Способ контроля текущего содержания углерода в конвертерной ванне

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК 19) 111) 6 5/ р С ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ СТВУ твиненковваЪ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИИ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТ(71) Центральный научно-исследовательский институт черной металлургии им. И.П,Бардина(54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ ТЕКУЩЕГО СОДЕР.ЖАНИЯ .УГЛЕРОДА В КОНВЕРТЕРНОЙ ВАННЕ(57) Изобретение относится к области черной металлургии, конкретнеек контролю содержания углерода в конвертерной ванне. Цель изобретенияповьппение точности контроля. Существо изобретения заключается в том,что по истечении 607 среднего времени продувки по содержанию в отхо дящих конверторных газах окиси и двуокиси углерода и расходу газов рассчитывается текущая скорость окис ления углерода. В последние 407 вре мени продувки фиксируют точку перегиба на траектории скорости окисления углерода и текущее содержание углерода в конвертерной ванне опрел деляют по следующей формуле С ),=а; д Ч,/Я + Ь где 11; - текущее содержание углерода, 7: Ч, скорость окисления углерода, кг/мин Я - расход кйслорода через фурму 1 м/мин; а и Ь; - коэффициенты;Чс/О= Ч,/Ч Чс/Ч - значение скорости окисления углерода в точке перегиба на траектории;- значение расхода кислорода через фурму при Ч = Ч, . 1 э.пф-лы. 3 ил, 2 табл.Изобретение относится к чернойметаллургии, конкретнее к контролюуглерода н конвертерной ванне.Цель изобретения - повышение точности контроля текущего содержания 5углерода в конвертерной ванне,На фиг.1 представлена блок-схемадля осуществления способа; нафиг,2 - графическая зависимость текущего содержания углерода, как функЧ,ция величины отношения ь ; наЧфиг.3 - типичная траектория сксрости окисления углерода.Способ осуществляется посредстном блок-схемы, включающей газоана-лизатор 1 контроля состава отходящихгазов и датчик 2 расхода отходящихгазов, соединенные с блоком 3 корректировки расхода отходящих газов 20по их плотности, выход блока 3 соединен с первым входом блока 4 определения скорости окисления углерода,а второй и третий входы блока 4 - сгазоанализатором 1 контроля содерания СО и СО в отходящих газах ичетвертый вход блока 4 - с реле 5времени продувки. Датчик б расхода кислорода соединенный с блоком 7усреднения, выход которого соединен З 0с блоком 8 деления, а блок 4 через,блок 9 усреднения скорости обезуглероживания соединен с вторым входомблока 8 деления. Второй выход блока9 через блок 10 сглаживания скорости обезуглероживания соединен с запоминающим устройством 11, второйвход которого соединен с выходомблока 8. Один выход запоминающегоустройства 11 через анализатор 2 определения перегиба на траекториисглаженной скорости обезуглероживания соединен с блоком 13 данных о точке перегиба, а второй выход блока 1 вс вторым входом блока 13 через45блок 14 вычитания, который соединенс блоком 8, соединяется с блоком 5выбора связи, вьгход которого соединенс входом блока 1 б определения текущего содержания углерода. Второй выход блока 14 соединен с вторым вхо 50дом блока 1 б,.вьгход которого соединенс регистрирующим прибором 17. В последние 407, времени средней длительности продувки конвертера, когда скорость окисления углерода на чинает уменьшаться, существует зависимость этой скорости от содержания углерода в металле, Эта зависимость может быть использована для оценки текущего содержания углероа, если известна скорость обезуглероживания.Установлено, что наибольшая точность оценки содержания углеродадостигается при использовании ., в каЧсчестве аргумента величины л .