BR112020022857A2

BR112020022857A2 - dispositivo de estimativa de componentes de metal fundido, método de estimativa de componentes de metal fundido e método de fabricação de metal fundido

Info

Publication number: BR112020022857A2
Application number: BR112020022857-5A
Authority: BR
Inventors: Hiroto KASE; Shinji Tomiyama; Yukio Takahashi; Shota Amano; Toshifumi Kodama
Original assignee: Jfe Steel Corporation
Priority date: 2018-05-14
Filing date: 2019-04-03
Publication date: 2021-02-23
Also published as: TW201947039A; KR102437794B1; JPWO2019220800A1; EP3795702A4; US11966669B2; WO2019220800A1; EP3795702B1; CN112154218A; JP6825711B2; US20210216680A1; CN112154218B; KR20210003917A; EP3795702A1; TWI700374B; RU2766093C1

Abstract

A presente invenção refere-se a um dispositivo de estimati-va de componentes de metal fundido (1) que inclui um dispositivo de entrada (11) que recebe informação de medição referente a uma insta-lação de refino (2), incluindo resultados de medição referentes a uma característica óptica em uma garganta de forno na instalação de refino (2) durante um processo de sopro, um banco de dados modelo que armazena expressões modelo e parâmetros modelo referentes a uma reação de processo de sopro, incluindo uma expressão modelo e pa-râmetros modelo que representam a relação entre a eficiência de oxi-gênio na descarboxilação e a concentração de carbono em um metal fundido na instalação de refino (2), uma unidade de cálculo modelo (13b) que estima as concentrações de componentes do metal fundido, incluindo a concentração de carbono no metal fundido usando a infor-mação de medição e usando as expressões modelo e os parâmetros modelo e uma unidade de determinação modelo (13a) que estima a concentração de carbono no metal fundido com base nos resultados da medição e determina a expressão modelo e os parâmetros modelo a serem usados pela unidade de cálculo de modelo (13b) com base no resultado da estimativa.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "DISPOSI- TIVO DE ESTIMATIVA DE COMPONENTES DE METAL FUNDIDO, MÉTODO DE ESTIMATIVA DE COMPONENTES DE METAL FUN- DIDO E MÉTODO DE FABRICAÇÃO DE METAL FUNDIDO". Campo

[0038] A presente invenção refere-se a um dispositivo de estimativa de componentes de metal fundido que estima as concentrações de com- ponentes de metal fundido e escória em uma instalação de refino de uma siderúrgica, um método de estimativa de componentes de metal fundido e um método de fabricação de um metal fundido. Antecedentes

[0039] Em siderúrgicas, as concentrações de componentes e a tem- peratura de um metal quente extraído de um alto-forno são ajustadas em instalações de refino, tais como instalações de pré-tratamento, con- versores e instalações de refino secundário. O processo no conversor, dentre outros, é um processo de soprar oxigênio no conversor para re- mover impurezas do metal fundido e aumentar a temperatura do mesmo, e desempenha um papel muito importante em termos, por exemplo, do controle de qualidade do aço e racionalização dos custos de refino. No processo no conversor, para combinar a concentração de carbono no metal fundido com uma concentração de carbono alvo no metal fundido no momento em que o sopro de oxigênio é interrompido, uma expressão modelo que representa uma relação entre a eficiência de oxigênio na descarboxilação e a concentração de carbono no metal fundido é geralmente usada para controlar a quantidade de oxigênio ali- mentado ou estimar a concentração de carbono no metal fundido no estágio final do processo de sopro. A eficiência de oxigênio na descar- boxilação começa a diminuir na concentração de carbono no metal fun- dido em torno de 0,4 % (concentração de carbono crítica). Portanto, para obter alta precisão de cálculo, é importante realizar o cálculo da expressão modelo ou trocar a expressão modelo no momento em que a concentração de carbono no metal fundido atinge a concentração de carbono crítica. Daqui em diante, a menos que indicado de outra forma, o símbolo % representa % em massa e diversas vazões são represen- tadas em unidades básicas de vazão.

