УСТРОЙСТВО АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ПЛАВКИ БЕЛОГО ЭЛЕКТРОКОРУНДА
DEVICE OF AUTOCONTROL OF MELTING PROCESS OF WHITE ALUMINA

Изобретение относится к области электротермии, в частности к производству белого электрокорунда. Может быть использовано для автоматического регулирования процесса плавки белого электрокорунда, обеспечивающего получение продукта заданной «белизны» при изменении состава проплавляемого глинозема (шихты).
2
3
Качество получаемой продукции, в том числе «белизна», а также удельный расход электроэнергии зависят от правильно установленного режима плавки, т.е. напряжения тока и дозировки подаваемого на плавку глинозема. Оптимальные значения этих параметров, в свою очередь, зависят от содержания α-AlO (α-фазы) в проплавляемом глиноземе. Будучи по химическому составу аналогичной другой составляющей глинозема - γ-фазе, α-фаза обладает большей плотностью и меньшей сыпучестью, что при плавке ведет к меньшей степени развития дугового режима в печи, чем при плавке γ-фазы, и сопровождается ростом гарнисажа, глубины ванны, уменьшением температуры сливаемого расплава и расхода электроэнергии. В процессе плавки содержание α-фазы в глиноземе может существенно меняться (от 30 до 90%), что требует соответствующего изменения параметров плавки. В настоящее время оперативный постоянный контроль содержания α-фазы в глиноземе, поступающем на плавку, не производят, так как это весьма сложный и длительный процесс, и на практике об этом содержании судят по толщине гарнисажа и глубине ванны. При плавке глинозема с большим содержанием α-фазы больше толщина гарнисажа и глубина ванны, что вызвано разным характером плавления рядового и глубокопрокаленного глиноземов.
Известно устройство управления процессом плавки белого электрокорунда, включающее регулирование дозировки подаваемого на плавку глинозема, систему автоматического поддержания путем перемещения электродов заданного тока при заданном напряжении печного трансформатора. Судят о содержании α-фазы в поступающем глиноземе и соответственно задают параметры плавки по толщине гарнисажа и глубине ванны. Глубину ванны и толщину гарнисажа определяют вручную: глубину ванны - железной штангой, толщину гарнисажа - деревянной рейкой [Электротермические процессы химической технологии. Учебное пособие для ВУЗов / Под ред. В.А.Ершова. - Л.: Химия, 1984. - 464 с., ил. - 435 с.].
Недостатком данного устройства является то, что в результате отсутствия точного определения содержания α-фазы происходит интенсивное контактирование электрода с расплавом. Из-за этого вследствие эрозии растет переход углерода электрода в расплав, что ухудшает такой важный показатель качества получаемого в конечном итоге продукта, как «белизна».
Известно устройство контроля состояния расплава в печи (А.с. №1447911 МПК F27B 3/28), содержащее датчик фазного напряжения, фильтр постоянной составляющей, суммирующий прибор. Данное устройство принято в качестве прототипа.
2
3
В соответствии с прототипом сигнал, пропорциональный постоянной составляющей фазного напряжения, поступает на ввод суммирующего блока. На этот же блок подаются сигналы от переключателя ступеней напряжения печного трансформатора и от датчика положения электрода. С выхода сумматора сигнал, пропорциональный содержанию целевого продукта в расплаве, в данном случае - содержанию AlO, поступает на вход блока регистрации, по показаниям которого судят о готовности расплава, т.е. об окончании процесса плавки.
2
3
Недостатком данного устройства является то, что оно позволяет лишь определять состояние расплава, т.е. его температуру и содержание в нем AlO, по которому невозможно судить о качестве получаемого продукта. Целью изобретения является повышение качества продукта за счет управления процессом плавки.
Технический результат достигается тем, что устройство автоматического управления процессом плавки белого электрокорунда, содержащее датчики тока и напряжения, регулятор мощности, связанный с механизмами перемещения электродов и переключения ступеней напряжения печного трансформатора, электрофильтр, выделяющий постоянную составляющую из фазного напряжения, пропорциональную содержанию α-фазы в поступающем глиноземе, и дозатор глинозема, согласно изобретению также содержит программируемый микропроцессор, связанный с блоком сравнения, с которого сигнал рассогласования с величиной постоянной составляющей фазного напряжения поступает на вход устройства перемещения электродов, устройства переключения ступеней напряжения печного трансформатора и второго сумматора, с входа второго сумматора сигнал, пропорциональный новому значению потребляемой мощности, подается на регулятор дозирования глинозема.
Новая совокупность указанных признаков необходима и достаточна для достижения указанного результата, т.к. позволяет оперативно менять параметры плавки в соответствии с составом подаваемого глинозема.
Сущность изобретения поясняется чертежом (см. чертеж), на котором изображена структурная схема устройства.
Устройство содержит:
1 - датчик фазного напряжения (фазный вольтметр), 2 - подгоночное сопротивление, 3 - электрофильтр, 4 - 1-й суммирующий блок, 5 - датчик тока в электроде, 6 - датчик переключения ступеней напряжения трансформатора, 7 - микропроцессор, 8 - блок сравнения, 9 - механизм перемещения электродов, 10 - механизм переключения ступеней печного трансформатора, 11 - 2-й суммирующий блок, 12 - дозатор шихты.
Устройство работает следующим образом. Электрофильтр 3 с помощью подгоночного сопротивления 2 подключен параллельно датчику фазного напряжения (фазному вольтметру) 1. Выделенная постоянная составляющая подается на вход суммирующего блока 4, на вход которого также подаются сигналы от датчика тока в электроде 5 и датчика переключателя ступеней напряжения печного трансформатора 6. Сигнал с сумматора 4, пропорциональный количеству глинозема, поступает на вход блока сравнения 8. На вход того же блока подается сигнал от микропроцессора 7. Сигнал рассогласования в соответствии с заданной программой с блока 8 поступает на механизм перемещения электродов 9 и в блок переключения ступеней напряжения печного трансформатора 10. В результате устанавливаются новые электрические параметры процесса плавки, обеспечивающие «белизну» продукта при изменившемся составе глинозема. Сигналы, пропорциональные новым значениям тока в электродах, и напряжения с соответствующих датчиков 5 и 6 поступают на вход второго сумматора 11, выходной сигнал которого является входом дозатора шихты 12. В результате подача глинозема будет соответствовать новому значению потребляемой мощности, необходимой для переработки глинозема нового состава.
Предлагаемое устройство может быть использовано для автоматического регулирования процесса плавки белого электрокорунда, обеспечивающего получение продукта заданной «белизны» при изменении состава проплавляемого глинозема.