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Verfahren und Vorrichtung zur kontinuierlichen Bestimmung des jeweiligen Kohlenstoffgehaltes von Metallschmelzen beim pneumatischen Frischen im Konverter
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur kontinuierlichen Bestimmung des jeweiligen Kohlenstoff- gehaltes von Metallschmelzen beim pneumatischen Frischen im Konverter - beim Windfrischen, Besse- mer-Verfahren-, wobei die Abgase laufend auf ihren Gehalt an Kohlenmonoxyd sowie an Kohlendi- oxyd analysiert werden und aus dem Ergebnis der Fortschritt des Frischprozesses überwacht wird ; sowie ferner eine Messvorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.
Beim konventionellen pneumatischen Frischen (Windfrischen) von Metallschmelzen - beispielsweise beim Sauerstoff-Frischen von Roheisenschmelzen zur Herstellung von Stahl mit einem bestimmten Kohlenstoffgehalt - wird der Kohlenstoffgehalt der Schmelze jeweils nur bei Beschickung des Konverters sowie bei Beendigung der Behandlung durch Entnahme von Proben bestimmt, die in einem Karbometer gemessen oder einer chemischen Analyse unterworfen werden ; bei dieser Methode werden jedoch die Messergebnisse erst mit erheblicher Verzögerung bekannt, und die Beobachtung des zeitlichen Ganges der Entkohlung wird dadurch sehr ungenau.
Beim pneumatischen Frischen von Metallschmelzen wäre daher-ebenso wie die kontinuierliche Temperatur-Messung - auch durch fortlaufende Messung ihres Kohlenstoffgehaltes eine synchrone Beobachtung des Verlaufes der Entkohlungsreaktion von grösstem Interesse ; eine derartige fortlaufende Messung kann jedoch derzeit nur auf indirektem Wege durchgeführt werden, weil an der Metallschmelze selbst keinesfalls eine kontinuierliche Analyse in irgendeiner Form vorgenommen werden kann.
Nach der Erfindung wird nun das eingangs beschriebene Verfahren zur indirekten, kontinuierlichen Bestimmung des jeweiligen Kohlenstoffgehaltes von Metallschmelzen beim pneumatischen Frischen im Konverter derart ausgestaltet, dass zusätzlich die Menge des mit dem Abgas entweichenden Kohlenoxydes sowie des Kohlendioxydes laufend ermittelt und durch Integration die Menge des aus der Metallschmelze in Gasform entwichenen Kohlenstoffes sowie daraus, von ihrem Anfangskohlenstoffgehalt ausgehend, der jeweilige Kohlenstoffgehalt automatisch festgestellt wird.
Dieses Verfahren ist bei Konvertern mit angeschlossener Gasauffanganlage, in welcher das beim Frischen gebildete CO-Gas unter Luftzufuhr verbrannt wird, besonders vorteilhaft anwendbar, wobei vorerst die Änderungen des jeweiligen Durchsatzes der durch die Auffanganlage angesaugten Falschluftmenge im Vergleich zum Nominaldurchsatz bestimmt und dann diese Werte als Korrektur bei der automatischen Berechnung der aus der Metallschmelze entwichenen Kohlenstoffmenge eingeführt werden. Unter Nominaldurchsatz der Gasauffanganlage wird hier derjenige Durchsatz verstanden, welcher an derselben zu einem gegebenen Zeitpunkt ein für allemal bestimmt wurde.
Die Massvorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens zur kontinuierlichen Bestimmung des jeweiligen Kohlenstoffgehaltes von Metallschmelzen ist nun erfindungsgemäss derart ausgebildet, dass sie einen Durchflussmesser für den jeweiligen Momentandurchsatz der Abgase in der Auffanganlage, Ana-
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lysatoren mit kurzer Ansprechzeit zur kontinuierlichen Messung des Gehaltes dieser Abgase an CO und C02 sowie ein Rechengerät enthält, mittels dessen in jedem Zeitpunkt, ausgehend vom gemessenen Gasdurchsatz sowie vom CO-und CO -Gehalt, der Durchsatz an aus dem Konverter austretendem Kohlenstoff ermittelt werden kann.
