×
23.04.2023
223.018.51c6

Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ КОНТРОЛЯ ПАРАМЕТРОВ ДУГОВЫХ ПЕЧЕЙ

Вид РИД

Изобретение

Аннотация: Изобретение относится к области автоматизации контроля технологических параметров в электрометаллургических технологических процессах и может быть использовано в системах адаптивного управления для автоматического регулирования теплового режима дуговых печей. Способ включает регулирование теплового состояния ванны печи и температуры рабочей поверхности электрода. Дополнительно измеряют начальные значения температуры ванны печи, температуру футеровки, температуру под электродами, температуру металла и текущее время плавки, далее оценивают параметры температуры со всех точек измерения, определяют средние показатели значений температуры ванны печи, футеровки, электродов, измеренные значения температуры сравниваются с расчетными, при этом в зависимости от текущего времени плавки вводится поправочный коэффициент, который учитывает скачкообразное изменение теплофизических свойств футеровки и электродов в процессе эксплуатации, затем подают управляющий сигнал на привод управления изменением положения электродов. Изобретение позволяет снизить энергозатраты и повысить качество готового расплава, уменьшить количество преждевременно выходящих из строя электродов, подовой и боковой футеровки за счет повышения достоверности оценки теплового состояния ванны печи. 1 пр., 5 ил.

Изобретение относится к области автоматизации контроля технологических параметров в электрометаллургических технологических процессах и может быть использовано в системах адаптивного управления для автоматического регулирования теплового режима дуговых печей.

Известен способ и система управления процессом плавления и рафинирования металла (патент РФ №2571971, опубл. 27.12.2015). Данный способ включает в себя этапы, на которых вычисляют/определяют массу расплавленного металла и массу твердого металла в заданный момент времени. Вычисление основано на исходных значениях масс расплавленного и твердого металла, мощности дуги, подводимой к электродуговой печи, и температурах расплавленного и твердого металла. Мощность перемешивания определяется на основании вычисленных/определенных масс. Определенная мощность перемешивания подводится к электромагнитной мешалке.

Недостатками способа являются низкая точность измерения массы шихты и расплава, данный способ невозможно применить к печам, не имеющим магнитодинамическое перемешивание.

Известен способ управления электродуговым режимом плавки руднотермической печи при получении фосфора (патент РФ №2516360, опубл. 20.05.2014). Способ включает загрузку и расплавление шихты в печи, измерение в процессе плавки тока и напряжения электродов, потребляемой мощности, величины постоянной составляющей фазного напряжения электродов и печи и регулирование рабочей мощности печи переключением ступеней печного трансформатора, перемещением электродов и/или корректировкой состава загружаемой шихты. В процессе плавки дополнительно определяют значение доли тока дуги в токе электрода, причем рабочую мощность печи регулируют в зависимости от величины рассогласования с заданным значением доли тока дуги в токе электродов, равным 5-10%.

Недостатком данного способа является то, что при его реализации не учитывается распределение температуры в пространстве печи, и не фиксируется положение торца электрода.

Известен способ определения параметров разогрева руднотермической печи после простоя (патент РФ №94039440, опубл. 27.06.1996). В соответствии с этим способом измеряют термоЭДС в цепи «электрод - земля» в момент отключения печи и контролируют ее изменение в период простоя, причем по характеру изменения определяют тепловое состояние ванны и электрода.

Недостатком данного способа является косвенное определение температуры, что является недостаточно надежным и точным способом контроля теплового состояния печи.

Известен способ определения параметров разогрева рудно-термической печи после простоя (патент РФ №2305242, опубликован 27.08.2007), принятый за прототип. Контролируют тепловое состояние ванны печи, измеряют номинальный ток электрода, термоЭДС в цепи электрод-земля, определяют начальный ток разогрева и дальнейшее изменение электрических параметров по заданной программе. При этом измеряют температуру внутренней стенки ванны печи, температуру рабочей поверхности электрода при номинальном токе, а начальный ток разогрева определяют по математическому выражению.

Недостатком указанного способа является дискретность измерения температуры, так как измеряются только температура внутренней стенки ванны печи и температура рабочей поверхности электрода при номинальном токе, в остальное время температура не контролируется.

Техническим результатом предложенного способа является снижение энергозатрат и повышение качества готового расплава, снижение количества преждевременно выходящих из строя электродов и подовой и боковой футеровки за счет повышения достоверности оценки теплового состояния печи.