ЧЗависимость содержания углеродаЧсот величины д - существенно нелиГнейна. Анализ 200 экспериментальныхплавок показывает, что минимальнаядисперсия содержания углерода относительно линии регрессии в коорцинатахг Ч1,С ) -обеспечивается применением кусочно-линейной апроксимации,т.е. использованием в качестве траектории оценки ломаной линии,По данным опытных планок выявленб оптимальное число разбиений (отрезков), равное 20. На каждом прямолинейном отрезке, который характеризуется своими коэффициентами гг, и Г, производится оценка содержания углерода по зависимости, Однако минимальное отклонение расчетного содержания углерода от действительного достигается при адаптации коэффициентов х; и Ь; по результатам предьдуших плавок. Определение текущего содержания углерода и адаптацию коэффициентов д, и 6 проводят следующим образом.Предварительно на 20-30 планках для каждого 1 отрезка в последние 5-7 мин (около 407 средней общей длительности плавок) продувки конвертера измеряют расходы кислорода О и отходящих газов Ог, состав отходящих газов на содержание з них СО, СО , 0 , И Н , А. Вычисляют скорость обезуглеро;кивания металла М, и опреде - ляют ее траекторию по времени до конца продувки. Данные опытных плавок показывают, что точка перегиба на траектории скорости обезуглероживания определяется выполнением условияЧиЧпЧ,со - 1 Чр,(1) где Чс И - скорость окисления углерода на и -м измерении.Зависимость (1) характеризует уменьшение 9 на четырех следующих1 О В реальных условиях конвертерного цеха измеренные значения расходов кислорода 0 и отходящих газов а также расчетные значения Ч с целью усреднения скачков и флуктуаций, возникающих при измерениях, требуют усреднения, которые осуществ-, ляют по формуле скользящего среднего У = У+ 1/щ (У - У, ), где У - измеряемый параметр; У - среднее значение измеряемого параметра;среднее значение на предыдущем шаге, п - шаг усреднения (6 с).П р и м е р. В 350-тонных конвертерах проводят 150 опытных плавок с измерением по ходу продувки состава отходящих газов на содержание в них СО, СО, ОН, И, Аг в пределах О - 1002;.расхода кислорода до 1200 м/мин, расхода отходящих газов по трубе Вентури до 1,510 маймин действительного содержания углерода в конце продувки в пределах 0,04-0,3 и времени продувки, среднее значение которого составляет 18 мин.Рассматривают порядок расчета для одной плавки. Принимают во внима-. 50 друг за другом точках измерения. Еслиусловие (1) выполняется, то это означает появление точки перегиба на траектории Ч в момент и -3 измерения.Этой точке соответствуют следующиезафиксированные значения Ч ь= Ч, -скорость окисления углерода в точкеперегиба траектории Ч, Ц - расходкислорода при Ч = Ч . Данные в точке перегиба используются в формулерасчета текущего содержания углеродав конвертерной ванне,Путем сопоставления значений 1 С 1с действительным содержанием углеро-да в конвертерной ванне 1 С 1 методом 15наименьших квадратов определяют значения коэффициентов о. и 5 для каждого из отрезков, которые являются.исходными данными для расчетов текущего содержания углерода на последующих плавках и адаптации этих коэффициентов по результатам предыдущихплавок. Например, точка А (фиг.2) имеет координаты 1 С 1 = 0,122, д -л 0 Ч 25= 0,61. Уравнение отрезка АБ имеетл Чсвид ГС 3 д = -0,16 д- + 0,2, где а = 30- -0,16, б = 0,2. Подобные уравненияимеют все 20 отрезков,.По окончании каждой плавки действительное значение углерода 1 С 1 попадает. в участок ограниченный ис 35ходным з отрезком, характеризуемыйнекоторым .заданным интервалом по .содержанию углерода и коэффициентамий; и 6. Затем производят сравнениел 40расчетного значения .1 С 1 с дейст -вительным содержанием углерода 1 С 1по формуле 1 С 1 - С 1 = лС 3, гдедС 1 - предел точности расчета, который по данным опытных плавок сос 45тавляет величину 0,1 С. Если налюбом из участков расчетная величиина С 1 отклоняется от 1 С 1 более, чемна 0,1 С 1, то для этого отрезкапроводят адаптацию коэффициентов а;и 5 методом наименьших квадратов .