Das in dieser Messvorrichtung eingesetzte Rechengerät enthält zweckmässig wenigstens einen Integrator, mittels dessen die Gesamtmenge an verbranntem Kohlenstoff sowie vorzugsweise auch der in der Metallschmelze verbleibende Kohlenstoffgehalt als Differenz gegenüber seinem Anfangswert bestimmt werden können.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Messvorrichtung soll insbesondere zur kontinuierlichen Messung der Entkohlungsgeschwindigkeit V (in % C/min) dienen, u. zw. bei Eisenschmelzen während des Sauerstoff-Frischens in einem Konverter, der mit einer Gasauffanganlage ohne Verbrennung der beim Frischen entstehenden Abgase versehen ist ;
bei dieser Messvorrichtung ist nun der Durchflussmesser mit Fühlern zur automatischen Temperatur-, Druck- sowie vorzugsweise auch zur Feuchtigkeits- und Dichtekorrektur versehen und wirkt ferner mit elektrischen Übertragungselementen zur Bildung eines elektrischen Signals zusammen, welches dem jeweiligen augenblicklichen Normaldurchsatz der in der Auffanganlage zirkulierenden Abgase proportional ist, und die schnell ansprechenden Gas-Analysatoren liefern elektrische Signale, die den jeweiligen Momentanwerten des CO-Gehaltes und des CO2-Gehaltes dieser Abgase proportional sind, und die Messvorrichtung enthält elektrische Geräte zur Verarbeitung dieser Signale sowie ein elektrisches Rechengerät mit Eingabeorganen zur Aufnahme der in den Konverter eingesetzten Metallmenge, welches die kontinuierliche Lösung der folgenden Gleichung gestattet :
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und schliesslich Kurvenschreiber zur kontinuierlichen Anzeige des Rechenergebnisses, wobei V die Entkohlungsgeschwindigkeit in % C/min-d. h. in kg Kohlenstoff je 100 kg Metall und Minute - bedeutet.
Eine andere Ausführungsform dieser Vorrichtung dient gleichfalls zur kontinuierlichen Messung der Entkohlungsgeschwindigkeit V (in % C/min), wobei jedoch in der Auffangvorrichtung für die beim Frischen entstehenden Abgase Luft angesaugt und das CO verbrannt wird ; die Vorrichtung ist hiezu derart ausgebildet, dass ein schnell ansprechender Gasanalysator ein dem jeweiligen Momentanwert des CO,- Gehaltes der Abgase proportionales elektrisches Signal liefert, und dass elektrische Geräte zur Verarbeitung dieser Signale sowie ein elektrisches Rechengerät mit Eingabeorganen für die im Konverter eingesetzte Metallmenge sowie für den Nominaldurchsatz der Abgase in der Auffanganlage, ferner Messorgane, welche Änderungen des tatsächlichen Durchsatzes um den Nominalwert herum feststellen und den in das Rechengerät eingegebenen Wert entsprechend korrigieren,
und schliesslich Kurvenschreiber zur kontinuierlichen Anzeige des Rechenergebnisses vorhanden sind, wobei das Rechengerät zur kontinuierlichen Lösung der Gleichung eingestellt ist :
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und V die Entkohlungsgeschwindigkeit in % C/min sowie Qeff (t) den korrigierten Nominaldurchsatz bedeuten.
