Способ управления конверторной плавкой

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК 127667 21 С 5 30 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ в, Д. И. Туркени. Шеголев ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИ(54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ КОНВЕРТЕРНОЙПЛАВКОЙ(57) Изобретение относится к областичерной металлургии, конкретнее к контролю и управлению конвертерной плавкой. Цель изобретения - увеличение выхода годного за счет снижения потерьметалла с выносами и выбросами. Способ управления конвертерной плавкойсостоит в измерении во времени продувки положения фурмы, расхода кислородамассы загустителя и разжижителя шлака,виброакустического сигнала звуковойчастоты и управлении положением фурмыпо величине этого сигнала при положении фурми в рабочем положении (Н ),равном 11-14 приведенным калибрам, атакже снижении на 15-25% начальногопрограммного значения расхода кислорода в зависимости от содержания СОв отходящих газах. Способ состоит так.же .в определении СО в отходящих газах, измерении виброакустическогосигнала на инфразвуковых частотах спомощью датчика, установленного в водоохлаждаемом тракте фурмы, определении отношения сигналов инфразвуковых(А) и звуковых (А) частот и изменений положения фурмы следующим образом: при 5 с А,/А 8 фурму опускаютна 25% от Н, , при 8 с А/А с 1 О фурму опускают на 50% от Н и вводят вконвертер загуститель шлака в количестве 10"15% от расчетного на плавку,при 1 с А/А с 2 фурму поднимают на50% от Н, при 0,5 с А/А с 1 фурмуподним т на 80% от.нтр и вводят вконвертер разжижитель шлака в количестве 25-30% от расчетного на плавку, а расход кислорода изменяют взависимости от соотношения СО и СО,причем при СО/СО Ъ 2,5 расход кислоро.да снижают, при СО/СО с 2,5 расходкислорода восстанавливают до начального программного значения, 1 з.п.ф-лы, 2 ил 1 табл, 1276671Изобретение относится к черной ме таллургии, конкретнее к контролю и управлению конвертерной плавкой.Цель изобретения - увеличение выхода годного эа счет снижения потерь металла с выносами и выбросами.На фиг. 1 представлена блок-схемаустройства для осуществления способа;на фиг. 2 " совмещенный график изменения виброакустического сигнала,соотношения СО/СО в отходящих газахи регулирование положением фурмы,расходом кислорода и присадками шлакообраэующих материалов во времени продувки, где А,/А - отношение виброакустического сигнала на инФразвуковойНи звуковой частотах: ч - начальныйпрограммный расход кислорода, (.,осниженный расход кислорода, Н - рабочее положение фурмы Нуп,звскорректированные значения положенияфурмы; 1 - время продувки.Способ осуществляется посредствомблок-схемы, включающей пульт 1 управления конвертером, измеритель 2 положения фурмы, измеритель 3 расходакислорода, гаэоанализатор 4 содержания СО и СО в отходящих газах блок5 контроля и расчета сыпучих материалов, блок 6 измерения виброакустичес кого сигнала, соединенный с блоком7 фильтров инфразвуковых и звуковыхчастот, сигналы с которого подаютсяна два входа блока 8 расчета отношения этих сигналов, выход блока 8 соединен с одним из выходов блока 9 расчета положения фурмы, второй вход которого соединен с измерителем 2 положения фурмы, один выход блока 9соединен с регулятором 10 положенияфурмы, измеритель 3 расхода кислорода и газоаналиэатор 4 через блок 11сравнения соединены с регулятором 12расхода кислорода, блок 5 контроля ирасчета сыпучих материалов соединенс одним из входов блока 13 разрешения ввода сыпучих материалов, а второй выход блока 9 расчета положенияфурмы присоединен к второму входублока 13,В начальный период продувки конвертера происходит формирование шла"ка за счет интенсивного окисленияпримесей чугуна: кремния, марганцат,д. Чтобы ускорить начало реакций вэтот период продувки, фурму держатв высоком начальном положении относительно уронил металла, ц. в .