Способ управления конвертерным процессом

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 1)4 С 21 С 5/30 СУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМИ ГКНТ СССР ПИСАНИЕ ИЗОБРЕАВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ ЕНИ(54) СПОСПРОЦЕССОМ ВЛЕ ОНВЕРТЕР 2рения расхода кислорода, устройство 4 для определения перед началом продувки рациональной кривой измерения количества кислорода, накопленного в шлаке, устройство 5 для определения скорости окисления углерода, устройство 6 для определения скорости поступления кислорода в шлак, устройство 7 для определения дисперсии скорости окисления углерода в период его интенсивного окисления, устройства 8 для определения количества кислорода, накопленного в шлаке, устройство 9 для определения отклонения контролируемого количества кислорода в шлаке от его рационального значения, устройство 10 для определения необходимых управляющих воздействий (изменение высоты фурмы, рас о брет ие относится к автоматилургических процессов и спользовано в кислородно зации металможет быть конвертерном производстве сталиЦелью изобретения является ум шение вероятности выбросов и св вания шлака, уменьшение угара м ца и расхода шлакообразующих на ку, увеличение степени удаления ных примесей и снижение потерь ь чи ганплав ред тал На Фиг. 1 устройства дл на фиг, 2..7 конвертерного Блок-схема бя устройства расхода и хим дящих газов, способа реализац изменен тро е па процесса,(7 1) Караганди комбинат и Мос и сплавов (72) В.В,Нам, ков, А.Н.Полуш В.Г.Каныгин, В мяков, Г,А,Гур (53) 669.184(0 юл. Мкий металлургическийвский институт стали едставлена блок-схема(57) Изобретение относится к автоматизации конверторного производствастали. Цель - уменьшение вероятностивыбросов и сворачивания шлака, уменьшение угара марганца и расхода шлакообразующих на плавку, увеличениерафинирующей способности шлака иуменьшение потерь металла. Существоизобретения заключается в том чтов период интенсивного окисления углерода на текущей плавке определяютдисперсию скорости окисления глерода, в зависимости от которой определяют поправку к заданному значениюколичества кислорода, накопленного вшлаке на следующую плавку. 7 ил.1 табл.хода кислорода или подачи шлакообразующих), устройство 11 для определения после окончания продукции рациональной кривой изменения количества кислорода в шлаке для данной плавки, соответствующей найденному значению дисперсии скорости окисления углерода, устройство 12 для определения поправки для рациональной кривой на следующую плавку,Для определения моментов начала и конца периода интенсивного окисления углерода предложена следующая методика, использующая упрощенное выраже ние для определения коэффициента использования кислорода на окисление .углерода,Определение коэффициента использования кислорода на окисление углеро О да0,5 СО, +СОД 78, о ас где К - коэффициент использования а кислорода продувки на окисление углерода, доли, .СО.,30 СОд - концентрации в отходящих газах азота, диоксида и оксида углерода соответственно, доли; 1 - расход отходящих газов,м /мин, Ча - расход кислорода, подаваемого через Фурму, м /мин,Определение сглаженного коэффици" ента использования кислорода на окис ление углерода: Кс (; )=Ка (") +КО ( -, ) (1- ,), (2)лс л где К (с ) - значение сглаженного ог коэффициента использования кислорода на окисление углерода в момент времени с доли, Ка (; ) - значение коэффициента, агопределенного по форму 5 О ле (1), в момент времедоли; с л1 Ко (;,) - предыдущее значение коэффициента, доли; - весовой коэффициент экспоненциального Фильтра сглаживания, Определение момента начала периода. интенсивного окисления углерода:Т: с если ККо (кр), (3)2. 2 где Т - момент начала периода интенсивного окисления углерода, который Фиксируется, когда впервые от начала продувки выполняется условие превы".сшения значения Ка (С ) неФ которого критического уровсня Ка (кр), который определяется по Формуле: иХ К.К (кр)и у (4) лорода на окисление углерода на .-й плавке,доли,и - количество предварительно"проведенных плавок,шт,Определение момента окончания периода интенсивного окисления углерода: Т ь, если К (ь.; )Ко (кр), (5) где Т - момент окончания периода инМтенсивного окисления углерода, который Фиксируется,когда впервые от начала периода интенсивного окисленияуглерода выполняется условиелспревышения Ка (кр) значенияКа,(к)На Фиг. 2 представлен процесс изменения коэффициента использования кислорода на окисление углерода (кривая 13), а также изменения его сглаженного значения (кривая 14), Критический уровень Ка (кр) представлен линией 15. Точке А соответствует количество кислорода, использованного на продувку к моменту времени Т, а точке В - его количество к моменту времени Тк. Способ осуществляют следующим образом.Перед началом продувки с помощью устройства 4 определяют рациональную кривую изменения количества кислорода, накопленного в шлаке.