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stehenden Abgase versehen ist, eingerichtet sein, wobei ein Durchflussmesser mit automatischer Temperatur-, Druck- sowie vorzugsweise auch Feuchtigkeits- und Dichte-Korrektur über elektrische Übertragungselemente ein elektrisches Signal liefert, welches dem jeweiligenMomentanwert des Normaldurchsatzes des aus dem Konverter austretenden Frischgases proportional ist, und dass schnell ansprechende Gasanalysatoren zur Bildung elektrischer Signale, welche den Momentanwerten des CO-Gehaltes und des CO2-Gehaltes proportional sind, elektrische Geräte zur Verarbeitung dieser Signale sowie ein Rechengerät mit Eingabeorganen für die im Konverter eingesetzte Metallmenge sowie für ihren Kohlenstoffgehalt vorhanden sind, welch letzteres folgende Gleichung kontinuierlich löst :
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worin Ct den Kohlenstoffgehalt der Metallschmelze in % zur Zeit t und Ci ihren anfänglichen Kohlenstoffgehalt bedeuten.
Schliesslich dient eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung dieser zuletzt beschriebenen Ausführungsform der Messvorrichtung gleichfalls zur kontinuierlichen Messung des Kohlenstoffgehaltes Ct, wobei jedoch in der Auffangvorrichtung für die Abgase wieder unter Luftansaugung das CO verbrannt wird ;
diese Messvorrichtung enthält einen schnell ansprechenden Gasanalysator, welcher ein dem jeweiligen Momentanwert des CO2-Gehaltes der Abgase proportionales elektrisches Signal liefert, ferner elektrische Geräte zur Verarbeitung dieses Signals sowie eine Rechenvorrichtung mit Eingabeorganen für die im Konverter eingesetzte Metallmenge sowie für den Nominaldurchsatz der Abgase in der Auffanganlage, und schliesslich Organe zur Feststellung der Schwankungen des tatsächlichen Durchsatzes um den Nominalwert sowie zur entsprechenden Korrektur des in das Rechengerät eingegebenen Eingangswertes und schliesslich Kurvenschreiber zur kontinuierlichen Anzeige des Rechenergebnisses, wobei das Rechengerät zur kontinuierlichen Lösung der Gleichung eingestellt ist :
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und Ct den Kohlenstoffgehalt der Metallschmelze in % zur Zeit t und Ci ihren Anfangskohlenstoffgehalt bedeuten.
Unter"Normaldurchsatz"wird hier der volumetrische Durchsatz in m3/min verstanden, wobei die Gase aut die Normalbedingungen von Druck und Temperatur reduziert sind-d. h. auf 760 mm Hg und QOC.
Falls die beim Frischen entstehenden Gase in einer geeigneten Anlage aufgefangen werden, lässt die Gas-Bilanz erkennen, dass, falls keine Aufstauungen ausserhalb der Auffangvorrichtung vorliegen, der Durchsatz des aus dem Frischbehälter (beispielsweise einem Konverter oder einer Bessemerbirne) austretenden Gases, das unmittelbar aus der Verbrennung des in der Schmelze enthaltenen Kohlenstoffes durch den Frisch-Sauerstoff herrührt, durch folgende Beziehung gegeben ist :
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wobei cx und S, wie bereits weiter oben erwähnt, den Gehalt der Auffanggase an CO bzw. C02 darstellen. Q ' ist der Gesamtdurchsatz an CO und CO, in diesen Gasen.
Da nun notwendigerweise der gesamte in der Schmelze während der Frischbehandlung verbrannte Kohlenstoff in Form von CO oder CO austreten muss, stellt Q'somit die Menge an aus der Schmelze austretendem Kohlenstoff dar.
Da 1 Mol Kohlenstoff (d. h. 12 g) bei der Verbrennung einem Mol (oder 22, 4 I) CO oder CO2 oder einem Gemisch dieser beiden Gase entspricht, d. h. mit andern Worten, da die Verbrennung von 12 kg Kohlenstoff einer Gasmenge von 22, 4 m3 entspricht, kann man schreiben :
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worin P die Gewichtsmenge des in den Frischbehälter eingesetzten Roheisens und C den Kohlenstoifge- halt bedeuten.
