RU2101366C1

RU2101366C1 - Method of rapidly estimating condition of lance when blowing through the smelt in ladle

Info

Publication number: RU2101366C1
Application number: RU96111610A
Authority: RU
Inventors: В.М. Свекров; В.И. Веревкин; В.К. Буторин; А.Е. Кошелев; А.Ф. Штайгер; М.В. Обшаров
Original assignee: Акционерное общество "Кузнецкий металлургический комбинат"
Priority date: 1996-06-07
Filing date: 1996-06-07
Publication date: 1998-01-10

Abstract

FIELD: metallurgy. SUBSTANCE: condition of lance is rapidly estimated by analyzing dynamics of variation in smoothed time dependence of pressure of gas entering lance. In this dependence, as process advances, one searches for absolute minimum over the period from lowering lance in its lower position. Difference Δ₁(i) between this minimum and the last value, difference Δ₂(i) between last value and preceding one, and difference Δ₃(j) between the first and last absolute minima are then found. If Δ₂(i) = 0 and Δ₁(i) = 0, lack of metallization of lance nozzle is stated. Increase of metallization of lance nozzle s(i) is recorded in case Δ₂(i)>0,. If Δ₂(i) = 0 and Δ₁(i)>0, stabilization 3(i), and, if Δ₂(i)<0 and Δ₁(i)>0, reduction 3(i) are recorded. Shortening of lance Δ₁(i)<0 is recorded when Δl(j). Numerical values 3(i) and Δl(j) are found in direct dependencies on Δ_i(i) and Δ₃(j), respectively. When 3(i) and Δl(j) exceed their allowable values, failure of lance is stated. EFFECT: facilitated process control. 2 dwg

Description

Изобретение относится к металлургическому производству, в частности к способам контроля состояния агрегата для продувки расплавов в ковше газами, например азотом либо аргоном. The invention relates to metallurgical production, in particular to methods for monitoring the condition of a unit for purging melts in a ladle with gases, for example, nitrogen or argon.

Известен способ внепечной обработки стали, при котором продувку металла в ковше нейтральным газом ведут при положении сопла фурмы 0,05-0,1 высоты уровня расплава в ковше H, через 1-2 мин сопло перемещают в положение 0,2-0,3 H и продувку ведут в течение 1-3 мин, после чего фурму опускают в первоначальное положение и продувку ведут в течение 2-5 мин. There is a method of out-of-furnace steel processing, in which metal is blown in the bucket with neutral gas when the tuyere nozzle is 0.05-0.1 in height of the melt level in the bucket H, after 1-2 minutes the nozzle is moved to the position 0.2-0.3 H and the purge is carried out for 1-3 minutes, after which the lance is lowered to its original position and the purge is carried out for 2-5 minutes.

Недостатком способа является то, что положение сопла фурмы и время продувки на всех этапах обработки стали устанавливаются без учета оперативного состояния фурмы. В процессе продувки расплава происходит заметалливание фурмы, то есть намораживание своеобразной металлической диафрагмы на конце трубы с постепенно, по мере продолжения продувки уменьшающимся отверстием. Независимо от конструкции фурмы процесс заметалливания после 10-20 мин чистого времени (3-5 плавок) может вывести фурму из строя, так как она даже при высоких давлениях пропускает очень мало газа [2] Кроме того, в результате размывания шлаком и металлом средств крепления огнеупорных блоков, сопел, а также растрескивания огнеупорной футеровки, происходит размывание трубы и укорочение фурмы. По нашим сведениям вероятность укорочения фурмы за время обработки одной плавки в зависимости от конструкции фурмы и условий продувки составляет от 0,2-0,5. При значительном уменьшении длины фурмы максимальная глубина погружения сопла в расплав резко падает и ее дальнейшая эксплуатация становится нецелесообразной. The disadvantage of this method is that the position of the tuyere nozzle and the purge time at all stages of steel processing are set without taking into account the operational state of the tuyere. In the process of blowing the melt, the tuyeres become noticeable, that is, a peculiar metal diaphragm freezes at the end of the pipe, gradually, as the blowing continues, the hole decreases. Regardless of the design of the tuyere, the lapping process after 10-20 minutes of clean time (3-5 heats) can disable the tuyere, since even at high pressures it passes very little gas [2] In addition, as a result of erosion of the fastening means by slag and metal refractory blocks, nozzles, as well as cracking of the refractory lining, erosion of the pipe and shortening of the lance. According to our information, the probability of shortening the lance during processing of one heat, depending on the design of the lance and the purge conditions, is from 0.2-0.5. With a significant reduction in the length of the tuyere, the maximum immersion depth of the nozzle in the melt drops sharply and its further operation becomes impractical.

Способ не позволяет производить оперативную оценку состояния фурмы во время продувки расплава в ковше. При использовании способа постулируется неизменность состояния фурмы от начала и до конца продувки одной плавки. Фактически же ее состояние может измениться настолько, что целесообразно прекращение продувки и замена фурмы. The method does not allow for an operational assessment of the state of the lance during purging of the melt in the bucket. When using the method, the invariance of the tuyere is postulated from the beginning to the end of the purge of one heat. In fact, her condition can change so much that it is advisable to stop the purge and replace the lance.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ использования устройства для рафинирования расплавов, при котором предварительно идентифицируют зависимость давления перед фурмой от ее мокрого вылета (глубины погружения в расплав), устанавливают ее с помощью дросселя, с учетом возможного максимального металлостатического напора в ковше задают постоянное давление инертного газа на выходе стабилизатора, постепенно с низким расходом газа опускают фурму в расплав до требуемого значения мокрого вылета, при этом давление перед фурмой и на выходе редукционного клапана, управляющего основным потоком инертного газа на продувку, постепенно растет в функции мокрого вылета, а сам мокрый вылет оценивают по величине давления, после опускания фурмы величину давления на ее входе запоминают, чем обеспечивают неизменное давление на выходе редукционного клапана, расход инертного газа увеличивают до номинального и не меняют до конца продувки [3]
Таким образом, способ включает в себя измерение величины давления перед фурмой и использование его для оценки длины части фурмы, погруженной в расплав, при ее опускании в ковш. Если во время опускания фурмы происходит ее укорочение, то хотя это укорочение в явной форме не фиксируется, однако оно неявно учитывается при установке сопла на требуемую глубину. Происходит его дополнительное погружение на величину, равную длине укорочения фурмы.The closest in technical essence to the proposed one is a method of using a device for refining melts, in which the dependence of the pressure before the tuyere on its wet outflow (depth of immersion in the melt) is preliminarily identified, it is set using a throttle, taking into account the possible maximum metallostatic pressure in the ladle, a constant inert gas pressure at the outlet of the stabilizer, gradually lowering the lance into the melt with a low gas flow rate to the desired value of wet outflow, while The pressure before the lance and at the outlet of the pressure reducing valve controlling the main inert gas flow to purge gradually increases as a function of wet outflow, and the wet outflow is estimated by the pressure value, after lowering the lance, the pressure value at its inlet is remembered, which ensures a constant pressure at the outlet of the reduction valves, the inert gas flow rate is increased to the nominal and does not change until the end of the purge [3]
Thus, the method includes measuring the pressure in front of the lance and using it to estimate the length of the lance part immersed in the melt when it is lowered into the bucket. If, during lowering of the lance, its shortening occurs, then although this shortening is not explicitly fixed, it is implicitly taken into account when the nozzle is set to the required depth. Its additional immersion occurs by an amount equal to the length of the tuyere shortening.

