Способ управления плавкой стали в конверторе

(511 4 Се ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К по п. 1, о т л1тем, что времяуры 4 Т и величи 2. Способчающий прирост темп дозы С охлад теля определяют по фор ааайа=а ЬСТа, ьС=а,ьТС=а 60 уд-=со пз ; при ЬТ 60 С; при ьТ 60 С,ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ СКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Всесоюзный научно-исследовательский и проектный институт систавтоматизации управления1,72) В.А. Карлик, Ю.А, Успенский,В,М, Шефтель, Е.З. Кацов, Д,И, Туркенич, Ю, А, Романов и Э.А, Левин(541 (57 1. СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПЛАВКОЙ СТАЛИ В КОНВЕРТОРЕ, включающий контроль расхода кислорода и нейтрального газа во время продувки жидкой стали, а также состава отхо,цящих газов и изменение соотношения расходов кислорода и нейтрального газа, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения стойкости огнеупорной футеровки и снижения потерь легирующих элементов эа счет регулирования температурного режима плавки, дополнительно во время разогрева ванны измеряют температуру (Т) металла, вычисляют ее первую производную по времени, сравнивают ее с заданным значением скорости изменения температуры и отрабатывают превышение значения первой производной по времени над заданньм значением уменьшением расхода кислорода, а в случае снижения величины первой производной по сравнению с заданным значением отрабатывают ее отклонение увеличением расхода кислорода при сохранении постоянным суммарного расхода газов в дутье, вычисляют содержание углерода в стали по измеренным значениям расхода и состава отходящих газов, при достижении температурой металла критической по условиям футеровки конвертора температуры Т определяют разность между эаданйым остаточным содержанием углерода и его текур 1 им значением, определяют время ср выгорания углерода до заданного остаточного содержания его в стали, рассчитывают возможный прирост за это время температуры ьТ стали, рассчитывают соответствующую этому приросту температуры дозу С охладителя и вводят ее в агрегат для снижения температуры, причем в период снижения температуры, вызванной введенной дозой охладителя, поддерживают соотношение расходов кислорода и нейтрального газа равным его значению в момент достижения Тр, затем продолжают продувку стали смесью кислорода и нейтрального газа с заданной скоростью изменения температуры до заданного значения углерода в стали и при очередном достижении Т проаРцедуру расчета и ввода охладителя повторяют,1252350 1 2 3з 3Сг 0 +С= в -Сг+СО где а С - разность между текущим значением содержания углерода в стали и заданным остаточным. Изобретение относится к чернойметаллургии, а именно к процессамстали,Цель изобретения - повышение, стойкости огнеупорной футеровки иснижение потерь легирующих элементов эа счет регулирования температурного режима плавки.На фиг. 1 представлена блок-схема устройства, реализующего способ;на фиг, 2 - кривые характеризующиепредлагаемый способ,футерованный стапеплавильныйагрегат 1 оснащен трубопроводами2 и 3 для подвода соответственнокислорода о н нейтрального газа(например, аргона Аг). Датчики 4 и5 расхода О и Аг соединены ссоответствующими входами регулятора 6 соотношения, выход которогосвязан с регулирующими клапанами7 и 8 на линиях подачи соответственно аргона и кислорода, а третийвход регулятора 6 соотношения соединен с выходом регулятора 9 температуры. Причем клапан 8 имеет по отношению к клапану 7 отобратнуюхарактеристику.Входы регулятора 9 соединены сэадатчиком 10 и блоком 11 формирования сигнала, пропорциональногопроизводной от изменения температуры стали во времени (ЙТ/Й).