Способ контроля шлакового режима

(51)5 С 22 В 7/04 ГОСУДАРСТВЕН.)ЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ но-технический комптоматика"(54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ ШЛАКОВОГО РЕ)КИгА(57) Изобретение относится к цветной металлургии, преимущественно к контролю ирегулированию процесса Ванюкова (плавкив жидкой ванне). Целью изобретения являИзобретение относится к цветной метгллуогии, преимущественно к контролю и регулированию процесса Ванюкова (плавки в жидкой ванне).Це;ь изобретени) - обеспечение устойчивой и безаварийной работ.,) плавильного агрегата.На фиг, 1 и 2 - графики, поясняющие способ.Г) р и м е р. Осуществление способа на печи Ванюкова в промышленных условиях при следу.ощих начальных значениях режимнь)х параметров технологического процесса: производительнос гь по шихте 83 т/ч; расход кислородно-воздушной смеси (КВС) на зону плавления 17,3 тыс.м /ч; содержание кислорода в КВС 70; средняя темпеется обеспечение устойчивой и безаварийной работы плавильного агрегата, Для ее достижения непрерывно измеряют амплитуды вибрации корпуса печи, формируют электрический сигнал. соответствующий спектральному максимуму амплитуд колебаний, вычисляют производную этого сигнала по времени и по изменению знака производной определяют изменение фазового состояния ванны расплава: моменту образования гетерогенного по магнетиту шлака соответствует изменение знака производной с "-" на "+", моменту окончания гетеГогенизации шлака по магнетиту соответсгвует равенство нулю производной, наступившее после изменения ее знака с "+" на -"; контроль осуществляют при концентра 1,ии кремнезема в шлаке 25 - 32 (. 2 ил,атура расплава 1280 С; содержание кремнезема в шлаке 28-30;ь; содержание сульфидэ железа в шихте до 407 ь,Для измерения виброакустических характеристик печи Ванюкова и последующего поиска и преобразования спектрального максимума амплитуды в электрический сигнал в ходе эксперимента использовали промышленную акустическую аппаратуру (аибоодатчик) со стандартным выходным сигналом (электрический ток 0-5 мА),Как показали экспериментальные исслед;алания, источником акустических колебаний, распространяющихся по объему ванны расплава и воспринимаемых корпусом печи Ван окова, являются ударные взаимодействия погруженных в расплав струйокислительного газа с расплавом, колебания стенок образующихся газовых пузырей при их всплывании, а также ударные взаимодействия волн, образующихся на поверхности расплава, со стенками печи и падающими на поверхность ванны выбросами расплава и шихтой,Спектральный состав акустических колебаний, возникающих в толще и на поверхности ванны расплава, содержащей газовые полости, вследствие рассеяния и поглощения на них высокочастотной составляющей находится в основном в диапазоне 40 в 10 Гц. Исследования амплитудно-частотного спектра акустических колебаний, воспринимаемых корпусом печи Ванюкова, выявили наличие максимума амплитуды (см.фиг,1): (и - частота, соответствующая максимальному значению амплитуды А амплитудно-частотного спектра (характеристики) колебаний 1, измеренного в момент времени т; ги г+- частота, соответствующая спектральному максимуму амплитуды Ат+1, измеренному в момент времени т+ 1 (амплитудно-частотный спектр 1), Величина максимума амплитуды акустических колебаний, а также значение частоты, соответствующей данному лаксимуму, в каждый момент времени зависят от интенсивности ударных взаимодействий, происходящих в ванне расплава, которые определяются интенсивностью продувки, плотностью и вязкостью расплава. При постоянном удельном расходе дутья с учетом небольшой вариации во времени плотности расплава интенсивность акустических колебаний в основном зависит от вязкости жидкой фазы, которая, в свою очередь, определяется соотношением концентраций анионов в жидкой фазе ванны расплава, температурой, наличие твердофазной взвеси при гетерогенизации шлака,Твердофазная взвесь в процессе Ванюкова может образовываться из тугоплавких оксидов, содержащихся в шлаке, таких как магнетит, кремнезем, причем гетерогенизация шлака по кремнезему происходит в случае, если концентрация последнего в шлаке достигает 35-40%, При меньших концентрациях (28 - 32 ) гетерогениэации шлака по кремнезему не происходит.Магнетит, будучи в жидком состоянии, снижает вязкость расплава (представляющего собой полидисперсную эмульсию штейна в шлаке) тем больше, чем выше его концентрация, вплоть до момента насьщения, с которого начинается выделение магнетита в твердую фазу при этом наблюдается прогивополо: нп явление;10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 вязкость расплава возрастает пропорционально содержанию в шлаке твердой взвеси магнетита.Таким образом, переход шлака в гетерогенное по магнетиту состояние сопровождается изменением зависимости вязкости от концентрации магнетита в расплаве (штейношлаковой эмульсии), чему соответствует изменение знака производной по времени электрического сигнала с "-" на "+", Соответственно. при снижении содержания твердой фазы магнетита в гетерогенной штейношлаковой эмульсии знак производной меняется с "+" на "-" и производная равняется нулю по окончании гетерогениэации шлака,На фиг 2 показано изменение во времени режимных параметров (а - расход КВС: б - расход шихты), концентрации магнетита в шлаке (в), выходного сигнала вибродатчика (г), знака производной по времени от выходного сигнала вибродатчика (е), соответствующее описываемому эксперименту, Участки 1-Ч иллюстрируют соответствующие стадии эксперимента,стадия - работа печи Ванюкова в установившемся режиме: производительность по шихте 83 т/ч; расход КВС 17,3 тыс.