Устройство контроля скорости обезуглероживания
Рассмотрен метод контроля скорости обезуглероживания. Подробно описывается схема устройства для контроля скорости обезуглероживания металла. Установлено, что определение скорости потока корреляционным методом позволяет с высокой точностью определить расход газа при измеренной температуре и рассчитат...
Gespeichert in:
| Veröffentlicht in: | Металл и литье Украины |
|---|---|
| Datum: | 2015 |
| Hauptverfasser: | , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Russisch |
| Veröffentlicht: |
Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України
2015
|
| Online Zugang: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/160501 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Устройство контроля скорости обезуглероживания / В.С. Богушевский, М.В. Горбачова // Металл и литье Украины. — 2015. — № 3. — С. 21-23. — Бібліогр.: 7 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1860224989454663680 |
|---|---|
| author | Богушевский, В.С. Горбачова, М.В. |
| author_facet | Богушевский, В.С. Горбачова, М.В. |
| citation_txt | Устройство контроля скорости обезуглероживания / В.С. Богушевский, М.В. Горбачова // Металл и литье Украины. — 2015. — № 3. — С. 21-23. — Бібліогр.: 7 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Металл и литье Украины |
| description | Рассмотрен метод контроля скорости обезуглероживания. Подробно описывается схема устройства для контроля скорости обезуглероживания металла. Установлено, что определение скорости потока корреляционным методом позволяет с высокой точностью определить расход газа при измеренной температуре и рассчитать скорость обезуглероживания.
Розглянуто метод контролю швидкості зневуглецювання. Детально описується схема пристрою для контролю швидкості зневуглецювання металу. Встановлено, що визначення швидкості потоку кореляційним методом дозволяє з високою точністю визначити витрати газу при виміряній температурі і розрахувати швидкість зневуглецювання.
The method of controlling the rate of decarbonization is studied. It is spoken in detail scheme of device for controlling of decarbonization rate. It is determined that the definition of the flow velocity with correlation method allows to determine accurately the gas flow at the measured temperature and to calculate the rate of decarbonization.
|
| first_indexed | 2025-12-07T18:19:11Z |
| format | Article |
| fulltext |
21МЕТАЛЛ И ЛИТЬЁ УКРАИНЫ № 3 (262) ’2015
отходящего газа. А измерение электропроводности
осуществляют одновременно в двух точках по ходу
потока отходящих газов, сравнивают их между собой,
и с учётом полученных результатов осуществляют
контроль скорости обезуглероживания по формуле
где k – коэффициент пропорциональности, для
160-тонного конвертера, равный 14,633; vc – скорость
обез углероживания, %/мин; S – площадь попереч-
ного сечения газохода, м2; G – садка конвертера, т;
∆t – продолжительность продувки, мин; t – темпера-
тура газа, К; ∆t – интервал времени прохождения га-
зом расстояния L (м) между точками измерения, мин;
b(t) – коэффициент угара металла, определяется
технологическими особенностями процесса. Для ус-
ловий продувки 160-тонного конвертера через 4-х со-
пловую фурму с углом наклона сопел к вертикали 20°
где b'(t) = 0,005 мин–1.
∆t находится из условия максимума взаимно кор-
реляционной функции R(t)
где Т – время усреднения, s1, s2 – проводимость газо-
вого промежутка между электродами каждой пары в
точках 1 и 2 соответственно.
Поток отходящих конвертерных газов является
турбулентным (число Рейнольдса для него 105), по-
этому в нём существуют флюктуации физических ха-
рактеристик газа с частотами 50-80 Гц. Следователь-
но, характерный масштаб неоднородности ∆l, м, при
скоростях потока v = 10-20 м/с равен
Последовательная регистрация движущейся не-
однородности электропро вод ности в двух точках,
В
ведение. Известен ряд методов контроля ско-
рости обезуглероживания в процессе продувки
кислородом металла в сталеплавильном агрега-
те [1-4]. Наиболее распространённым из них яв-
ляется метод контроля химического состава отходя-
щих из конвертера газов [5]. При всей теоретической
простоте метода при его реализации возникают про-
блемы как точного измерения количества отходящих
газов в месте отбора их на анализ, так и временного
согласования результатов измерения состава и коли-
чества газов. Возникают также трудности эксплуата-
ции системы отбора, очистки и подготовки газов на
анализ. В результате всё это снижает точность кон-
троля скорости обезуглероживания.
