Устройство для контроля кислородно-конвертерного процесса

 

Изобретение относится к металлургии и предназначено для контроля кислородно-конвертерного процесса. Цель изобретений - расширение функциональных возможностей. При перемещении фурмы 7 сигналы с датчиков углового перемещения через узлы 9-11 оптронной развязки и формирования сигнала поступают на блок И-ИЛИ 12 и элемент 14 синхронизации.. Знаковый сигнал, соответствующий направлению перемещения фурмы 7, с реверсивного выхода блока И-ИЛИ 12 поступает на вход Реверс счетчика 15 высоты фурмы , а также на входы схем И 27,28, к которым также подводится импульс, характеризующий момент пересечения фурмой границы раздела шлак - газовая среда. При прохождении фурмой 7 реперной отметки с выхода командоаппарата 4 поступает сигнал на схему И 8, на второй вход которой поступает импульс от реперного датчика . 3, где они стробируются. С выхода схемы И 8 сигнал поступает на вход элемента 14 синхронизации и перепиШ |СЛ

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5ц ф С 21 С 5/30

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ .

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4119990/23-02 (22) 16.06.86 (46) 07.01.88. Бюл. М 1 (71) Киевский институт автоматики им,ХХЧ съезда КПСС (72) С.А.Баранов, С,К,Соболев, В.А.Ясинский и Ю.Г.Веременко (53) 65.011.56:669.184 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 1178771, кл. С 21 С 5/30, 1984. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ КИСЛОРОДНО-КОНВЕРТЕРНОГО ПРОЦЕССА (57) Изобретение относится к металлургии и предназначено для контроля кислородно-конвертерного процесса.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей. При перемещении фурмы 7 сигналы с датчиков углового перемещения через узлы 9 — 11

„.SU „1364640 А1 оптронной развязки и формирования сигнала поступают на блок И-ИЛИ 12 и элемент 14 синхронизации.. Знаковый сигнал, соответствующий направлению перемещения фурмы 7, с реверсивного выхода блока И-ИЛИ 12 поступает на вход "Реверс" счетчика 15 высоты фурмы, а также на входы схем И 27,28, к которым также подводится импульс, характеризующий момент пересечения фурмой границы раздела шлак — газовая среда. При прохождении фурмой 7 реперной отметки с выхода командоаппарата 4 поступает сигнал на схему И 8, на второй вход которой поступает импульс от реперного датчика

3, где они стробируются. С выхода схемы И 8 сигнал поступает на вход элемента 14 синхронизации и перепи1364640 сывает значение реперной отметки из рофона 19 через усилитель 20, фильтр регистра 16 в счетчик 15 высоты фур- 22, детекторы 23, 24, схему ИЛИ 25 мы. В счетчике 15 хранится величина, поступает в элемент 26 синхронизации, характеризующая положение фурмы 7 который через схемы И 27,28 перепинад уровнем металла 35. При возврат- сывает значение положения фурмы в но-поступательном перемещении фурмы .регистры 29,30. Указанная операция

7 относительно раздела шлак — газо- позволяет определить уровень шлака вая среда акустический сигнал от мик- в конвертере 21. 8 ил.

Изобретение относится к, измерительной технике контроля процесса плавки в черной металлургии и может быть использовано в системах управле5 ния и контроля положения кислородной фурмы, режимом шлакообразования.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей за счет измерения уровня шлака по ходу продувки при возвратно-поступательном перемещении фурмы относительно границы раздела шлак — газовая среда.

На фиг,1 представлена функциональная схема устройства для цифрового 1r, контроля положения кислородной фурмы; на фиг. 2 — функциональная схема счетчика высоты фурмы; на фиг.3 электрическая схема элемента синхронизации на фиг. 4 и 5 — электрические схемы первого и второго детекторов; на фиг. 6 — временные диаграммы, иллюстрирующие работу первого и второго детекторов; на фиг. 7 — схема генератора тактовых импульсов; на 25 фиг, 8 — схема блока И-ИЛИ.

