Способ контроля температуры металла в конвертере

СОЮЗ СОВЕТСНИХ ЦИАЛИСТИЧЕСНИ СПУБЛИН 0% (1 А 21 С 5/30 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЬГГИ ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Н АВТОРСКОМУ ЕТЕЛЬСТВУ ки в конвертер присадке сытериала, и рассчитывают тем металла по следующей зависи ду продпуч егопературмости;"Р+с у С,д мет = где 1 м т - температура металла, Ср л го- измеряемое значение времени реакции ра держащейся порции сып измеряемое ложения влав присаживаучего матери(54) (57) СПОСОБ КОНТРОЛЯ ТЕМП МЕТАЛЛА В КОНВЕРТЕРЕ, включаю прерывное измерение состава отходящих конвертерных газов, расчет ве каждой присадки и времени ввода к дой присадки в конвертер, введение в расчетные моменты времени присадк сыпучего материала в конвертер, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с цеЕРАТУРщий неначение с присажива ния влагипорции сып го материа сып вес приса;киваемои порции сыпучего материала, кгэмпирические коэффициенты,емя реакции разложения, влагийся в присаживаемой порцииматериала, определяют какмомента дачи присадки до домаксимального значения водоа,Ь,с,б - ричем в одержащ лью повышения точности и над контроля температуры металла нительно измеряют содержание и время реакции разложения вл содержащейся в каждой вводим жност д я влаг ижен аги, й по отходящих газа1104162 Составитель А. АбросимТехред А.Кикемезей ректор О.Била Джуг да аз 5167/1 ектная, 4Тираж 540 ВНИИПИ Государственного коми по делам изобретений и от 13035, Москва, Ж, РаушскаИзобретение относится к чернея металлургии, а именно к контролю и регу лираванию процессов кислородно-конвертерной плавки, и может быть испаль зовано в кислородно-канвертерном производстве стали,Наиболее близким к изобретению является способ контроля температуры металла в конвертере, который основан на непрерывном измерении состава угле О радсадержащих газов, расчете времени продувки, введении в конвертер по истечении 2/3 от общей продолжительности продувки эталонной присадки карбонатсодержащего материала и расчете температуры металла по времени реакции разложения присаживаемого материала па следующей зависимости:"рази.мет с 1 Е 7 20гдето,е - температура жидкого металола, С;ра - время разложения материала, с; 25а,Ь - эмпирические коэффициенты, причем время разложения материала - время от момента дачи присадки до достижения максимального значения на кривой непрерывного измерения углерод30 содержащих газов.Сущность известного способа состоит в следующем, Перед началом продувки па статическому алгоритму рассчитывается время продувки (или суммарное количества кислорода). По дости- З 5 жению 2/3 ат общей продолжительности продувки (или суммарного количества кислорода) в конвертер вводится заранее приготовленная эталонная присадка карбонатсодержащего материала, например известняка, Под действием температуры ванны присадка известняка разлагается с выделением углекислого газа, что фиксируется на кривой непрерывного измерения углеродо 45 содержащих газов. Определив время реакции разложения присадки известняка, которое равно времени ат момента дачи присадки до выхода кривой измерения на максимальную величину, рассчи 50 тывают температуру металла па приведенной зависимости 11 .Однако в известном способе из-за озникнавения существенных помех в форме пика на диаграмме содержания двуокиси углерода в отходящих газахвозможно неправильное определениевремени разпожения эталонной присадки. Причиной возникновения существенных помех может являться взаимодействие кислорода шлака с углеродом материала с образованием СО и последующим дожиганием в полости конвертера или в газаходе до СО, что приведет к дополнительному газовыделению СО 2 и возникновению такого же возмущения в форме пика в блоке измерения состава углеродсодержащих газов, как и ат действия эталонной присадки. Эта может привести к возникновению ошибок при определении температуры металла вследствие того, чта величина времени разложения эталонной присадки карбонатсодержащего материала при одной и той же температуре будет иметь различные значения,Кроме того, известный способ позволяет определять температуру металла в ванне только в момент эталонной присадки карбонатсадержащего материала и не позволяет определять температуру по всему ходу процесса плавки, причем возникает необходимость использования для присадки мате риала заранее определенного веса и состава, что создает дополнительные трудности при реализации известного способа. Таким образом, недостатками известного способа являются низкиеточность и надежность определения температуры металла, вследствие влияния помех на измеряемую величину времени реакции разложения эталонной присадки, а также необходимость применения эталонной присадки заранее известного веса и состава и определение температуры металла только в момент дачи эталонной присадки.