[0040] A Literatura de Patente 1 descreve um método para determi- nar o momento de medição da sublança levando em consideração o tempo necessário para o controle dinâmico e a vazão do oxigênio so- prado, em controle estático para determinar o momento de medição da sublança usando, por exemplo, uma expressão modelo com base no cálculo de entrada-saída de material antes de iniciar o processo de so- pro e, no controle dinâmico, para determinar a quantidade de oxigênio que precisa ser soprada até que a concentração de carbono no metal fundido alcance a concentração de carbono alvo no metal fundido com base na concentração de carbono no metal fundido obtida pela medição de sublança e usando a expressão modelo que representa a relação entre a concentração de carbono no metal fundido e a eficiência de oxi- gênio na descarboxilação. Lista de Citações Literatura de Patentes

[0041] Literatura de Patente 1: Patente Japonesa Nº 4677955

[0042] Literatura de Patente 2: Pedido de Patente Japonesa Aberta ao Público Nº 2017-115216 Sumário Problema Técnico

[0043] No método descrito na Literatura de Patente 1, no entanto, o momento de medição da sublança é determinado com base no modelo estático. Portanto, de acordo com o método descrito na Literatura de Patente 1, se um erro for gerado no cálculo de modelo estático, por exemplo, por um erro de medição nas concentrações de componentes do metal fundido ou transtornos desconhecidos durante o processo de sopro, a medição da sublança pode não ser realizada na concentração de carbono alvo no metal fundido e um tempo suficiente pode não ser assegurado para o controle dinâmico. Se, de modo a assegurar o tempo para o controle dinâmico, o controle dinâmico é realizado a partir de um estado onde a concentração de carbono no metal fundido é maior do que a concentração de carbono crítica, a precisão do controle dinâmico pode diminuir, uma vez que a eficiência de oxigênio na descarboxilação não depende da concentração de carbono no metal fundido e é afetada pela descarbonetação em virtude de redução do óxido de ferro na escó- ria, na região onde a concentração de carbono no metal fundido é maior do que a concentração de carbono crítica.

[0044] A presente invenção foi feita tendo em vista os problemas acima, e um objetivo da presente invenção é fornecer um dispositivo para estimativa de componentes do metal fundido e um método de es- timativa de componentes do metal fundido capaz de estimar com preci- são a concentração de carbono no metal fundido, particularmente no estágio final do processo de sopro. É outro objetivo da presente inven- ção fornecer um método de fabricação de um metal fundido capaz de fabricar um metal fundido que tenha as concentrações de componentes desejadas com alto rendimento. Solução Para o Problema

[0045] Para resolver o problema e alcançar o objetivo, um disposi- tivo de estimativa de componentes de metal fundido de acordo com a presente invenção inclui: um dispositivo de entrada configurado para re- ceber informação de medição referente a uma instalação de refino, in- cluindo resultados de medição referentes a uma característica óptica em uma garganta de forno na instalação de refino durante um processo de sopro; um banco de dados modelo configurado para armazenar expres- sões modelo e parâmetros modelo referentes a uma reação de processo de sopro, incluindo uma expressão modelo e parâmetros modelo que representam a relação entre a eficiência de oxigênio na descarboxilação e a concentração de carbono em um metal fundido na instalação de re- fino; uma unidade de cálculo de modelo configurada para estimar as concentrações de componentes do metal fundido, incluindo a concen- tração de carbono no metal fundido, usando a informação de medição, as expressões modelo e os parâmetros modelo; e uma unidade de de- terminação de modelos configurada para: estimar a concentração de carbono no metal fundido com base nos resultados da medição; e de- terminar a expressão modelo e os parâmetros modelo a serem usados pela unidade de cálculo de modelo com base no resultado da estimativa.

[0046] Além disso, no dispositivo de estimativa de componentes de metal fundido de acordo com a presente invenção, os resultados da me- dição incluem a taxa de variação de intensidade de um espectro resul- tante de uma reação de redução de óxido de ferro em uma escória.

