Способ управления конвертерной плавкой

САНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ЛЬСТВУ СО в конверте ское изменение содержан мальног ных газ ерио 25 атик А,Сорокин,льство СС /30, 1977 ОНВЕРТЕРНОЙ(54) СПОСОБ УПРАВЛБН 1ПЛАВКОЙ ерн влен процессом, ся улучшени но-конвертерным обретения являе кисло Целью Эта цельделяют сте ь;х газов теплоты ван утилиэа достига пень ок до СО ют ампл ся тем, что оп ления конверте тера и изменя колебаний полости конве тУЛу и частоту фурмы до обесп чения макси оже ород иало для первого пер ч+ Г+К управлефиг,2-4 -ри Ч ( О, для втор ериодиперио е ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР К АВТОРСКОМУ СВИ(71) Киевский институим. ХХЧ съезда КПСС(56) Авторское свидетУ 870411, кл, С 21 С 7) Изобретение относится таллургии, конкретно к у Изобретение относится к черной металлургии, а именно к управлению кислородно-конвертерным процессом,Целью изобретения является улуч ние утилизации теплоты ванной,На Фиг, 1 привепенд схема устро ства для реализации способа ния конвертерной плавкой; на схема алгоритма управления и ческим изменением положения Фурмы,Управление конвертерной плавкой осуществляют по периодам путем иэм положения фурмы вызывает колебанияуровня металлошлакогаэовои эмульсии,Когда фурма находится в нижнем положении, ванна вспучивается вследствие увеличения ее гаэонасыщенностии осаждается при движении Фурмывверх, Металлошлакогазовая эмульсияво вспученном состоянии поглощаеттеплоту верхних частей футеровки, нагретых продуктами дожигания СО доСО в те периоды, когда фурма находится в верхнем положении, Изменяяамплитуду и частоту колебаний положения фурмы, обеспечивают максимальное содержание СО н конвертерныхгазах, следовательно, и максимальную степень нагрева верхних частейфутеровки, при последующем омываниикоторых ванна получает максимальноеприращение теплоты, Это дает воэможность переработать дополнительнуюмассу лома, 1 з,п, ф-лы, 6 ил,положения Фурмы относительно спокойной ванны, расхода ки и ввода шлакообраэующих мат в по Формулам; Н = К при Ч0,15 Ч+ 0 25 30 для четвертого периода И = К при Ч 0,85 Ч, С ) 0,1,Н - положение фурмы относительно уровня спокой О(9)35 н - к, - к, при ч в о,ез ч, с с о,1 (1 о среднее значение положения фурмы, относительно которого происходят ее периодические изменения, калибр;расход кислорода при нормальных условиях, м /мин;Функция, определяемая насыпной массой лома, калибр;фактический объем кислорода, израсходованный за определенное время продувки, мф; расчетный объем кисло рода на продувку, опрекому уравнению;А - сигнал об акустическойхарактеристике продувки, Х;(1-1), 1 "индексы предыдущего итекущего значений измеряемого параметра сдискретностью, например, 15 с;л рЬоя) Ьь - начальное и текущеезначения промежутков времени между резкимизменением температурного режима в рабочемпространстве конвертераи температурного перепада охлаждающей водына фурме, с;ДН - амплитуда измененияположения фурмы,калибр;Ь Н - начальное значение амоплитуды изменения положения фурмы, калибр; С , Ся - масса плавикового ц 1щпата и извести, кг;С - заданное значение содержания углерода вметалле, Х;У - управляющее воздействие на положение фурмыотносительно уровняспокойной ванны, калибр,К, , Кп " коэффициенты,Периодическое изменение положения фурмы производят согласно зависимос- тям АН 1 = ДН+ Кэ прийдик6 Н(-) СОУ Со й(13). циента К на 0,75 калибр вьппе. Значения К, = 1,06 калибр мин ф. мГ = 3 калибр в случае легковесного лома, Г(111) = 0 при насыпной масселома в пределах 1,4-1,8 т/м и 11) =0,75 калибр в случае тяжеловесноголома,Переход к второму периоду осуществляется в момент подачи 157 расчетного объема кислорода, если кэтому моменгу наводится жидкоподвижный шлак, о чем свидетельствует снижение уровня акустической характеристики продувки (датчик - микрофон типа ИД, измеритель - вторичный прибор типа КСП) и появление шлаковогонаслоения на фурме, Если жидкоподвижный шлак не наводится, то переходк второму периоду осуществляется вмомент подачи 257 расчетного объемакислорода с одновременной присадкойплавикового шпата, Значения коэффициентов К = 16,5 калибр, К 4 = 30 с,К= 2 кг/т стали,50 55 ЬН,1 - ЬН -к,при ЬН Ь Н(п,) )с гСО н ОСО л) где ч - скорость изменения положнния фурмы, калибр/с 1К,К, - коэффициенты;о - степень окисления конвертерных газов до СО в по 2лости конвертера;п,п, - индексы предыдущего, текуи+1 щего и последующего значений уставок управляемогопараметра,Управление конвертерной плавкойвключает статический расчет шлакообразующих и охлаждающих материалови динамическое управление процессом,Статический расчет включает определение массы материалов, которые вводят в конвертер порциямиМасса ивремя ввода добавок определяютсяпринятой технологией, Например, вводится известь 35-407. на дно конвертера, 307. - после продувки 153 расчетного объема кислорода, 25-307 -после продувки 303 расчетного объемакислорода, известняк 507. - после продувки 303 расчетного объема кислорода, 503 - после продувки 607 расчетного кислорода, плавиковый шпат -после продувки 857 расчетного объемакислорода.1Динамическое управление процессомпродувки осуществляется следующимобразом.