Способ управления кислородно-конверторной плавкой

Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 1 ц 889715(51)М. Кл. С 21 С 5/30 зааударстееиный комитет ио делеи изобретений и открытий(72) Авторы изобретения Государственный всесоюзный центральный научноисследовательский институт комплексной автоматизации(5 Й) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ КИСЛОРОДНО-КОНВЕРТЕРНОЙПЛАВКОЙ Изобретение относится к автоматизации процессов черной металлургии и может быть использовано в кислородно-конвертерном производстве стали.Известен способ управления кислородно-конвертерной плавкой, в котором положение фурмы изменяют в зависимости от величины распределения кислорода 11.Однако данный способ не позволяет минимизировать период времени от начала продувки до момента вспенивания шлака, так как регулирование положения фурмы начинается после зажигания плавки. Увеличение периода времени от начала продувки до момента вспенивания шлака приводит к дополнительному прогару кислородной фурмы, потерям жидкого металла за счет разбрызгивания в бесшлаковый период продувки, а также к ухудшению десульфура 20 ции и дефосфорации металла.Известен способ управления кисло" родно-конвертерной плавкой, в котором положение фурмы изменяется в зависимости от количества шлака 21.Этот способ также не позволяет минимизировать период времени от начала продувки до момента вспенивания шлака, так как условия вспенивания шлака не определяются одной лишь его массой. Затягивание при этом периода наведения пенистого шлака приводит к указанным ухудшениям показателей .процесса.Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является способ управления кислородно-конвертерной плавкой путем изменения положения кислородной фурмы в зависимости от уровня шума кислородной струи 31.Однако такой способ не позволяет минимизировать период времени от начала продувки до момента вспенивания шлака, так как положение кислородной фурмы в начале продувки, когда наво,дится пенистый шлак, устанавливается5 889 ключает задатчик Ь(8) положения фурмы на первой ступени от входа регулятора 12 и одновременно подключает к регулятору 12 задатчик 7(9) положения фурмы на второй ступени. Далее сигнал с выхода регулятора 12 поступает, на вход привода фурмы 13. Путем изменения положения фурмы на двух ступенях в зависимости от массы кремния в чугуне. достигается минимальное значение периода вспенивания шлака в начале продувки, что обусловлено следующим. В самом начале продувки в конвертере 1 происходит оплавление выступающего над поверхностью жидкого чугуна металлического лома, и по истечении некоторого времени начинается реакция окисления углерода (зажигание плавки), что может быть установлено по резкому увеличению содержания окиси углерода в отходящих газах или проще всего по появлению факела над сталевыпускным отверстием (леткой) конвертера 1. Далее продолжает увели,чиваться количество шлаковой фазы, а выделение окиси углерода способствует эмульгированию жидкого металла в шлаке. При определенных условиях происходит вспенивание шлака за счет обезуглероживания эмульгированных в него корольков металла. Момент вспенивания определяется по исчезновению Факела над леткой конвертера, так как поднимающаяся до уровня летки шлаковая пена закрывает доступ к ней конвертерным газам. На период времени от начала продувки до момента вспенивания оказывают сильное влияние как положение Фурмы, так и масса кремния в чугуне, поданного на плавку. Поскольку после зажигания плавки в окислительных процессах начинает участвовать углерод и на скорость окисления углерода также влияет положение Фурмы, то это,обуславливает различный характер влияния положения фурмы до зажигания плавки и после него на период вспенивания. Далее, чтобы определить оптимальные значения высоты Фурмы на первой и второй ступенях необходимо иметь модель связи периода вспенивания с массой кремния в чугуне, положением фурмы на первой ступени и на второй. Требуемую модель можно получить статистическими методами. Для этого снацала по ряду плавок определяют среднее время зажигания плав 715 бки,Затем собирают необходимые статис.