Aus dieser Beziehung lassen sich folgende Formeln ableiten :
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für den Fall der Gasauffangung ohne Verbrennung ; und
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genden"Entkohlungsgeschwindigkeit"genannt wird.
In den Formlen (1) und (2) ergibt sich die Entkohlungsgeschwindigkeit als"Prozent Kohlenstoff in der Schmelze proMinute". Falls diese Änderungsgeschwindigkeit in"kg Kohlenstoff je Tonne und Minute" ausgedrückt werden soll, braucht man lediglich das zweite Glied der Formeln mit dem Faktor 10 zu multiplizieren.
Durch Integration kann man aus diesen Formeln die Menge des in der Schmelze während des Integrations-Zeitintervalls verbrannten Kohlenstoffs und damit die entsprechende Änderung des Kohlenstoffgehaltes erhalten. Ist der Anfangswert des Kohlenstoffgehaltes der Schmelze bekannt, so erhält man :
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für den Fall der Gasauffangung ohne Verbrennung ; sowie
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für den Fall der Gasauffangung mit Verbrennung.
Man erkennt, dass in den Formeln (2) und (4) nur der C02-Gehalt ss der Gase auftritti in der Tat findet in diesem Falle, wo die vom Frischen stammenden Gase mit einem Luftüberschuss aufgefangen werden, eine Verbrennung des CO zu CO statt. Der CO-Gehalt wird praktisch Null, seine Messung erübrigt sich.
Werden die vom Frischen kommenden Gase nach einem Verfahren ohne Verbrennung aufgefangen, so ist der Gesamtdurchsatz in der Auffangvorrichtung im wesentlichen gleich dem Durchsatz der aus dem Frischbehälter austretenden Gase und die für die Ausführung der Erfindung herangezogenen Gase, d. h.
CO und CO2, sind am wenigsten verdünnt. Man erhält dann die grösste Genauigkeit der Messungen des Durchsatzes und der Gasgehalte. Werden die Gase unter Ansaugung von Luft und Verbrennung des CO aufgefangen, so wird der Totaldurchsatz der in der Auffangvorrichtung zirkulierenden Gase beträchtlich und ihr Gehalt an für die Erfindung wesentlichem Gas, in diesem Falle an CO, wird verhältnismässig niedrig, beispielsweise 20-30%.
Es bereitet dann Schwierigkeiten, die Messung des Totaldurchsatzes mit Präzision auszuführen, insbesondere an einer herkömmlichen Vorrichtung, bei der kein Depressions-, Venturi-, Diaphragmaorgan od. dgl. vorgesehen ist. Man kann jedoch feststellen, dass zwar diese Durchsatzleistungen nur mit Schwierigkeit genau zu messen sind, dass jedoch ihre Änderungen gering bleiben, im allgemeinen unter : riz um den Nominalwert. In der Tat ist in diesem Fall keine Regel-Drosselklappe vorgesehen, und der Ansauggebläseventilator dreht sich mit konstanter Geschwindigkeit ; daraus folgt, dass sich der Gesamtdurchsatz auf einen festen Wert einstellt, u. zw. in Abhängigkeit von dem Ansaugvermögen des Ventilators einerseits und den Druckverlusten in der Auffangvorrichtung anderseits.
Dieser Wert unterliegt zwar leichten Schwankungen, da die Druckverluste sich in Abhängigkeit von der Zeit geringfügig ändern können, u. zw. unter anderem wegen Verschmutzungen in den Leitungen, infolge der Zusammensetzung der Gase, eventuell Zerstäubung von Wasser. dgl. ; diese Änderungen bleiben jedoch verhältnismässig geringfügig. Daraus ergibt sich, dass die Messung der Änderung des Durchsatzes einfacher wird als die Messung des Durchsatzes selbst und dass diese Messung der Änderungen nicht mit dergleichen Präzision ausgeführt zu werden braucht. Beispielsweise kann ein einfaches Pitot-Rohr ausreichende Anzeigen liefern.
