Способ контроля уровня ванны в конвертере

(19 С 21 С 53 51) ИСАНИЕ ИЗОБРЕТ нию процесса кислородно-конвертерной плавки, Цель- повышение точности контроля уровня ванны. Способ включает контроль уровня ванны путем измерения реакции опор фурмы в процессе продувки, положения фурмы относительно неподвижных конструкций конвертера и расхода дутья, Введение дополнительных приемов по измерению приращения времени запаздывания изменения температуры воды, охлаждающей фурму, при резком изменении температурного режима в рабочем пространстве конвертера, давления и удельного объема кислорода позволяет повысить точность контроля уровня ванны. атики им. ХХЧ рокин, И,Л.ЛиА,А.Сенаторов УРОВ АННЪ ои метал- улироваЕа - архимедова выталкиваю Еаэр - сила аэродинамическствия потока отходящего газа, Н Сила тяжести фурмы опредгласно выражению 6 =(пф+ п)в+ п)н) 9,где аф - масса конструкции фур щв - масса воды, заполняю кг щая сила, Н ого воздей еляется со, кг,й фурм п)н - масса наслфурмы, кг;9 - ускорение свободное 9,81 м/с .Здесьгпн =а 1где а 1 - коэчисленно раЬТ Лт о падения, равдК, (3) ональности,изменеей фуртурного вертера ния темпе му, при ре режима в р ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Киевский институт автосъезда КПСС(54) СПОСОБ КОНТРОЛЯВ КОНВЕРТЕРЕ(57) Изобретение относится к члургии, а именно к контролю и Изобретение относится к контролю иуправлению агрегатами черной металлургии, конкретнее к управлению кислороднымиконвертерами, и может быть использовано вконвертерных и других сталеплавильных цехах.Цельюние точносвертере,В процессе продувки конвертернойванны на фурму действуют силы тяжести,реакция опор фурмы, сила реактивной тягиистекающего из фурменного наконечникакислорода, архимедова сила и сила аэродинамического воздействия потока отходящего газа6 - Е - Ерт - Еа - Еаэр = О, (") изобретения является повышети контроля уровня ванны в кон 0 - сила тяжести фурмы, Н;Е - реакция опор фурмы, Н;Ерт - сила реактивной тяги, Н; оения на поверхности(Лт - Лт,) =а 1 ффициент пропорци вный 9,2 кг/с;0- время запаздываниатуры воды, охлаждаю ком изменении темпе бочем пространстве ко(8) 3я Ьс аз Ьв Ьв 35(9) Нп = Ьв - Ьс - Нф К+1 (5) слорода при вхоода при входе в бьем к где у 1 - удельныи оде в сопло, м /кг;3Р 1 - давлениесопло, Па; таллическоие е ине кам где р - плотностьэмульсии перед прпании футеровки,я 1 с - УРОВЕНЬ В45 янии при среднейдля кампании футероваз - коэффисти, значение котоометрическимпространства конвнии по футеровке/ 2,Ьв-уровень ватывэемый от внут(6) 55 ща, м;1 с - уровнии, м; ки равный дл адиабат4- показател омного газа- удельная ода, равная- температухат лор газовая постоянная260 Дж/(кг К);а кислорода при вх сопло, К.Гак как измер давления кислоро труднено, можно перед фурмой и вь счи- днинны в конвертер енней поверхно ень ванны в спокойном состоя эффиц ент; объем орода перед у - уцельныимой,м /кг; ика алла соответственно текущее и в начале работы с новой фурмой, с;д т - приращение времени запаздывания изменения температуры воды, охлаждающей фурму, при резком изменении температурного режима по сравнению с начальным, с.Сила реактивной тяги вследствие истечения кислорода из фурменного наконечника выражается формулойРрт = П 16/+ (Рвых Рср) Явых П (4) где гп - р Ч - массовый расход кислоро 160да, кг/с;р - плотность кислорода пзои нормальных условиях, равная 1,43 кг/м;Ч - объемный расход кислорода признормальных условиях, м /мин;Я - скорость истечения кислорода из сопла,м/с;Рвых - давление кислорода в выходном сечении сопла, Па;живых - выходное сечение сопла, м;и - число сопел в фурменном наконечнике,Для сопла Лаваля значение Рвых -Рср= О, поэтому вторым слагаемым можно пренебречь.Считая, что потери на трение о стенки и завихрение при истечении кислорода из сопел Лаваля можно компенсировать эффектом неполного его расширения, расчет величины 1 И можно произвести по формуле для обычных сопел с учетом критических параметров рабочего тела ние удельного объема иа при входе в сопло зазмерить эти параметрыразить И/ в виде Р - давление кислорода перед фурмой,Па.Коэффициент аг определяют тарировкой фурмы при продувке в свободном про странстве (окружающую среду), принимаятемпературу кислородного дутья равной температуре воды, охлаждающей фурму, с учетом соотношений (5), (6) 10 2 КйвТ 1 сваг -(К+1) усвРсвгДе Т 1 св - темпеРатУРа кислоРоДа пРи вхоДе в сопло, равная температуре воды, охлажда ющей фурму, К;усв - удельный объем кислорода передфурмой, измеренный при продувке в свободном пространстве, м /кг;зРсв - давление кислорода перед фурмой, измеренное при продувке в свободном пространстве, Па.Архимедова выталкивающая сила выражается формулой где р, - плотность газошлакометаллической30з.б - наружный диаметр фурмы, м;Нп - глубина погружения фурмы вэмульсию, м,Учитывая то, что можно принять газошлакомеодувкой в с р дкг/м;анны в спокойном состомассе садки в середине ки,м;циент пропорционально- рого определяется по геданным рабочего ертера в середине кампа при средней массе садки, - положение фурменного наконетносительно уровня спокойного мм,"вУчитывая, что в рассматриваемом случае дозвуковой области числа Маха (М), представляющие собой отношение скорости газа к скорости звука в данной среде, М 1, общее сопротивление набегающему потоку близко к нулю, величиной силы аэродинамического воздействия потока отходящего газа на фурму ввэр можно пренебречь.