[0047] Além disso, um método de estimativa de componentes de metal fundido de acordo com a presente invenção inclui: uma etapa de cálculo de modelo para estimar as concentrações de componentes de um metal fundido, incluindo a concentração de carbono no metal fun- dido, usando: informação de medição referente a uma instalação de re- fino, incluindo resultados de medição relativos a uma característica óp- tica em uma garganta do forno na instalação de refino durante um pro- cesso de sopro; e expressões modelo e parâmetros modelo relativos a uma reação de processo de sopro, incluindo uma expressão modelo e parâmetros modelo que representam uma relação entre a eficiência de oxigênio na descarboxilação e a concentração de carbono no metal fun- dido na instalação de refino; e uma etapa de determinação de modelos para: estimar a concentração de carbono no metal fundido com base nos resultados da medição; e determinar a expressão modelo e os pa- râmetros modelo a serem usados na etapa de cálculo de modelo com base no resultado da estimativa.

[0048] Além disso, no método de estimativa de componentes de metal fundido de acordo com a presente invenção, os resultados da me- dição incluem a taxa de variação de intensidade de um espectro resul- tante de uma reação de redução de óxido de ferro em uma escória.

[0049] Além disso, um método de fabricação de um metal fundido de acordo com a presente invenção inclui: uma etapa de ajuste da con- centração de componentes de um metal fundido dentro de uma faixa desejada com base na concentração de componentes de metal fundido estimada que é estimada usando o método de estimativa de componen- tes de metal fundido de acordo com a presente invenção.

Efeitos Vantajosos da Invenção

[0050] Um dispositivo de estimativa de componentes de metal fun- dido e um método de estimativa de componentes de metal fundido de acordo com a presente invenção são capazes de estimar com precisão a concentração de carbono no metal fundido, particularmente no estágio final do processo de sopro. Um método de fabricação de um metal fun- dido de acordo com a presente invenção é capaz de fabricar um metal fundido que tem uma concentração de componentes desejada com alto rendimento.

Breve Descrição dos Desenhos

[0051] A Figura 1 é um diagrama esquemático que ilustra uma con- figuração de um dispositivo de estimativa de componentes de metal fun- dido como uma modalidade da presente invenção.

[0052] A Figura 2 é um fluxograma que ilustra um fluxo de um pro- cesso de estimativa de componentes de metal fundido como uma mo- dalidade da presente invenção.

[0053] A Figura 3 representa diagramas que ilustram exemplos de uma relação entre a concentração de carbono em um metal fundido e a taxa de variação de intensidade de emissão e a relação entre a concen- tração de carbono no metal fundido e a eficiência de oxigênio na des- carboxilação. Descrição de Modalidade

[0054] O seguinte descreve em detalhes um dispositivo de estima- tiva de componentes de metal fundido e as operações do mesmo como uma modalidade da presente invenção com referência aos desenhos. Configuração

[0055] Primeiramente, uma configuração do dispositivo de estima- tiva de componentes de metal fundido como uma modalidade da pre- sente invenção será descrita com referência à Figura 1.

[0056] A Figura 1 é um diagrama esquemático que ilustra a configu- ração do dispositivo de estimativa de componentes de metal fundido como uma modalidade da presente invenção. Conforme ilustrado na Fi- gura 1, um dispositivo de estimativa de componentes de metal fundido 1 como uma modalidade da presente invenção é um dispositivo que es- tima as concentrações de componentes de um metal fundido 101 e uma escória 103 que estão sendo processados em uma instalação de refino 2 de uma siderúrgica. A instalação de refino 2 inclui um conversor 100, uma lança 102 e um duto 104. A lança 102 está localizada acima do metal fundido 101 no conversor 100. O oxigênio em alta pressão (oxi- gênio soprado por cima) é ejetado de uma extremidade distal da lança 102 em direção ao metal fundido 101 abaixo. As impurezas no metal fundido 101 são oxidadas pelo oxigênio em alta pressão e são levadas para a escória 103 (processo de sopro). O duto 104 para guiar o gases de exaustão está localizado acima do conversor 100.