Известен способ контроля скорости обезуглерожи-
вания, основанный на расчёте по результатам измере-
ний удельной электропроводности и силы тока, инду-
цированного при движении потока газа в направлении,
перпендикулярном его магнитному полю в одной и той
же точке [6]. Недостатком данного способа является
низкая точность контроля, обусловленная трудностью
точного измерения абсолютных значений удельной
проводимости из-за влияния магнитного поля.
Известно также устройство, содержащее измери-
тель электропроводности, в виде пары электродов,
установленных в ядре потока отходящих газов [7].
Недостатком устройства является сложность его
реализации, связанная с необходимостью создания
мощного магнитного поля в газоходе.
Исследования, представленные в статье, прово-
дились в НТУУ «КПИ» по темам: «Математические
модели и алгоритмы системы управления кислород-
ным конвертером», «Управление конвертерной плав-
кой в условиях неполной информации о начальных и
конечных условиях продувки» (Государст венные ре-
гистрационные номера 0110U002880 и 0114U005002).
Постановка задачи. Цель исследований – изуче-
ние поведения отходящих газов в газоходе с целью
нахождения зависимостей параметров отходящих
газов в газоходе и скорости обезуглероживания в
ванне конвертера.
Результаты исследований. Поставленная цель
достигается тем, что в известном [6] способе кон-
троля скорости обезуглероживания, основанного на
измерении электропроводности ядра потока отхо-
дящих газов, дополнительно измеряют температуру
УДК 669.184.244.66.001.57-52
В. С. Богушевский, М. В. Горбачова
Национальный технический университет Украины «КПИ», Киев
Устройство контроля скорости обезуглероживания
Рассмотрен метод контроля скорости обезуглероживания. Подробно описывается схема устройства
для контроля скорости обезуглероживания металла. Установлено, что определение скорости потока
корреляционным методом позволяет с высокой точностью определить расход газа при измеренной
температуре и рассчитать скорость обезуглероживания.
Ключевые слова: конвертер, продувка, параметры отходящих газов, скорость обезуглероживания
c ,
( )
kSLv
Gb t
=
τ ∆τ
(1)
( ) 1 ( ),b b′τ = − τ (2)
1
2
1 2
1( ) ( ) ( ) ,R d
T
τ
τ
τ = σ τ σ τ − ∆τ τ∫ (3)
0,2 0,3.v
f
∆ = = −l (4)
22 МЕТАЛЛ И ЛИТЬЁ УКРАИНЫ № 3 (262) ’2015
Внутренняя структура вычислительного устрой-
ства 8 (рис. 2) содержит блок деления 13, блоки ум-
ножения 14 и 15, блок вычитания 16, генератор пи-
лообразного напряжения 17, блок ввода коэффици-
ентов 18, причём блоки 14-17 соединены между собой
последовательно. Выход блока 14 подключен к перво-
му входу блока 13, ко второму входу которого подклю-
чен блок 18. Выход блока 13 является выходом вы-
числительного блока 8. Выход блока сравнения 7 под-
ключен ко второму входу блока 14, выход измерителя
температуры 6 подключен ко второму входу блока 15.
Для упрощения конструкции устройства измери-
тельный электрод выполнен в виде цилиндра, име-
ющего продольный сквозной канал 19 (рис. 3), который
представляет собой оптический канал излучения газа
для измерения температуры. В оптическом канале со
стороны, находящейся вне кессона 10, установлен
датчик температуры 3. Электрод изолирован от кессо-
на изоляторами 20. Для того, чтобы оптический канал
и кольцевой зазор между электродом и кессоном не за-
растали, их продувают воздухом или инертным газом.
Информация об электропроводности и температу-
ре газового потока, снимаемая при помощи двух пар
электродов 1, 2 и датчика температуры 3 и измерите-
лей 4-6 поступает в блок сравнения 7 для получения
величины ∆t из условий максимума функции (2) и в
вычислительный блок 8 для вычисления vc по выра-
жению (1). Значение vc передаётся в регулятор или
выводится на индикаторное устройство.
