Способ непрерывного контроля параметров конвертерного процесса

СКИХ ЕСНИХ СОЮЗ СОВЕСОЦИАЛИСРЕСПУБЛ 9)21 С 5/3 ИЗОБРЕТЕН ЬСТВАтекущее соде ода в металам, 1 з.п.е угл к черной мее относится именно к коо ессом выпла Иэобрете т аллур гии, равлению пр кислородных ,быть исполь трол и стали в конвертерах овано в кон и может ртерном изводстве с юеЦелие тоалла м ос п углерод На Фройства г1 для 2 и оказана существ- диагк-схема пособа;змеряемых са фи ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ПЛАНТ СССР К АВТОРСКОМУ СВИДЕ4396414/23-0224.03.8807.1289. Бюл. Иф 45Центральный научно-исследовкий институт черной металлу( 6) Авторское свидетельство СССР(54) СПОСОБ НЕПРЕРЫВНОГО КОНТРОЛЯ ПРАМЕТРОВ КОНВЕРТЕРНОГО ПРОЦЕССА(57) Изобретение относится к областчерной металлургии, а именно к контролю и управлению процессом выплавкстали в кислородных конвертерах,Целью изобретения является повышениточности контроля температуры металла и определения содержания в нем у али,бретения является поконтроля температур еления содержания в не лерода. Согласно способу непрерывного контроля параметров конвертерного процесса, включающему непрерывное измерение состава отходящих конвертер ных газов и расхода кислорода дутья, расхода водорода, азота в отходящих конвертерных газах и по измеренным величинам определение расхода водорода, образующегося в результате диссоциации воды в конвертере, по рассчитанной величине определяют изменение температуры металла в конвертере путем учета потерь тепла на нагрев, испарение и диссоциацию воды в конвертере, а также расчета коэффициента распределения кислорода дутья между шлаком и металлом и в зависимости от его величины производят корректировку текущего значения температуры металла в конвертере и рассчитывают по приведенным форлы, 3 ил., 2 табл. и расчетных параметров конвертерных плавок У 310476 и 310459Устройство содержит блок 1 расчета интегрального расхода кислородадутья, расходомер 2 текущего расхода кислорода, блок 3 управления,анализатор 4 состава отходящих конвертерных газов, расходомер 5 отходящих конвертерных газов, блок 6 расчета текущей температуры металла в конвер тере, блок 7 расчета скорости обеэуглероживания, блок 8 расчета текуще го содержания углерода в металле,раходомер 9, расходомер О водорода,образующегося .в результате диссоциации воды, блок 11 расчета изменениятемпературы металла эа счет расходатепла на нагрев, испарение и диссоциацию воды в конвертере, блок 12расчета коэффициента распределениякислорода между металлом и шлаком,Вблок 13 расчета изменения температуры металла за счет расхода тепла нараскисление шлака, блок 14 расчетатекущей температуры металла при нормальном и переокисленном состояниишлака, блок 15 расчета текущей температуры металла при достижении предельного значения концентрации углерода, коммутатор 16, первый 17 ивторой 18 регистрирующие приборы,Блок 1 расчета интегрального расхода кислорода дутья может быть представлен в виде статической системыуправления конвертерной плавкой,Расходомер 2 кислорода дутья может бытьпредставлен в виде сужающего устройства с типовьйи датчиками давленияи перепада давления кислорода и еготемпературы, Блок 3 управления можетбыть представлен, например, в видетаймера, который выдает две чередующиеся между собой команды, сдвинутыево времени, Анализатор 4 состава отходящих конвертерных газов может бытьпредставлен, например, в виде серийно изготавливаемого масс-рефлектронаФТИАН Расходомер 5 отходящих конвертерных газов может быть представлен в виде трубы Вентури с типовымидатчиками давления и перепада отходящих конвертерных газов и их