тические данные, варьируя высоту фурмы на обеих ступенях от плавки к плавке и фиксируя при этом массу кремния и пе- З риод времени от начала продувки до момента вспенивания шлака,. По собранным данным проводят подбор адекватной модели периода вспенивания, с помощью которой расчитывают оптимальные поло-.16 жения фурмы на первой и второй ступе-нях в зависимости от массы кремния в чугуне.Для условий продувки чугуна в о 360-тонном конвертере с интенсивностьюпродувки кислородом 1000 нм/мин, атакже при следующих диапазонах изменения:- положение фурмы на первой 10 ступени 3,5-4,5 м;- положение фурмы на второйступени 2,5-3,5 м;С , . - масса кремния в чугуне 1,551,85 ти при среднем времени зажигания плавки 1 мин получена модель:16760,75-925,00 Ьср, - 1013,66г 16073 45 Св 54 42 ф ф 2+Г 6 О,М Ьф,Б, +205,52 Ч +4043,19 щ где . - период вспенивания (с).Поскольку две. переменные п и и,Р Жявляются управляемыми, а третья переменная С; - только контролируемой, то оптимальные значения 6", идолжны быть выражены через С , Для61,этого, задавая различные значения величине С в заданном диапазоне численным методом минимизации полученыоптимальные значения Я и и"Р . Рхк(м) (м)С1,649 т 45 305С. ) 1,649 т 3,5 2,95где С . - величина сигнала с выходаблока умножения 5, равнаямассе кремния в чугуне;Ь - величина сигнала с выходазадатчика 6(8) положенияфурмы на первой ступени;Ьф - величина сигнала с выходаюазадатчика 7(9) положенияфурмы на второй ступени,Применение предполагаемого изоб 55ретения позволяет уменьшить прогаркислородных фурм и продлить срок ихслужбы за счет сокращения периоданаведения пенистого шлака в началепродувки, Кроме того, уменьшаются889715 1 беэ учета массы кремния в поступившемна плавку чугуне, а масса кремниятакже оказывает сильное влияние наобразование пенистого шлака. Крометого, устанавливаемое в начале продув- зки положение фурмы остается постоянным на всем периоде времени от началапродувки до момента вспенивания шлака, хотя характер влияния положенияфурмы на образование пенистого шлака 0до момента зажигания плавки и посленего, когда в окислительных процессах начинает принимать активное участие углерод, является различным, Таким образом, способ приводит к уве,личению периода времени от началапродувки до момента вспенивания шлака; при этом кислородная фурма дольше подвергается воздействию факела,что усиливает ее прогар и сокращает . мсрок службы. При более позднем вспенивании шлака также увеличиваютсяпотери жидкого металла за счет разбрызгивания и ухудшаются десульфурация и дефосфорация металла. 2Целью изобретения является продление срока, службы кислородных фурмэа счет уменьшения их прогара.Указанная цель достигается тем,рто согласно способу управления кис- золородно-конвертерной плавкой в периоднаведения пенистого шлака путем изменения положения кислородной фурмы, впериод наведения пенистого шлака осуществляют перемещение фурмы двумя сту- зпенями, причем время перехода с первой ступени на вторую выбирают равным среднему периоду времени зажига,ния плавки, найденному по несколькимпредыдущим плавкам, а положение фурмы на каждой ступени устанавливаютв зависимости от массы кремния в чугуне, поданном на плавку,Положение фурмы на первой и второй ступенях определяют из следующей43математической модели периода вспенивания:1 = а + а, Ьр, абр аС;++ аЬ а, ЬС;ац С;,6где ь - период вспенивания шлака;Ь,р, - высота фурмы на первой ступени;й,- высота фурмы на второй ступени;С; - масса кремния в чугуне;е; - коэффициенты полинома, определяются методом наименьших квадратов,4путем подстановки в модель измеренного значения массы кремния в чугуне, поданном.