Система автоматизации руднотермической электропечи для плавки медно-никелевых руд и концентратов

Проведенные исследования и анализ литературных данных позволили сформулировать основные требования, предъявляемые к системе автоматизации руднотермической электропечи.

Система автоматизации должна обеспечивать: загрузку в печь требуемого количества шихты заданного состава (при необходимости с учетом раздельной переработки руды и окатышей) и поддержание постоянной высоты откосов шихты у всех загрузочных воронок; введение в ванну печи требуемого количества электроэнергии при равномерном распределении ее но электродам и определенном заглублении электродов о расплав, не допуская при этом уменьшения расстояний электродозажимов до свода печи ниже установленной нормы; контроль электрических параметров, сигнализацию и отключение электропечного агрегата при ненормальных и аварийных режимах работы; контроль и поддержание температуры шлаковой и штейновой ванны в заданном интервале; контроль и сигнализацию о недопустимом повышении температуры футеровки стен и подины печи и охлаждаемых водой деталей конструкции печи (контактные щеки электродов, кессоны шлакового пояса); контроль и стабилизацию давления в газовом пространстве печи; контроль и поддержание уровня шлака и штейна в печи в заданных пределах, управление выпуском продуктов плавки; учет количества, опробование и измерение температуры выданного штейна и выпущенного шлака.



Система автоматизации, рекомендуемая для внедрения на руднотермических печах для плавки медно-никелевого сырья, включает в себя новые устройства автоматического регулирования электрической мощности, загрузки печных бункеров, автоматического контроля положения и заглубления электродов, вещественного состава. температуры, уровня шлака и штейна и др., а также серийно выпускаемую аппаратуру контроля и регулирования.

Система выполняет следующие операции (рис. 70).

Автоматическое регулирование:

1. Автоматическое регулирование дозировки компонентов шихты (21, 22). Для регулирования расхода шихты из отдельных бункеров шихтарника принята типовая CAP дозировки компонентов шихты, рассмотренная ранее. В перспективе следует предусмотреть разработку и внедрение на рассматриваемых печах системы автоматического расчета и дозирования компонентов шихты с использованием средств вычислительной техники.

2. Автоматическая загрузка печных бункеров (19—23). Система автоматической загрузки печных бункеров, выполненная на бесконтактных логических элементах серии "Логика", обеспечивает раздельную переработку в печи руды и окатышей.

3. Автоматическое регулирование электрической мощности (1, 2, 4), вводимой в печь, осуществляется бесконтактным регулятором мощности БРМ-1. Регулятор БРМ-1 разрабатывали с учетом перспективного использования его в системе оптимального управления режимом РТП.

4. Автоматическое регулирование разрежения в печи (8, 9). Выбор регулятора и расчет параметров его настройки приведены далее.

Автоматический контроль следующих параметров:

1. Электрические параметры - сила тока, напряжение, мощность, активная и реактивная энергия (1—3).

2. Положение и перемещение электродов контролируется при помощи указателей положения электродов УПЭ-1 (5). В перспективе следует предусмотреть непрерывное измерение заглубления электродов.

3. Температура шлака и штейна на выпуске (10, 11) измеряется фотоэлектрическими пирометрами ТФПГ-1, подсводового пространства (13) — термопарами ТПР-0475, элементов конструкции печи (12) — термопарами TXA-XIII в комплекте со вторичными приборами.

4. Уровень шлака и штейна в печи (17, 18) измеряется периодически при помощи уровнемера ЭМУР-1. На первом этапе внедрения показания уровнемера предназначены для дискретного управления выпуском отвального шлака и выдачей штейна, а также для технологической оценки среднесменных значений уровня шлака и штейна. В перспективе следует предусмотреть автоматизированный выпуск продуктов плавки но сигналу уровнемера ЭМУР-1.

5. Влажность загружаемой в печь шихты (25) контролируется при помощи нейтронного влагомера «Нейтрон».