Zur Messung des Nominaldurchsatzes reicht vollkommen eine nachträgliche Eichmessung für die gesamte Messvorrichtung aus, indem man eine bekannte Kohlenstoffmenge in dem Konverter verbrennen lässt.
Für die Messungen des Gasdurchsatzes und der CO- und CO2-Gehalte sind Durchflussmengenmesser und Gasanalysatoren mit sehr kurzer Ansprechzeit notwendig, hiefür kommen die für derartige Verfahren bekannten Vorrichtungen beliebiger Art in Frage ; dem Fachmann bereitet die Auswahl der bestgeeigneten Messapparaturen keine Schwierigkeit. Auch die elektrischen Rechenvorrichtungen sind bekannt und die Lösung der für die Zwecke der Erfindung auszuführenden Funktionen wie : Summation, Multiplikation, Division, Integration ist mit den herkömmlichen Rechenvorrichtungen geläufig.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von zwei Ausführungsbeispielen an Hand der Zeichnungen ; in diesen zeigen Fig. 1 schematisch eine Auf-
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fangvorrichtung ohne Verbrennung für die Gase aus einem Konverter zur Stahlherstellung im SauerstoffVerfahren, mit einer Vorrichtung gemäss der Erfindung zur kontinuierlichen Messung des Verlaufs bzw.
Ganges des Kohlenstoffgehaltes der Schmelze ; Fig. 2 das Funktionsschema der Rechenvorrichtung in Fig. l ; Fig. 3 schematisch eine mit Sauerstoff betriebene Konverteranlage mit einem Kessel zur Wärmerückgewinnung und mit einer Vorrichtung gemäss der Erfindung zur kontinuierlichen Messung des Kohlenstoffgehaltes in der Schmelze ; Fig. 4 das Funktionsschema der Rechenvorrichtung in Fig. 3. Fig. 1 zeigt ein Verfahren zum Frischen einer Roheisenbeschickung von 5 t in einem Experimentalkonverterl ; von oben wird mittels einer Lanze 2 reiner Sauerstoff eingeblasen, mit üblicher Kühlung durch Was- serumlauf ; das Frischverfahren ist an sich bekannt.
Die aus dem Konverter austretenden beim Frischen entstehenden Gase, die zum grössten Teil aus CO bestehen, werden in einer durch Wasserumlauf gekühlten Haube 3 aufgefangen, die etwa 40 cm oberhalb des Konverters angeordnet ist. Die aufgefangenen Gase werden über eine durch Wasserberieselung gekühlte metallische Rohrleitung 4 ineinen bekannten Nassentstauber 5 geleitet, aus welchem sie über eine Leitung 6 durch einen Ventilator 7 abgesogen werden. Das CO wird sodann an der Austrittsstelle einer Brenneresse 8 verbrannt, um nicht in die Umgebungsatmosphäre abgelassen zu werden.
Um die Auffangung der Gase ohne Zutritt von Luft und ohne nennenswerten Gasaustritt durchzuführen, wird der Druck in der Haube 3 während des Betriebs des Konverters stets gleich dem Druck in der Umgebungsatmosphäre gehalten, u. zw. mittels eines Regelsystems, das folgende Teile aufweist : drei in der Haube 3 etwa in ein Drittel ihrer Höhe angeordnete und parallel verbundene Druckfühler 9 ; einen ausserhalb der Haube in gleicher Höhe wie die Druckfühler 9 angeordnete Druckfühler 10 für den Druck in der Umgebungsatmosphäre ; ein Membran-Differentialmanometer 11, das den von den Druckfühlern 9 angezeigten Druck mit dem Atmosphärendruck vergleicht :
einen elektropneumatischen Regler 12 bekannter Art, welchem die Anzeigen des Differentialmanometers 11 zugeführt werden ; sowie ein in der Leitung 6 angeordnetes Ziehregister 13, das mittels einer pneumatischen Winde 14 betätigt wird, welche ihre Steuerdruckluft von dem Regler 12 erhält. Der Registerschieber 13 wird in jedem Zeitpunkt entspre- chend der Anzeige des Differentialmanometers ] 1 so verstellt, dass der Druck im unteren Teil der Haube gleich dem äusseren Druck bleibt. Die Druckfühler 9 sind deshalb nicht unten an der Haube angeordnet, weil dort die Gefahr bestünde, dass sie nicht ständig von den Frischungsgasen umspült werden, deren Druck sie messen sollen.