[0057] Um detector de gases de exaustão 105 está localizado no duto 104. O detector de gases de exaustão 105 detecta a vazão dos gases de exaustão descarregados em associação com o processo de sopro e componentes (por exemplo, CO, CO>2, O2, Na, H2O e Ar) nos gases de exaustão. O detector de gases de exaustão 105 mede a vazão do gases de exaustão no duto 104 com base, por exemplo, na pressão diferencial entre antes e depois de um tubo de Venturi localizado no duto

104. O detector de gases de exaustão 105 mede cada uma das concen- trações de componentes [%] nos gases de exaustão. A vazão e as con- centrações dos componentes dos gases de exaustão são medidos, por exemplo, em intervalos de vários segundos. Os sinais que representam os resultados de detecção do detector de gases de exaustão 105 são transmitidos para um terminal de controle 10.

[0058] Um gás de agitação (gás soprado por baixo) é soprado no metal fundido 101 no conversor 100 através dos orifícios de ventilação 107 formados na parte inferior do conversor 100. O gás de agitação é um gás inerte, tal como Ar. O gás de agitação soprado agita o metal fundido 101 para promover uma reação entre o oxigênio em alta pressão e o metal fundido 101. Um medidor de fluxo 108 mede a vazão do gás de agitação soprado no conversor 100. A temperatura e as concentra- ções de componentes do metal fundido 101 são analisadas imediata- mente antes do início do processo de sopro e após o processo de sopro. A temperatura e as concentrações de componentes do metal fundido 101 são medidas uma ou uma pluralidade de vezes durante o processo de sopro e, por exemplo, a quantidade de fornecimento (quantidade de alimentação de oxigênio) e a taxa (taxa de alimentação de oxigênio) de oxigênio em alta pressão e a vazão do gás de agitação (vazão do gás de agitação) são determinados com base na temperatura e na concen- tração de componentes medidas.

[0059] Um sistema de controle de processo de sopro ao qual o dis- positivo de estimativa de componentes de metal fundido 1 é aplicado inclui o terminal de controle 10, o dispositivo de estimativa de compo- nentes de metal fundido 1 e um dispositivo de exibição 20 como com-

ponentes principais. O terminal de controle 10 é constituído por um dis- positivo de processamento de informações, tal como um computador pessoal ou uma estação de trabalho, e controla a quantidade de alimen- tação de oxigênio, a taxa de alimentação de oxigênio e a vazão de gás de agitação de modo a manter as concentrações de cada um dos com- ponentes do metal fundido 101 dentro de uma faixa desejada e coleta dados de valores reais sobre a quantidade de alimentação de oxigênio, a taxa de alimentação de oxigênio e a vazão de gás de agitação.

[0060] O dispositivo de estimativa de componentes de metal fundido 1 é constituído por um dispositivo de processamento de informações, tal como um computador pessoal ou uma estação de trabalho. O disposi- tivo de estimativa de componentes de metal fundido 1 inclui um disposi- tivo de entrada 11, um banco de dados modelo (DB de modelos) 12, um processador aritmético 13 e um dispositivo de saída 14.

[0061] O dispositivo de entrada 11 é uma interface de entrada que recebe vários resultados de medição e informações de resultado em re- lação à instalação de refino 2. O dispositivo de entrada 11 inclui, por exemplo, um teclado, um ponteiro de mouse, um dispositivo apontador, um dispositivo de recepção de dados e uma interface de usuário gráfica (Graphical User Interface, GUI). O dispositivo de entrada 11 recebe, por exemplo, os dados de resultado e valores de configuração de parâme- tros de fora e grava a informação recebida no DB de modelos 12 e a transmite para o processador aritmético 13. O dispositivo de entrada 11 recebe os resultados de medição referentes à temperatura e as concen- trações de componentes do metal fundido 101 obtidas pelo menos antes do início e durante o processo de sopro na instalação de refino 2. Os resultados de medição referentes à temperatura e as concentrações de componentes são fornecidos para o dispositivo de entrada 11, por exemplo, através de introdução manual por um operador ou leitura de um meio de gravação. O dispositivo de entrada 11 recebe a informação sobre resultado a partir do terminal de controle 10. A informação sobre resultado inclui, por exemplo, informação sobre a vazão e as concentra- ções de componentes do gás de exaustão medidas pelo detector de gases de exaustão 105, informação sobre uma característica óptica em uma gar- ganta de forno do conversor 100 (resultados espectrais da garganta do forno e informação sobre características ópticas da garganta do forno) me- dida por um espectrômetro 106, informação sobre a quantidade de alimen- tação de oxigênio e a taxa de alimentação de oxigênio, informação sobre a vazão de gás de agitação, informação sobre as quantidades de carga de matérias-primas ( matéria-prima principal e matérias-primas auxilia- res) e informação sobre temperatura do metal fundido 101.