Для этого определяют линию регрессии,имеющую минимальную дисперсию содер,жания углерода между тремя точками.Две точки имеют координаты концов ;отрезков, а третья точка - координаты, соответствующие действительномусодержанию углерода в конвертернойванне (точка Д ). Например, между точхами А,В,Д линией регрессии является отрезок АБ. Однако в результате адаптации коэффициентови 1 между отрезками АВ и ВС появляется разрыв, устранение которого осуществляется присвоением точке В координат точки Е, т.е. совмещением начала отрезка ВС с концом отрезка АЕ. Исследования данных опытных плавок показывают, что такое совмещение отрезков практически не влияет на точностьлрасчета 1 С 1 и составляет в среднем величину 0,02-0,03 .С 1. В табл,1 приведвно сопоставление результатовлопытных плавок, где С 1, С 1 - расчетное и,действительное содержаниел углерода в конвертерной ванне; д С,1л -С 1 - отклонение расчетного 1 С от действительного 1.С с адаптацией и без адаптации коэффициентов; И количество плавок. Сопоставление данчых в табл. показывает, что наибольшая точность расчета текущего содержания углерода 1.С 1 в конвертерной ванне достигается при адаптации коэффициентов а;и 6Корректрировка расхода отходящих газов по их плотности вызвана необходимостью приведения измерений к нормальным условиямние, что исходная траектория в коор 25 динатах 1 С 1 - ь - получена ранее наЧопытных плавках и представлена нафиг,2.С началом продувки конвертера данные о составе отходящего газа СО,СО,Н,О11 Аг с гаэоанализатора 1и значения расхода кислорода с датчика 2 поступают в блок 3, где происходит расчет скорректированногозначения расхода отходящих газов поих плотности и полученное значениепоступает в блок 4 расчета скоО 2 15рости обеэуглероживания Ч. Дополнительно в блок 4 поступают данныео соДержании СО и СО в отходящихгазах и управляющий сигнал уставкивремени, равного 11 мин, по истечение которого до конца продувки вклю 20чается блок 4 расчета Ч,.В табл.2 приведены данные измерений и расчетных значений через каждые 60 с в интервале продувки 1318 мин,Таблица 2 измеренных и расчетныхданных.Например, через 15 мин продувкис газоанализатора 1 получают СО27% СО, = 001% 0 = 2,6%, Н,1 30датчика 2 Ц,= 1,0 10 м/мин. Вблоке 3 получают г = 0,78 10 м/минй в блоке 4 - значение скоростиобезуглероживания Ч = 1100 кг/мин,Аналогичные расчеты приводят втабл.2 для всех минут продувки, Полученные в блоке 4 значения Ч усредняются в блоке 9 и поступают в40блок 8 деления. Данные о расхоце кислорода с датчика 6 поступают .в блок7 усреднения,и далее в блок 8, гдеЧопределяется отношение - . Так для45- 15 мин в блоке 8 имеем: Ч/Я =1,2. Иэ блока 9 усреднения Ч поступает в блок 10, где происходитсглаживание сигнала Ч по формулеЧс = Ч+ 05(Ч Чсь-)где Ч, - сглаженное текущее значение;Чь- - сглаженное предыдущее значение;Чс - усредненное текущее значение; 0,5 - коэффициент сглаживанияСигналы с блоков 8 и 10 поступают взапоминающее устройство 11. которое 55производит запись величин Ч /Я иЧ, по последним четырем интерваламвремени, следующих друг за другом. Сигнал с запоминающего устройства 11 поступает в анализатор 12 определения точки перегиба на траеткории скорости обезуглероживания и в блок 13 данных о точке перегиба, куда также подается сигнал с анализатора 12В последнем осуществляется проверка выполнения условиял15 с,11 1что свидетельствует о наличии точки перегиба на траектории скорости обезуглероживания.