Способ регулирования продувкой стали кислородом

)4 С 21 С 5/52, 5 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ Изобретение гическому произметалле, повыш ки и электродо и тносится кодству, а иниям контролзанным с прпечах (конве жания углерод стойкости фут таллурнно к хническим реш чи.Поддержание кислорода, обе ное отношение расходу СО в тирует поддерж я гулирования, св происходящими в электросталеплаЦель изобрет экстремал печивающе расхода СО отходящих ание оптим т,е. расным од ссам о максимальных в газах казах, гаран ния - сн повышение точностиуемое значение содер ода кислород.выхода на т ра льно да кислоро ислор ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЦТПРИ ГКНТ СССР К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(71) Всесоюзный научно-исследовательский и проектный институт систем автоматизации и управления(56) Авторское свидетельство СССР В 711108, кл. С 21 С 5/30, 1976. (54) СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ ПРОДУВКОЙ СТАЛИ КИСЛОРОДОМ(57) Изобретение относится к металлургическому производству, в частности к техническим решениям контроля и регулирования, связанным с процессами, происходящими в печах. Целью изобретения является снижение расхода кислорода, снижение тепловых нагрузок на футеровку печи и расхода электро/дов, а также улучшение качества металла за счет повышения точности выхода на требуемое значение содержания углерода и снижения угара легирующих.Для достижения поставленной цели по способу контроля и регулирования продувкой стали кислородом, заключающемуся в том,что изменяют расход кислорода на продувку воздействием на клапанего подачи и положение фурмы воздействием на исполнительный механизм ееперемещения, дополнительно измеряюттекущий расход кислорода на продувкуи текущий расход окиси углерода в отходящих газах на выходе из патрубкапечи, определяют, исходя из балансарасхода кислорода, текущий расходдвуокиси углерода в отходящих газах,отношение расхода окиси и двуокисиуглерода и по расходам окиси и двуокиси углерода текущий расход углеродав составе отходящих газов, а такжеопределяют степень использования кислорода как отношения расхода углерода к расходу кислорода, изменяют положение фурмы, поддерживая экстремумрасхода углерода и расход кислородана продувку, поддерживая экстремуммаксимум отношения окиси и двуокисиуглерода и прекращают регулированиеположения фурмы и расхода кислородапри равенстве полученного и заданно"го минимального значений степени использования кислорода на продувку, 1520110да, соответствующего максимально достижимой интенсивности обезуглероживания и исключающего в то же время дожигание СО в атмосфере печи за счет5 подаваемого на продувку кислорода.В некоторый момент времени по способу увеличивают расход кислорода на выбираемую в процесс настройки величину ( 1 - 5 от номинального расхода) и через интервал времени, соответствующий реакции системы и также настраиваемый в процессе наладки (10- 1000 мл с), оценивают изменение отношения расхода СО к расходу СО.Если. указанное отношение не уменьшается, производится повторный шаг к увеличению расхода Ои цикл повторяется. Если происходит уменьшение отношения СО/СО то расход 0умень шается на один шаг, Если в результате уменьшения расхода О увеличение отношения СО/СО не происходит, то в следующем цикле увеличивают расход 02 и т,д.25Описанный процесс слежения за отношением расхода СО к расходу СО и регулирования расхода кислорода в зависимости от данного соотношения может быть осуществлен, например, экстремальным регулятором, поддерживающим расход кислорода на максимальном уровне, но не приводящим к уменьшению отношения СО/СО.Исходя из условия, что весь подаваемый кислород активно участвует в реакции (что вытекает из изложенного), и пренебрегая (ввиду их малой интенсивности) потерями кислорода в реакциях окисления других химических элементов ванны, можно считать, что весь40кислород расходуется на образованиеСО и СО.Тогда, исходя из формул химических реакций и молекулярных весов элемен 45тов, можно вычислить, зная расходы 0 и СО, расход СО.О+ 2 С = 2 СО2 СО+ О = 2 СОМолекулярный вес: СО 36; СО 28; О 16; С 20. 50Расход кислорода на образование СО равенсасю755Г - расход (массовый) СО,, со Тогда расход кислорода Г на обраю 2 зование СО равен,ы Г Гсор о о2где Г - общий расход кислорода (масосовый).Расход Рдвуокиси углерода в отходящих газах определяется из выражения;72 со 9 со 2Р, щсо 16 ю 2 2Окончательно выражение для определения массового расхода СО принимает вид:9 2Р = -- ( Р --- Г ) со 2 ю, 7 сои для отношения расходов СО и СОГсо 14 Г соГо 18 РсссоУказанные вычисления могут быть произведены, например, стандартным блоком типа БВО системы АКЭСР с возможным внутренним заданием параметров и выполняющим любые вычислительные операции,Значительное влияние на интенсивность обезуглероживания ванны металла в печи оказывает расстояние от фурмы до зеркала ванны, так как это в значительной степени определяет характер взаимодействия струи кислорода с металлом. В связи с постоянно меняющимися условиями продувки, такими как характеристики и количество шлака в печи, вязкость и температура металла, напор струи и другие, невозможно. определить постоянного значения этого расстояния, соответствующего оптимальным условиям продувки. Однако, можно утверждать, что таким оптимальным расстоянием будет расстояние, обеспечивающее наибольшую скорость обезуглероживания ванны при прочих постоянных условиях. Скорость обезуглероживания ванны оценивается количеством выгорающего в единицу времени углерода из ванны металла, т.е. расход углерода в отходящих газах прямо характеризует скорость обеэуглероживания, Следовательно, экстремальное регулирование, производимое на положение фурмы по величине расхода углерода в отходящих газах, обеспечивает оптимальное расположение фурмы относительно зеркала ванны в течениевсего хода продувки.