Технический результат достигается тем, дополнительно измеряют начальные значения температуры ванны печи, температуру футеровки, температуру под электродами, температуру металла и текущее время плавки, далее оценивают параметры температуры со всех точек измерения, определяют средние показатели значений температуры ванны печи, футеровки, под электродами и металла, измеренные значения температуры сравниваются с расчетными, при этом в зависимости от текущего времени плавки вводится поправочный коэффициент, который учитывает скачкообразное изменение теплофизических свойств футеровки и электродов в процессе эксплуатации, затем подается управляющий сигнал на привод управления изменением положения электродов.

Способ поясняется следующей фигурой:

фиг. 1 - схема расположения термопар (вид сбоку);

фиг. 2 - схема расположения термопар (вид сверху);

фиг. 3 - алгоритм управления электродами;

фиг. 4 - схема экспериментальной установки;

фиг. 5 - график изменения температуры в ходе плавки.

1 - термопара;

2 - электрод;

3 - электрододержатель;

4 - свод печи;

5 - футеровка печи;

6 - ванна печи;

7 - кожух печи;

8 - персональный компьютер;

9 - аналого-цифровой преобразователь;

10 - подставка;

11 - штатив;

12 - тигель из шамота;

13 - графитовый тигель;

14 - расплав;

15 - токоподвод;

16- электродержатель;

17 - сварочный трансформатор.

Способ осуществляется следующим образом. Для измерения температуры и контроля теплового состояния дуговой печи в контрольных точках установлены термопары (ТПП (S)). Контрольные точки предполагаются на каждом электроде трехэлектродной свечи непосредственно под креплением электрододержателя, между футеровкой и кожухом печи (в шести точках по периметру агрегата), в подине печи (в шести точках напротив каждого электрода и между ними). Расположение термопар представлено на фиг. 1.

Время плавки в печи ДСП-90 в данном случае приблизительно 52 минуты. После начала плавки определяется текущее время плавки (t) и измеряется температура указанными термопарами, затем данные для вычисления передаются в контроллер.

Программа в контроллере работает по следующему алгоритму (фиг. 3).

По формулам вычисляется средняя температура электродов (ТЭ), средняя температура расплавленного металла (ТМ), средняя температура футеровки (ТФ).

Определяется текущее значение времени плавки.

Если текущее значение времени плавки меньше 10 минут, то вычисляется коэффициент изменения температуры на электроде (KЭ).

где

где Р - мощность, используемая для нагрева, Вт;

- средняя удельная теплоемкость металла,;

- масса металла, кг;

t - текущее время плавки, с.

Значение KЭ передается в регулятор электродов, затем управляющий сигнал передается на привод электрододержателя.

Если время плавки больше 10 минут, но меньше 45 минут, тогда вычисляются коэффициенты: КЭ, коэффициент изменения температуры металла (КМ) и коэффициент изменения температуры футеровки (КФ).

КЭ вычисляется по формуле (4), КМ и КФ вычисляются по формулам (5) и (6) соответственно.

Затем вычисляется общий коэффициент изменения температуры К:

Значение K передается в регулятор электродов, затем управляющий сигнал передается на привод электрододержателя.

Если текущее значение времени плавки больше либо равно 45 минутам, то дополнительно измеряется температура стали при погружении в ванну датчика - термопары. Э.Д.С. термопары преобразуется в температуру и выдается оператору. Точность датчика - ±3°С, а точность измерительного прибора ±2°С. Датчики обычно типа платина/платина-10%родий и пригоден для измерения температур до 1760°С. Для измерения более высоких температур (до 1820°С) должны применяться термопары типа платина-10%родий/платина-13%родий).

Температуру не следует измерять до тех пор, пока не будут достигнуты условия плоской ванны или не будет подведена определенная энергия для расплавления. Температура измеряется оператором вручную. Затем измеренное однократно значение температуры (Tмет1) передается в контроллер. Сравнивается ТМ и Тмет1. Если ТМ больше Тмет1, то выбирает КМ больше 1, иначе КМ меньше 1. Выбор значения КМ производится из ранее рассчитанных КМ. Значение KМ передается в регулятор электродов, затем управляющий сигнал передается на привод электрододержателя.

Способ поясняется следующим примером.

Пример 1. Как известно, от качества управления длиной дуги напрямую зависит равномерность нагрева печи и материала. В зависимости от марки производимой стали для стабилизации температуры в заданных пределах необходимо поддерживать определенный электрический режим работы печи с заданными значениями тока, напряжения и мощности. Важно учесть, что данные значения должны быть максимально согласованы между собой. В течение плавки в электродуговой печи длина электрической дуги постоянно меняется, следовательно, изменяется и мощность данной дуги и температурный режим. Это непосредственно влияет на перепады температуры, которые изменяют тепловое состояние шахты печи и ее элементов и конструкций при нагреве шихтовых материалов до расплава. На качество продукции и разрушение электродов и футеровки печи непосредственно влияют резкий нагрев или недостаточная температура плавки.