К недостаткам способа относится невозможность его использования для оперативной оценки состояния фурмы при продувке расплава в ковше. После опускания фурмы в нижнее положение оперативное измерение давления превращается и поддерживается на уровне, установленном на момент достижения фурмой нижнего положения. Поэтому использование этого давления для оперативной оценки степени заметалливания сопла и величины укорочения фурмы невозможно. The disadvantages of the method include the impossibility of its use for the rapid assessment of the state of the tuyere when blowing the melt in the bucket. After lowering the tuyeres to the lower position, the on-line pressure measurement is converted and maintained at the level established at the time the tuyere reaches the lower position. Therefore, the use of this pressure for the rapid assessment of the degree of obscuring of the nozzle and the magnitude of the shortening of the lance is impossible.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей способа для оперативной оценки состояния фурмы при продувке расплава в ковше в течение основного периода обработки при нахождении фурмы в нижнем положении. The aim of the invention is to expand the functionality of the method for the rapid assessment of the state of the tuyere when blowing the melt in the bucket during the main processing period when the tuyere is in the lower position.

Сущность патента заключается в том, что способ оперативной оценки состояния фурмы при продувке расплава в ковше включает измерение величины давления перед фурмой, его использование для оценки длины части фурмы, погруженной в расплав, опускание фурмы в нижнее положение, дополнительную непрерывную регистрацию величины давления перед фурмой в течение всего периода продувки, его сглаживание, квантование по времени, анализ динамики изменения полученной временной последовательности с момента опускания фурмы в нижнее положение и до начала ее поднятия, для чего на ней в темпе с процессом поиск абсолютного минимума, запоминание первого абсолютного минимума, нахождение разности Δ₁(i) последнего значения с абсолютным минимумом, разности Δ₂(i) последнего значения с предыдущим, разности Δ₃(j) первого и последнего абсолютных минимумов и, если Δ₂(i)0,а Δ₁(i) фиксирование отсутствия заметалливания сопла фурмы, если Δ₂(i) >0 фиксирование роста 3(i) степени заметалливания сопла фурмы, если Δ₂(i)0, а Δ₁(i) >0 фиксирование стабилизации 3(i), если Δ₂(i) <0, а Δ₁(i) >0 фиксирование снижения 3(i), если Δ₁(i) <0 фиксирование укорочения фурмы Δl(j) нахождение 3(i) и Δl(j) в прямой зависимости соответственно от Δ₁(i) и Δ₃(j) а при превышения 3(i) и Δl(j) своих допустимых значений констатацию выхода фурмы из строя.The essence of the patent lies in the fact that the method of on-line assessment of the state of the tuyere while blowing the melt in the bucket includes measuring the pressure before the tuyere, using it to estimate the length of the tuyere submerged in the melt, lowering the tuyere to the lower position, additional continuous recording of the pressure before the tuyere in during the entire purge period, its smoothing, time quantization, analysis of the dynamics of changes in the obtained time sequence from the moment the lance is lowered to the lower position and until f raising, for which, at a pace with the process, it searches for the absolute minimum, remembers the first absolute minimum, finds the difference Δ ₁ (i) of the last value with the absolute minimum, the difference Δ ₂ (i) of the last value with the previous one, the difference Δ ₃ (j) the first and last absolute minima and, if Δ ₂ (i) 0, and Δ ₁ (i) fix the absence of noticeability of the tuyere nozzle, if Δ ₂ (i)> 0 fix the growth of 3 (i) degree of noticeability of the tuyere nozzle, if Δ ₂ ( i) 0, and Δ ₁ (i)> 0 fixation of stabilization 3 (i) if Δ ₂ (i) <0, and Δ ₁ (i)> 0 fixation of decrease 3 (i) if Δ ₁ (i) < 0 f ix shortening of the tuyere Δl (j) finding 3 (i) and Δl (j) in direct dependence on Δ ₁ (i) and Δ ₃ (j), and if 3 (i) and Δl (j) exceed their allowable values, the output statement tuyeres out of order.

Отбор давления газа перед фурмой осуществляется на газопроводе между фурмой и регулирующим вентилем. Фиксируемая регистратором величина избыточного давления
P = P_o+ P_м = P_o+ ρ_p•g•H_м , Па (1)
где P_ф потери давления на самой фурме, Па;
P_м металлостатическое давление, Па;
ρ - плотность расплава, кг/м³;
g=9,81 ускорение свободного падения, м/с²;
H_м мокрый вылет, м.The gas pressure in front of the lance is sampled on the gas pipe between the lance and the control valve. Recorded overpressure
P = P _o + P _m = P _o + ρ _p • g • H _m , Pa (1)
where P _f pressure loss on the lance itself, Pa;
P _m metallostatic pressure, Pa;
ρ is the density of the melt, kg / m ³ ;
g = 9.81 gravity acceleration, m / s ² ;
H _m wet departure, m

Учитывая малую толщину слоя шлака в сравнении с H_м, можно принять ρ_p≈ ρ_м где ρ_м - плотность жидкого металла.Given the small thickness of the slag layer in comparison with H _m , we can take ρ _p ≈ ρ _m where ρ _m is the density of the liquid metal.