Целью изобретения является повышение точности и надежности контроля температуры металла.Поставленная цель достигается тем, что согласно способу контроля температуры металла в конвертере, включающему непрерывное измерение состава отходящих конвертерных газов, расчет веса каждой присадки и времени ввода каждой присадки в конвертер, введение в расчетные моменты времени присадки сыпучего материала в конвертер, дополнительно измеряют содержание влаги и время реакции разложения влаги, содержащейся в каждой вводимой по ходу продувки в конвертер присадке сыпучего материала, и рассчитываюттемпературу металла по следующейзависимости:-Ьроьь,мет = оеСС сып+ргдец в г - темп ер а тур а металла, о С;ро 1 . - измеряемое значение времени реакции разложениявлаги, содержащейся в присаживаемой порции сыпучегоматериала, с,"10- измеряемое значение содержания влаги в присаживаемой порции сыпучего материала, 7.,-1 Сып, - вес присаживаемой порции15сыпучего материала, кг;а,Ь,с,д - эмпирические коэффициенты,причем время реакции разложения влаги, содержащейся н присаживаемой порции сыпучего материала, определяюткак время от момента дачи присадкидо достижения максимального значенияводорода в отходящих газах. Сущность способа состоит в следуюР 5 щем.Перед началом очерелной плавки по статическому алгоритму рассчитывается суммарный вес и вес каждой присаживаемой порции сыпучего материала, а также время введения каждой присадки сыпучего материала в конвертер. По ходу плавки в расчетные моменты.времени производится лозирование порции присажинаемого сыпучего материала, З 5 измерение содержания влаги в каждой присаживаемой порции сыпучего материала, которая затем вводится в ванну. конвертера. Под дйствием температуры ванны влага, содержащаяся в присадке 40 сыпучего материала (извести), разлагается с выделением водорода, что фиксируется ца кривой непрерывного измере ния водорода в отходящих конвертерцых газах. Определив время реакции разложения влаги, содержащейся в каждой присадке, которое равно времени от момента дачи присадки ло выхода кривой измерения водорода в отходящих конвертерцых газах на максимальную 50 величину, рассчитывают температуру металла по принленцой зависимости при каждой присадке сыпучего материала.На фиг, 1 изображена блок-схема 55 макетной установки, посредством которой реалцзутся спооб; ца фиг, 2 диаграммы измен(.нця темпратуры метапла в конвертере в момцты присадки сыпучих материалов в зависимостиот изменения времени реакции разложения влаги, содержащейся в присадкельвеса присадки и солержаниясьщвлаги в присадке ,Контроль температуры металла нванне конвертера с помощью предлагаемого способа основан ца слелующихпредпосыпках,Скорость протекания реакции разложения влаги, содержащейся н сыпучем материале в ванне конвертера,зависит от температуры вацць в моментприсадки, от веса присадки и содержания влаги в сыпучем материале. Источником газовыделения водорода (Н 2)из ванны конвертера, сопровождающегося появлением пиков на кривой измерения водорода, является влага, содержащаяся в сыпучих материалах. Под воздействием высокой температуры происходит разложение воды по следующейреакции:2 Н О = 2 Н + 02 ФМомент завершения данной реакции характеризуется резким увеличением содержания водорода (появлени пика по Н 2) в отходящих конверторных газах, Следовательно, отсчитывая время от момента дачи присадки сыпучих материалов до появления "пика" по водороду, можно определить время реакции разложения сыпучих материалов.Содержание влаги в извести, применяемой в качестве флюсов н кислородно-конвертерном . производстве стали, обычно колеблется от 1,5 до 3,57.Путем обработки экспериментальных данных методом многофакторного регрессивного анализа для условий кислородно-конвертерного цеха получено уравнение для расчета температуры металла в ванне конвертера в зависимости от времени разложения Н О содржания2 фвлаги и массы сыпучих матриалон, присаживаемых в конвертер"сып ф 336,59. Переписав данное уранненцс е нн - дением коэффициентов, а, в, с, 1 цолччимлчет = сС с ы иЗ,)где 1,Ав - температура металла, ф С;- измеряемое значение вреь роЪЛ,мени реакции разложениявлаги, содержащейся в присаживаемои порции сыпучего материала, с- измеряемое значение содер"жания влаги в присаживаемой порции сыпучего матеОриалабсшц - вес присаживаемой порциисыпучего материала, кг;а1363,77, в = - 0,0385, с = 0,0215д = 335,69 эмпирические коэффициенты,определяемые опытным путем.15Таким образом, по приведенномууравнению можно рассчитать температуру металла в ванне конвертера в зависимости от времени реакции разложения влаги, содержащеися в присажи20ваемой порции сыпучего материала, содержания влаги и веса присаживаемойпорции сыпучего материала в дискретные моменты времени, соответствующиемоментам присадки сыпучих материалов., 25Т,е, по ходу плавки получаем расчетные значения температуры металла по9-16 точкам в зависимости от количества присадок сыпучих материалов.