[0062] O DB de modelo 12 é um dispositivo de armazenamento que armazena informação sobre expressões modelo e parâmetros (parâme- tros modelo) referentes a uma reação do processo de sopro na instala- ção de refino 2. As expressões modelo incluem pelo menos uma ex- pressão modelo de descarbonetação que representa a relação entre a concentração de carbono no metal fundido 101 e a eficiência de oxigê- nio na descarboxilação durante o processo de sopro. Eficiência de oxi- gênio na descarboxilação se refere à quantidade de carbono removida do metal fundido 101 em relação à quantidade unitária de oxigênio so- prado no conversor 100. O DB de modelos 12 também armazena vários tipos de informações recebidas pelo dispositivo de entrada 11 e resulta- dos de cálculo/análise incluídos nos resultados do processo de sopro calculados pelo processador aritmético 13.

[0063] O processador aritmético 13 é um dispositivo de processa- mento aritmético, tal como uma unidade de processamento central (Central Processing Unit, CPU) e controla as operações gerais do dis- positivo de estimativa de componentes de metal fundido 1. O processa- dor aritmético 13 tem funções como uma unidade de determinação de modelos 13a e a unidade de cálculo de modelo 13b. Por exemplo, o processador aritmético 13 executa programas de computador para im- plementar a unidade de determinação de modelos 13a e a unidade de cálculo de modelo 13b. O processador aritmético 13 executa um pro- grama de computador para a unidade de determinação de modelos 13a para servir como unidade de determinação de modelos 13a e executa um programa de computador para a unidade de cálculo de modelo 13b para servir como unidade de cálculo de modelo 13b. O processador arit- mético 13 pode incluir dispositivos aritméticos dedicados ou circuitos aritméticos que servem como a unidade de determinação de modelos 13a e a unidade de cálculo de modelo 13b.

[0064] O dispositivo de estimativa de componentes de metal fundido 1 que tem tal configuração executa um processo de estimativa de com- ponentes de metal fundido descrito abaixo para estimar com precisão as concentrações de componentes do metal fundido 101 e da escória 103, particularmente no estágio final do processo de sopro. O seguinte descreve, com referência a um fluxograma ilustrado na Figura 2, as ope- rações do dispositivo de estimativa de componentes de metal fundido 1 ao realizar o processo de estimativa de componentes de metal fundido. Processo de Estimativa de Componentes de Metal Fundido

[0065] A Figura 2 é um fluxograma que ilustra o fluxo do processo de estimativa do componente de metal fundido como uma modalidade da presente invenção. O fluxograma ilustrado na Figura 2 começa no momento em que o processo de sopro foi iniciado e o processo de esti- mativa de componentes de metal fundido prossegue para um processo na Etapa S1.

[0066] No processo na Etapa S1, o processador aritmético 13 ad- quire os valores de medição/análise do metal fundido 101. Especifica- mente, o processador aritmético 13 adquire os resultados de medi- ção/análise obtidos ao medir a temperatura e ao analisar os componen- tes em uma amostra do metal fundido 101. Assim, o processo na Etapa

S1 está concluído e o processo de estimativa de componentes do metal fundido prossegue para um processo na Etapa S2.