Выводы
Определение скорости потока корреляционным
методом позволяет с высокой точностью определить
расход газа при измеренной температуре и рассчи-
тать скорость обезуглероживания.
Дальнейшие исследования будут направлены на
включение устройства контроля скорости обезугле-
роживания в АСУТП конвертерной плавки.
расположенных вдоль потока на расстоянии L позво-
ляет определить его скорость l/∆t в ядре.
Уверенное определение ∆t корреляционным
методом (3) возможно при L= (2-3) ∆l, то есть при
L = 0,4-0,6 м.
Связь скорости обезуглероживания металла со
скоростью потока находится из соотношения (1). Наи-
более точно соотношение (1) выполняется в ядре по-
тока отходящих газов, ввиду сохранения начальных
значений скорости исходящих из горловины газов по
всему ядру потока.
Использование свойств электропроводности отхо-
дящих газов в качестве носителя информации о ско-
рости потока целесообразно, во-первых, ввиду того,
что метод основан на регистрации флюктуаций, а ам-
плитуда флюктуаций проводимости наибольшая, во-
вторых, ввиду наибольшей простоты её измерений в
локальной области – ядре факела.
Способ осуществляется следующим образом. В
ядре потока отходящих газов на уровне верхней ча-
сти кессона в точках, расположенных на расстоянии
0,4-0,6 м по вертикали, одновременно измеряют из-
менения проводимости газа любым известным мето-
дом, например, при помощи электродов и абсолют-
ные значения температуры зоны с контролируемой
электропроводностью. Измерение температуры осу-
ществляют оптическим пирометром. Далее опреде-
ляют время ∆t прохождения газом расстояния между
точками, в которых измеряют проводимость путём
сравнения временных зависимостей по максимуму
взаимно корреляционной функции (3). И далее по
формуле (1) находят скорость обезуглероживания.
Устройство контроля скорости обезуглероживания
(рис. 1) содержит две пары электродов 1 и 2, датчик 3
температуры газа, измерители 4 и 5 электропровод-
ности, измеритель 6 температуры, блок 7 сравнения,
вычислительное устройство 8, конвертер 9, кессон
10, ядро факела 11, газоход 12. Выходы датчиков
электродов 1 и 2, подключены к измерителям 4 и 5,
выход датчика 3 температуры подклю чен к измерите-
лю 6, выходы измерителей 4 и 5 электропроводности
подключены к входу блока 7 сравнения, выходы из-
мерителя 6 температуры и блока 7 сравнения под-
ключены ко входам вычислительного устройства 8.
4
5
6
7 8
1 3
2
9
10
11
12
Рис. 1. Блок-схема устройства Блок-схема устройстваРис. 1.
14 15 16 17
13 18
От блока 8
От блока 7
Выход
Пуск
Рис. 2. Схема вычислительного блока 8 Схема вычислительного блока 8
Измерительный электрод
Рис. 2.
Рис. 3.
Вода
Вода
Воздух
10 20 19
0
3
Рис. 3. Измерительный электрод
23МЕТАЛЛ И ЛИТЬЁ УКРАИНЫ № 3 (262) ’2015
1. Богушевский В. С. Определение скорости обезуглероживания в ванне конвертера / В. С. Богушевский, Н. А. Сорокин,
Е. И. Беляев // Изв. вузов. Чёрная металлургия. 1986. – № 2. – С. 18-21.
2. Филиппов С. И. Теория процесса обезуглероживания стали / С. И. Филиппов. – М.: Металлургия, 1967. – 280 с.
3. Богушевский В. С. Математическая модель управления дутьевым режимом конвертерной плавки / В. С. Богушевский,
В. Ю. Сухенко, Е. А. Сергеева // Изв. вузов. Чёрная металургия. – 2011. – № 8. – С. 24-25.
4. Охотский В. Б. Модели металлургических систем / В. Б. Охотский. – Днепропетровск: Системные технологии,
2006. – 287с.
5. Богушевский В. С. Параметры отходящего газа как индикаторы массо- и теплообмен ных процессов в ванне конверте-
ра / В. С. Богушевский, С. В. Жук, Е. Н. Зубова // Металл и литьё Украины. – 2012. – № 7. – С. 16-20.