Нейтронные влагомеры серии «Нейтрон» разработаны и внедрены на ряде металлургических заводов специальным конструкторским бюро «Цветметавтоматика». Влагомер предназначен для бесконтактного непрерывного измерения и записи относительной влажности сыпучих материалов с постоянной концентрацией водосодержащих компонентов и кристаллизационной волы, не содержащих примесей элементов с большим сечением захвата тепловых нейтронов (кадмий, бор и другие).

Нейтронный метод определения влажности основан на измерении потока медленных нейтронов, возникающих в контролируемом материале при облучении его потоком быстрых нейтронов. Замедление быстрых нейтронов происходит в результате их взаимодействия с ядрами элементов, входящих в состав контролируемой среды. Наиболее эффективно нейтроны замедляются при упругих соударениях с ядрами водорода. Поэтому количество медленных нейтронов, выходящих из облучаемого материала и регистрируемых детектором, в основном определяется содержанием воды в данном материале. В результате такой избирательности нейтронного метода показания влагомера практически не зависит от электропроводности, диэлектрической постоянной, температуры, магнитных и других физических свойств измеряемых материалов. Изменения химического состава в весьма широких пределах также не вызывают дополнительных погрешностей.

6. Количество загружаемого в печь конвертерного шлака и выдаваемого из печи штейна (24) контролируется при помощи крановых электронно-тензометрических весов марки 596К50 с передачей показаний в кабину крановщика (на регистрирующий прибор) и на световое табло, укрепленное на кабине крановщика.

7. Вещественный состав отвального шлака и штейна (26) определяется при помощи флуоресцентного рентгеновского анализатора ФРА-1M и специализированного пятиканального рентгеноспектрального квантометра ФРК-2 для анализа шихты, шлаков и штейна на основные компоненты.

Метод рентгеноспектрального флюоресцентного анализа шихты и продуктов плавки является наиболее перспективным для применения о производственных условиях металлургических цехов. Он имеет такие важные преимущества перед химическими методами, как экспрессиость и возможность выдать результат в виде электрического сигнала, который можно использовать для автоматизации и управления процессами рудной электроплавки и конвертирования.

Проблема внедрения рентгеноспектрального анализа для оперативного вмешательства в технологический процесс требует решения ряда взаимосвязанных достаточно сложных вопросов. Чтобы использовать основное преимущество рентгеноспектрального анализатора — скорость анализа, необходимо обеспечить оперативный отбор, доставку и разделку проб, а также быструю передачу результатов анализа в систему автоматизации и к металлургическим агрегатам. Достоверность анализа продуктов плавки зависит от выбора надлежащих методик отбора и подготовки представительных проб. Необходима разработка соответствующей аппаратуры для отбора и разделки проб шлаков и штейна. Отобранные пробы должны транспортироваться от металлургических агрегатов к устройствам пробоподготовки при помощи системы пневмопочты проб. Важной задачей являются разработка методик рентгеноспектрального анализа, усовершенствование рентгеноспектральной аппаратуры, достаточно простой и надежной, работоспособной в условиях металлургического цеха.

Внедрение на руднотермических печах устройств для взвешивания и анализа продуктов плавки позволит решить вопросы управления процессом шихтоподготовки по заданному составу отвального шлака и управления процессом конвертирования по заданному составу и количеству штейна, загруженного в конвертер.

Автоматическая световая и звуковая сигнализация:

1. Заливки конвертерного шлака, выдачи штейна, выпуска отвального шлака (14—16). Осуществляется при помощи металлургических фотореле.

2. Превышения температуры полы, охлаждающей контактные теки электродов и кессоны шлакового пояса. Осуществляется температурными реле ТР-200, датчики которых устанавливают на сливных трубопроводах.

3. Уровня электродной массы в двух точках электродов (7). Осуществляется при помощи гамма-реле. В перспективе целесообразно автоматизировать операцию загрузки электродной массы но импульсу. от датчиков уровня, без отключения печи.

В системе предусматривается дистанционное управление перепуском электродов (6), а также всеми регулирующими органами.