Устройство цифрового контроля положения кислородной фурмы содержит два датчика 1 и 2 углового перемещения, реперный датчик 3, командоаппа- ЗO рат 4, механически связанный с осью стробоцилиндра 5, ось которого связана с барабаном электропривода 6, который с помощью троса подымает или опускает кислородную фурму 7, первую gr„ схему И 8, три блока 9 — 11 оптронной развязки и формования сигнала, логический блок И-ИЛИ 12, два элемента 13 и 14 синхронизации, счетчик 15, высоты фурмы 7, реперный регистр 16, блок 17 связи с ЭВЧ, генератор 18 тактовых импульсов, микрофон 19 и усилитель 20, расположенные над конвертером 21, выход усилителя 20 через последовательно соединенные фильтр 22, соединенный общей точкой с входом первого детектора 23 и входом второго детектора 24, выход которого соединен с вторым входом схемы

ИЛИ 25„ а выход первого детектора

23 соединен с первым входом схемы

ИЛИ 25, выход которой соединен с первым входом третьего элемента 26 синхронизации, второй вход которого соединен с третьим выходом генератора 18 тактовых импульсов, а выход третьего элемента 26 синхронизации соединен общей точкой с первым входом второй схемы И 27 и первым входом третьей схемы И 28, а второй вход второй схемы И 27 соединен общей точкой с вторым входом третьей схемы И 28 и выходом "Реверс" логического блока И-ИЛИ 12, выход второй схемы И 27 соединен с входом

"Запись" первого регистра 29, вход

"Ввод числа" которого соединен общей точкой с входом "Ввод числа" второго регистра 30 и выходом счетчика

15 высоты фурмы 7,. второй вход "Запись" второго регистра 30,соединен с выходом третьей схемы И 28, а вы-. ход второго регистра 30 соединен с первым выходом сумматора 31, второй вход которого соединен с выходом первого регистра 29, третий вход сумма.тора 31 соединен с четвертым выходом. генератора 18 тактовых импульсов, а выход сумматора 31 соединен с входом

"Ввод числа" третьего регистра 32 вход "Запись" которого соединен с пятым выходом генератора 18 тактовых импульсов, а выход третьего регистра 32 соединен с входом блока 33 индикации уровня шлака.

1364640

Первый 29 и второй 30 регистры (фиг,l) по схемной реализации аналогичны счетчику 15 высоты фурмы, электрическая схема которого предс- 5 тавлена на фиг.2. Регистры 29 и 30 предназначены для записи и хранения информации о положении фурмы.

Третий элемент 26 синхронизации (фиг,3) состоит из двух триггеров 10 T 1, Т 2, двух схем И и задержки Р.

Схема и принцип действия третьего элемента 26 синхронизации .аналогичны элементам 13 и 14 синхронизации.

В третьем элементе 26 синхронизации 15 импульс с выхода схемы ИЛИ 25 устанавливает первый триггер Т 1 в единичное состояние, единичный выход которого через первую схему Иl пропус- кает третий импульс генератора 20

18 тактовых импульсов, который переводит второй триггер Т 2 также в единичное состояние, единичный выход которого через вторую схему И 2 пропускает второй импульс синхрониза- 25 ции на выход третьего элемента 26 синхронизации, который через задержку F устанавливает в нулевое (исходное) состояние триггера Т„l и Т 2.

Далее цикл повторяется, Шина 34 "Оп- 30 рос", которая необходима для передачи информации о положении фурмы 7 в

ЭВМ в третьем элементе 26 синхронизации, не используется, Для элементов 13 и 14 синхронизации (фиг.l) подвод сигнала с шины 34

"Опрос" необходим для считывания информации с выхода счетчика 15 высоты фурмы ЗВМ или локальной системы управления положением фурмы, На пер- 40 вую схему И элемента синхронизации (фиг.3) поступает сигнал Опрос,,который запрещает дальнейшее прохождение синхроимпульсов от генераторов тактовых импульсов через схему Иl при единичном состоянии Т 1„ который запоминает импульс от датчиков 1 и

2 угловых перемещений, исключая тем самым потерю информации при считывании. После окончания сигнала Опроси, ц» открывается первая схема Иl и синх, роимпульс от генератора 18 тактовых импульсов проходит далее аналогично изложенному.

Чувствительным элементом акустического сигнала является микрофон 19 с усилителем 20, которые установлены над горловиной конвертера 21 в защищенном месте от теплового воздействия факела конвертера, Сигнал с выхода усилителя 20 поступает на вход фильтра 22, который собран на последовательно соединенных гибридной микросхеме и рефлектерном фильтре на усилителе, работающих в диапазоне частот 200-4500 Гц, так как в условиях конвертерного цеха эта область предпочтительна.