яном .35 1 О 35 50 Опытные плавки показали, что при 10А,/А5 процесс шлакообразования стремится к выбросам. Это обусловлено тем, что на погруженную во вспененный шлак фурму воздействуют значительные массы шлака, которые представляют собой спонтанно распространяющиеся волны, частота которых из-за большой массы шлака лежит в пределах 1-5 Гц, а колебания звуковой частоты 250-350 Гц сильно поглощаются вспененным шлаком. В результате этого виброакустический сигнал на инфразвуковой частоте увеличивается, а на звуковой уменьшается, что увеличивает отношение А /Ап и обус 1ловливает высокую чувствительность этого измерения к появлению выбросово шлака из конвертера, Это соответствует.моментам времени 1и 1 э. В период-бесшлаковой продувки фурма лишь частично имеет контакт со шлаком или он отсутствует, поэтому значения виброакустнческого сигнала на инфразвуковой частоте снижаются до минимального, определяемого конструкцией датчика а сигнал ца звуковой частоте растет,. так как оседающий шлак перрртат ог г"ггощтт. отгошОчиа А,/Ав этом ,.луча= лежит в пределах 0.5ф, /А сЭтом"г соответстнушт :оменты времени + - иПри норУ ймалвном шллкообразовании соотношение 25 приведенным калибрам. По истечении некоторого времени, когда образуется вспененный шлак, Журму переводят в рабочее положение Н , равное 11- 14 приведенным калибрам. Эта величина не зависит от емкости конвертера,. Время образования шлака для конвертеров различной садки составляет в среднем 3-5 мин, и управление положением фурмы в этот период плавки осуществляют по сигналу шумаЭффективность управления шлакообразованием в рабочем положении фурмы значительно повьппается при использовании отношения измеренного виброакустического сигнала на инфразвуковой частоте к сигналу измеренному на звуковой частоте, Этот сигнал измеряют датчиком установленным в водоохлаждаемом тракте фурмы, и с помощью блока фильтров выделяют два сигнала в области инфразвуковых и звуковых частот. Отношение сигналов одного к другому используется в контропе и управлении плавкой.1276671 А мВ 270 0 100 63 40 /50 62 70 60 /50, /65 80 30 15 10 25 50 40 25 10 25 20 25 19 22 60 1 О 25 08 12 25 70 23 25 26 33 49 55 61 62 68 75 72 70 60 50 30 А, мВА /А 2СО, ХСО,СО/СОСостояние 28 23 22 21 22 20 17,5 17 8 20 25 30 12 21 24 29 28 34 4 З 41 39 30 20 10 Сух. Норм. Выбр. Норм Норм Сух. Сух. Норм.Вь;бр, Норм. Норм, Норм. близкий к свертыванию или бесшлаковая м. - нормальный режим шлакообразования, близкий к выбросному состоянию или Эффективными мерами борьбы с выб- З 5 росами и выносами металла из конвертера являются изменение положения фурмы, расхода кислорода и присадки шлакообразующих материалов (известь шпат и пр,)При опытных плавках вы-О явлено, что управление положением. фурмы и присадками сыпучих материалов следует осуществлять с учетом отношения А/А. Управление осуществляют следующим образом. В момент времени 1, когда шлак близок к выбросному состоянию и 5 с А,/А с 8, фурму достаточно опустить на 252 от Нрр чтобы снизить 50 череэмерную окисленность шлака и предотвратить выбросы. Опускание фурмы в этом случае менее чем на 25 Е от Н не нормализует шлакообразование, а опускание фурмы более чем на 25 Х от Н приводит к свертыванию шлака и увеличению потерь металла с выносами. сигналов находится в пределах 2 с А/А 2 с 5 фИсследования показывают, что независимо от конструкции применяемых датчиков (пьезовых на основе элемеь- тов ЦТС) имеющих линейную характеристику в диапазоне частот 1 Примечание. Сух. - шлак,продувка; Нор Выбр. - шлак, выбросы.