или5Г --- Г + -- Гс 7 со 9 сО 35 По мере проведения продувки и снижения содержания углерода в ванне металла падает и интенсивность обезуглероживания, Это приводит к постепен 40 ному снижению степени использования поступающего на продувку кислорода, выражающуюся отношением расхода углерода в отходящих газах к расходу кислорода, поступающего на продувку, В45 условиях самоподстройки параметров продувки под реальные условия ее проведения, предусматриваемой предложенным способом, степень использования кислорода и содержание углерода в ванне становятся достаточно коррелированными величинами. Следовательно, по величине степени использования кислорода можно судить, при постоянстве технологического процесса, о со держании углерода в металле, Другими словами, становится возможным для одного и того же техпроцесса выплавки 5 , 15201При этом экстремальное регулирование позволит вести поиск оптимя.пьного положения фурмы следующим образом,В некоторый момент времени производится изменение положение фурмы 5 (например, подъем) на некоторую, определяемую в ходе настройки величину (1 - 10 мм). Через интервал времени, определяемый реакцией объекта и наст раиваемый в ходе наладки ( 200 - 2000 мл с), оценивается изменение расхода углерода. Если расход увеличивается, производится следующее изменение (шаг) в том же направлении. Повторно оценивается изменение расхода углерода. Указанная последовательность действий производится до тех пор, пока изменение положения фурмы вызывает увеличение расхода углерода, При отсутствии изменения расхода углерода в результате произведенного шага или при его уменьшении по предлагаемому способу изменяют положение фурмы В направленииф протиВОположном 25 первоначальному, и так далее.Определение расхода углерода Гс в отходящих газах производится по значениям расходов Гс и Г с в соответствии со значениями молекулярных 30 весов химических элементов: 1 о 6стали заканчивать продувку при определенной заранее, экспериментально найденной величине степени использования кислорода, соответствующей требуемому содержанию углерода, достаточно стабильно выходя на требуемое значение содержание углерода в металле.Степень использования кислорода Ко определяется по формуле:2ГоКГоПри превышении К о (заданное минимальное значение) значения К о прекращается подача кислорода и дви жение фурмы.Таким образом, предлагаемый способ предусматривает оперативный контроль расхода окиси углерода в отходящих газах, расхода, подаваемого на продувку кислорода, расхода двуокиси углерода в отходящих газах, расхода углерода в отходящих газах, входящего в состав СО и СО , и регулирование интенсивности продувки (текущего расхода кислорода на продувку) по "кРитеРию достижения максимального зна 1 ссчения отношения -- и положения фурмы по критерию достижения максимального значения Гс. При выполнении этих условий в печь подается оптимальное количество кислорода при .оптимальном расположении фурмы, обеспечивающие высокую скорость обезуглероживания металла в ходе всего процесса продувки при минимальном расходе кислорода на весь ее процесс. Одновременно обеспечиваеТся минимальное тепловое воздействие на футеровку и электроды, что совместно с уменьшением концентрации в атмосфере печи кислорода и двуокиси углерода уменьшает расход электродов и повышает стойкость футеровки.Оптимальная подача кислорода в печь и своевременное окончание продувки снижают выжигание легирующих из ванны металлов, устраняют перерасход кислорода, Уменьшается время продувки за счет уменьшения вероятности случаев грубых ошибок в определении времени окончания продувки и проведения последующих додувок., Для исключения взаимовозмущения контуров регулирования расхода кислорода и положения фурмы время наст1520110 25 Составитель А.Абросимов Редактор И.Дербак Техред М.Ходанич Корректор Э,Лончакова Заказ о 723/29 Тираж 530 ПодписноеВНИИ 1 И Государственного комитета ло изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина, 1 О 1 ройки контуров (быстродействие) должно быть выбрано различным.Например, время настройки контура положения фурмы должно быть меньше времени контура настройки расхода кислорода, так чтобы фурма успевала зайять оптимальное положение в процессе настройки расхода кислорода.Наиболее эффективно применение предлагаемого способа контроля и регулирования продувкой стали кислородом в сочетании с аргонокислородной продувкой, предусматривающей подачу кислорода в смеси с аргоном, причем, их суммарный расход поддерживается постоянным, что стабилизирует кинетические процессы взаимодействия продувочной струи с ванной металла и позволяет изменять ее окислительную способность. Формула изобретенияСпособ регулирования продувкой стали кислородом преимущественно в дуговой печи, заключающийся в том, что изменяют расход кислорода на продувку и положение фурмы, о т л и ч аю щ и й с я тем, что, с целью снижения расхода кислорода, повышения точности выхода на требуемое значениесодержания углерода в металле, повышения стойкости футеровки и электродов печи, дополнительно измеряют текущий расход кислорода на продувкуи текущий расход окиси углерода в отходящих газах на выходе из патрубкапечи, определяют, исходя из балансарасхода кислорода, текущий расходдвуокиси углерода в отходящих газах,.отношение расхода окиси и двуокисиуглерода и по расходам окиси и пвуокиси углерода-текущий расход углерода в составеотходящих газов, а также определяют степень использованиякислорода как отношение расхода углерода к расходу кислорода, изменяютположение фурмы,поддерживая экстремуммаксимум расхода углерода, и расход кислорода на продувку, поддерживая экстремум максимум отношения окиси и двуокиси углерода, и прекращают регулирование положения фурмы и расходакислорода при равенстве полученногои заданного по технологии минимального значений степени использованиякислорода на продувку.