С выхода фильтра 22 сигнал поступает на вход первого 23 и второго

24 детекторов (фиг. 4 и 5).

Первый детектор 23 (фиг.4) состоит из операционного усилителя,конденсатора С1, который предназначен для фильтрации высокочастотных составляющих выходного сигнала фильтра, диода Dl, осуществляющего вьщеление положительной огибающей (фиг.6),триггера Шмитта D2 формирующего прямоугольные импульсы, и формирователя импульсов по переднему фронту (конденсатор С2), Второй детектор 24 (фиг.5) состо-. ит из элементов Dl, CI, VDI, D2, которые включают функции аналогичные первому детектору 23, за исключением элементов D3, которые формируют импульсы по заднему фронту огибающей (фиг.6).

В первом детекторе 23 сигнал (фиг.б) детектируется, фильтруется от высокочастотных помех, происходит выделение огибающей и на ее переднем . фронте формируется импульс "Запись", соответствующий пересечению фурмой границы раздела шлак — газовая среда. Импульс "Запись" предназначен для записи в первый регистр 29 через вторую схему И значения положения фурмы из счетчика 15 высоты фурмы.

Временные диаграммы (фиг.6) иллюстрируют работу второго детектора

24, форма кривой, выделенной огибающей, аналогична первому 23 и второму 24 детекторам, но импульс "Запись" во втором детекторе 24 формируется На заднем фронте огибающей. Импульс Запись" предназначен для записи во второй регистр положения фурмы в момент пересечения фурмой границы раздела газовая среда — шлак.

Таким образом, с выхода первого

23 и второго 24 детекторов снимают импульсы, которые необходимы для перезаписи значения положения фурмы 7 иэ счетчика 15 высоты фурмы в первый 29 и второй 30 регистры при возвратноизлучения и кремниевого фотодиода, между которыми находятся щели стробоцилиндра 5, При вращении последне5 го происходит модуляция инфракрасного излучения. Модулированный поток засвечивает кремниевые фотодиоды.Сигналы при перемещении фурмы 7 с выходов датчиков 1 — 3, поступают на входы блоков 9 — 11 оптронной развязки и формирования сигнала, где происходит гальваническая развязка и формирование прямоугольных импульсов с помощью триггеров Шмитта, С выхода блоков 9 и 10 оптронной развязки и формирования сигнала прямоугольные импульсы поступают на вход логического блока И-ИЛИ 12, где на каждом фронте прямоугольных импульсов формируются рабочие (информационные) импульсы счета положения кислородной фурмы 7, которые учетверяются (объединяются) и на его выходе образуются четыре информационных импульса при перемещении стробоцилиндра 5„на один шаг.

Знаковый сигнал, соответствующий направлению перемещения фурмы вверх или вниз с реверсивного выхода логического блока И-ИЛИ 12 поступает на вход "Реверс" счетчика 15 высоты фурмы, а также на вторые входы второй

27 и третьей 28 схемы И, к первым, входам которых подводится импульс, характеризующий момент пересечения фурмой границы раздела шлак — газовая среда, С импульсного выхода логического блока И-ИЛИ .12 при единичном перемещении стробоцилиндра 5 снимаются четыре информационных импульса, которые, пройдя элемент. 13 синхронизации, где они, синхрониэируясь с импульсами генератора 18 тактовых импуль1 сов, поступают на Счетный" вход счет чик а 1 5 высо ты фурмы, кот орый их подсчитывает и преобразует в параллельный двоично-десятичный код.

С выхода счетчика 15 высоты фурмы двоично-десятичный код подводится на входы "Ввод числа" первого 29 и второго 30 регистра, а также по сигналу ЭВМ "Опрос" с шины 34 двоичнодесятичный код через блок 17 связи. с ЭВМ считывается ЭБМ, При прохождении фурмой 7 реперной отметки с выхода командоаппарата 4 поступает сигнал на схему И 8, на второй вход которой поступает им5 .1364640 поступательном перемещении фурмы в соответствии с направлением перемещения фурмы и при условии пересечения границы раздела .шлак — газовая среда.

Генератор 18 тактовых импульсов (фиг. 7 ) со ст оит из по следов ат ельно соединенных генератора импульсов D1 триггера D2, двух схем И D3 и распределителя импульсов, выполненного на двух сдвиговых регистрах D4,D5, на схемах И D6, 07, D8.