[0067] No processo na Etapa S2, o processador aritmético 13 ad- quire a informação de medição/análise de gases de exaustão (informa- ção sobre gases de exaustão), informação sobre características ópticas da garganta do forno e informação variável manipulada do terminal de controle 10. Em uma operação normal de sopro no conversor, a infor- mação sobre gases de exaustão, a informação sobre características óp- ticas da garganta do forno e informação variável manipulada são cole- tadas em intervalos regulares. Se um grande intervalo de tempo estiver presente entre o tempo de aquisição da informação variável manipulada e o tempo de aquisição da informação sobre gases de exaustão, o in- tervalo de tempo é levado em consideração (a informação sobre gases de exaustão é acelerada pelo intervalo de tempo) para criar os dados. Se os valores de medição e os valores de análise incluem grandes quantidades de ruído, os valores de medição e os valores de análise podem ser substituídos por valores após serem submetidos a um pro- cessamento de suavização, tal como cálculo de média móvel. Além disso, os erros incluídos no valor de medição da vazão dos gases de exaustão e nos valores de análise de CO e CO,» são, de preferência, corrigidos. Assim, o processo na Etapa S2 está concluído e o processo de estimativa de componentes do metal fundido prossegue para um pro- cesso na Etapa S3.

[0068] No processo na Etapa S3, a unidade de determinação de modelos 13a determina uma expressão modelo e parâmetros modelo a serem usados no cálculo pela unidade de cálculo de modelo 13b dentre as expressões modelo e os parâmetros modelo armazenados no DB de modelos 12 com base na informação sobre característica óptica da gar- ganta do forno adquirida no processo na Etapa S2. Especificamente, uma banda de comprimento de onda de 550 nm a 650 nm é selecionada a partir de uma banda de onda (espectro) de luz emitida em associação com uma reação de descarbonetação resultante de uma reação de re- dução de óxido de ferro na escória, conforme representado pela Equa- ção de Reação (1) a seguir, e o valor máximo da intensidade de emissão na banda de onda selecionada é detectado como a característica óptica na garganta do forno do conversor 100. Sabe-se que, quando a concen- tração de carbono no metal fundido atinge a proximidade de uma con- centração de carbono crítica, a eficiência da reação de descarboneta- ção representada pela Equação de Reação (1) a seguir diminui e a in- tensidade de emissão também diminui. FeO + C >Fe+CO (1)

[0069] Consequentemente, conforme ilustrado no diagrama supe- rior da figura 3, a unidade de determinação de modelos 13a calcula a taxa de variação do valor máximo da intensidade de emissão (taxa de variação de intensidade de emissão) e detecta um tempo no qual a taxa de variação de intensidade de emissão muda de um valor positivo para um valor negativo como um tempo no qual a concentração de carbono no metal fundido atinge a concentração de carbono crítica. Em uma re- gião onde a concentração de carbono no metal fundido é mais alta do que a concentração de carbono crítica, a unidade de determinação de modelos 13a seleciona uma expressão de cálculo de entrada-saída de massa com base na informação sobre gases de exaustão e informação variável manipulada ou uma expressão modelo, tal como uma expres- são de cálculo de modelo e parâmetros modelo de uma reação física, a partir do DB de modelos 12. Após o tempo no qual a concentração de carbono no metal fundido atinge a concentração de carbono crítica, a concentração de carbono no metal fundido entra em uma região onde a eficiência de oxigênio na descarboxilação depende da concentração de carbono no metal fundido conforme ilustrado no diagrama inferior da fi- gura 3. Consequentemente, a unidade de determinação de modelos 13a seleciona a expressão modelo de descarboxilação e seus parâmetros modelo a partir do DB de modelos 12. Na presente invenção, a forma da expressão modelo selecionada a partir do DB de modelos 12 não importa. O método de troca da expressão modelo pode ser, por exem- plo, um método de troca dos parâmetros modelo de modo a mudar o grau de contribuição da expressão modelo de descarboxilação para o cálculo do modelo. Assim, o processo na Etapa S3 está concluído e o processo de estimativa de componentes de metal fundido prossegue para um processo na Etapa S4.