м. /ч;з соотношение расход КВС: расход шихты 208 м /т. Значение выходного сигнала виброздатчика 3,8 мА; производная выходного сигнала равна нулю, Шлак гомогенный,11 стадия - постепенное снижение расхода шихты до 77 т/ч при повышении расхода КВС до 17,4 тыс.м /ч, при этом соотношение расход КВС, расход шихты составляет 226 м /т. Вследствие возрастаниязсоотношения расходов в ванну расплава поступает избыток окислителя - кислорода, в результате чего происходит переокисление железа с образованием магнетита, накапливающегося в шлаке, По мере накопления магнетита вязкость расплава уменьшается, в связи с чем амплитуда измеряемого виброакустического сигнала снижается, состветственно, снижается значение выходного сигнала вибродатчика до 3,5 мА; производная по времени выходного сигнала составляет 0,36 мА/ч. Шлак находится в гомогенном состоянии.стадия - прогрессирующий процесс переокисления железа и, как следствие, нарастающая концентрация мэгнетита в шлаке достигает критического значения (в данном случае 20 ), при котором начинается гетерогенизация шлака по магнетиту через 2 ч после начала эксперимента. При сохраняющейся тенденции к нарастанию соотношения расход КВС расход шихты,достигающего в концестадии экспери 1673617мента значения 230 м /т (эа счет сохранения расхода шихты в среднем на уровне 77 т/ч при продолжающемся повышении расхода КВС до 17,7 тыс.м /ч), наблюдается резкое изменение поведения выходного сигнала вибродатчика: в течение 1 И стадии эксперимента его значение возрастает от исходного 3,5 мА до 4,2 мА, поскольку вязкость расплава, а следовательно, и амплитуда виброакустического сигнала с появлением твердой фазы и последующим нарастанием ее содержания в расплаве увеличивается. При этом производная по времени выходного сигнала вибродатчика составляет 0,6 мА/ч. Состояние шлака гетерогенное.Таким образом, экспериментом доказано, что изменение знака производной по времени выходного сигнала вибродатчика с "-" на "+" соответствует началу гетерогениэации шлака,1 Ч стадия - коррекция режима эа счет снижения соотношения расход КВС: расход шихты от исходного значения 230 м /т доз минимального 188 м /т за счет резкого увезличения расхода шихты от 77 до 93 т/ч при снижении расхода КВС от 177,7 тыс. м /ч вз начале Я стадии до 17,5 тыс. м /ч в концезпри минимальном его значении в этот период 17,0 тыс,м /ч, Сокращение удельного расхода окислителя (КВС) вызывает уменьшение концентрации магнетита в шлаке, вплоть до полной ликвидации твердой фазы, что отражается на поведении выходного сигнала вибродатчика; величи а которого снижается при осуществлении 1 Ч стадии эксперимента от 4,2 до 3 3 мА, что ссответствует уменьшению алплитуды виброакустического сигнала ввиду снижения вяз,ости расплава по мере сокращения содержания в шлаке твердой фазы, при этом значение производной по времени слгнала вибродатчика составляет 0,75 глА/ч, Состояние шлака гетерогенное,1/ стадия - достижение гомогенного состояния шлака, произошедшее через 5 ч после началэ эксперимента: при этом продолжающийся рост соотношения расход КВС: расход шихты от начального значения 188 м /т до конечного для данэной (последней) стадии эксперимента 175 м /т (за счет увеличения расхода шихты от 93 до 100 т/ч при сохранении 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 расхода КВС на уровне 17,5 тыс,м /т не3 вызывает изменения эначе ия выходного сигнала вибродатчика, равного 3,3 мА, ввиду отсутствия в шлаке достаточного количества магнетита, влияющего на вязкость расплава, что отражается на виброакустических параметрах, воспринимаемых вибродатчиком, соответственно, производная по времени выходного сигнала вибродатчика в данном случае равна нулю, Состояние шлака в период проведения 1/стадии эксперимента гомогенное,Таким образом, экспериментом доказано, что изменение знака п.роизводной по времени выходного сигнала вибродатчика с "+" на "-" при последующем равенстве производной нулю соответствует переходу шлака из гетерогенного состояния в гомогенное.Практическая значимость изобретения заключается в том, что предлагаемый способ позволяет диагностировать состояние ванны расплава и своевременно предпринимать необхьдимые меры по предотвращению таких нежелательных ситуаций, как вспенивание расплава, потери ценных компонентов со шлаком, гетерогениэация шлака (вплоть до обоазэвания "козла"). Фпг,глула изобретения Способ контроля шлакового режлла преиглущественно в печи Ванюкова путем измерения амплигуд вибрации корпуса печи, о т л и ч а ю щ и й с я тем. что, с целью обеспечения устоичивой 1 безаварииной работы плавильного агрегата вычисляют производную по времени электрического сигнала соответствующе о спектральному максимчглу амплитуд колебаний, и по изменению знака лооизводной определял:т изменение фазового состояния ваннь расг 1 лава. молечту образования гетерогенного по магнититу шлака соответствует изменение знака производной с "-" ча "-, моменту окончания гетерогенизации и лака по магнетиту соответствует равенство нулю производной, нас;упившее после изменения ее знака с "+" на "-", контроль шлакового режима осуществляют при концентрации кремнезема в шлаке 25 32 Ь.1673617 И Му(1 Часрлома Составитель Н.Миклиндактор Л.Веселовская Техред М.Моргентал Корректор А.Осауленко Тираж 378 Подписноесударственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 1Заказ 2897 ВНИИПИ ф у