Датчик12 температуры (Т) стали подключенкак к входу блока 11, так и к одному из входов, вычислительному илиупраляющему, блока 13, предназначенного для формировайия сигнала одостижении критического значения поусловиям футеровки температуры (Т )металла, вычисления величинЬТ и С и выдачи соответствующегоэадающего воздействия на дозатор14, где а - времь,выгорания углерода до заданного остаточного содержания в стали; 1 Т - прирост температуры; С - величина дозы охладителя в аа,а - коэффициенты, определяемые ф ф э по данным предыдущей плавки,Информация о количестве углеродав стали поступает с выхода блока 15, содержащего датчик для контроля расхода отходящих газов, связанного с 5 диафрагмой 16, датчики определенияих состава и элементы вычисления содержания углерода в стали по формулам1 О С=О,ОЗЗЗ+0,00 128=0,00536 Ч /СО, +СО дСЖ где Ч, - расход отходящих газов;С 00 - содержание СО в отходящихгазах;СОо - содержание СО в отходящихгаз ах,Выход датчика 12 температуры нуправляющий выход блока 13 соединены свходами регулятора 17 подачи охладителя.Вариантом способа является непрерывный ввод охладителя после достижения Т , причем эта операция используется в качестве регулирую.щего воздействия для стабилизациитемпературы стали на уровне Т=ТСоотношение расходов кислорода и50 природного газа при этом поддерживается на уровне, на котором ононаходилось в момент достижения Т .Значение Т выбирается в диапазоне 680-1760 С и определяется экс 35 ппуатационнымн допусками примененной футеровки сталеплавильного агрегата.Оптимальное значение скоростиподъема температуры стали опреде 40 ляется исходя из следующих зависимостей,Процесс окисления железохромуглеродистого расплава подчиняется закономерностям, вытекающим из условий 45 равновесия суммарной реакцииКоцстднта раннонесия этой реакции,зависящая только от температуры, может быть записана следующим образом;/3 Т 5а Я ссг 2 Огде а; =311 Г;, 1=Сг, С; для практических целей асоТаким образом каждому уровню теь 1 О пературы и/или парциального давления СО соответствуют вполне определенные равновесные соотношения содержаний углерода и хрома. В случае, когда эта величина ниже фактического ее значения, предпочтительнонаправление развития реакции (1) вправо, при этом углерод подвергается окислению, а отношение содержаний хрома и углерода растет до достижения равновесного уровня цри данной температуре. Более высокое по сравнению с равновесным соотношение содержаний хрома и углерода ведет кпреимущественному окислению хрома, д что продолжается до тех пор, пока не будет достигнуто ранновесн для данных условий соотношения хрома и углерода,30Иэ выражения (2) следует, чтопри прочих равных условиях предпочтительное окисление углерода (высо,кое равновесное значение соотношения а / ) может быть достигнутоцзсг 35соответствующим уменьшением парциального давления СО в образующихся газообразных продуктах реакции. Применительно к условиям аргонокислородного рафинирования это обеспечивается40увепичением доли аргона в дутьевойсмеси, При заданной величине Рсоравновесное соотношение содержанияхрома и углерода определяется величиной константы равновесия, которая,н свою очередь, находится в обрат 45ной занисимости от температуры, причем, чем ниже величина К, (или чемвыпе температура), тем выше равновесное отношение содержаний хрома50и углерода, т,е. тем вероятнее преимущественное окисление углерода приминимальных потерях хрома,Таким образом, процесс обеэуглероживания должен характеризоваться более низким Рс или повьппеннойсодолей аргона в дутье и максимально возможным уровнем температуры,Оццако поддержание низкого окцслитецьцого потенциала дутья недопустимо умецьпает производительностьсталеплавцльного агрегата, а чрезмерный перегрев металла, целесообразцьп 1 с позиций термодинамики, ненприемлем так как ведет к разрушению футеронки и как следствие - к низкой ее стойкости и даже к авариям.Следовательно задачей оптимизации является выбор и поддержание необходимого окцслительного потенциала дутья и проведение процесса втемпературных условиях, гарантирующих мицимальцый угар хрома и удовлетворительную стойкость огнеупорной футеровки. Простого ограничения верхнего предела разогрева стальной наины недостаточно, так как большое значение имеет и скорость выхода температурыоптимальную область, Чрезмерно высокая скорость подъема температуры является следствием избыточногоокисления хрома, которое происходитс выделением большого количестватепла (реакция окисления хрома оченьэкзотермична, особенно при низкихтемпературах).;1 ля оценки важности параметраскорости разогрева хромосодержащего расплава при его продувке аргонокнслородными смесями .