Die Entkohlungsgeschwindigkeit und der Kohlenstoffgehalt der Schmelze werden kontinuierlich durch eine elektronische Rechenvorrichtung 15 berechnet, welcher die angezeigten Werte des COund CO-Gehalts der aufgefangenen Gase sowie ihrer Durchsatzmengen zugeführt werden.
Der CO- und der CO2-Gehalt der Gase werden am Ausgang der Haube 3 mittels zwei UltrarotAbsorptions-Gasanalysatoren 16 bzw. 17 bestimmt, welche über eine kleine Leitung 18 mit Gas gespeist werden. Nach dem Durchtritt durch die beiden Analysatoren wird der hiefür erforderliche schwache Gasstrom bei 19 in die Umgebungsatmosphäre abgelassen. Die Durchflussgeschwindigkeit dieses Gasstroms kann mittels eines Ventiles 20 geregelt werden. Die genannten Ultrarot-Analysatoren besitzen eine annehmbare Ansprechdauer von etwa 10 sec. Dies sind die nach dem gegenwärtigen Stand schnellsten Geräte ; selbstverständlich wären noch schnellere Geräte für das Verfahren gemäss der Erfindung nur günstig.
Der Gesamtdurchsatz der aufgefangenen Gase wird, nach Kühlung und Nassentstaubung, in der Leitung 6 mittels eines Durchflussmengenmessers mit automatischer Temperatur-, Druck-, Feuchtigkeits-und Dichtekorrektur bestimmt ; der Durchflussmengenmesser besteht aus einer in die Leitung 6 eingesetzten Stauscheibe 21 und einem Differentialdruckmesser 22, der mit zwei Druckfühlern 23a, 23b, einer Feuchtigkeitsmess-Sonde 24 und einer Temperaturmess-Sonde 25 versehen ist. Derartige Durchflussmengenmesser mit automatischer Korrektur sind dem Fachmann bekannt und brauchen hier nicht im einzelnen beschrieben zu werden.
Die beiden Gasanalysatoren 16 und 17 sowie der Durchflussmengenmesser 21,22 liefern ihre Informationen in Form elektrischer Spannungen, die jeweils proportional dem CO- bzw. dem CO-Ge- halt bzw. dem Normaldurchsatz der Gase sind. Diese elektrischen Spannungen werden der Rechenvorrichtung 15 zugeführt, deren Funktion an Hand der Fig. 2 beschrieben werden soll.
In Fig. 2 sind in sehr vereinfachter Form die Leitungen 4 und 6, die Gasanalysatoren 16 und 17 sowie der Durchflussmengenmesser mit seiner Stauscheibe 21, den Differentialdruckfühlern 23a und 23b sowie dem Druckmesser 22 dargestellt.
Die Temperatur-bzw. Feuchtigkeitsfühler 24 bzw. 25 zur Korrektur des Durchsatzes sind in Fig. 2 nicht dargestellt.
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Die von den Analysatoren 16 und 17 gelieferten elektrischen Signale, welche den CO-Gehalt et bzw. den CO2-Gehalt ss der Gase darstellen, werden in einer Summationsvorrichtung 26 addiert, welche ein Signal proportional a + ss liefert. Dieses Signal wird zugleich mit dem Signal des Durchflussmengenmessers einer Multiplikationsvorrichtung 27 zugeführt, welche ein den Ausdruck
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d. h. den Gesamtdurchsatz Q'an CO und C0, darstellendes Signal abgibt.