В зависимости от изменения длины дуги, степени нагрева шихты и расплава в шахте печи встроенные термопары измеряют значение температуры в контрольных точках. Текущее (цифровое) значение передается в адаптивную систему управления дугой. При расчете учитываются: начальные значения температуры ванны печи, температура в стенке печи, температура под электродами, температура металла (расплава). После оценки регулятором параметров температуры со всех точек измерения, подается управляющий сигнал на привод управления изменением положения электродов. При скачкообразном изменении теплофизических свойств футеровки и электродов в процессе эксплуатации вводится поправочный коэффициент, чтобы расчетные значения температуры совпадали с измеренными текущими данными.

Измерения значений температуры и определение температурного режима во время плавки на экспериментальной установке (фиг. 3).

Используется два тигля для имитации ванны печи: внутренний выполнен из шамота - имитирует футеровку, внешний - графитированный. Для имитации электрододержателя используется штатив, на котором закреплен электрод. Электрододержатель имеет автоматический привод, токоподвод и устройство, определяющее расстояние, на которое перемещается электрод, что позволяет контролировать длину дуги. В качестве источника переменного тока используется сварочный трансформатор. Термопары закреплены на электроде, между двумя тиглями по периметру. Данные измерения температуры поступают на аналого-цифровой преобразователь, далее - обрабатываются по специальному алгоритму на персональном компьютере. Программный регулятор, учитывающий поправочный коэффициент, выдает электрический сигнал на привод электрода.

На основании данных эксперимента построены поясняющие способ контроля параметров печи графики изменения температуры (фиг. 4).

Из представленных графиков видно, что при нагревании и расплавлении металла температура футеровки изменяется медленнее, чем температура металла; температура электрода также изменяется медленнее, чем температура металла, то есть имеется запаздывание. Расчетное значение температуры (Тр) имеет большие скачки по сравнению со значением температуры (ТМ) полученным с применением предлагаемого способа контроля параметров печи. Исходя из вышеизложенного, можно сделать вывод, что температура при использовании данного способа изменяется плавно, что способствует равномерному прогреву футеровки печи. Это помогает повысить срок ее эксплуатации.

Источник поступления информации: Роспатент

Showing 141-150 of 204 items.
18.05.2019
№219.017.537c

Способ мониторинга развития зоны водопроводящих трещин над выработанным пространством на пластовых месторождениях

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для оценки безопасного ведения горных работ под водными объектами, такими как реками, озерами, искусственными водоемами, водоносными горизонтами и др. Способ включает определение содержания пород глинистого состава в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002687817
Дата охранного документа: 16.05.2019
31.05.2019
№219.017.7072

Устройство для дегазации углеводородного конденсата

Изобретение относится к устройству для дегазации углеводородного конденсата и может быть использовано в нефтехимической отрасли при подготовке нефти и углеводородного конденсата к транспорту. Устройство для дегазации включает емкость, в которой ступенями по высоте размещены трубчатые элементы...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002689740
Дата охранного документа: 28.05.2019
08.06.2019
№219.017.7585

Способ изготовления державки режущего инструмента

Способ включает выполнение державки из по меньшей мере трех слоев: опорного, промежуточного и верхнего, предназначенного для закрепления режущего инструмента, имеющих различную ориентацию по отношению к составляющим силы резания по осям X, Y и Z. Упомянутые слои выполняют в виде макрослоев,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002690875
Дата охранного документа: 06.06.2019
09.06.2019
№219.017.7627

Вяжущее

Изобретение относится к составам шлакощелочных вяжущих и может быть использовано в подземном и транспортном строительстве для изготовления бетонов и строительных растворов с повышенной ударной прочностью. Вяжущее, включающее гранулированный доменный шлак с содержанием зерен размером менее 10...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002691038
Дата охранного документа: 07.06.2019
19.06.2019
№219.017.83c5

Способ извлечения концентратов металлов из нефти

Предложен способ извлечения концентратов металлов из нефти, включающий контактирование углеводородной среды с водной средой для образования эмульсии и ее разделения. В качестве углеводородной среды используют тяжелую нефть и воду в объемном соотношении 1:1, которую помещают в камеру реактора...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002691660
Дата охранного документа: 17.06.2019
26.06.2019
№219.017.91fe