6. Богушевский В. С. Математические модели и системы управления конвертерной плавкой / В. С. Богушевский,
Л. Ф. Литвинов, Н. А. Рюмшин, В. В. Сорокин. – К.: НПК «Киевский институт автоматики», 1998. – 304 с.
7. Богушевский В. С. Контроль скорости обезуглероживания в ванне металлурги ческого агрегата / В.С. Богушевский,
О. С. Абрамова, М. В. Горбачова // Материалы промышленного инвестиционного форума, 23-25 мая, 2012, г. Запо-
рожье. – С. 291-292.
ЛИТЕРАТУРА
Розглянуто метод контролю швидкості зневуглецювання. Детально описується схема пристрою для контролю
швидкості зневуглецювання металу. Встановлено, що визначення швидкості потоку кореляційним методом дозволяє
з високою точністю визначити витрати газу при виміряній температурі і розрахувати швидкість зневуглецювання.
Богушевський В. С., Горбачова М. В.
Пристрій контролю швидкості зневуглецюванняАнотація
Ключові слова конвертер, продування, параметри відхідних газів, швидкість зневуглецювання
Bogushevskiy V., Gorbachova M.
Сontrol device of decarbonization rateSummary
The method of controlling the rate of decarbonization is studied. It is spoken in detail scheme of device for controlling of
decarbonization rate. It is determined that the definition of the flow velocity with correlation method allows to determine
accurately the gas flow at the measured temperature and to calculate the rate of decarbonization.
basic-oxygen furnace, purging, parameters of exhaust gases, rate of decarbonizationKeywords
Поступила 25.02.2015
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-160501 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 2077-1304 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T18:19:11Z |
| publishDate | 2015 |
| publisher | Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Богушевский, В.С. Горбачова, М.В. 2019-11-07T20:18:45Z 2019-11-07T20:18:45Z 2015 Устройство контроля скорости обезуглероживания / В.С. Богушевский, М.В. Горбачова // Металл и литье Украины. — 2015. — № 3. — С. 21-23. — Бібліогр.: 7 назв. — рос. 2077-1304 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/160501 669.184.244.66.001.57-52 Рассмотрен метод контроля скорости обезуглероживания. Подробно описывается схема устройства для контроля скорости обезуглероживания металла. Установлено, что определение скорости потока корреляционным методом позволяет с высокой точностью определить расход газа при измеренной температуре и рассчитать скорость обезуглероживания. Розглянуто метод контролю швидкості зневуглецювання. Детально описується схема пристрою для контролю швидкості зневуглецювання металу. Встановлено, що визначення швидкості потоку кореляційним методом дозволяє з високою точністю визначити витрати газу при виміряній температурі і розрахувати швидкість зневуглецювання. The method of controlling the rate of decarbonization is studied. It is spoken in detail scheme of device for controlling of decarbonization rate. It is determined that the definition of the flow velocity with correlation method allows to determine accurately the gas flow at the measured temperature and to calculate the rate of decarbonization. ru Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України Металл и литье Украины Устройство контроля скорости обезуглероживания Пристрій контролю швидкості зневуглецювання Сontrol device of decarbonization rate Article published earlier |
| spellingShingle | Устройство контроля скорости обезуглероживания Богушевский, В.С. Горбачова, М.В. |
| title | Устройство контроля скорости обезуглероживания |
| title_alt | Пристрій контролю швидкості зневуглецювання Сontrol device of decarbonization rate |
| title_full | Устройство контроля скорости обезуглероживания |
| title_fullStr | Устройство контроля скорости обезуглероживания |
| title_full_unstemmed | Устройство контроля скорости обезуглероживания |
| title_short | Устройство контроля скорости обезуглероживания |
| title_sort | устройство контроля скорости обезуглероживания |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/160501 |
| work_keys_str_mv | AT boguševskiivs ustroistvokontrolâskorostiobezugleroživaniâ AT gorbačovamv ustroistvokontrolâskorostiobezugleroživaniâ AT boguševskiivs pristríikontrolûšvidkostíznevuglecûvannâ AT gorbačovamv pristríikontrolûšvidkostíznevuglecûvannâ AT boguševskiivs sontroldeviceofdecarbonizationrate AT gorbačovamv sontroldeviceofdecarbonizationrate |