Величина P_ф зависит от многих факторов,в том числе от слабо контролируемых свищей в замке газоподводящего шланга с трубой фурмы. В первом приближении P_ф можно принять как среднестатическую постоянную, определяемую опытным путем. Тогда давление P перед фурмой оказывается в линейной зависимости от величины мокрого вылета H_ф. По обратной зависимости измеряется H_м в способе прототипе. Однако заметалливание сопла фурмы резко изменяет потери давления P_ф на самой фурме. В результате меняются показания регистратора P. Одновременно при укорочении фурмы изменяется H_м, а значит, металлостатическое давление P_м и показания регистратора P. Анализируя поведение P во время продувки расплава, можно в темпе с процессом оценивать и само состояние фурмы.The value of P _f depends on many factors, including poorly controlled fistulas in the lock of the gas supply hose with a tuyere pipe. In a first approximation, P _f can be taken as the average static constant determined experimentally. Then the pressure P in front of the lance is linearly dependent on the value of the wet outflow H _f . Inverse relationship is measured H _m in the prototype method. However, noticeable lance nozzle dramatically changes the pressure loss P _f on the lance itself. As a result, the readings of the recorder P change. At the same time, when the tuyere is shortened, H _m changes, which means the metallostatic pressure P _m and the readings of the recorder P. By analyzing the behavior of P during the melt blowing, the tuyere state itself can be assessed in pace with the process.

Если при прочих равных условиях P=cohst, то заметалливания сопла фурмы нет. Если P растет, то это означает, что степень заметалливания увеличивается. Последнее приводит к снижению поперечного сечения проходного отверстия (или отверстий) сопла и увеличению его гидравлического сопротивления, обуславливающему рост P. If, ceteris paribus, P = cohst, then the tuyere nozzle is not noticeable. If P grows, then this means that the degree of obscuration increases. The latter leads to a decrease in the cross section of the nozzle orifice (or holes) and an increase in its hydraulic resistance, which causes the growth of P.

Если после роста P в течение некоторого времени продувки P=const, то это означает, что рост степени заметалливания сопла 3 прекратился. Имеет место стабилизация З. If after an increase in P for some time the purge is P = const, then this means that the increase in the degree of obscuration of the nozzle 3 has stopped. There is a stabilization of Z.

Если после роста P в течение некоторого времени продувки наблюдается снижение P такое, что ранее имевшийся абсолютный (за все время продувки в нижнем положении фурмы) минимум давления не достигается, то это означает временное уменьшение степени заметалливания сопла фурмы. Так, в результате подплавления отдельных частей намороженной на сопло диафрагмы может высвобождаться часть отверстия (отверстий) сопла. Гидравлическое сопротивление истекаемому газу снижается и P уменьшается. If, after an increase in P, a decrease in P is observed for some time during purging such that the absolute pressure (previously for the entire time of purging in the lower position of the lance) is not reached, this means a temporary decrease in the degree of noticeability of the lance nozzle. So, as a result of the melting of individual parts of the diaphragm frozen on the nozzle, a part of the nozzle opening (s) can be released. The hydraulic resistance of the exhaust gas decreases and P decreases.

Следует отметить близкое поведение P и при действии другого фактора при образовании свищей в самой трубе фурмы, находящейся в расплаве. Если огнеупорная футеровка фурмы нарушается, то жидкий металл, подступая к трубе, выплавляет в ней одно или несколько отверстий. Через них устремляется часть поступающего в фурму газа, что также приводит к снижению общего гидравлического сопротивления фурмы и некоторому уменьшению P. It should be noted that the behavior of P is similar under the action of another factor during the formation of fistulas in the lance tube itself, which is in the melt. If the refractory lining of the lance is broken, then the liquid metal, approaching the pipe, smelts one or more holes in it. A part of the gas entering the tuyere rushes through them, which also leads to a decrease in the total hydraulic resistance of the tuyere and a certain decrease in P.

Таким образом, одновременно со снижением 3 временное снижение P может указывать и на скорое укорочение фурмы, так как после наступления контакта жидкого металла с трубой и выплавления в ней отверстий обычно происходит дальнейшее расплавление оголенного участка трубы и отделение ее незакрепленного конца. Thus, simultaneously with a decrease of 3, a temporary decrease in P can also indicate a shortening of the lance, since after the contact of the molten metal with the pipe and the holes are melted in it, further the molten section of the pipe is further melted and its loose end is separated.

Если P падает ниже самого наименьшего значения за время продувки в нижнем положении фурмы, то это означает, что фурма укоротилась. Полное отсутствие заметалливания может привести лишь к повторению абсолютного минимума P. Однако снижение P ниже его при этом невозможно. If P falls below the smallest value during blowdown in the lower position of the lance, then this means that the lance has been shortened. The complete absence of noticeability can only lead to a repetition of the absolute minimum of P. However, a decrease in P below it is impossible.

Другой причиной резкого понижения P может стать образование свищей в трубе фурмы, опущенной в расплав. При этом существенное снижение P может наступить при образовании больших разрушений трубы фурмы, после которых вскоре наступает отделение конца фурмы. Another reason for a sharp decrease in P may be the formation of fistulas in the tube of the lance, lowered into the melt. In this case, a significant decrease in P can occur during the formation of large destruction of the tuyere tube, after which separation of the end of the tuyere soon occurs.

Для повышения точности распознавания ситуации при оценке состояния фурмы использовано сглаживание кривой давления. Запаздывание, формируемое при сглаживании, вносит выдержку времени, в течение которого зачастую уже происходит окончательное отделение конца фурмы. Тем самым повышается вероятность однозначного распознавания состояния фурмы. Одновременно сглаживание осуществляет фильтрацию случайной помехи. To improve the accuracy of situation recognition in assessing the state of the lance, smoothing of the pressure curve was used. The delay formed during smoothing introduces a time delay, during which the final separation of the end of the lance often often takes place. This increases the likelihood of unambiguous recognition of the state of the lance. At the same time, smoothing filters out random noise.

Квантование по времени кривой давления позволяет оценивать динамику поведения давления с помощью простых аналогов производных разностей первого порядка. The time quantization of the pressure curve makes it possible to estimate the dynamics of the pressure behavior using simple analogues of the derivatives of the first order differences.