Во время продувки измеряют с помощью устройств 1-3 расход и химичессгде Ка (х) - среднее значение козффи 2циента использования кис:СУо, (") чрациональное значение количества кислорода, накопленного в шлаке, в момент времени продувки , м55 рациональное количество кислорода, накопленного в шлаке, для момента начала периогде ХЛоо( ) да интенсивного окисления углерода, м;- ориода интенсивного окисления углерода, м,кий состав отхоцящих газов, а также расход кислорода, по данным измерений рпределяют скорость окисления углерода с помощью устройства 5, а с помощью устройства 6 - скорость поступления кислорода в шлак, которая интегрируется в устройстве 8, где производится контроль количества кислорода в шлаке, значение которого срав нивается в устройстве 9 с соответствующей ему рациональной величиной и в зависимости от найденного здесь отклонения в устройстве 10 производится определение необходимого управляюще го воздействия.В период интенсивного окисления углерода в устройстве 7 производится определение дисперсии скорости окисления углерода, значение которой после 20 окончания продувки используется в устройстве 11 для определения рациональной кривой изменения количества кислорода в шлаке для данной плавки, соответствующей этому значению дисперсии Ч . Полученная кривая сравнивается в устройстве 12 с рациональной кривой, определенной перед началом продувки и определяется значение поправки, учитывающей влияние неконтролируемых параметров на параметры раг циональной кривой количества кисло" рода в шлаке, которая будет использоваться на следующей плавке.Связь дисперсии скорости окисления углерода во втором периоде с рациональным количеством кислорода в шлаке объясняется тем, что оба эти параметра тесно связаны с окисленностьюшлака, т.е. с количеством окис лов железа в шлаке, Рациональное количество кислорода в шлаке соответствует некоторому оптимальному уров- ню окисленности шлака, когда шлак ктивен, жидкоподвижен, что важно для успешного протекания рафинировочных процессов, и в то же время не приводит к резким колебаниям процесса окисления углерода, что способствует к быстрому подъему уровня ванны и выбросам шлакометаллической эмульсии. Дисперсия скорости окисления углерода. является критерием неравномерности процесса окисления углерода. Поэтому между дисперсией скорости окисления, углерода и отклонением количества кислорода в шлаке от рационального существует взаимосвязь, формализация которой может быть проведена статистическими методам,например,методом наименьших квадратов по данным проведенных опытных плавок. Эти плавки должны характеризоваться расширенным контролем параметров шихтовых материалов, чтобы выборка для определения зависимости содержала данные плавок с близкими к средним значениям химического и фракционного состава лома и шлакообразующих, стабилизированным состоянием футеровки для минимизации влаияния на параметры зависимости неконтролируемых обычно параметров.Испытания способа контроля и управления кислородно-конвертерной плавкой осуществлялись на 350-тонных конверторах.Рациональную кривую изменения количества кислорода в шлаке определяют перед плавкой по следующему математическому выражению:7 (11) - рациональное количестово кислорода, накопленного в шлаке, для момента окончания пе1470774 суммарный расход кислорода продувки на момент времени продувкимз5 средний суммарный расход кислорода продувки, использованный к моменту начала периода интенсивного окисления углерода, мэ, причем Е ЧО(1)- 6000 мзЧо (11) - средний суммарный расход кислорода продувки,15 использованный к моменту окончания периода интенсивного окисления углерода, м, причем , Чо (11) = 2013000 мэ,Значения , Чо (1) и .ЕЧ (11) определяют заранее по данным предварительно проведенных плавок, Для определения рационального количества кис лорода в шлаке на момент начала и окончания периода интенсивного окисления углерода используют следующие эмпирические выражения: 30Чр (1) = 2225 81 +925 Р,; (7) ;.Ч (11)=625 81+1906 Р, (8) где ЯЦ - концентрация кремния в чугуне, диапазон колебанийво время испытаний 0,70,8 Х, /;Р - концентрация фосфора в чу-,гуне, диапазон колебаний .400,7-1,37., 7.,Определение вида математическоговыражения для определения рациональной траектории изменения количествакислорода в шлаке производят по данным плавок, на которых такие характеристики шихтовых материалов какфракционный состав лома, химическийсостав лома и шлакообразующих, состояние футеровки конвертора и т.д. 50среднее на основе измерений и оценокэкспертов. Определение коэффициентовэтого математического выражения производят по данным тех плавок из выборки, на которых ход продувки сопровождался лучшими технологическимипоказателями (например, отсутствие выбросов, выоская степень удаления вредных примесей, низкая окисленность шлака и т.д). Определение коэффициентов уравнения рациональной кривой производят для моментов начала и окончания периода интенсивного окисления углерода методом наименьших квадратов. На фиг. 3 представлен ход процесса накопления кислорода в шлаке (кривая 16), зона его рационального изменения (о бласть 17), а также кривая изменения скорости окисления углерода (кривая 18). Данные проведенных плавок позволяют также определить характер взаимосвязи между отклонением количества кислорода, накопленного в шлаке, от его рационального значения и дисперсией скорости окисления углерода в период интенсивного окисления углерода, которые представлены на фиг. 4 и 5, где показана с связь между Р и ЬХ Чо на моментысначала периода интенсивного окисления углерода и окончания этого периода соответственно. По этим данным аппроксимированы уравнениями первого порядка использованные зависимости,В период интенсивного окисления углерода, т.