Импульсы, снимаемые с выходов сдвинуты друг относительно дру-15

ra во времени и предназначены для согласования работы всех элементов .устройства, т.е. определяют непрерывный временной цикл работы.

Электрическая схема логического блока И-ИЛИ 12 представлена на фиг.8, Логический блок И-ИЛИ 12 предназначен для учетверения (объединения) импульсов счета от датчиков 1 и 2 угловых перемещений и на его выходе образует- 25 ся четыре рабочих импульсов при перемещении стробоцилиндра 5 на один шаг.

С импульсного выхода логического блока И-К31 12 при единичном перемещении стробоцилиндра 5 снимаются.че- ЗО тыре рабочих импульса, которые,пройдя первый элемент 13 синхронизации, где они синхрониэируются с импульсами генератора 18 тактовой частоты,. поступают на счетный вход счетчика

15 высоты фурми, В логическом блоке И-ИЛИ 12 также определяется знак (направление) вращения стробоцилиндра 5. Сигнал "Реверс" с выхода логического блока 40

И-ИЛИ 12 поступает на вход "Реверс" счетчика 15 высоты фурмы и через первую 27 и вторую 28 схемы И.на входы

"Запись" первого 29 и второго 30 регистров. 45

Сумматор 31 представляет собой сумматор накапливающего типа с параллельным переносом.

Третий регистр 32 выполняет операцию приема результата суммирования иэ сумматора 31 и делит его на два путем сдвига содержимого регистра на .один разряд в сторону младшего разряда.

Устройство работает следующим образом.

Каждый датчик 1 — 3 углового перемещения представляет собой пару, состоящую из светодиода инфракрасного

1364640 пульс от реперного датчика 3, где они стробируются, .С выхода схемы И 8 сигнал, пройдя блок ° 11 оптронной развязки и формирование сигнала, поступает на третий вход второго элемента 14 синхронизации, где он синхронизируется с импульсом i генератора 18 тактовых импульсов и переписывает значение реперной отметки иэ реперного регистра

16 в счетчик 15 высоты фурмы.

Следовательно, в счетчике 15 высоты фурмы хранится величина (двоичнодесятичный код), характеризующая положение фурмы над уровнем металла 35.

Измерение уровня шлака происходит следующим образом. При возвратно-поступательном перемещении фурмы 7 относительно границы раздела шлак — газовая среда акустический сигнал от микрофона 19 через усилитель 20 и фильтр

22, детектируясь в первом 23 или втором 24 детекторе, пройдя. схему ИЛИ

25 и третий элемент 26 синхронизации, где он синхрониэируется с третьим тактовым импульсам, переписывает значение положения фурмы 7 через вторую 27 и третью 28 схемы И соответственно в первый 29 или второй 30 регистры, Запись положения фурмы 7 в первый регистр 29 происходит при пересечении фурмой ? границы раздела шлак — газовая среда (Н,), а во второй регистр

30 при пересечении фурмой границы раздела газовая среда — шлак (Н ) .

Четвертый тактовый импульс + считывает значение положения фурмы 7 иэ регистров 29 и 30 в сумматор 3l,ãäå происходит их сложение.

Пятый тактовый импульс С переписывает результат с выхода сумматора

31 в третий регистр 32, а шестой тактовый импульс производит сдвиг содержимого третьего регистра 32 на один разряд в сторону низшего разряда, что соответствует делению результата полученного в сумматоре 31 (Н,+Н „) на два, т. е, (Н.„+H )/2, Результат с выхода третьего регистра

32 подводится к блоку 33 индикации, который предназначен для визуального контроля уровня шлака 36 в конвертере.

При остановке фурмы в блоке 33 индикации хранится информация об уровне шлака, вычисленная в предыдупр и момент. Для проведения замера уровня

25

3О. формирования сигнала, генератор так35

5

55 шлака необходимо произвести подъем и опускание фурмы относительно границы раздела шлак - газовая среда.

Устройство позволяет получить достоверную информацию об уровне шлака в конвертере по ходу продувки жидкого металла при возвратно-поступательном перемещении фурмы относительно границы раздела шлак — газовая среда. Это обеспечит расширение функциональных возможностей устройства.