температуры,Устройство, реализующее опособ,работает следующим образом,Перед началом очередной плавки в 45блоке 1 расчета интегрального расхода кислорода дутья по статическомуалгоритму рассчитывается интегральный расход кислорода на плавку, Лооткрытию отсечного клапана кислородапо первому сигналу с блока 3 управления происходит задание момента начала продувки, а по второму сигналузапускаются расходомер 2 кислородадутья, анализатор 4 состава отходящих55газов и расходомер 5 отходящих газовПри поступлении сигналов с выходов1блока 1 расчета интегрального расхода кислорода дутья, пропорциональ ных Т, Т,од и с О , а также сигнала, пропорционального Ч (С) с выхода расходомера 2, в блоке 6 расчета прироста температуры металла в конвертере реализуется следующая зависимость;Тъо А Тнц ч-ЧооС первого выхода блока 6 сигнал, пропорциональный приведенной зависимости, поступает на третий вход блока 14 расчета текущей температурыметалла при нормальном и переокисленном состоянии шлакометаллическойэмульсии, а с второго выхода блока6 - на вход блока 8 расчета текущегосодержания углерода,С момента начала плавки на первый,второй и третий входы блока 7 расчета скорости обезуглероживания посту. пают сигналы, пропорциональные СО,СОо,ги Ч , на выходе которого получается сигнал, пропорциональный величине0,00536 Ч(С ) ГО(С ) + СО (С )7,который поступает на вход блока Я,На второй, третий и четвертый входы блока 8 поступают сигналы с блока 1,пропорциональные С ,ц, С,од иЧОоНа выходе блока 8 получается сигнал, пропорциональныйС(С) = Сехр - (Ы. +Ч, (С) ) хЕЧкоторый поступает на входы регистрирующего прибора 17 и блока 15 расчета текущей температуры металла при достижении предельного значения концентрации углеродаОдновременно с начала плавки с первого и второго выходов анализатора 4, а также с выхода расходомера 5 сигналы, пропорциональные Н , Ио.ги Ч, поступают на первый , второй и третий входы расходоме ра 9 , С пе рв о го выхода последнего с игнал , п ропо рцион альный Ч о М /00 , поступает на второй вход расх одоме р а 1 0 водорода , с второго выхода р асходоме р аог9 сигнал, пропорциональный Чх х Н /100, поступает на третий вход расходомера ОНа первый и четвертый входы расходомера 10 с первого и пятого выходов анализатора 45 1527279 поступают сигналы, пропорциональные СО, Н. На выходе расходомера 10 получается сигнал, пропорциональный"йН СОкоторый поступает на вход блока 11, на выходе которого формируется сигнал,пропорциональный-а" Е.Ч",(Е 1а еи который поступает на второй вход блока 14, Одновременно с начала плавки с первого, третьего, четвертого и пятого выходов анализатора 4 сигналы, пропорциональные СО, СО Н, поступают на первый, второй,тре тий и четвертьгй входы блока 12 расчета коэффициента распределения кис - лорода между металлом и шлаком, на выходе которого получается сигнал, пропорциональный 25(о,766 со + 1,266 (оо + о ) на два других входа поступают сигналы с расходомеров 2 и 5 и формируется сигнал на выходе, пропорциональный+ 1,266 (СО + О) - 0,234 Н -26,582 который одновременно поступает на первые входы блоков 13 и 15, На вторые входы блоков 13 и 15 с выхода расходомера 2 кислорода дутья поступает сигнал, пропорциональный Чо (С). 5о, На выходе блока 13 появляется сигнал, пропорциональный г(с)(1-о ) ч, (с)дс;50О, при Оо 1; .С) = ой, при 0)1,6Т, - Т Ч (С)С.