епри изменении суммарного количества кислорода от 6000 до 13000 м, производят определение дисперсии скорости окисления углерода по формуле:.где П - дисперсия скорости окисления углерода, кг/мин;Ч - среднее значение скоростиокисления углерода в этот период, кг/мин;и - количество измерений скорости окисления углерода Чв течение перида интенсивного окисления углеРода, определяемое дискрет-ностью этих измерений, которая составляет 0,1 мин.После окончания продувки определяют траекторию рационального изменения количества кислорода в шлаке, соответствующую найденной в период интенсивного окисления углерода дисперсии ,корости этого процесса, по формуле(10) где 2 Ч ( цио ств ХЧ Р) поправка к рациональной кривой измененияколичества кислорода,накопленного в шлаке,на момент времени продувки с на следующейплавке, м. Ч 11)-)А ривойт сформуОпределениеа следующей плчетом найденне ональнои авке произво й поправки п оВА г е значе го ко да, накошлаке, длплавки ни п рационалво кисл кончания периода ин-енсивного окисления ленно углерода, соответствующее найденному значению 01) , мз, которое определяется поформуле.Ч 111)-)В, В,ВД, 1)2) 1)- значение количествакислорода, накопленного в шлаке, на момент окончания периода инде ХЧ,тенсивного окислен глерода, измеренное о ходу продувки,мзрациональное количество кислорода в шлаке,соответствующее найденной 0,1, на моментС Ввремени продувки Амз 15 - рациональное количество кислорода в шлакена момент начала периода интенсивного окисления углерода, соответствующее даннойВ , мз, определяемоеспо Формуле Шлгде "Ч о (1) - значение количеств кислорода в шлаке намомент интенсивногоокисления углерода, из меренное по ходу продувки мзэмпирические коэффициенты, определенныепредварительно методомнаименьших квадратовпо данным плавок, причем А = -315,2, АВ= 0,14862,рациональное количество кислорода, накопленного в шлаке на момент В - эмпирические коэффициенты, определенные перед началом испытаний, причем В = -437,5, В = 0,1831.Затем определяют поправку для ранальной кривой изменения количеа кислорода в шлаке для следую- плавки по формуле;Е, ( ) = Х Чо," ( )- Чо," ( ) ) (13)Ча (с) = ,."ЧГ) + К, Ч (с,) (14 е рациональночества кислоропленного вя следующей на момент вреодувки с В мз В ьное количесторода, накоп-: - в шлаке, для следующеи плавки, определяемое по формуле (6), мзНа фиг. 6 и 7 показаны зависимости коэффициента удаления фосфора от отклонения суммарного кислорода, накопленного в шлаке, от его рационального количества на моменты начала и окончания периода интенсивного окисления углерода. Область А соответствует выборке плавок, на которых рациональная кривая не корректировалась, а область В - выборке, на которых велось корректирование рацио" нальной кривой по дисперсии скорости1470774 20 Параметр 25 Расход извести, тСтепень удаления, %:марганца Фосфора серы Содержание железа в шлаке, % Количество выбросов, % 24,100 22,300 76,0385,346 71,486,452 13,28 11,37 10 4 5 б 1 6 У 10Флаг окисления углерода в период интенсивного окисления углерода,Представленные зависимости показывают, что предлагаемое изобретениепозволяет уменьшить погрешность оценки состояния шлака.В таблице представлены данные опараметрах опытных и сравнительныхплавок на момент промежуточного скачивания шлака, Результаты показывают,что применение изобретения позволяетснизить расход извести на плавку,угар марганца, содержание железа вшлаке, а также количество выбросов 15металла и шлака, кроме того увеличивается степень удаления Фосфора исеры. опытная сравнительная Формула изобретения Способ управления конвертернымпроцессом, заключающийся в определении перед началом продувки для текущей плавки заданной кривой измененияколичества кислорода, накопленного вшлаке, в зависимости от количестваподанного кислорода, определении походу продувки по данным измеренийрасхода и химического состава отходящих газов, а также расхода кислорода, скорости окисления углеродаи количества кислорода, накопленногов шлаке, определении необходимых управляющих воздействий в зависимостиот отклонения количества кислорода,накопленного в шлаке, от его заданного значения, о т л и ч а ю щ и й -с я тем, что, с целью уменьшениявероятности выбросов и сворачиванияшлака, уменьшения угара марганца ирасхода шлакообразующихся на плавку,увеличения степени удаления вредныхпримесей и снижения потерь металла,дополнительно в период интенсивногоокисления углерода, определяют дисперсию скорости окисления углерода определяют после окончания продувки заданную рациональную кривую измененияколичества кислорода в шлаке дляданной плавки, соответствующую найденному значению дисперсии скоростиокисления углерода, и определяютпоправку к заданной кривой на следующую плавку,1470774Ъ, йин) аоод оао юооооо ооооо оооог.Х