ЭОЭкспериментальные исследованияпоказали, что в определенное времяреакции разложения влаги, содержащейся в присадке сыпучего материала, повозникновению пика на кривой изме 35рения водорода в отходящих газахповышает точность и надежность контроля температуры металла.Действительно, среднеквадратичнаяпогрешность контроля температуры металла по результатам сравнения расчетной температуры с фактической на126 измерениях составила 10,67 С,оНадежность контроля температуры металла повышается за счет регистрации45времени реакции разложения влаги,содержащейся в присадке сыпучего материала, по моменту возникновенияпика на кривой измерения содержанияводорода в отходящих газах. Действи 50тельно, источником газовыделения водорода из ванны конвертера, сопровождающегося появлением пика на кривойизмерения водорода в отходящих газах,является продукт реакции разложения5влаги, попадающей в ванну конвертера, с сыпучими материалами, Другихисточников газовыделения водорода свозникновением пиков на кривой измерения водорода в отходящих газах неимеется, следовательно, исключаетсявозможность появления помех при опре.делении времени разложения сыпучихматериалов.Предлагаемый способ прост в реяли.1 зации, так как не требуется готовитьзаранее эталонную порцию карбонатсодержащего Материала и позволяетконтролировать температуру по всемуходу процесса плавки,в моменты присадок сыпучих материалов в ваннуконвертера.Л р и м е р. Установка содержитблок 1 расчета времени продувки,блок 2 управления, блок 3 измерениясодержания. влаги в сыпучих материалах, блок 4 измерения веса сыпучихматериалов, бункер 5 с механизмомввода сыпучих материалов в конвертер, блок 6 измерения содержания водорода в отходящих газах, компаратор7, блок 8 расчета времени реакцииразложения влаги, содержащейся в присадке сыпучего материала, блок 9 расчета температуры металла и регистрирующий прибор 10. Блок 1 расчета времени продувки может быть представленв виде статической системы управления конвертерной плавкой, котораярассчитывает перед началом продувкипо статическому алгоритму суммарныйвес и вес каждой присаживаемой порции сыпучего материала, а также время введения в конвертер каждой присадки сыпучего материала,Блок 2 управления может быть представлен, например, в виде таймера, ко. торый выдает две чередующиеся, между собой команды, сдвинутые по времени, например, в пределах от 30 до 120 с, определяемые экспериментально. Блок 3 измерения содержания влаги в сыпучих материалах может быть представлено, например, в виде нейтронного влагомера, например, типа ВНС, датчик которого установлен внутри контролируемого объекта сыпучих материалов в бункере. Блоком 4 измерения веса сыпучих материалов может быть серийный дозатор, например, типа 1858 УВТ. Блоком б измерения содержания водорода в отходящих газах может быть, например, серийно изготавливаемый масс-спектрометр МХ. Компаратор 7 представляет собой операционный усилитель, первый вход которого подключен к выходу блока1104162 6 измерения содержания водорода вотходящих газах, а второй вход операционного усилитяля подключен к выходуисточника опорного напряжения, Блок8 расчета времени реакции разложения 5влаги может быть представлен, например, в виде таймера. Блоком 9 расчета температуры металла может бытьсерийно изготавливаемый микропроцессор, например, типа УОИ. Регистрирующим прибором 10 может бытьсамопишущий прибор, например, типаКСП,Установка, реализующая способ, работает следующим образом, 15Перед началом очередной плавки вблоке 1 расчета времени продувки постатическому алгоритму рассчитываетсявремя присадки сыпучих материалов,суммарный вес и количество присадок 20сыпучих материалов. По ходу плавкив расчетные моменты времени блок расчета времени продувки выдает сигналв блок 2 управления, который по первому выходу выдает разрешающий сигнал 25в блок 3 измерения содержания влагив сыпучих материалах и в блок 4 измерения веса сыпучих материалов. Сигналы с выходов блоков 3 и 4, пропорциональные содержанию влаги и весу сыпу чих материалов, поступают соответственно на второй и третий выходыблока 9 расчета температуры металлаи запоминаются. Через определенныйпромежуток времени, определяемыйэкспериментальным путем, по разрешающему сигналу со второго выхода блока 2 управления срабатывает в бунке-ре 5 механизм ввода сыпучих материалов в конвертер и производитсяприсадка сыпучих материалов. Одновременно по разрешающему сигналу с второго выхода блока 2 управления запускается таймер блока 8 расчета времени реакции разложения сыпучих матери алов. В блоке б по всей продолжитель 8йости продувки происходит измерение содержания водорода в отходящих газах. После присадки сыпучих материалов возникает пик на кривой измерения содержания водорода в отходящих газах.