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

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

через который пропускается пар. Во избежание дополни­ тельных возмущений перед конвертером поддерживается постоянное давление кислорода. Давление (рис. 26) изме­ ряется прибором 1а, импульс от которого передается на ре­ гулятор 1в. Задание регулятору устанавливается задатчи­ ком 16. Исполнительный механизм 1г изменяет положение регулирующего органа на кислородопроводе. Поддержание постоянного давления перед конвертером позволяет уста­ навливать постоянный расход кислорода без применения регулятора количества. Температуру кислорода перед из­ мерительной диафрагмой измеряют для более точного изме­ рения расхода кислорода. Температура измеряется при помощи термометра сопротивления 2а и измерительного моста 26. Расход кислорода измеряется по перепаду давле­ ния на диафрагме За. Датчик расхода 36 передает пропор­ циональный сигнал на вторичный прибор Зв, в который встроен электрический преобразователь, соединенный с ре­

датчика расхода Зж и вторичного прибора с преобразова­ телем Зе.

Соотношение количества пара и кислорода должно быть постоянным в течение всей плавки или изменяться в соот­ ветствии с заданием. Для поддержания постоянного соот­ ношения пар—кислород применен регулятор соотношения Зг, который управляет исполнительным механизмом За, соединенным с регулирующим органом на паропроводе. Задание регулятору соотношения устанавливается задат­ чиком Зд. Для контроля и регистрации давления пара и кислорода до и после отсечных задвижек установлены приборы 4а, 5а, 6а и 9а.

Кроме регулирующих огранов, на кислородопроводе и паропроводе имеются отсечные задвижки, дистанционное уп­ равление которыми осуществляется от кнопочных станций

76

ЛИ Т Е Р А Т У Р А

1.Б р у т м а н Л. Н., Управление кислородно-конвертерным про­ цессом с помощью вычислительной машины, Бюллетень ЦНИИЧМ, М., «Московская правда», 1965, информация № 17, серия 5.

2.Г о н ч а р е н к о Н. И., Выплавка стали в конвертерах с кислой

М., «Московская правда», 1962, № 12.

5.3 е л ь ц е р И. Г. и др., Усовершенствование схемы КИП и авто­ матики кислородного конвертера, «Металлург», М., «Московская

правда», 1966, № 1.

6.К а р н а у х о в В. В. и др., Контроль обезуглероживания ванны кислородного конвертера по ходу плавки, «Механизация и авто­ матизация управления», К-, «Радянська Украша», 1966, № 1.

7.Комплексная автоматизация производства стали, К-, ИТИ, 1963.

8.К о ч о В. G. и др., Измерение температуры металла по ходу плав­ ки с верхней подачей кислорода, «Металлургическая и горнорудная

промышленность», К-, «Технша», 1964, № 2.

9. О г о р о д н и к о в Н. Д. , М а р к о в Б. Г., Автоматический пишущий дымомер с сигнализацией, «Энергетик», г. Чехов, «Энер­ гия», 1965, № 3.

10.П о г р е б н о й Ю. Н. и др., Применение интеграторов расхода ки-' слорода в конвертерном цехе, «Металлург», г. Чехов, «Энергия», ■ 1963, № 6.

11.С е р д ю к С. М. и др., Непрерывный автоматический контроль температуры металла » конвертерах, Бюллетень ЦНИИЧМ, М., «Московская правда», 1964, № 5.

12.Т у р к е н и ч Д. И. и др., Автоматизация кислородно-конвертер­ ного процесса, Бюллетень ЦНИИЧМ, М., «Московская правда», 1964, № 23.

13. Ч е л ю с к и н А. Б., Автоматическое весовое дозирование порош­ ковых материалов, Бюллетень ЦНИИЧМ, М., «Московская правда», 1960, № 8.

78

С О Д Е Р Ж А Н И Е

79