Пределы изменения отношения А,/А соответствуют определенному состоянию пщака и являются результатом обобщения визуальных наблюдений за ходом продувки конвертера на 270 плавках. 2000 Гц, отнопение Л/А достигает максимальной величины, равной 10, а минимальной 0,5. Данные исследований состояния шпака и величины отношения А,/А приведены в таблице. В интервале времени С -1 состоя 3 4ние шлака близко к сильным выбросам и опускание Ьурмы на 253 от Н в момент времени 1не изменило состояние шлака, а отношение А/А возросло до 10А,/А8. Поэтому в момент времени 14, чтобы предотвратить сильные выбросы, фурму опускают на 503 от Нрр и присаживают в конвертер известь в количестве 1 Оот расчетного на плавку. Общее количество извести на плавку колеблется в пределах 60-80 кг/т стали, а для загущения шлака используют. одну-две порции в ко личестве 6-10 кг/т стали, что составяет 10-153 от общего на всю плавку. Для 400-тонных конвертеров при переделе обычного мартеновского чугуна требуется 21-28 т извести, а в моменты сильного вспенивания шлака в конвертер присаживают 2,0-2,5 т извести. Для кнвертера этой емкости рабочее положение фурмы Нр = 1,2 - 1,8 м и при выбросах шлака допускается ее снижение до 0,5-0,7 м, что составляет 257.-507 от Н . Снижение фурмы более чем на 507 от Н р приводит к прогару головки фурмы или резкому свертыванию шлака из-за снижения скорости окисления углерода.5 1276В момент времени С наблюдаетсятенденция к свертыванию шлака, чтосоответствует снижению отношения А/Адо пределов 1А,/А2. Для этогомомента нремени выявлено, что необходимо поднять фурму на 50%,от Н итем самым стабилизировать шлакообразование. Поцъем фурмы менее чем на50% от Н,р не приводит к нормализации шлакообразования, а подъем фур 10мы более чем на 50% от Нтг приводитк переокислению шлака и его выбросам,В момент времени С не удалось устранить свертывание шлака, отношение15А 1/А снизилось до пределов 0,5 (( А,/А1. Установлено, что н момент нремени С необходимо поднятьфурму на 80% от Н и присадить вконвертер плавиковый шпат в количест 20ве 25-30% от расчетного ня плавку.Для 400-тонного конвертера обший рас: -ход планикового шпата составляет 23 кг/т стали и вводится несколькимипорциями в зависимости от состоянияшлака. Вес одной порции колеблетсяв пределах 0,5-1,0 кг/т стали, чтосоставляет 25-30% от общего расходана плавку. Подъем фурмы в момент вре.мени С более чем на 80% от Н при 30водит к сильному нспениванию шлака ивыбросам, а подъем фурмы менее чемна 80% от Нс одновременным ввод:.иплавикового шпата не стабилизируетшлакообразование.При нормальном процессе шлякообразования отношение А,/Алежит впределах 2 с А /А ( 5 и н этом случае положение фурмы сохраняют науровне Н,В период интенсивного обезугле 40роживания металла могут возникатьсильные выбросы шлака из-за интенсивного газовыделения СО, В этот периодпродувки необходимо снижать расходкислорода, причем момент времени С45снижения расхода кислорода определяют по времени продувки конвертера,Для 400%-тонного конвертера С равно6,0 мин продувки.