Таким образом, в предлагаемом устройстве определяется уровень шлака в конвертере в процессе продувки, что позволит учесть поведение уровня шлака для каждой плавки. Это поможет избежать выбросов шлака, выноса металла, а в целом увеличит вьгход годного и качество выплавляемой стали.

Формула изобретения

Устройство для контроля кислородно-конвертерного процесса, содержащее два датчика углового перемещения, счетчик, блок связи с ЭВИ, стробоцилиндр, три узла оптронной развязки и товых импульсов, реперный регистр, реперный датчик, командоаппарат, два элемента синхронизации, схему И и логический блок И-ИЛИ, причем первый вход логического блока И-ИЛИ соединен с выходом первого узла оптронной развязки и формирования сигнала, вход которого соединен с выходом первого датчика углового перемещения, второй вход логического блока И-ИЛИ содинен с выходом второго узла оптронной развязки и формирования сигнала, вход которого соединен с выходом второго датчика углового перемещения, реверсивный выход логического блока И-ИЛИ соединен с входом

"Pesepc" счетчика, а счетный выход логического блока И-ИЛИ соединен с первым входом первого блока синхронизации, выход которого соединен со счетным входом счетчика, второй вход первого блока синхронизации соединен с первым выходом генератора тактовых импульсов, третий вход первого блока синхронизации соединен общей точкой с входной шиной Опрос" и первым входом второго блока синхронизации, второй вход которого соединен с вторым выходом генератора тактовых им"

9 13646 пульсов, третий вход второго блока синхронизации соединен с выходом третьего узла оптронной развязки и формирования сигнала, вход которого соединен с выходом схемы И, первый вход которой соединен с выходом реперного датчика„-второй вход схемы

И соединен с выходом командоаппарата, вход которого механически соединен с осью стробоцилиндра, а выход второго блока синхронизации — с входом "Запись числа" счетчика, вход

"Ввод числа" которого соединен с выходом реперного регистра, о т л и.ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей эа счет измерения уровня шлака по ходу продувки при возвратно-посту пательном перемещении фурмы относи- 20 тельно границы раздела шлак — газовая среда, оно снабжено микрофоном, усилителем, фильтром, двумя детекторами, схемой KIH третьим элементом синхронизации, второй.и третьей схемами И, тремя регистрами, сумматором, блоком индикации, причем микрофон, усилитель и фильтр соединены последовательно, выход фильтра соединен общей точкой с входом первого детекто- 30 . ра и входом второго детектора, выход первого детектора соединен с первым входом схемы ИЛИ, а выход второго детектора соединен с вторым входом схе40!

О мы ИЛИ, выход которой соединен с первым входом третьего элемента синхронизации, второй вход которого соединен с третьим выходом генератора тактовых импульсов, а выход третьего элемента синхронизации соединен общей точкой с первыми входами второй и третьей схем И, а второй вход второй схемы И соединен общей точкой с вторым входом третьей схемы И и выходом "Реверс" логического блока И-ИЛИ, выход второй схемы И соединен с выходом "Запись" первого регистра, вход

"Ввод числа" которого соединен общей точкой с входом "Ввод числа" второго регистра и с выходом счетчика высоты фурмы, второй вход "Запись" второго регистра соединен с выходом третьей схемы И, а выход второго регистра соединен с первым входом сумматора, второй вход которого соединен с выходом первого регистра, третий вход сумматора соединен с четвертым выходом генератора тактовых импульсов, а выход сумматора соединен с входом Ввод числа третьего регистра, вход

"Запись" которого соединен с пятым выходом генератора тактовых импульсов, а вход "Сдвиг" третьего регистра соединен с шестым выходом генератора тактовых импульсов, выход третьего регистра соединен с входом блока индикации.!

364640 ищюрмю она

@hurt

Юп tPh ,й7 /РЛЯ1Я%7 ачлр ьа

lI easvar Юурмю далью рийж аюм-гамам спмв ф 4мжеи,еав gy ш

lleprceec дул юй ихыицы яолдемг еамВою

re% - лье ю лгюее щюмии upper

13б4б40

Составитель А.Абросимов

Техред Л. Сердюкова Корректор А.Обручар

Редактор Н.Бобкова

Тираж 544 Подписное

ЗНИИ1И Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035; Москва, 1К-35, Раушская наб., д.4/5

Заказ 6541/20

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4