Тяговый электропривод автономного транспортного средства

Изобретение относится к электрическим силовым установкам для транспортных средств. Тяговый электропривод автономного транспортного средства содержит синхронный генератор, преобразователь частоты с конденсатором фильтра в звене постоянного тока, автономный инвертор напряжения, асинхронный...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002692288
Дата охранного документа: 24.06.2019
26.06.2019
№219.017.92a5

Забойный скребковый конвейер

Изобретение относится к области горной промышленности, в частности к забойным скребковым конвейерам, с тяговой транспортирующей цепью замкнутой вертикальной плоскости. Техническим результатом является повышение устойчивости положения скребков и степени заполнения, желоба рештаков, надежности и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002692392
Дата охранного документа: 24.06.2019
02.07.2019
№219.017.a2c2

Устройство автономного электропитания

Изобретение относится к области электротехники и энергетики. Устройство автономного электропитания содержит ветрогенератор, преобразователь солнечной энергии в электрическую, блок заряда аккумуляторных батарей, аккумуляторные батареи, выходы которых присоединены через инвертор напряжения и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002692866
Дата охранного документа: 28.06.2019
03.07.2019
№219.017.a3da

Способ получения топливных брикетов

Изобретение описывает способ получения топливных брикетов, включающий смешение углеродсодержащих материалов, отходов деревообработки и продуктов пылеулавливания процессов сланцепереработки, их формование, отличающийся тем, что в качестве углеродсодержащего материала используют угольные шламы,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002693043
Дата охранного документа: 01.07.2019
04.07.2019
№219.017.a4eb

Способ магнитно-абразивной обработки

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при магнитно-абразивной обработке смежных участков изделия. Осуществляют обработку, например, метчика при регулировании магнитно-абразивной массы посредством круговых насадок с форсунками, через которые в зону обработки...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002693274
Дата охранного документа: 02.07.2019
Showing 31-37 of 37 items.
14.08.2019
№219.017.bf66

Способ получения лигатуры магний-неодим

Изобретение относится к области металлургии цветных металлов, в частности к получению магниевых лигатур с неодимом, которые могут быть использованы в качестве легирующих и модифицирующих добавок в производстве сплавов на основе магния и алюминия, а также в качестве легирующих добавок при...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002697127
Дата охранного документа: 12.08.2019
16.11.2019
№219.017.e34f

Способ получения гранулированного шлака

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при переработке жидких металлургических шлаков для получения строительных материалов различного назначения. Для получения гранулированного шлака осуществляют грануляцию в водной среде в присутствии сорбента, представляющего...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002706273
Дата охранного документа: 15.11.2019
01.12.2019
№219.017.e8e7

Тампонажный раствор

Изобретение относится к области строительства скважин, в частности к тампонажным растворам для цементирования обсадных колонн, газоконденсатных и нефтяных скважин, осложненных наличием слабосвязанных, склонных к гидроразрыву многолетних мерзлых пород. Техническим результатом является создание...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002707837
Дата охранного документа: 29.11.2019
15.03.2020
№220.018.0c24

Гибридный цемент

Изобретение относится к составам гибридных вяжущих на основе молотого гранулированного металлургического шлака и может быть использовано в подземном, транспортном и гражданском строительстве для изготовления цементных бетонов. Техническим результатом является создание вяжущего пониженной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002716661
Дата охранного документа: 13.03.2020
18.07.2020
№220.018.3495

Тампонажная смесь

Изобретение относится к области строительства и обслуживания скважин, в частности к тампонажным смесям для цементирования обсадных колонн, газоконденсатных и нефтяных скважин, осложненных наличием слабосвязанных, склонных к гидроразрыву многолетних мерзлых пород. Тампонажная смесь содержит...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002726695
Дата охранного документа: 15.07.2020
31.07.2020
№220.018.3acd

Противоморозная добавка для бетонной смеси

Изобретение относится к области строительных материалов и может быть использовано при изготовлении бетонов и строительных растворов, твердеющих при отрицательных температурах. Противоморозная добавка для бетонной смеси включает, мас.%: кремнегель 79,43–87,49, суперпластификатор на...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002728023
Дата охранного документа: 28.07.2020
12.04.2023
№223.018.47e4

Способ возведения опорного основания дорожной одежды

Изобретение относится к области дорожного строительства и может быть использовано при новом строительстве или проведении ремонта автомобильных дорог, взлетно-посадочных полос аэродромов, вертолетных и иных площадок в условиях слабых грунтов на заболоченных территориях, а также на подвижных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002747181
Дата охранного документа: 28.04.2021
+ добавить свой РИД