Опытные плавки показали, что сни- фжение расхода кислорода необходимопроизводить не по времени продувки,а по соотношению СО/СО н отходящихгазах, В таблице приведены данныегазового анализа, отношение СО, СО и/: 55состояние шлака в коннертере. Условиями эксперимента выявлено, что приСО/СО 2,5 необходимо граизнест.; 671снижение расхода кислорода ня 15-25% от начального программного значения О , а при СО/СОт2,5 расход кислорода необходимо восстановить, чтобы эффективнее использовать кислород ня окисление углерода при его концентрации ниже критической. Если снижение и восстановление расхода кислорода производить соответственно при СО/СОс 2,5 и СО/СО2,5, то не удается стабилизировать процесс обезуглероживания металла, а это приводит к нарушению процесса регулирования окисленности шлака и воэможности возникновения выбросов шлака из конвертера. Моменты времени Си С 0 соответствуют снижению и восстановлению расхода кислорода в процессе продувки металла.Скорректированные по соотношению А,/А значения положения фурмы Нэ,4, 6 определялись по результатам опытных планок, визуальных наблюдений за ходом процесса шлакообразования, активных экспериментов и сравнения расчетных значений.П р и м е р. На 400-тонных конвертерах проведено 170 опытных планок среднеуглеродистой стали. На опыт ных плавках производили измерение содержания СО и СО н отходящих газах в пределах 0-100%, расхода кислорода до 1200 м /мин, положения фурмы относительно уровня расплава от 0,1 до 4,0 м массу сыпучих материалов н интервале 0,3-28 т, виброакустического сигнала датчиком типа Д 28 и устройством типа УКв диапазонах 1-5 Г и 250-350 Гц. Средняя продолжительность плавки составила 16 мин. Расчетные средние количества на плавку извести и плавикового шпата составили 24 т ит соответственно, Начальный расход кислорода 1200 м /мин,рабочее положение фурми Яр = 1,6-1,8 м.Схема работает следующим образом.С началом продувки пульт 1 управления конвертером включает в работу измеритель 2 положения фурмы, измеритель 3 расхода кислорода, гаэоанализатор ,:, блок 5 контроля и расчета сыпучих материалов и блок 6 измерения ниброакустического сигнала, Сигнал с блока 6 поступает в блок 7, н котором выделяются дна сигнала на инфраэнуконои и зв 1 конои частотах, которые н блоке 8 преобвязуююся в отношение этих сигналов С вьхода блока 8 сиг 1276671нал поступает в блок 9, в которомпроисходит сопоставление сигнала изизмерителя 2 положения фурмы с сигналом из блока 8, в результате чегопроисходит выработка управляющеговоздействия на регулятор 10 положения Фурмы. Из измерителя 3 расходакислорода и газоанализатора 4 сигналы поступают на входы блока 11, в котором происходит определение отношения СО/СО в отходящих газах и сравнение его с заданными константами.В зависимости от результатов сравнения и текущего значения расхода кислорода в блоке 11 вырабатывается команда на регулятор 12 снижения и восстановления начального программногозначения расхода кислорода. Сигналыиз блоков 9 и 5 контроля и расчетасыпучих материалов поступают в блок13 разрешения ввода в конвертер порции сыпучих материалов,На любой из опытных плавок возможны случаи свертывания и выбросов шлака, Рассмотрим управление положениемФурмй, расходом кислорода и присадками сыпучих материалов на примере совмещенного графика плавки (Фиг. 1).После вспенивания шлака, когдафурма находится в рабочем положенииН1,6 м, в блоках 8 и 11 происходйт отслеживание величин отношенийА,/А и СО/СО. В моменты времени= 4 мин и .- = 6 мин состояниешлака близко к выбросам, поэтомупри 5 с А,/А8 по команде блока 9,регулятор 10 опускает фурму на 0;4 м,т,е, 1,6 м х 25= 0,4 м и Н1,2 м. Однако в момент времени зснижением фурмы не удалось предотвратить выбросное состояние шлака, отношение вибросигналов достигло пределов 8 сА,/А с 10, поэтому по команде блока 13 в конвертер вводятизвесть в количестве 2,4 т 24 т хх 10%), а регулятор 10 опускает Фурму до 0,8 м, т.е. Н, = 1,6 м -1,6 м х 50= 0,8 м. В момент времени 1, в блоке 11 зафиксировано отношение СО/СО 2,5, поэтому регулятор12 производит снижение расхода кислорода с 1200 до 1000 м ./мин т.