на плавку, и с последующим перебором значений 6 ф, и 6 в заданных технологических диапазонах с фиксированным шагом, равным одной десятой величины соответствующего технологического диапазона, при этом для текущей плавки-выбирается высота фурмы " и Ь" , соответствующая нафаименьшей величине .На чертеже показана блок-схема системы управления, реализующая предложенный способ.Система управления кислородно-кон- . вертерной плавкой содержит конвер" тер 1, датчик 2 массы чугуна, ковш 3 с чугуном, датчик 4 концентрации кремния в чугуне, блок умножения 5, задатчик 6 положения фурмы на первой ступени для низкого содержания крем- ния в чугуне, задатчик 7 положения фурмы на второй ступени для низкого содержания кремния в чугуне, задатчик 8 положения фурмь на первой ступени для высокого содержания кремния в чугуне, задатцик 9 положения фурмы на второй ступени для высокого содержания кремния в чугуне, пороговый элемент 10, программный блок 11, регулятор положения фурмы 12, привод фурмы 13. Способ управления кислородно-конвертерной плавкой в конвертере в период наведения пенистого шлака осуществляют следующим образом.С помощью, датчика 2 измеряют массу чугуна в ковше 3, поденного на плавку, а датчиком 1 измеряют содержание в нем кремния. Сигналы с выходов датчиков 2 и ч поступают на два входа блока умножения 5, выходом которого является сигнал, соответствующий массе кремния в чугуне. Сигнал с выхода блока умножения 5, а также сигналы с выходов задатчиков 6-9 поступают на входы порогового элемента 10, который при величине массы кремния в чугуне меньше критического значения, подключает выходы эадатчиков б и 7 к входу программного .блока 11, а при величине массы кремния в чугуне больше критического значения отключает выходы задатчиков 6 и 7 и одновременно подключает выходы эадатчиков 8 и 9 к входу программного блока 11. Программный блок 11 в заданный момент времени от начала продувки от889715 8ляют из следующей математической модели периода вспенивания:+ аЬф аг Ьж, Ь,аЬ, С;+5 22 рх гл срр 0 1 а з 0где Т - период вспенивания шлака;- высота фурмы на первой сту-пени;Ь, - высота фурмы на второй сту- фО пени;С,; - масса кремния в чугуне;а - коэффициенты полинома, определяются методом наименьших квадратов,1 путем подстановки в модель измеренного значения массы кремния в чугуне,поданном на плавку, и с последующимперебором значений Ьи Ь,р в заданных технологических диапазонах сфиксированным шагом, равным однойдесятой величины соответствующеготехнологического диапазона, при этомдля текущей плавки выбирается высотафурмы Ь" и Ь" , соответствующая над именьшей величине т-.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Патент ФРГ Ю 1458827,кл. С 21 С 5/30, опублик. 24,06.71.2. В 1 цш В. 5 сЬиаг 1 гепЬегу 1,Ч.н 5 йее 1 Тнези 1966, ч. 193, Ф 5123Р. 419-422.3. Авторское свидетельство СССРИ 335287, кл. С 21 С 5/30, 1969. потери металла в начальный бесшлаковый период продувки и улучшается десульфурация и дефосфорация металлаДля реализации предполагаемого изобретения требуется изготовление соответствующих задатчиков, порогового элемента и программного блока, пос ле чего становится возможным автоматическое управление положением фурмы в начале продувки,формула изобретения 1. Способ управления кислородно- конвертерной плавкой в период наведения пенистого шлака путем изменения положения кислородной фурмы, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью продления срока службы фурмы за счет уменьшения их прогара, в период наведения пенистого шлака осуществляют перемещение фурмы двумя ступенями, причем время перехода с первой ступени на вторую выбирают равным среднему периоду времени зажигания плавки, найденному по нескольким предыдущим плавкам, а положение фурмы на каждой ступени устанавливают в зависимости от массы кремния в чугуне, поданном на плавку.2. Способ по и. 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что положение фурмына первой и второй ступенях опредеИИПИ 00/45 Гираж 621 Подписное аказ лиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул, Проектная, 4