ь. - чс Чо оНа выходе блока 14 формируетсясигнал, пропорциональныйт + -- . - -щ-ч (с)ос)д -ч, о- О оСье ч" (ц 1-" С (оС- о )ч, (с)ас,который поступает на четвертый входблока 15 и на первый вход коммутатора 16На первом выходе блока 15 появляется сигнал, соответствующий "1",в случае, если выполняется неравенство те, содержание углерода в конвертерной ванне достигло предельного значе -ния,одновременно в момент достиженияпредельной концентрации углерода вблоке 15 запоминается достигнутоезначение температуры металла, С этого момента на втором выходе блока15 появляется сигнал, пропорциональный% оТ + е (1 - 0 ) Ч (С)ЫэФкоторый поступает на второй входкоммутатора 16Таким образом, придостижении предельного значения концентрации углерода на коммутирующемвходе коммутатора появляется сигналс блока 15, В случае, когда концентрация углерода не достигла предельного значения, на коммутирующий входкоммутатора 16 с выхода блока 15 поступает сигнал, соответствующий "0",а на выходе коммутатора 16 появляется сигнал с выхода блока 14, Сигналс выхода коммутатора 1 Ь регистрируется вторым прибором 18,Контроль выходных параметров конвертерной плавки с помощью предлагаемого способа основан на следующихпредпосылках, который поступает на первый вход блока 14, на второй вход блока 14 поступает сигнал с первого выхода блока1, пропорциональный Т, а на третийвход блока 14 с первого выхода блокапоступает сигнал, пропорциональный Как известно, углерод может окисляться кислородом, содержащимся в окислах железа в шлаке, по реакции С+ (РеО) = Ре + СО (; 85373 - 83,8 Т, 1527279ние углерода в металла,оЭкспериментальные исследования показали, что на плавках, на которых зафиксировано интенсивное самораскис ление шлака, сопровождаемое сильными выбросами и переливами шлакоиеталлической эмульсии из горловины конвертера, температура металла, рассчитанная по известному способу, выше фак тической температуры металла на повалке,Путем обработки экспериментальных данных получено уравнение для расчета расхода тепла Т на самораскисление шлака: дт(с)Г(с)(1-Ор) чс (с)дс;0О, при Ос 1;г(с) :-0,0113, при О1,40 Экспериментальные исследованияпоказали, что при достижении предельного значения концентрации углерода, 45достигаемого на данном агрегате, дальнейший рост температуры металла прямо пропорционален интегральному значению количества кислорода, накопленного в шлаке,ь 7 - е(1-0,) ч, (с)дс,йкгде С - момент достижения расчетного предельного значенияконцентрации углерода в55кметалле, мин;11 Т - изменение температуры металла при достижении прекоторая идет с поглощением тепла,Поэтому в отдельные периоды продувки, когда происходит процесс интенсивного перехода кислорода из шпакав металл, темп прироста температурыметалла в конвертерной ванне заметно снижается и в отдельных случаяхтемпература металла за определенныйпериод остается постоянной н даже падает,Момент начала самораскисления шлака фиксируется по величине коэффициента распределения кислорода междуметаллом и шлаком, при этом, когдаОО е 1, весь вдуваемый кислород полностью реагирует с углеродом, при( 1 часть вдуваемого кислорода поголощается шлаком, а при Ор1 происходят переход и расходование накопленного в шлаке кислорода на окиследельного значения концентрации углерода в металле, Г,Текущая температура металла при достижении предельного значения концентрации углерода определяется по зависимостиТ"ГС) : т + е 11-А 1 Ч (С)аС.,аПредельное значение концентрацииуглерода О,ОЗХ, коэффициент е0,0456,В табл, 1 и 2 приведены числовыезначения расчетных и изиеряемых параметров конвертерных плавок У 310476и У 310459, Плавка У 310476 проведена без выбросов и переливов шлакометаллической.эмульсии, К концу продувки расчетные значения концентрацииуглерода в металле составляют 0,0353,теипература металла 1632,6 С, а расчетное значение температуры металла,полученное известным способом,составляет 1606,6 ОС, Фактическая температура металла и содержание углерода, измеренное на повдлке, составляет соответственно 1630 Г и 0,0353.