Решая совместно уравнения (1) - (6) и(11) относительно йв, получимл,+кл. -. Таким образом, сила тяжести фурмы сводой компенсируется реакцией ее опор, ав процессе продувки - также архимедовойвыталкивающей силой и силой реактивнойтяги кислорода, вытекающего из сопел фурменного наконечника, В то же время в процессе продувки изменяется сила тяжестифурмы вследствие наслоения на ее поверхности шлакометаллической эмульсии. Измерение времени запаздывания изменениятемпературы воды, охлаждающей фурму,при резком изменении температурного режима в рабочем пространстве конвертерапозволяет в конечном итоге определить толщину налипшего слоя и учесть его массу вдальнейших расчетах, Для учета влияния нарезультаты расчета силы реактивной тягикислорода, истекающего из сопел фурменного наконечника, измеряют давление иудельный объем кислорода перед фурмой.Учет дополнительных параметров позволяет определять уровень ванны в конвертерес более высокой точностью по сравнению сизвестным способом,П р и м е.р. Измеренные на 10-й минутепродувки значения пазоаметров составили;Нф = 1,1 м; Ч = 400 нм /мин; Р = 139202 Н;дт=25 с; Р = 12 10 Пэ; у = 0,058 м /кг,Параметры фурмы (для конвертера емкостью 160 т); гпф = 13,78 10 кг; гпв= 400 кг;б = 0,2 м; а 1 = 9,2 кг/с; аз=14,110 кг/м,Измеренные параметры при тарировке фурмы при продувке в свободное пространстворавны: Т 1 св = 308 К, св = 0,060 м /кг; Рсв =з=11,7 10 Па. Найденное для сеоедин ы кам 5пании по футеровке при средней массе садки значение и 2 равно 1,28, Послеподстановки данных в формулу(12) для ванны с Ьс = 1,5 м получим бв = 4,79 м.Уровень ванны в спокойном состоянииизмеряют, например, с помощью измери 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 тельного щупа, приваренного к фурме, перед началом продувки после заливки чугуна или рассчитывают по массе металлозавалки с учетом износа футеровки,В качестве технических средств могут быть использованы, например, следующие приборы: для измерения расстояния фурменного наконечника до уровня спокойной ванны - преобразователь угол поворота - код, связанный с приводом фурмы, для измерения времени запаздывания изменения температуры воды, охлаждающей фурму, при резком изменении температурного режима в рабочем пространстве конвертера (ввод присадок, изменение расхода кислорода) - таймер, запускаемый в момент резкого изменения температурного режима и останавливаемый в момент соответствующего изменения температуры охлаждающей воды, для измерения реакции опор фурмы - датчик типа ДСТБ - С - 060, установленный в месте подвеса фурмы, для измерения давления кислорода перед фурмой - датчик типа ДМ, для определения уровня ванны в конвертере - УВ К СМ - 1810.Объемный расход кислорода при нормальных условиях измеряют, например, по перепаду давления на местном сопротивлении с коррекцией по давлению, температуре и влажности кислородного дутья, а удельный объем кислорода перед фурмой - по отношению величин расхода кислорода,измеренного при параметрах продувки, и расхода кислорода при нормальных условиях.Испытание макета, реализующего изобретение, показало, что использование способа контроля уровня ванны в конвертере позволяет осуществлять контроль процесса с более высокой точностью (количество плавок, находящихся в заданных пределах с первой повалки, возрастает на 5%); что снижает себестоимость стали и повышает ее качество.Экономическая эффективность обеспечивается за счет повышения производительности конвертера нэ 1,1%, сокращения расхода огнеупорных материалов на 2 О,Формула изобретения Способ контроля уровня ванны в конвертере, включающий измерение положения фурмы относительно неподвижных конструкций конвертера, расхода кислорода, реакции опор фурмы с учетом выталкивающей силы, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью повышения точности, дополнительно измеряют время запаздывания изменения температуры воды, охлаждающей фурму, при резком изменении температурного режима в рабочем пространстве кон1731825 10 15 20 25 30 40 45 50 Составитель Н. ЦерковницкийТехред М.Моргентал Корректор Т. Палий Редактор Н. Тупица Заказ 1558 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб;, 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101 вертера, давление и удельный объем кислорода перед фурмой, фиксируют время изменения температуры воды, охлаждающей фурму, при резком изменении температурного режима в начале работы с новой фурмой, определяют приращение времени запаздывания изменения температуры воды, охлаждающей фурму, при .резком изменении температурного режима по сравнению с начальным, определяют силу тяжести фурмы с учетом наслоения на ее поверхности, силу реактивной тяги вследст вие истечения кислорода иэ фурменного наконечника и рассчитывают уровень ванны в конвертере из баланса сил, действующих на фурму.