Численное значение степени заметалливания сопла фурмы находится по разности Δ₁(i) последнего значения сглаженного давления и абсолютного минимума на кривой сглаженного давления, то есть той части давления, появление которой вызывается действием заметалливания. Чем больше степень заметалливания сопла, тем меньше поперечное сечение его проходного отверстия (или отверстий), тем выше гидравлическое сопротивление сопла и тем выше P. Поэтому степень заметалливания 3(i) можно определить по прямой зависимости от Δ₁(i)
З(i) = k_i•Δ₁(i), % (2)
где k_i переменный коэффициент передачи по каналу изменение давления на входе фурмы относительно его абсолютного минимума степень заметалливания сопла фурмы:

где P_маг давление газа в магистрали газопровода или иначе давление перед фурмой при полностью перекрытом отверстии сопла.The numerical value of the degree of observability of the nozzle of the lance is found by the difference Δ ₁ (i) of the last value of the smoothed pressure and the absolute minimum on the curve of the smoothed pressure, that is, that part of the pressure that is caused by the effect of obscuration. The greater the degree of observability of the nozzle, the smaller the cross-section of its orifice (or holes), the higher the hydraulic resistance of the nozzle and the higher P. Therefore, the degree of obscurity of 3 (i) can be determined by a direct dependence on Δ ₁ (i)
З (i) = k _i • Δ ₁ (i),% (2)
where k _{i is a} variable transmission coefficient for the channel, the pressure change at the tuyere inlet relative to its absolute minimum, the degree of noticeability of the tuyere nozzle:

where P _{mag is} the gas pressure in the gas pipeline or otherwise the pressure in front of the lance with the nozzle opening completely blocked.

P_min(f) абсолютный минимум на кривой сглаженного давления.P _min (f) is the absolute minimum on the smooth pressure curve.

Численное значение укорочения фурмы Δl(j) находится по разности Δ₃(j) первого, с момента опускания фурмы в нижнее положение, и последнего абсолютных минимумов. Абсолютный минимум сглаженного давления характеризует мокрый вылет на тот момент времени, а значит, и длину фурмы.The numerical value of the shortening of the lance Δl (j) is found by the difference Δ ₃ (j) of the first, from the moment the lance is lowered to the lower position, and the last absolute minima. The absolute minimum of the smoothed pressure characterizes the wet outflow at that point in time, and hence the length of the lance.

Разность Δ₃(j) тем больше, чем больше укорочение Δl(j) фурмы с момента ее опускания в нижнее положение и до момента времени наступления последнего абсолютного минимума, то есть до последнего укорочения фурмы
Δl(j)= k₂•Δ₃(j), м , (4)
где k₂ постоянный коэффициент передачи по каналу изменение абсолютного минимума давления на входе фурмы относительно его начального значения укорочение фурмы

где ρ_м- плотность расплава, кг/м³;
g=9,81 ускорение свободного падения, м/с²;
k₃ постоянный поправочный коэффициент, близкий к 1. Он может быть найден по результатам экспериментов. В первом приближении можно принимать k₃=1.The difference Δ ₃ (j) is the greater, the greater the shortening Δl (j) of the lance from the moment of its lowering to the lower position until the time of the last absolute minimum, that is, until the last shortening of the lance
Δl (j) = k ₂ • Δ ₃ (j), m, (4)
where k ₂ constant transmission coefficient on the channel change in the absolute minimum pressure at the entrance of the lance relative to its initial value, shortening of the lance

where ρ _m is the density of the melt, kg / m ³ ;
g = 9.81 gravity acceleration, m / s ² ;
k _{3 is a} constant correction factor close to 1. It can be found from experimental results. In a first approximation, we can take k ₃ = 1.

Превышение 3(i) некоторого допустимого значения 3_доп означает чрезмерно низкую пропускную способность фурмы и невозможность дальнейшей ее эксплуатации.Exceeding 3 (i) of a certain permissible value of 3 _additional means an excessively low throughput of the lance and the impossibility of its further operation.

Превышение Δl(j) ее допустимого уровня Δl_доп означает, что при максимально возможном опускании фурмы в расплав сопло над дном ковша оказывается недопустимо высоко и нижние слои расплава подвергаются слабой обработке газом. Поэтому дальше фурму эксплуатировать невозможно.Exceeding Δl (j) of its acceptable level Δl _additional means that when the lances are lowered as much as possible into the melt, the nozzle above the bottom of the bucket is unacceptably high and the lower layers of the melt are subjected to weak gas treatment. Therefore, it is impossible to exploit the lance further.

Таким образом, вновь введенные операции в указанной связи с другими операциями дают возможность оценить наличие либо отсутствие, рост, стабилизацию, либо падение степени заметалливания сопла фурмы и его численную величину, оценить наличие и численную величину укорочения фурмы, а также констатировать выход фурмы из строя и тем самым расширить функциональные возможности способа при продувке расплава в ковше в течение основного периода обработки при нахождении фурмы в нижнем положении. Thus, the newly introduced operations in this connection with other operations make it possible to assess the presence or absence, growth, stabilization, or decrease in the degree of noticeability of the lance nozzle and its numerical value, to assess the presence and numerical value of the shortening of the lance, and also to state the failure of the lance and thereby expanding the functionality of the method when blowing the melt in the bucket during the main processing period when the lance is in the lower position.

На фиг. 1 приведена временная зависимость давления на входе фурмы P при продувке расплава в ковше; на фиг. 2 пример устройства для реализации способа. In FIG. 1 shows the time dependence of the pressure at the inlet of the tuyere P during melt blowing in the ladle; in FIG. 2 is an example of a device for implementing the method.

На фиг. 1 обозначено: 1 контролируемый сигнал давления; 2 сглаженная временная зависимость давления; P величина давления; t время; P_min(1) первый абсолютный минимум давления; P_min(f) j-й абсолютный минимум давления.In FIG. 1 marked: 1 controlled pressure signal; 2 smoothed time dependence of pressure; P is the pressure value; t time; P _min (1) the first absolute minimum pressure; P _min (f) j-th absolute minimum pressure.