Dieses Signal seinerseits wird einer Divisionsvorrichtung 28 zugeführt, die gleichzeitig von einem Eingabepotentiometer 29 eine Spannung erhält, welche die Masse bzw. das Gewicht P an eingesetztem Roheisen darstellt ; diese Divisionsstufe 28 liefert ein Signal proportional zu Q I, d. h. proportional der Entkohlungsgeschwindigkeit :
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Das Signal V wird einem Integrator 30 zugeführt ; dieser liefert eine Spannung, welche den Ausdruck :
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zweiten Eingabepotentiometers 32 den Anfangskohlenstoffgehalt der Schmelze zugeführt erhält. In dieser Weise erhält man schliesslich den Momentanwert des Kohlenstoffgehaltes der Schmelze C- (C ).
Eine automatische Registriervorrichtung 33 mit zwei Kanälen, welcher die Spannung der Divisionsvorrichtung 28 und die Spannung der Subtraktionsvorrichtung 31 zugeführt werden, zeichnet somit die Kurven der Entkohlungsgeschwindigkeit sowie des Kohlenstoffgehaltes der Schmelze als Funktion der Zeit auf, bei konstanter Vorschubgeschwindigkeit des Registrierpapiers.
Die Divisionsvorrichtung 28 besitzt in bekannter Weise eine Null-Rückstellung, die vor Beginn jeder Beschickung betätigt wird. In jedem Zeitpunkt besteht die Möglichkeit, die Werte von P und Ci ohne Störung des Betriebs nachzustellen, u. zw. durch entsprechende Betätigung der Eingabepotentiometer 29 bzw. 32.
Fig. 3 zeigt eine Konverteranlage zur Stahlherstellung unter Rückgewinnung der Wärme der beim Frischen gebildeten Gase in einem Kessel sowie Verbrennung des CO zu CO2.
Die in dem Konverter enthaltene Roheisenbeschickung wird mittels reinen Sauerstoffs zu Stahl ge- frischt ; der Sauerstoff wird mittels einer Lanze 2 eingeblasen, die in üblicher Weise mittels Wasserumlauf gekühlt ist.
Oberhalb der Konverteröffnung ist eine Absaughaube 3a mit einer grossen Öffnung 101 angeordnet, durch welche zusammen mit den aus dem Konverter austretenden Gasen ein starker Luftüberschuss angesaugt wird. Die Haube leitet die Gase in einen Wärmewiedergewinnungskessel 102 mit Rohrbündeln ; der Wiedergewinnungskessel ist schematisch dargestellt und setzt sich in die Abgasaustrittsleitung 4a fort. Ein nicht dargestellter Ventilator saugt die Gase mit konstantem Unterdruck in die Leitung 4a, Der C-Gehalt der Verbrennungsgase wird mit einem Ultrarot-Absorptions-Gasanalysator 17 bestimmt, der über eine kleine Leitung 18 mit Gas gespeist wird. Nach der Analyse wird der hiefür erforderliche schwache Gasstrom in die Umgebungsatmosphäre bei 19 abgelassen.
Der Durchsatz dieser Gasströmung kann mittels eines Ventiles 20 geregelt werden.
Die Änderungen des Gesamtdurchsatzes der Gase werden mittels eines Pitotrohres 103 und einem Membranmanometer 104 mit elektrischer Übertragung ermittelt. Die Anzeige des Manometers 104 wird einer elektrischen Brückenschaltung 105 zugeführt, die in Abhängigkeit von zufälligen Schwankungen des Durchsatzes in der Leitung 4a ein Korrektursignal bildet.