[0070] No processo na Etapa S4, a unidade de cálculo de modelo 13b usa a expressão modelo e os parâmetros modelo determinados (se- lecionados) no processo na Etapa S3 para calcular as concentrações de componentes do metal fundido 101, incluindo a concentração de car- bono no metal fundido, e envia a informação sobre concentrações de componentes de metal fundido 101 calculada para o dispositivo de saída

14. Por exemplo, a Literatura de Patente 2 descreve detalhes de um método para calcular as concentrações de componentes do metal fun- dido 101. Assim, o processo na Etapa S4 está concluído e o processo de estimativa do componente de metal fundido prossegue para um pro- cesso na Etapa S5.

[0071] No processo na Etapa S5, o processador aritmético 13 de- termina se o processo de sopro foi concluído. Se o resultado da deter- minação indicar que o processo de sopro foi concluído (Sim na Etapa S5), o processador aritmético 13 termina a série do processo de estima- tiva de componentes de metal fundido. Se, em vez disso, o processo de sopro não terminou (Não na Etapa S5), o processador aritmético 13 re- torna o processo de estimativa de componentes de metal fundido para o processo na Etapa S2.

[0072] Conforme é evidente a partir da descrição acima, no pro-

cesso de estimativa de componentes de metal fundido como uma mo- dalidade da presente invenção, a unidade de determinação de modelos 13a estima as concentrações de carbono no metal fundido 101 com base na informação sobre características ópticas da garganta do forno e com base nos resultados da estimativa, determina a expressão mo- delo e os parâmetros modelo a serem usados pela unidade de cálculo de modelo 13b. Em mais detalhes, a unidade de determinação de mo- delos 13a detecta o tempo no qual a concentração de carbono no metal fundido 101 atingiu a concentração de carbono crítica com base na in- formação sobre característica óptica da garganta do forno e troca a ex- pressão modelo e os parâmetros modelo usados pela unidade de cál- culo de modelo 13b para a expressão modelo e os parâmetros modelo com base na relação entre a concentração de carbono no metal fundido e a eficiência de oxigênio na descarboxilação no momento em que a concentração de carbono no metal fundido 101 atingiu a concentração de carbono crítica. Por meio deste processo, a concentração de carbono no metal fundido 101 pode ser estimada com precisão, particularmente no estágio do processo de sopro.

[0073] Embora a modalidade à qual a invenção feita pelos presen- tes inventores seja aplicada tenha sido descrita, a presente invenção não está limitada à descrição e aos desenhos que constituem uma parte da descrição da presente invenção por meio da presente modalidade. À troca de modelo no cálculo da estimativa da concentração de carbono no metal fundido foi descrita na presente modalidade. No entanto, por exemplo, quando o controle é realizado usando um modelo estático e um modelo dinâmico, conforme descrito no método da Literatura de Pa- tente 1, o controle do modelo dinâmico pode ser executado no momento apropriado ao adquirir o modelo dinâmico a partir do DB de modelos 12 com base na informação de medição de características ópticas da gar-

ganta do forno. Assim, outras modalidades, exemplos, técnicas opera- cionais e assim por diante feitas por aqueles versados na técnica com base na presente modalidade estão todos incluídos no escopo da pre- sente invenção. Aplicabilidade Industrial

[0074] A presente invenção pode fornecer um dispositivo de estima- tiva de componentes de metal fundido e um método de estimativa de componentes de metal fundido capaz de estimar com precisão a con- centração de carbono no metal fundido, particularmente no estágio final do processo de sopro. Lista de Sinais de Referência 1 Dispositivo de estimativa de componentes de metal fundido 2 Instalação de refino Terminal de controle 11 Dispositivo de entrada 12 Banco de dados modelo (DB de modelos) 13 Processador aritmético 13a Unidade de determinação de modelos 13b Unidade de cálculo de modelo 14 Dispositivo de saída Dispositivo de exibição 100 Conversor 101 Metal fundido 102 Lança 103 Escória 104 Duto 105 Detector de gases de exaustão 106 Espectrômetro 107 Orifícios de ventilação 108 Medidor de fluxo

