Автоматизация конвертерного производства

8. АВТОМАТИЗАЦИЯ 

Самым распространенным способом производства стали в настоящее  время  

является кислородно-конвертерный процесс с верхней продувкой, который  

заключается в  продувке жидкого чугуна кислородом, подводимым к металлу   

сверху через  сопла водоохлаждаемой фурмы. При этом выгорают примеси  

чугуна- углерод, кремний, марганец. сера, фосфор, а продукты реакции  

переходят в  шлак или в газовую фазу. При  экзотермических окислительных  

реакциях тепла  выделяется больше, чем нужно для  нагрева стали до темпера- 

туры (1600- 1640°С), поэтому в шихту вводят охладители- стальной лом или  

железную руду. Для формирования шлака и обеспечения десульфурации  и  

дефосфорации  применяют известь. 

         Конвертерный процесс протекает  очень быстро, что является его основ- 

ным преимуществом  с точки зрения достижения высокой  производительно- 

сти агрегата, но и задает значительные трудности, усложняющие  управление  

плавкой. В ходе плавки отсутствует непрерывная  информация о составе ме- 

тала, и поэтому  основной трудностью прекращение продувки при заданном  

содержании углерода. Скорость выгорания углерода настолько  велика, что  

минимум продувки соответствует переходу к стали  другой марки. Дополни- 

тельная трудность  заключается в том, что к моменту  прекращения продувки 

температура металла  также должна быть в заданных пределах. 

         Главная задача управления конвертерной  плавкой- получение заданного 

состава стали  по углероду, что в основном сводится к определению времени 

 прекращения продувки. Эта задача сложна, так как информация о содержа- 

нии углерода в  металле отсутствует. 

         В кислородном конвертере в  процессе плавки автоматически  контро- 

лирутся следующие  параметры: 

- положение кислородной  фурмы; 

- расходы кислорода  на продувку и охлаждающей воды на фурму; 

- давления кислорода  на продувку и охлаждающей  воды; 

- температуры  чугуна, стали, конвертерных газов  и охлаждающей воды пос- 

ле фурмы; 

- составы металла  и конвертерных газов. 

         Структура управления процессом плавки является одноуровневой цен- 

трализованной, т.е. управление объектом автоматизации  осуществляется с  

одного пункта управления. 

         Для управления используются  статические и динамические методы.  

Статические методы основаны на использовании начальной  информации о 

входных параметрах для получения требуемых параметров в конце продувки. 

Динамические  методы управления процессом плавки изменяются по ходу и  

характеризуются двумя стадиями: получение непрерывной  информации о хо- 

де процесса для осуществления обратной связи и выработка динамических 

управляющих воздействий. 

         Статические методы с достаточной  степенью точности позволяют  опре- 

делить количество шихты, кислорода, необходимого для  окисления приме-

сей, охладителей, которые необходимо внести для получения требуемой тем- 

пературы металла  в конце плавки, и шлакообразующих, для получения в кон- 

це операции шлака нужного состава. При динамических методах управления 

на основе непрерывно получаемой информации о составе  и температуре ван- 

ны осуществляется непрерывное регулирование интенсивности подачи кис- 

лорода. 

         8.1 Описание функциональной схемы  контроля и регулирования 

технологических параметров конвертера. 

         Данные о химическом составе  и температуре чугуна поступают  в глав- 

ный пост управления конвертером. Основной технологической  операцией  

плавки является продувка ванны кислородом. На основании  данных о коли- 

честве, составе  шихты, температуры жидкого чугуна, заданной марки стали,  

а также руководствуясь технологическими указаниями, машинист дистрибу- 

тора определяет количество кислорода на плавку. 

         Контроль положения фурмы. Информация об установке фурмы и глу- 

бине ее погружения от двух сельсин- датчиков, установленных  на каретке  

фурменной машины и на механизме подъема- опускания фурмы поступает на  

преобразователи сигнала. Положение фурмы отображается на вторичном  

приборе, установленном  на щите управления конвертером. 