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Die Anzeigen des Analysators 17 und der Korrekturschaltung 105 werden einer Rechenvor- richtung 15a in Form elektrischer Spannungen zugeführt. Mit Hilfe von Eingabepotentiometern 29, 32 bzw. 106 können die eingesetzte Roheisenmenge P, der anfängliche Kohlenstoffgehalt Ci der Be- schickung sowie der Nominaldurchsatz Q der Gase in der Leitung 4a in die Rechenvorrichtung eingei geben werden.
Das Ergebnis der Rechnung, nämlich der Kohlenstoffgehalt des Schmelzbades im zeitli- chen Verlauf während des Frischverfahrens, wird in einer Registriervorrichtung 33 üblicher Art auf- gezeichnet,
Im folgenden soll an Hand von Fig. 4 die Arbeitsweise der Rechenvorrichtung beschrieben werden, die weitgehend dem zuvor beschriebenen Beispiel gleicht ; in Fig. 4 sind schematisch die Gasaustrittsleitung 4a, der C02-Analysator 17 mit seiner Ansaugleitung 18, das zum Nachweis von Änderun- gen des Durchsatzes dienende Pitotrohr 103, das Membranmanometer 104 sowie die Korrektur- schaltung 105 dargestellt.
Das Eingabepotentiometer 106 für den Nominaldurchsatz Q liefert eine diesem Durchsatz Q proportionale Spannung ; eine Multiplikationsvorrichtung 107 bildet das
Produkt aus dieser Spannung und dem von der Schaltung 105 gelieferten Korrektursignal ; sie eri zeugt ein Signal, das den tatsächlichen Durchsatz Q, gemäss dem Rechenvorgang
Q tats. = Q x k entspricht, wobei k den Korrekturkoeffizienten darstellt, der zumeist zwischen 0, 9 und l, l liegt.
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führungsbeispiel beschriebenen ;
so findet man wieder den Integrator 30, das Potentiometer 29 zur Eingabe der eingesetzten Roheisenmenge, die Divisionsvorrichtung 28, welche den Verlust der Schmelze an Kohlenstoffgehalt berechnet, die Subtraktionsvorrichtung 31 und das Potentiometer 32 zur Eingabe des anfänglichen Kohlenstoffgehaltes sowie die Registriervorrichtung 33, welche die Kurve des zeitlichen Verlaufes des Kohlenstoffgehaltes der Schmelze während der Frischbehandlung aufzeichnet. Selbstverständlich muss der Integrator 28 zu Beginn jedes Verfahrens auf den elektrischen Nullwert zurückgestellt werden.
Man erkennt unschwer, dass gegenüber dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel der Integrator 28 und die Divisionsvorrichtung 30 vertauscht sind und dass die Registriervorrichtung 33 nur eine einzige Kurve, nämlich die des Kohlenstoffgehaltes, aufzeichnet.
Die Erfindung ist vorstehend an Hand von Ausführungsbeispielen beschrieben, denen jedoch keine einschränkende Bedeutung zukommen soll ; selbstverständlich können die beschriebenen Ausführungsbeispiele in mannigfacher Weise abgewandelt werden, ohne dass dadurch der Rahmen der Erfindung verlassen würde.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur kontinuierlichen Bestimmung des jeweiligen Kohlenstoffgehaltes von Metallschmelzen beim pneumatischen Frischen im Konverter, wobei die Abgase laufend auf ihren Gehalt an Kohlenmonoxyd sowie an Kohlendioxyd analysiert werden und aus dem Ergebnis der Fortschritt des
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dem Abgas entweichenden Kohlenoxyds sowie des Kohlendioxyds laufend ermittelt und durch Integration die Menge des aus der Metallschmelze in Gasform entwichenen Kohlenstoffs sowie daraus, von ihrem Anfangskohlenstoffgehalt ausgehend, der jeweilige Kohlenstoffgehalt der Metallschmelze automatisch festgestellt wird.