Из данных табл,2 видно, что точка перегиба появляется на 15 мин продувки. Анализатор формирует сигналы о данных точки перегиба и передает их в блок 13, где зафиксированыследующие данные: Ч, = 1100 кг/мин; и950 м /мин и Ч,/Я = 1,2. Из блока 13 и 8 сигналы подают в блок 14, где определяют величину ь - =Ч0Чс Чь0" (10данные блока 13Ъ Ч0-- данные блока 8, Сигнал из блока 14 подается в блоки 15 и 16, в которых происходит расчет текущего содер.лжания углерода 1 С в конвертерной ванне и адаптация коэффициентов . илоРасчет Спроизводят после определения точки перегиба до конца продувки, В этот период все расчетныег Лзначения .С 1 с заданным интервалом времени подаются на;регистрирующий прибор 17. В конце продувки (18 мин) зафиксированы следующие значения1050 м/мин Я= 0,6 104 м /мин С 1 = 008%и получены расчетом в блоках 3 и 4 данные Я, =- 0,45104 м/мини- = 0,6, что соответствует коор. динатам точки К. Вычисляем точностьлрасчета 0,02, так как л.1 С 3 0,1 С 3то производят адаптацию коэффициентов отрезка АВ, Точки А,В,С,Д имеютЧкоординаты А (С 0,12% л- =0- 05) В (С = 007% 1 -1 = 08)еС(С = 0,05%, д- = 1,2), Д(С =0,08%, ь - = 0 6), Уравнения отлрезков АВ и ВС имеют вид ГС = -0 16 дЧоьМетодом наименьших квадратов между точками А,В,Д определяют линию регрессии АЕ с минимальной дисперсии ей по содержанию углеродаС 1 и дейстлвительным С 1. Точка Е имеет коордиЧснаты Е(С = О 06 ь - = 0 8). Уран 0л нение отрезка АЕ имеет вид 1.С 1 =Чс-0 2- + 0 22 где а = -0 2Э Э Э1 ОЬ= 0,22,Для устранения разрыва между отрезками АЕ и ВС точке В присваиваем координаты точки Е. При изменении координатов точки В получаем уравне ние нового .отрезка ЕС, которое имеетл Чвид С 1 = 0,025 х д- + 0,08, гдеО = -0,025, б = 0,08. На последующих плавках расчет текущего содержания углерода производится с новымикоэффициентами и в случае отклонения расчетного значения содержанияуглерода от точности контроля, вновь 25проводят адаптацию коэффициентов а;и Б; в блоках 15 и 16 по предлагаемой методикеДанные опытных плавок показывают,что расчет текущего содержания угле 30рода в конвертерной ванне предлагаемым способом позволяет снизить количество плавок с 50 до бот общегоколичества, требующих додувки на коррекцию содержания углерода, увеличить стойкость футеровки с 570 до700 плавок и повысить выход годногометалла на 0,1 ,Формула изобретения401, Способ контроля текущего содержания углерода в конвертерной ванне, заключающийся в том, что по истечении времени равного 60 среднейдлительности продувки, измеряют содержание СО и СО в отходящих газах, расход отходящих газов, расход .кислорода через фурму и .по этим дан-,ным рассчитывают текущую скоростьокисления углерода, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения точности контроля текущего содержания углерода в конвертернойванне, дополнительно в последние 40 времени средней длительности продувки определяют траекторию скоростиокисления углерода по времени, накоторой фиксируют точку перегиба,а текущее содержание углерода в конвертерной ванне определяют по следующей формулеЧс-С.: а. д - +1,3 1улгде 1 Свтекущее содержание углерода в конвертерной ванне,;Ч - скорость окисления углерода, кг/мин;- расход кислорода через фурму, м /мин;а, и 5; - коэффициенты;ЧсД . в( фЧ - скорость окисления углерода в точке перегиба натраектории скорости окисления углерода;4 - расход кислорода через фурму при Чс = Ч,". 2. Способ по п.1, о г л и ч а ющ и й с я тем;,что. скорость окисления углербда в конвертерной ваннеопределяют по следующей формулеЧ = 0,00536 0 (СО + СО ),где Я - расход отходящих газовскорректированный по ихплотности, определяют последующей формулеЦ = Я, / 0,0125 (СО+И )+0,019 СО +.Кадар актор Н.Рогули Корректор В.Бу аказ 5995/25 оизводственно-полиграфическое предприятие, г Ужг ул.Проектная,4 1 г 00 1100 10 ПО ЮО Ю 0 700 ЮО Тираж 552, Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий13035, Москва, Ж, Раушская наб., д.4/