в лабораторных условиях были проведены эксперименты, результаты которых обобщенына фиг2,Согласно приведенным данным, выявляется оптимальная для данного содержания хрома скорость подъема температуры, при которой обеспечиваетсяминимальный угар хрома. Левая частькривой объясняется затягиванием процесса во времени, приводящим (кромепотери производительности) к преимущественному окислению хрома при пониженных температурах проведения начальной стадии процесса. Избыточныйугар хрома наблюдается при поньппенной скорости подъема температуры,которая является следствием чрезмерного окисления хрома,Для расплавов, содержащих 16-183хрома, оптимальная скорость подъематемпературы 8-14 С/мин для содержащих 13-157. 10-16 С/мин,Разогрев ванны следует вести соптимальной скоростью до достиженияпредельно допустимого (критического)уровня температуры с точки зрениясохранения футеровки, такими темпе 125ратурами являются 1680-1760 С (в эаовисимости от содержания хрома).Таким образом, поддерживая заданную скорость нагрева метапла и ограничивая верхний предел роста температуры путем оптимального регулирования состава подводимого дутья иприсадок охладителей, можно обеспечить минимальный угар хрома дажепри высоких исходных его содержаниях,Значения коэффициентов а, а,а определяются по данным предыдущей плавки как неличины, позволяющиесогласовать результаты расчета сфактическими результатами прошедшей плавки,Так а определяется как величина,обратная скорости выгорания углерода при температурах, близких крити ческой, причем периоды, связанныес падением температуры иэ-эа вводаохладителя, из рассмотрения исключаются. а 1=1/Ч , где Ч - фактическая скорость выгорания углерода,йсравная . Коэффициент а опреД Рделяется как скорость подъема температуры стали и равна ЙТ/с 1 на Участках, не связанных с падением температуры вследствие ввода охладителя. Коэффициент аэ определяетсяОфФ по формуле а =- где СТ фдоза введенного однократно охладителя; ьТ - фактическое изменение температуры в результате ввода дозы СРеализация способа состоит в следующем,Под действием продуваемой через расплавленную сталь смеси 0 и Аг происходит (в основном) ныгорание углерода в стали, эа счет чего ее температура повышается Значение производной от изменения температуры, вычисленное блоком 11, поддер 52 350 5 1 О 15 20 25 30 35 40 45 живается на оптимальном уровне,установленном на задатчике 1 О, регуля"ором 9 температуры, вырабатывающим командное воздействие регулятора 6 соотношения кислорода иаргона н дутье, При достижениикритического значения температурыстали н блоке 13 осуществляется вычисление дозы охладителя (руды) ипо этому сигналу автоматическим доэатором 14 осуществляются взвешивание вычисленного количества охладителя и его ввод н агрегат, Уроненьмаксимального значения дозы охладителя, соотнетствующий снижению темонературы стали на 60 С выбранисходя иэ того, что при снижениитемпературы на величину, большуюо60 С, наблюдается заметное увеличение угара легирующих элементов, аменьшие дозы охладителя приводят кболее частому включению дозатора14, что отрицательно скажется надинамике регулирования температуры,3При реализации способа с непрерывным вводом охладителя при достижениизначения Т выход регулятора 17подключается на вход автоматизированного доэатора 14, по которомупередается задание на аналоговоедозирование материала. На вход регулирования регулятора 17 при этомпоступает сигнал с датчика 12 температуры, а на вход задания - сигнап,пропорциональный Т с блока 13.Таким образом, учет температурного режима плавки, введение в агрегат определенных доз охладителя длядоведения значения углерода до заданного значения изменением расходовкислорода и нейтрального газа всоответствии с заданной скоростьюизменения температуры позволяют повысить стойкость огнеупорной футеровки и сократить потери легирующихэлементов.1252350 г 0 р Ю 15 20 2орость гюдьеиа темлературы, С/мин Фиа. 2Составитель А. Аброси А. Шишкина Техред Л.Сердюкова,Коррек.ор Т, Колб да Заказ коми откаушс ул. Проектная, 4 Производственно-полиграфическое предприятие Угарадс9/27 Тираж 552 ВНИИПИ Государственно по делам изобретений 113035, Москва, Ж,Подписнета СССРтийя наб д. 4