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Dispositivo de estimativa de componentes de metal fun- dido caracterizado pelo fato de que compreende: um dispositivo de entrada configurado para receber informa- ção de medição referente a uma instalação de refino, incluindo resulta- dos de medição referentes a uma característica óptica em uma garganta do forno na instalação de refino durante um processo de sopro; um banco de dados modelo configurado para armazenar ex- pressões modelo e parâmetros modelo referentes a uma reação de pro- cesso de sopro, incluindo uma expressão modelo e parâmetros modelo que representam a relação entre a eficiência de oxigênio na descarbo- xilação e a concentração de carbono em um metal fundido na instalação de refino; uma unidade de cálculo modelo configurada para estimar as concentrações de componentes do metal fundido, incluindo a concen- tração de carbono no metal fundido, usando a informação de medição, as expressões modelo e os parâmetros modelo; e uma unidade de determinação modelo configurada para: estimar a concentração de carbono no metal fundido com base nos resultados da medição; e determinar a expressão modelo e os parâmetros modelo a serem usados pela unidade de cálculo de modelo com base no resul- tado da estimativa.

2. Dispositivo de estimativa de componentes de metal fun- dido, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os resultados da medição incluem uma taxa de variação de intensidade de um espectro resultante de uma reação de redução de óxido de ferro em uma escória.

3. Método de estimativa de componentes de metal fundido caracterizado pelo fato de que compreende:

uma etapa de cálculo modelo para estimar as concentrações de componentes de um metal fundido, incluindo a concentração de car- bono no metal fundido usando: informação de medição referente a uma instalação de refino, incluindo resultados de medição referentes a uma característica óptica em uma garganta do forno na instalação de refino durante um processo de sopro; e expressões modelo e parâmetros modelo referentes a uma reação de processo de sopro, incluindo uma expressão modelo e parâ- metros modelo que representam a relação entre a eficiência de oxigênio na descarboxilação e a concentração de carbono no metal fundido na instalação de refino; e uma etapa de determinação modelo para: estimar a concentração de carbono no metal fundido com base nos resultados da medição; e determinar a expressão modelo e os parâmetros modelo a serem usados na etapa de cálculo modelo com base no resultado da estimativa.

4. Método de estimativa de componentes de metal fundido, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que os re- sultados da medição incluem a taxa de variação de intensidade de um espectro resultante de uma reação de redução de óxido de ferro em uma escória.

5. Método de fabricação de um metal fundido, caracterizado pelo fato de que compreende uma etapa de ajuste de uma concentração de componentes de um metal fundido dentro de uma faixa desejada com base na concentração de componentes do metal fundido estimada que é estimada usando o método de estimativa de componentes de metal fundido como definido na reivindicação 3 ou 4.

a o - 2 8 SB 3 3 E Sã as 8 s D m o Sl | õ à 8 So 8 28 E) |2 e 8% EE |5 R v3Ç 2 ss s 8225 E) | 858º 2) eo Segue Sz3| [57 Fo2E sê os 2 & 8 & 2 S 238 8 ao) |8$ & o X 8 == E & F) E > 8º ze E 3 Z s | |E3 | [5858 3 o > E 27 E! | O 3 | 383/88 z & o o El o E 2 o 8º? Bvollzs 3 38 o es e É E ||E 2 o P > a 8 E E. > o 8 o 22 tz e o SF o 2 E2

PAES ES 23 o FE É z 7 ê Êo É 838 E 8 3 - s z se ã ? £ s& a = N2s 3 82 8 mM 3?

A a So 3 88. rr

S1 Adquirir valores de análise/medição do metal fundido S2 Adquirir informação sobre gases de exaustão, informação sobre característica óptica da garganta e informação variável manipulada Ss3 Determinar expressão modelo e parâmetros modelo S4 Calcular expressão modelo S5 O sopro terminou? Sim

Taxa de variação de intensidade de emissão o Ef : Concentração A crítica de carbono i Concentração dC/dO, ' de carbono no ' metal fundido (AC/AO>2)max A Crin Concentração Concentração crítica de de carbono no carbono metal fundido