Момент начала продувки определяется опусканием фурмы до рабочей отметки и подачей в конвертер кислорода,Например, для 130-тонного конвертераэти значения соответственно равны45 калибр и 300 м /мин,25 30 35 40 45 Для первого периода продувки положения фурмы относительно уровня спокойной ванны поддерживают на значении, определяемом расходом кислорода,насыпной массой лома и опытом предыдущей плавки,При повьппенном расходе кислородаувеличивается глубин реакционной зоны и ухудшаются условия шпакообразования. Уменьшение насыпной массы лома приводит к быстрому его растворению в начальный период продувки, чтоснижает температуру ванны и затягивает ход продувки, При переходе квторому периоду продувки по сигналуоб объеме продутого кислорода Ч щ= 0,15 Ч+ на следующую плавку устанавливают значения коэффициента К 2на 0,75 калибр ниже, чем в предыдущей, а при Ч 0,15 Ч на следующую/плавку устанавливают значение коэффиПереход к третьему периоду продувки осуществляют исходя из шлакового режима ванны, если требуется изменить положение фурмы относительно уровня спокойной ванны более чем на 0,75 калибр, Если требуется изменить этот параметр более чем на 1,5 калибр, то одновременно с изменением положения фурмы изменяют расход кислорода и вводят добавку извести или плавикового шпата. Значения коэффициентов К = 50 мз /мин, К = 4 кг/т стали,1491889 Определение степени окисления конвертерных газов до СО в полости15 конвертера производят по формуле(17) степень окисления углеО СОрода до СО в полости конвертера,Для определениясо измеряют амФплитуду колебаний давления газа вконвертере и верхней части подъемно го гаэохода на резонансных частотахи разрежение в нижнем сечении кессона и рассчитывают по формуле где20 со со сО 1где васо васо, - удельные тепловые эффекты реакции горенияуглерода ванны соответственно до СО и 35СОкдж/кг;- с учетом колебательных число степенейсвободы движения одной молекулы соответственно СО и СО , - объемы соответственЧ, Ч но ванны и полостиконвертера, м;- амплитуда колебаний 45газа в конвертере,Па; - частота колебанийдавления газа в рабочем пространстве кон-.вертера, Гц; 50скорость обезуглероживания ванны конвертера, кг/с,0,536 К 8(19) К = 0,36 калибр/Х, К = 103, Ке 0,02 калибр/с.Переход к четвертому периоду продувки осуществляют в момент подачи857 расчетного объема кислорода, причем при производстве ниэкоуглеродистого металла (С ( О, 1 Е) уменьшаютзначение положения фурмы во избежание переокисления металла и шпака.Коэффициент К 3 калибр,Во втором и третьем периодах продувки производится периодическое изменение положения фурмы для обеспечения максимума догорания СО в СОв полости конвертера, Изменение положения производят с постоянной скоростью К, " 15 калибр/с. В началевторого периода устанавливают начальное значение амплитуды изменения по,ложения фурмыН = 7,5 калибр, Определяют степень окисления конвертерных газов до СО в полости конвертера. Увеличивают амплитуду колебанийположения фурмы (К, = 1 калибр),что при неизменной скорости ее перемещения приводит к снижению частоты О 268 Ь рзГ 1 со (Ч + Ме ) ч АивюаюъЛ ЬЯ и ее с 1 СОколебаний, Производят выдержку времени, равную запаздыванию отклика вобъекте управления, например длярассматриваемого конвертера 30 с,и определяют степень окисления конвертерных газов до СО в полости конвертера, Сравнивают результаты определения с предыдущим значением и производят следующий шаг управления согласно алгоритму (фиг.3). где р - амплитуда колебаний дав,фления газа в верхней части подъемного гаэохода,Па;- частота колебаний давлеания газа в верхней части подъемного газохода, Гц;Ч ,Ч - объемы соответственно кессоиа и подъемного гаэохода, м;- удельная теплота сгоранияСОСО от догорания конвертерных газов, кДж/м;К - коэффициент пропорциональности, определяющийрасход подсасываемого воздуха при нормальных условиях в зависимости от разрежения в нижнем сечениикессона, мз /(сфПа); О р - разрежение в нижнем сечении кессона, Па. Устройство для реализации предлагаемого способа содержит датчики 1-7 расхода кислорода (например, диафрагму), положения фурмы (например, сельсин), акустической характеристики продувки (например, микрофон 1 Щ), 1491889 10давления газа в конвертере, в газоходе и разрежения в нижнем сечениикессона например, преобразователи11 1Сапфир ), температурного перепадаохлаждающей воды на фурме (например,дифференциальная термопара), соединенные с соответствующими измерителями 8-14 (например, вторичные приборы серии АКЭСР), Измерители 11-13соединены с первым вычислительнымблоком 15 (собранным, например, наблоках вычислительных операций БВОсистемы АКЗСР) определения степениокисления углерода до СО в полостиконвертера, Выход блока 15 подключен к второму вычислительному блоку16 определения амплитуды колебанийположения фурмы, соединенному с генератором 17 напряжения, выход которого подключен к регулятору 18 положения фурмы. Второй вход регулятора18 соединен с третьим вычислительнымблоком 19 определения управляющихвоздействий, к которому, кроме того,подсоединены измерители 8-14, Выходблока 18 соединен с приводом 20 управления фурмой, а выход блока 19с клапаном 21 управления расходомкислорода и приводом 22 ввода сыпучих материалов, Выход блока 19 соединен также с входом блока 16, Блоки16 и 19 выполнены, например, на микропроцессоре К-20,Устройство работает следующимобразом.Информация о расходе кислорода с измерителя 8, положении фурмы с измерителя 9, акустической характе.ристике продувки с измерителя 10, температурном перепаде охлаждающей воды на фурме поступает с датчиков 1, 2, 3 и 7 в соответствующие измерители, причем в измерителе 14 определяется значение промежутка времени между резким изменением температурного режима в рабочем пространстве конвертера и температурного перепада охлаждающей воды на фурме Ь , Напряжения, пропорциональные входным параметрам, поступают на третий вычислительный блок 19, который вырабатывает управляющие воздействия по управлению расходом кислорода массой и1 моментом ввода сыпучих материалов и положением фурмы (схема алгоритма управления на фиг,2-4), Управляющие воздействия по расходу кислорода и вводу сыпучих материалов поступают соответственно на приводы 20 и 22, которые отрабатывают эти воздействияИнформация о давлении газа в конвертере, газоходе и разрежении в нижнем сечении кессона поступает соответственно с датчиков 4-6 в соответ 10 ствующие измерители 11-13, С выходаизмерителей напряжения, соответствующие входным параметрам, поступаютна первый вычислительный блок 15, вкотором определяется степень окисле 15 ния углерода до СО в полости конвертера, Выходное напряжение блока 15,пропорциональное степени окисленияуглерода до СО в полости конвертера,поступает во второй вычислительный20 блок 16, в котором производится определение амплитуды колебаний положения фурмы (схема алгоритма управления изменением положения фурмыпредставлена на фиг 5 и 6) Выходноенапряжение блока 16 поступает на генератор 17 напряжения, который вырабатывает напряжение и подает его навход регулятора 18, на который также подается опорное напряжение с тре 30 тьего вычислительного блока 19, Регулятор отрабатывает суммарное воздействие, обеспечивая изменение положения фурми с амплитудой, рассчитаннойв блоке 16 относительно определенно 35 го в блоке 19 положения,Испытание макета устройства, реализующего способпоказало, что использование предлагаемого способа 40 управления по сравнению с известнымпозволяет повысить. массу переработанного лома на 2,77 за счет более эффективного использования теплоты дожигания СО в СО в полости конвер тера. Повышение массы перерабатываемого лома приводит к увеличению производства стали,Формула и э обретения50Способ управления конвертернойплавкой, включающий измерения положения фурмы относительно уровня расплава, расхода кислорода, температурного перепада охлаждающей воды на фурме и акустической характеристики продувки, а также изменения по ходу продувки положения фурмы, расхода кислорода, массы и момента подачи10 впакообраэующих материалов, о т л и,ч а ю щ .и й с я тем, что, с цельюулучшения утилизации теплоты ванной,дополнительно определяют степеньокисления конвертерных газов до СОв полости конвертера и изменяют амплитуду и частоту колебаний положенияфурмы до обеспечения максимальногосодержания СО в конвертерных газах. 2, Способ по п,1, о т л и ч а .ю - щ и й с я тем, что, с целью повыше ния точности управления, между последовательными изменениями амплитуды и частоты периодического изменения положения фурмы производят выдержку времени, равную запаздыванию отклика в объекте управления на это изменение.ГКНТ СССР ая изводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101 Заказ 3829/27 Тираж 530ВНИИПИ Государственного комитета по изоб113035, Москва, Ж, Ра Подениям сноеоткрытияд. 4/5