На фиг. 1 показаны выделенные характерные участки сглаженной кривой давления. In FIG. 1 shows the selected characteristic regions of the smoothed pressure curve.

На фиг. 2 обозначено: 1 стабилизатор расхода инертного газа; 2 датчик давления; 3 регистратор давления; 4 сглаживатель; 5 квантователь; 6 - датчик положения; 7, 11, 23 ключи; 8, 17, 40 элементы сравнения; 9, 29, 39 блоки памяти; 10, 12, 18 элементы НЕ; 13, 24, 41 -коммутаторы; 14, 20, 26, 31, 35, 51 триггеры; 15, 21, 27, 32, 36, 34, 42, 52 усилители; 16, 22, 28, 33, 37, 53 световые табло; 19, 25, 30 элементы И; 43 регистратор степени заметалливания сопла; 44 регистратор укорочения фурмы; 45 фурма; 46 ковш с расплавом; 47 каретка; 48 кронштейн; 49, 50 пороговые элементы. In FIG. 2 marked: 1 inert gas flow stabilizer; 2 pressure sensor; 3 pressure recorder; 4 smoothing device; 5 quantizer; 6 - position sensor; 7, 11, 23 keys; 8, 17, 40 elements of comparison; 9, 29, 39 memory blocks; 10, 12, 18 elements are NOT; 13, 24, 41 switches; 14, 20, 26, 31, 35, 51 triggers; 15, 21, 27, 32, 36, 34, 42, 52 amplifiers; 16, 22, 28, 33, 37, 53 light displays; 19, 25, 30 elements And; 43 recorder degree noticeable nozzle; 44 lance shortening recorder; 45 tuyeres; 46 bucket with a melt; 47 carriage; 48 bracket; 49, 50 threshold elements.

Фурма 45 укреплена в каретке 47 с помощью кронштейна 48 и перемещается вверх-вниз. В нижнем положении фурмы в ковше 46 каретка 47 воздействует на датчик положения 6. The lance 45 is mounted in the carriage 47 with a bracket 48 and moves up and down. In the lower position of the tuyere in the bucket 46, the carriage 47 acts on the position sensor 6.

Инертный газ подается на вход стабилизатора расхода инертного газа 1, с выхода которого через датчик давления 2 поступает в фурму 45. Inert gas is supplied to the input of the inert gas flow stabilizer 1, from the output of which through the pressure sensor 2 enters the lance 45.

Датчик давления 2, регистратор давления 3, сглаживатель 4, квантователь 5 и ключ 7 соединены последовательно. Управляющий вход ключа соединен с выходом датчика положения 6. Выход ключа 7 подключен ко входам следующих блоков: элементов сравнения 8, 17, блока памяти 9, ключей 11, 23. Выход блока 9 подсоединен ко второму входу элемента сравнения 8 и ко входу элемента НЕ 10. Выход блока 8 соединен со входом блоков НЕ 12 и коммутатора 13. Выход блока 10 подключен к управляющему входу ключа 11. Выход блока 11 подсоединен ко входу блока памяти 39. Выход блока 12 соединен с одним из входов элементов 11, 19 и 30. Положительный выход коммутатора 13 через триггер 14, усилитель 15 подключен к входу светового табло 16 с надписью: "Заметалливание сопла растет". Pressure sensor 2, pressure recorder 3, smoothing device 4, quantizer 5 and key 7 are connected in series. The control input of the key is connected to the output of the position sensor 6. The output of the key 7 is connected to the inputs of the following blocks: comparison elements 8, 17, memory block 9, keys 11, 23. The output of block 9 is connected to the second input of the comparison element 8 and to the input of the element NOT 10 The output of block 8 is connected to the input of blocks NOT 12 and switch 13. The output of block 10 is connected to the control input of key 11. The output of block 11 is connected to the input of memory block 39. The output of block 12 is connected to one of the inputs of elements 11, 19, and 30. Positive the output of the switch 13 through the trigger 14, the amplifier 15 connect It is connected to the entrance of the light panel 16 with the inscription: "The nozzle obscuration grows."

Отрицательный выход коммутатора 13 подсоединен к одному из входов элемента И 25. Второй вход элемента сравнения 17 соединен с выходом блока памяти 29. Выход блока 17 подключен ко входам элемента НЕ 18 и коммутатора 24. Выход элемента НЕ подсоединен через второй вход элемента И 19, триггер 20, усилитель 21 со световым табло 22 с надписью "Заметалливания сопла нет". The negative output of the switch 13 is connected to one of the inputs of the And 25 element. The second input of the comparison element 17 is connected to the output of the memory unit 29. The output of the block 17 is connected to the inputs of the HE 18 element and the switch 24. The output of the element is NOT connected through the second input of the And 19 element, trigger 20, an amplifier 21 with a light board 22 with the inscription "No nozzle obscuration."

Управляющий электрод ключа 23 соединен с отрицательным выходом коммутатора 24. Выход ключа 23 подключен к входу блока памяти 29. Одновременно отрицательный выход коммутатора 24 соединен одним из входов блока расчета степени заметалливания сопла (усилителя) 38, а также через триггер 35, усилитель 36 со световым табло 37 с надписью "Фурма укоротилась". The control electrode of the key 23 is connected to the negative output of the switch 24. The output of the key 23 is connected to the input of the memory unit 29. At the same time, the negative output of the switch 24 is connected to one of the inputs of the unit for calculating the degree of obscuration of the nozzle (amplifier) 38, and also through trigger 35, the amplifier 36 with light placard 37 with the inscription "Tuyere shortened."

Положительный выход коммутатора 24 подсоединен к вторым входам элементов И 25 и 30. Выход блока 25 через триггер 26, усилитель 27 подключен к световому табло 28 с надписью "Заметалливание сопла падает". The positive output of the switch 24 is connected to the second inputs of the elements And 25 and 30. The output of the block 25 through the trigger 26, the amplifier 27 is connected to the light panel 28 with the inscription "Noisy nozzle falls."

Выход блока 30 через триггер 31, усилитель 32 соединен со световым табло 33 с надписью "Заметалливание сопла стабилизировалось". The output of the block 30 through the trigger 31, the amplifier 32 is connected to the light panel 33 with the inscription "Noisy nozzle stabilized."