В момент появления пика по сигналу от блока 6 срабатывает компаратор 7 и по выходному сигналу от компаратора 7 останавливается таймер блока 8 расчета времени реакции разложения влаги, содержащейся в сыпучем материале. Одновременно выходной сигнал от компаратора 7 поступает в блок 9, в котором рассчитывается температура металла по зависимости (2) .Расчетное значение температуры ме. талла в ванне конвертера выводится на регистрирующий прибор 10. Одновременно по сигналу с второго выхода блока 9 сбрасывается таймер блока 8 расчета времени разложения сыпучих материалов. В дальнейшем перед каждой присадкой сыпучего материала измеряется содержание влаги и вес сыпучих материалов, а после присадки определяется время реакции разложения присаженной порции сыпучего материала и рассчитывается температура металла в ванне конвертера в данный момент времени и т.д.Характерная диаграмма изменения температуры металла в конвертере на плавке В 324018 в моменты присадки сыпучих материалов в зависимости от изменения времени реакции разложения влаги, содержащейся в присадке, веса присадки и содержания влаги в присадке, полученная с помощью макетной установки, реализующей предлагаемый способ, приведена на фиг. 2.В табл. 1-3 приведены изменения измеряемых и рассчитываемых параметров на плавках В 324018, У 324019, В 324082. Расчет температуры металла в ванне конвертера осуществляется по зависимости (2).10104162 Температура меО талл а, С 1 00,1 35 4000 2,49 4000 2,49 2,50 2000 4 15 4 55 6 00 2,50 2000 2000 1426,67 2,51 2000 7 15 1460,90 2,50 7,6 2000 7 45 1468, 77 7,4 2,50 2000 1484,68 7,0 2,50 2000 2,49 2000 2,49 2000 1524,71 6,0 2,48 2000 1536,67 8,4 2,49 4000 1551,99 8,0 2,49 4000 1568,06 5,0 2,50 2000 1589,92 2,50 2000 Конец продувки Время от начапапродувки в моментприсадки сыпучихматериалов 8 23 10 02 11 30 12 03 16 35 17 45 18 45 19 55 23 10 Плавка У 324018 Вес сыпучихматериалов, кг Содержаниевлаги в сыпучих материалах, Х Т, б .л н ц а 1 Время разложения, с 14, О 1345, 26 13,7 1354,5 10,0 1371, 07 9,0 1407,49 8,0 1445,78 6,50 1504,50 6,30 1512,711104162 Таблица 2 Плавка Ф 324019 алов 2 30 14,7 4000 2,50 1324,97 3 20 4000 14,3 2,51 1334,84 5 1 О 1349,45 2,49 2000 10,6 10,0 6 35 2000 1371,07 2,50 7 15 2000 2,51 9,5 1389,53 1404,65 2000 2,52 9,1 8,8 1415,38 2000 2,51 2,50 2000 8,2 1437,66 12 12 2,48 2000 1463,97 р И12 45 2,49 2000 6,8 1492, 31 1 35 6,0 2000 2,49 1525,14 19 07 5000 2, 51. 10,0 1533,39 20 40 5000 2,51 1551,43 9,5 2000 1568,49 5,0 2,51 2000 2,51 4,8 1577, 18 25 30 Конец продувки Время от началапродувки в моент присадки1104162 13 Таблица 3 Плавка У 324082 ТемператуСодержаниевлаги в сыВремя разлоВес сыпучих материалов, кг Время от началапродувки в моментприсадки сыпучихматериалов ра металла С( 1576,97 4,6 2,24 2000 23 10 1588, 04 4,3 2,25 2000 25 44 Конец продувки Таким образом, экспериментальные ры с фактической на 126 измеренныхисследования подтверждают, что пред- составила 10,67 С. Контроль темпералагаемый способ позволяет определять туры металла по предлагаемому способу50температуру металла наиболее близко осуществляется по всему ходу прок истинному его значению, Полученные цесса в моменты присадок сыпучих мазначения температуры металла посред- териалов, а известный способ позволяетством известного способа в момент контролировать только в момент эталонэталонной присадки значительно отли- ной присадки.чаются от истинного. Деиствительно,ч 55среднеквадратичная погрешность кон- Предлагаемый способ прост в реалитроля температуры металла по резуль- зации, так как не требует готовить зататам сравнения расчетной температу- Ранее эталонную присадку,Технико-экономическая эффективность предлагаемого способа состоит в том, что эа счет более высокой точности и надежности контроля температуры металла по всему ходу процесса плавки 5 воэможно оптимально управлятьтемпературным режимом плавки,что приводит к снижению количества плавок с додувками по температуре.