Таким образом, отклонение фактической температуры металла от расчетнойпо предлагаемому способу составляет2,6 С, а по известному 23,4 С, Наплавке Ф 310459 наблюдались выбросыи переливы шлакометаллнческой эмульсии нз горловины конвертера, Отклонение на этой плавке фактической температуры, измеренной на повалке,отрасчетной составляет по предлагаемоому способу 2,9 С, а по известному26,3 С. Среднеквадратичная погрешность контроля температуры металлана 98 контрольных плавках по.предлагаемому способу 9,16, С, а по известному 14,7 Г.Технико-экономическая эффективность способа состоит в тои, что эасчет более высокой точности контролятемпературы металла и содержания углерода в конвертере снижается количество плавок с послепродувочнымикоррекциями, что приводит к снижениюсредней длительности плавки и экономии огнеупорного кирпича на футеровКуФормула изобретения1, Способ непрерывного контроля параметров конвертерного процесса,оа,Ь,с - эмпирические коэффициенты, определяемые при помощи многофакторного регрессионного анализа и определения текущей температуры металла в конвертерея1 о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повьппения точности контроля ) температуры металла и определения содержания в нем углерода, дополнительно определяют коэффициент распределения кислорода дутья между шлаком и металлом и в зависимости от его величи 1527279 10 ны производят корректировку текущего значения температуры металла в конвертере и рассчитывают текущее содержание углерода в металле,2, Способ по и, 1, о т л и ч а ю - щ и й с я тем, что текущие значения температуры металла и содержания в нем углерода определяют по следующим формулам:1 Ат(С) , =где ч (С)Кн,+ Хъи. "щ. 1 ч (с)асогФ.при /С(С ) - Смет /)е+ е( - С ) Чо (С)СОсфпри /С(с) - Сме,/ Й;С(С)=Снац ехр - (ф. +Чс (С, ) сач -Ач (с ) сю где Т(С),С(С) 0 текущие расчетныезначения температурыметалла и содержания 40углерода в конвертероСметной ванне, С,Х;начальная и заданнаятемпература металла,ОГ 45- интегральный (суммар- Тный) и текущий расход3кислорода дутья, нмНМ /МИН"ниц е зов Со включающий непрерывное измерение состава отходящих конвертерных газов ирасхода кислорода дутья, расхода водорода, азота в отходящих конвертерных газах, определение по измереннымвеличинам расхода водорода, образующегося в результате диссоциации водыв конвертере, определение по рассчитанной величине изменения температуры металла в конвертере путем учетапотерь тепла и нагрев, испарение идиссоциацию воды в конвертере по зависимости 15ф к-(ь Е ч (с 1ае9 орасход водорода,образующийся в результате 20 диссоциацин воды в кон-, вертере, нм /мин;Эвеличина потери тепола, Г; коэффициент распределения кислорода между шлаком и металлом; предельное значение концентрации углерода в конвертерной ванне, достигаемое на данном агрегате; расчетное значение температуры металла в момент достижения предельного значения концентрации углероода, С;скорость окисления углерода в конвертерной ванне;эмпирические коэффициенты, определяемые экспериментальным путем,.1 Времяпродувкимнн Ч С)аС,ф йн ПлавкаТ цац 1024 С Т1525 С 310459т асч 1525 С тц,- 16 ОСЬ 1(О дСС , О,7 Хс 3,"," - о.о 4 х1527276 г,О,Ч Ц Ю 1 В О Фиа Составитель А,Абросимоедактор 010 рковецкая Техред М.Дидык Ко ррек то р В. Каб ацни ГКНТ СС тент" л. Гагарина, 101 Ужг Производственно-издательский комбинат Заказ 7483/35 ВНИИПИ Госуда Тираж 530 Подписное венного комитета ло изобретениям и открытиям п 113035, Москва, Ж, Раущская наб., д, 4/5