Выход блока памяти 29, кроме блока 17, подключен также ко входу блока расчета коэффициента передачи k₁ (усилителю) 34 и к одному из входов элемента сравнения 40. Выход блока 34 подсоединен к второму входу усилителя 38. Выход блока 38 соединен со входом регистратора степени заметалливания сопла.The output of the memory block 29, in addition to block 17, is also connected to the input of the block for calculating the transmission coefficient k ₁ (amplifier) 34 and to one of the inputs of the comparison element 40. The output of block 34 is connected to the second input of the amplifier 38. The output of block 38 is connected to the input of the degree recorder sweeping nozzles.

Выход блока 39 подключен к второму входу элемента сравнения 40. Блок 40 через коммутатор 41, блок расчета величины укорочения фурмы (усилитель) 42 подсоединен к входу регистратора укорочения фурмы 44. The output of block 39 is connected to the second input of the comparison element 40. Block 40 through the switch 41, the lance shortening calculation unit (amplifier) 42 is connected to the input of the lance shortening recorder 44.

Выход регистратора 43 соединен с входом порогового элемента 49. Выход регистратора 44 подключен к входу порогового элемента 50. Выходы блоков 49 и 50 через триггер 51, усилитель 52 соединены со световым табло 53 с надписью: "Фурма вышла из строя". The output of the recorder 43 is connected to the input of the threshold element 49. The output of the registrar 44 is connected to the input of the threshold element 50. The outputs of the blocks 49 and 50 through the trigger 51, the amplifier 52 are connected to the light panel 53 with the inscription: “The lance is out of order”.

В качестве технической базы устройства используются, например, следующие элементы. Регистратор давления 3 самопишущий прибор типа МТС-712; сглаживатель 4 фильтр на базе пассивных RC цепей потенциального типа серии K155; квантователь 5 аналого-цифровой преобразователь на микросхеме К572ПВ1А; датчик положения 6 на базе концевого выключателя серии КУ; ключи 7, 11, 23 на микросхеме К155ЛА3; элементы сравнения 8, 17, 40 на сумматоре К155ИМ1; блоки памяти 9, 29, 39 оперативные запоминающие устройства на микросхеме К155РУ1; элементы НЕ на микросхеме К155ЛЕ коммутаторы 13, 24, 41 на микросхеме К1КТ081; триггеры 14, 20, 36, 31, 35 JK триггеры на микросхеме К155ТВ1; усилители 15, 21, 27, 32 на микросхеме К155ЛН5; усилителя 34, 38, 42 цифровые перемножители на микросхеме К555ИП9; элементы И 19, 25, 30 на микросхеме К155ЛИ1; регистраторы 43 и 44 на стандартном устройстве регистрации сигналов напряжения одноканальные цифровые вольтметры; пороговые элемент (компараторы) 49, 50 на микросхеме К561ИП2. As the technical base of the device, for example, the following elements are used. Pressure recorder 3 recorder type MTS-712; Smoothing 4 filter based on passive RC circuits of potential type K155 series; quantizer 5 analog-to-digital Converter on the chip K572PV1A; position sensor 6 based on the limit switch series KU; keys 7, 11, 23 on the K155LA3 chip; comparison elements 8, 17, 40 on the adder K155IM1; memory units 9, 29, 39 random access memory on the K155RU1 chip; elements NOT on the K155LE chip, switches 13, 24, 41 on the K1KT081 chip; triggers 14, 20, 36, 31, 35 JK triggers on the K155TV1 chip; amplifiers 15, 21, 27, 32 on the K155LN5 chip; amplifier 34, 38, 42 digital multipliers on the chip K555IP9; elements 19, 25, 30 on the chip K155LI1; registrars 43 and 44 on a standard device for recording voltage signals single-channel digital voltmeters; threshold element (comparators) 49, 50 on the K561IP2 chip.

С помощью данного устройства способ осуществляется следующим образом. Using this device, the method is as follows.

При продувке расплава в рабочем режиме подают газ на фурму 45 через стабилизатор 1 и датчик давления 2. Опускают фурму в расплав, фиксируя с помощью датчика 2 и регистратора давления 3 давление газа на входе фурмы P. Сигнал давления, поступающий с регистратора 3, сглаживают в сглаживателе 4 и квантуют по времени в квантователе 5. После погружения фурмы в нижнее положение срабатывает датчик положения 6 и сигнал с него подают на управляющий вход ключа 7. Тем самым с момента достижения фурмы нижнего положения ключ 7 открывается, и сигнал пропускают в следующую часть устройства, где анализируют динамику изменения полученной временной последовательности. When blowing the melt in the operating mode, gas is supplied to the lance 45 through the stabilizer 1 and pressure sensor 2. The lance is lowered into the melt, fixing the gas pressure at the inlet of the lance P. using the sensor 2 and pressure recorder 3. The pressure signal coming from the registrar 3 is smoothed into the smoothing device 4 and is time quantized in the quantizer 5. After the lance is immersed in the lower position, the position sensor 6 is activated and the signal from it is fed to the control input of the key 7. Thus, when the lance reaches the lower position, the key 7 is opened, and the signal is passed in the next part of the device, where they analyze the dynamics of changes in the obtained time sequence.

В блоке памяти 9 запоминают предыдущее значение давления, которое инверсно подают на один вход элемента сравнения 8. На другой вход подают сигнал текущего значения давления. Тем самым на выходе блока 8 формируют разность Δ₂(i) последнего значения давления с предыдущим.In the memory unit 9, the previous pressure value is stored, which is inversely applied to one input of the comparison element 8. The signal of the current pressure value is fed to the other input. Thus, at the output of block 8, a difference Δ ₂ (i) of the last pressure value with the previous one is formed.

Сигнал текущего давления также подают на один вход элемента сравнения 17. На его второй вход инверсно подают сигнал абсолютного минимума с выхода блока 29. Тем самым на выходе блока 17 формируют разность Δ₁(i) последнего значения с абсолютным минимумом.The signal of the current pressure is also fed to one input of the comparison element 17. An absolute minimum signal from the output of block 29 is inverted to its second input. Thus, the difference Δ ₁ (i) of the last value with the absolute minimum is formed at the output of block 17.

Положительную разность Δ₁(i) с помощью коммутатора 24 подают на элемент И 25, а отрицательную на управляющий вход ключа 23.The positive difference Δ ₁ (i) using the switch 24 is fed to the element And 25, and negative to the control input of the key 23.