         Контроль и управление расходом кислорода. Измерение расхода кисло- 

рода осуществляется при помощи измерительной диафрагмы, устанавлива- 

емой на кислородопроводе. Сигнал поступает на преобразователь- датчик

дифференциального давления. Результат измерения передается на регистри- 

рующий прибор щита управления конвертером. Управление расходом осу- 

ществляется регулятором  расхода кислорода. Данные для регулирования  

поступают с  датчика дифманометра и с задатчика, при помощи которого 

устанавливается необходимое значение расхода кислорода. Когда количество 

продутого кислорода  станет равным заданному, регулятор подает сигнал на  

отключение подачи кислорода. На основании величины поступившего сиг- 

нала исполнительный механизм воздействует на величину открытия задвиж- 

ки, установленной  на трубопроводе кислорода. 

Контроль  давления перед фурмой. Кислород на фурмы поступает по двум  

ниткам. Для выбора нитки  используется ключ управления, установленный  

на щите управления конвертером. В качестве датчика  давления используется 

измерительный преобразователь избыточного давления, устанавливаемый на  

стенде датчиков. Сигнал от преобразователя поступает  на вторичный показы- 

вающий и регистрирующий прибор давления, расположенный на щите упра- 

вления конвертером.  

        Время продувки. Контроль продувки осуществляется, помимо прочих 

параметров, по времени продувки. В момент подачи кислорода в конвертер 

автоматически включается электрический секундомер, который по истечении 

заданного времени  продувки замыкает контакт, срабатывает  световая и зву- 

ковая сигнализация. 

         Контроль температуры чугуна. Контроль температуры чугуна , подава- 

емого к конвертерам, осуществляется при помощи автоматизированной тер- 

мопары погружения. При остановке чугуновоза у места  измерения темпера- 

туры, автоматически  замыкается командный контакт, и логическая схема на 

на электромагнитных реле обеспечивает последовательность операций по по- 

гружению термопары  в ковш, измерению температуры  и подъему термопары 

из ковша. Данные контроля регистрируются на вторичном  регистрирующем 

приборе. 

         Контроль температуры стали. Замер температуры стали осуществля- 

ется платино- и платинородиевыми термопарами погружения. Сигнал от  

датчика температуры поступает к преобразователю сигнала, а затем на 

вторичный прибор щита управления конвертером. 

          Контроль состава и температуры отходящих газов. Информация 

о составе и  температуре отходящих газов  поступает на щит конвертера на  

вторичный показывающий и регистрирующий прибор от газоанализаторов 

и датчика температуры, установленных в тракте газоочистки. 

         Контроль температуры отходящей от фурм воды. Контроль осущест- 

вляется замером  температуры воды на трубопроводах  отвода охлаждающей 

воды от фурм. В качестве датчиков используются термометры сопротивле- 

ния. Сигналы  через преобразователи передаются на вторичный регистриру- 

ющий прибор, установленный на щите конвертера. В случае повышения тем- 

пературы выше допусимых пределов загораются лампы  сигнализации на щи- 

те управления конвертером. 

         Контроль расхода  воды на охлаждение фурмы. На трубопроводах воды  

устанавливаются измерительные диафрагмы, данные от которых передаются 

на датчики- расходомеры. Результаты измерений поступают  на вторичные  

регистрирующие  приборы на щите конвертера. 

         Управление отключающими  задвижками на кислородо- и водопроводах. 

Управление осуществляется переключением ручных переключателей, кото- 

рые через преобразователи  посылают сигналы на рабочие механизмы  отклю- 

чающих задвижек, которые, в свою очередь, воздействуют на открытие или 

закрытие задвижек подачи воды, кислорода. 

Аварийные блокировки. Для обеспечения надежной безаварийной работы  

агрегата предусматривается  автоматический подъем фурмы с отсечкой кис- 

лорода в следующих  случаях: 

1. падение давления кислорода;

 

2. падение давления охлаждающей воды;

 

3. нагрев  охлаждающей воды выше допустимого  предела;

 

4. минимальный или максимальный расход охлаждающей  воды;

 

5. минимальный расход воды на газоочистку;

 

6. минимальный расход воды в контурах котла- утилизатора;

 

7. минимальный расход дутья для дожигания оксида углерода в отходя-

 

щих газах. 
 

         8.2 Задачи автоматизированной системы  управления и ее структура. 

         Конвертерный процесс производства  стали является очень быстро-