Результирующая э. д. с.

29