На основной вход ключа 23 подают сигнал текущего давления. Таким образом, сигнал текущего давления пропускают на выход блока 23 лишь при условии отрицательной разности Δ₁(i) то есть если последнее значение давления оказалось меньше абсолютного минимума давления. При этом последнее значение давления является новым абсолютным минимумом. Его подают в блок памяти 29, где старое значение абсолютного минимума стирают, а новое P_min(j) запоминают.At the main input of the key 23 serves the signal of the current pressure. Thus, the current pressure signal is passed to the output of block 23 only under the condition of a negative difference Δ ₁ (i) that is, if the last pressure value turned out to be less than the absolute minimum pressure. In this case, the last pressure value is a new absolute minimum. It is served in the memory unit 29, where the old absolute minimum value is erased, and the new P _min (j) is stored.

Сигнал с блока памяти 9 через элемент НЕ подают на управляющий вход ключа 11. В момент опускания фурмы в нижнее положение в блоке памяти 9 хранится 0, на выходе блока 9 0, на выходе элемента 9 1, ключ 11 открыт. На основной вход ключа 11 подают сигнал текущего давления. Таким образом, в момент опускания фурмы в нижнее положение сигнал текущего давления подают на вход ключа 11, а значит,на вход блока памяти 39, где запоминают. Поскольку сглаженное давление на входе фурмы в ходе продувки никогда не опускается до нуля, то сигнал на входе блока 10 после начала основного периода продувки никогда не будет равен 0. На выходе блока 10 0 и ключ 11 закрыт с момента пропускания первого значения давления в основном периоде продувки, то есть первого абсолютного минимума. Итак, в блоке 39 хранят информацию о первом абсолютном минимуме давления P_min(1).The signal from the memory unit 9 through the element is NOT supplied to the control input of the key 11. At the moment the tuyere is lowered to the lower position, the memory block 9 stores 0, at the output of the block 9 0, at the output of the element 9 1, the key 11 is open. At the main input of the key 11 serves the signal of the current pressure. Thus, at the moment of lowering the tuyeres to the lower position, the current pressure signal is supplied to the input of the key 11, and therefore, to the input of the memory unit 39, where it is stored. Since the smoothed pressure at the inlet of the lance during purging never drops to zero, the signal at the input of block 10 after the start of the main purge period will never be 0. At the output of block 10 0 and key 11 is closed from the moment the first pressure value was passed in the main period purge, that is, the first absolute minimum. So, in block 39 store information about the first absolute minimum pressure P _min (1).

На один вход элемента сравнения 40 подают значение P_min(j) с блока 29, на другой инверсный сигнал P_min(1). На выходе блока 40 получают разность Δ₃(j) первого и последнего абсолютных минимумов.The value of P _min (j) from block 29 is supplied to one input of the comparison element 40, and the inverse signal P _min (1) to the other. At the output of block 40, a difference Δ ₃ (j) of the first and last absolute minima is obtained.

с выхода блока 8 подают на коммутатор 13 и на вход элемента НЕ 12. Положительную разность Δ₂(i) с выхода коммутатора 13 подают на типовую цепочку, состоящую из трех последовательно соединенных элементов триггера 14, усилителя 15 и светового табло 16. При наличии положительной разности Δ₂(i) появляется сигнал на триггере 14, он устанавливается в рабочее состояние, и сигнал с его выхода, усиливаясь в блоке 15,высвечивает на табло 16 надпись "Заметалливание сопла растет".

from the output of block 8 is fed to the switch 13 and to the input of the element NOT 12. The positive difference Δ ₂ (i) from the output of the switch 13 is fed to a typical chain consisting of three elements of a trigger 14 connected in series, an amplifier 15, and a light panel 16. If there is a positive of the difference Δ ₂ (i), a signal appears on the trigger 14, it is set to working condition, and the signal from its output, amplifying in block 15, displays on the display 16 the inscription "Nozzle hardening is growing."

Положительную разность Δ₁(i) с коммутатора 24 подают на один из входов элемента И 25 и элемента И 30. На второй вход элемента И 25 подают отрицательную разность Δ₂(i) с выхода коммутатора 13. С выхода блока 25 сигнал подают на типовую цепочку: триггер 26, усилитель 27 и световое табло 28. При наличии положительной разности Δ₁(i) и отрицательной разности Δ₂(i) на табло 28 высвечивают надпись "Заметалливание сопла падает".The positive difference Δ ₁ (i) from the switch 24 is fed to one of the inputs of the And 25 element and the And 30 element. The second input of the And 25 element is fed the negative difference Δ ₂ (i) from the output of the switch 13. From the output of block 25, the signal is sent to a typical chain: trigger 26, amplifier 27 and light panel 28. If there is a positive difference Δ ₁ (i) and a negative difference Δ ₂ (i), the inscription "Nozzle obscures falls" on the panel 28.

Сигнал Δ₁(i) подают на элемент НЕ 18. Выходное значение элемента 18 подают на один вход элемента И 19. Сигнал с выхода элемента НЕ 12 подают на второй вход элемента 19 и на один из входов элемента И 30. С выхода блока 19 сигнал подают на типовую цепочку: триггер 20, усилитель 21 и световое табло 22. При Δ₁(i)=0 и Δ₂(i)=0 на табло 22 высвечивают надпись "Заметалливания сопла нет".The signal Δ ₁ (i) is supplied to the element NOT 18. The output value of the element 18 is fed to one input of the element And 19. The signal from the output of the element NOT 12 is fed to the second input of the element 19 and to one of the inputs of the element And 30. From the output of block 19, the signal served on a typical chain: trigger 20, amplifier 21 and light panel 22. At Δ ₁ (i) = 0 and Δ ₂ (i) = 0, the message "No nozzle obscuration" is displayed on the panel 22.

С выхода блока 30 сигнал подают на типовую цепочку: триггер 31, усилитель 32 и световое табло 33. При положительной разности Δ₁(i) и Δ₂(i)=0 на табло 33 высвечивают надпись: "Заметалливание сопла стабилизировалось".From the output of block 30, the signal is supplied to a typical chain: trigger 31, amplifier 32, and light panel 33. With a positive difference Δ ₁ (i) and Δ ₂ (i) = 0, the inscription 33 lights up on the panel 33: "The nozzle is stabilized."