е.1200 мэ/мин - 1200 м /мин х 16% =м1 ООО . В момент времени 1 =мин= 9 мин и 1 ч = 11 мин состояние шлака близко к свертыванию, отношениевибросигналов достигло пределов1, Способ управления конвертерно 6 плавкой, включающий измерение во времени продувки положения фурмы относительно уровня расплава, расхода кислорода, массы загустителя и разжижителя шлака и их расчет на всю плавку, измерение виброакустического сигнала звуковой частоты и управление положением фурмы по величине этого сигнала при положении фурмы в рабочем положении, равном 11-14 приведенным калибрам, а также снижении на 15-253 начального программного значения расхода кислорода в зависимости от содержания СО в отходящих газах, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью увеличения выхода годного за счет снижения потерь металла с выносами и выбросами,дополнительно определяют содержание СО в :тходящих газах, измеряют виброакустический сигнал на инфразвуковых ча 4 О х 5 50 55 1А,/А2, поэтому в момент времени С регулятор 10 поднимает фурму на С,8 м, те. Нд = 1,6 + 1 6 м хх 50 . = 2,4 м, Однако в момент 15подъемом фурмы не удалось предотвратить тенденцию шлака к сворачиванию,отношение вибросигналов достигло0,5А,/А1, поэтому по командес блока 9 регулятор 10 поднимаетфурму до Н= Н,р + Нх 8021,6 м + 1,6 м х 80= 2,9 м. В момент времени С Н = 1,6 и + 1,6 м хх 50= 2,4 м, а йо команде блока 13в конвертер вводят 0,3 т плавиковогошпата (1,0 т х 30= 0,3 т). Послеэтого процесс шлакообразования нормализовался, величина отношения вибросигналов достигла пределов 2сА,/А5 и положение фурмы до концапродувки поддерживалось на уровнеН = 1,6 м, В момент 18 = 12 минв блоке 11 зафиксировано отношениеСО/СО с 2,5 и регулятор 12 восстановил начальное программное значениерасхода кислорода 1200 м /мин.На опытных плавках наблюдался стабильный,процесс шлакообразования,значительных выбросов и выносов металла не наблюдалось.Ожидаемый экономический эффектдостигается за счет сокращения удельного расхода чугуна на 0,05% и увеличения Стойкости Футеровки конвертера.35Формула изобретения9 2 стотах с помощью датчика, установленного в водоохлаждаемом тракте фурмы, определяют отношение сигналов инфразвуковых и звуковых частот, изменяют положение фурмы в рабочем попожении так, что при 5А/А8 фурму опускают на 25% от Нт , при 8А,/А( сО фурму опускают на 50% от Н и вводят в конвертер загуститель шлака в количестве 10"15% от расчетного на плавку, при 1А,/А 2 фурму поднимают на 50% от Н, при 0,5 А,/А1 фурму поднимают на 80% от Н, и вводят в конвертер разжижи" тель шлака в количестве 25-30% от расчетного на плавку, а расход кислорода изменяют в зависимости от соотношения содержаний СО и СО в отхоО76 б 71дящих газах, причем при СО/СО2,5 расход кислорода снижают, а при СО/СОс 2,5 расход кислорода восста- навливают до начального программного значения, где А - величина виброакустического сигнала на инфразвуковой частоте; А - величина виброакустического сигнала на звуковой частоте; Нт - рабочее положение фурмы; СО - О содержание окиси угперода в отходящих газах; СО - содержание двуокиси углерода в отходящих. газах.2. Способ по п, 1, о т л и ч а - 1 ю щ и й с я тем, что в качестве загустителя шлака используют известь, а в качестве разжижителя - плавиковый шпат.1276671 лин нии ЕЛА 8 г Составитель А. АбросимовТехред Л.Сердюкова Корректор Л. Пилипе ктор М. Недолужен Заказ 6638/ ИИПИ по делам13035, Москв/5 изводственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проек ираж 552сударственногоизобретенийа, Ж, Раущ Подписноеомитета СССРоткрытийая наб., д.