Отрицательную разность Δ₁(i) с выхода блока 24 подают на вход блока 38 расчета степени заметалливания фурмы и на вход типовой цепочки: триггер 35, усилитель 36 и световое табло 37. При наличии отрицательной разности Δ₁(i) на табло 37 высвечивают надпись "Фурма укоротилась".The negative difference Δ ₁ (i) from the output of block 24 is fed to the input of the block 38 for calculating the degree of obscurity of the lance and to the input of a typical chain: trigger 35, amplifier 36, and light panel 37. If there is a negative difference Δ ₁ (i), the message 37 is displayed on the panel "The lance shortened."

Значение абсолютного минимума давления P_min(j) подают на вход блока 34 расчета коэффициента передачи k₁ по уравнению по уравнению (3), а с его выхода величину k₁ подают в блок 38. Оперативно рассчитанную по уравнению (2) величину степени заметалливания сопла фиксируют в регистраторе 49.The value of the absolute minimum pressure P _min (j) is fed to the input of the block 34 for calculating the transmission coefficient k ₁ according to the equation according to equation (3), and from its output, the value k _{1 is} fed to block 38. The nozzle obscuration rate quickly calculated according to equation (2) fixed in the registrar 49.

С выхода блока 40 разность Δ₃(j) подают в коммутатор 41. Отрицательную разность Δ₃(j) подают в блок расчета величины укорочения фурмы по уравнению (4). Оперативно рассчитанную величину укорочения фурмы фиксируют в регистраторе 44.From the output of block 40, the difference Δ ₃ (j) is supplied to the switch 41. A negative difference Δ ₃ (j) is supplied to the unit for calculating the magnitude of the shortening of the lance according to equation (4). Quickly calculated value of the shortening of the lance is fixed in the recorder 44.

С выхода регистратора степени заметалливания сопла фурмы 43 сигнал подают в пороговый элемент 49. При превышении степени заметалливания 3(i) предельно допустимого уровня 3_доп на выходе элемента 49 формируют сигнал, который подают на вход типовой цепочки: триггер 51, усилитель 52 и световое табло 53. На табло высвечивают надпись "Фурма вышла из строя".From the output of the recorder the degree of noticeability of the nozzle of the tuyere 43, the signal is fed to the threshold element 49. If the degree of noticeability 3 (i) of the maximum permissible level of 3 _{additional is} exceeded, the signal 49 is generated at the output of the element 49 and is fed to the input of a typical chain: trigger 51, amplifier 52, and light panel 53. The inscription "The lance is out of order" is displayed on the scoreboard.

Аналогичный путь проходит сигнал с выхода регистратора укорочения фурмы 44. Его подают в пороговый элемент 50. При превышении величины укорочения фурмы Δl(i) предельно допустимого уровня Δl_доп на выходе элемента 50 формируют сигнал, который подают на вход типовой цепочки 51-52-53. На табло высвечивается надпись "Фурма вышла из строя".The signal from the output of the tuyere shortening recorder 44 passes a similar way. It is fed to the threshold element 50. When the tuyere shortening Δl (i) exceeds the maximum permissible level Δl _additional at the output of the element 50, a signal is generated that is fed to the input of a typical chain 51-52-53 . The inscription "The lance is out of order" is displayed on the scoreboard.

Весь процесс реализации способа можно выполнять в автоматическом режиме. The whole process of implementing the method can be performed in automatic mode.

Пример. Акционерном обществе "Кузнецкий металлургический комбинат" на двух установках продувки стали азотом (УПСА) в 100-тонных ковшах электросталеплавильного цеха N 2 используется автоматизированная система управления и контроля на базе промышленного контроля. Она позволяет реализовать способ оперативной оценки состояния фурмы при продувке расплава в ковше в автоматическом режиме. Example. The Kuznetsk Metallurgical Plant joint-stock company using two nitrogen purge installations (UPSA) in 100-ton ladles of the electric steel-smelting shop No. 2 uses an automated control and monitoring system based on industrial control. It allows you to implement a method for the rapid assessment of the state of the lance when blowing the melt in the bucket in automatic mode.

Способ позволяет расширить функциональные возможности способа прототипа для оперативной оценки состояния фурмы при продувке расплава в ковше в течение основного периода обработки при нахождении фурмы в нижнем положении. Это дает возможность стабилизировать режим продувка и добиваться высокой эффективности обработки расплава. The method allows to expand the functionality of the prototype method for the rapid assessment of the state of the tuyere when blowing the melt in the bucket during the main processing period when the tuyere is in the lower position. This makes it possible to stabilize the purge mode and achieve high melt processing efficiency.

Claims

A method for the rapid assessment of the state of the tuyere when blowing the melt in the bucket, including measuring the pressure value (P) before the tuyere and using it to estimate the length of the part of the tuyere immersed in the melt, characterized in that the pressure value before the tuyere is continuously recorded during the entire purge period, smooth and quantize it in time, resulting in a time sequence of values of P _i , where i is the reference number, from the moment the lance is lowered to the lower position and until it starts to rise, analyze the dynamics of changes in the field learned time sequence, for which the minimum pressure value P _min.n.p. when lowering the tuyeres to the lower position, which is remembered, determine the difference Δ ₁ (i) = P _i - P _min _n.p. , determine the difference Δ ₂ (i) between the current value of P _i and the last minimum pressure value, determine the difference Δ ₃ (j) between the value of P _min.n.p. and the last minimum pressure value in time, where j is the minimum pressure number in time; moreover, if Δ ₂ (i) = 0 and Δ ₁ (i) = 0, then establish the fact that the tuyere is not noticeable if Δ ₂ (i)> 0, then determine the increase in the degree of noticeability of the lance, if Δ ₂ (i) = 0 and Δ ₁ (i)> 0, establish the fact of stabilization of the degree of noticeability of the lance, if Δ ₂ (i) <0 and Δ ₁ (i)> 0, determined reduction degree zametallivaniya tuyere if Δ ₂ (i) <0, then set fact shortening lance defined numerical value of the lance and its zametallivaniya shortening ryamo values respectively proportional to Δ ₁ (i) and Δ ₃ (j), and in excess of permissible values defined by the technology tuyere set exit fact fail.