DE102010035411A1 - Verfahren zur Temperaturkontrolle des Metallbades während des Blasprozesses in einem Konverter - Google Patents
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Abstract
Um ein einfaches und unkompliziertes Werkzeug zur Prozesssteuerung zu verwenden, wird gemäß der Erfindung zur Abschätzung der Temperatur des Metallbades vorgeschlagen, die von einem T-Sub-Modell (1) kontinuierlich vor der Abgasentstaubung gemessenen Abgastemperaturen (TW(t)) mit der azyklisch ermittelten tatsächlichen Metallbadtemperatur (TM(tinb)) zu einer kalkulierten Metallbadtemperatur (TM(t)) zu kombinieren und die so erhaltenen Temperaturwerte durch Vergleich mit der Sollwert-Endtemperatur (TA(tf)) des Metallbades mit den in einem Konvertermodell (2) berechneten Steuersignalen zu verknüpfen.
Description
- Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kontrolle des Blasprozesses in einem Konverter, wobei durch Ermittlung der Temperatur und des Kohlenstoffgehaltes des Metallbades sowie durch Abgasanalysen der zeitliche Verlauf des Blasvorgangs gesteuert wird.
- Neben der mit einer Zeitverzögerung verbundenen Bestimmung des Kohlenstoffgehaltes ist die Messung und Regelung der Metallbadtemperatur eine wesentliche Zielgröße am Ende des Konverterprozesses.
- Eine berührungslose Messung der Metallbadtemperatur mit beispielsweise einem Strahlungsmessgerät scheidet aus, weil auf der Metallschmelze eine dicke Schlackeschicht schwimmt, deren Temperatur unbestimmt niedriger ist und zusätzlich Staub und heiße Abgase die Messung erschweren. Es ist deshalb üblich, zur manuellen Temperaturmessung den Konverterprozess zu unterbrechen, um beispielsweise Messlanzen mit endseitig angebrachten Thermoelementen in das geschmolzene Metall einzuführen. Die hierfür benötigte Zeitspanne erschwert die Prozesssteuerung und den Prozessablauf. In der Folge wurden deshalb kontinuierliche in situ Temperaturmessungen der Metallbadtemperatur während des Konverterprozesses vorgeschlagen, die zu einer deutlichen Effizienzsteigerung führten.
- So wird in der
EP 0 208 067 B1 eine Vorrichtung zur Temperaturmessung an einem Konverter beschrieben, bestehend aus einem in die Stahlschmelze hineinragenden, geradlinig verlaufenden Kanal mit einem angebauten Strahlungsmessgerät, durch den ein inertes Gas mit hoher Strömungsgeschwindigkeit gegen die Stahlschmelze geführt wird, wobei das Strahlungsmessgerät die Temperatur der durch den Kanal fallenden Strahlung und der durch das Gas aus der Stahlschmelze herausgelösten Partikel bestimmt. - In der
WO 2007/079894 A1 - Schließlich ist aus der
DT 27 07 502 A1 ein Verfahren zum Steuern der Temperatur von geschmolzenem Stahl und des Kohlenstoffgehaltes in einem Sauerstoffkonverter bekannt. Ausgehend von der Überlegung, dass die Temperatur und der Kohlenstoffgehalt des geschmolzenen Stahles äußerst genau vorausgesagt werden können, indem die Menge des in der Schlacke angesammelten Sauerstoffes oder schlackenbildenden Sauerstoffs aufgrund von Oxidation und die Menge der Entkohlung, die von den Abgasen erhalten wird, betrachtet wird, werden im Einzelnen zu entsprechenden Berechnungen folgende Messschritte durchgeführt: - • Gleichzeitiges Messen der Temperatur und des Kohlenstoffgehaltes des geschmolzenem Stahls zu einer geeigneten Zeit (Nachweiszeitpunkt) während des Verlaufs des Blasprozesses ohne Unterbrechung der Sauerstoffzufuhr,
- • kontinuierliches Messen der Menge und der Zusammensetzung der Abgase nach diesem Nachweiszeitpunkt,
- • kontinuierliches Messen der Menge des Sauerstoffs, der nach dem Nachweiszeitpunkt zugeführt werden muss.
- Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Abschätzung der Temperatur des Metallbades als ein einfaches und unkompliziertes Werkzeug zur Prozesssteuerung anzugeben.
- Die gestellte Aufgabe wird mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 dadurch gelöst, dass zur Temperaturkontrolle und Abschätzung der Temperatur des Metallbades die von einem T-Sub-Modell kontinuierlich vor der Abgasentstaubung gemessenen Abgastemperaturen TW(t) mit der azyklisch ermittelten tatsächlichen Metallbadtemperatur TM(tinb) zu einer kalkulierten Metallbadtemperatur TM(t) kombiniert werden und die so erhaltenen Temperaturwerte mit den in einem Konvertermodell berechneten Steuersignalen zum Blasen verknüpft werden.
- Das T-Sub-Modell ist unabhängig von dem Konvertermodell und hat übergeordnete Funktion. So errechnet beispielsweise das Konvertermodell die O2-Mengen und liefert das Steuersignal zum Blasen, während das T-Sub-Modell die Stahltemperatur im Konverter nur auf Basis der Abgastemperatur verfolgt. Ab einem bestimmten Zeitpunkt tinb, an dem die so genannte Inblow-Messung durchgeführt wird (die Stahltemperatur wird mit der Sublanze oder Handmessung ermittelt), wird die Abgastemperatur mit der Differenz der momentanen Metallbad- und Abgastemperatur zu einer kalkulierten Temperatur TM(t) des Metallbades kombiniert.
- Zur Berechnung der kalkulierten Metallbadtemperaturen TM(t) sind die mit Hilfe der zum Zeitpunkt tinb azyklisch ermittelte tatsächliche Metallbadtemperatur TM(tinb), die Abgastemperatur TW(tinb) und die kontinuierlich gemessenen Abgastemperaturen TW(t) durch folgenden Rechnungsgang miteinander verknüpft:
- a) Berechnung der konstanten Temperaturdifferenz ΔT zwischen der gemessenen tatsächlichen Metallbadtemperatur TM(tinb) zum Zeitpunkt tinb der Inblow-Messung und der gemessenen Abgastemperatur TW(tinb) zu demselben Zeitpunkt als
ΔT = TM(tinb) – TW(tinb) (1) - b) Kalkulation der Metallbadtemperatur TM(t) mit Einbeziehung der azyklisch gemessenen Abgas- und Metalltemperatur TW(tinb), TM(tinb) und der durch das T-Sub-Modell (
1 ) kontinuierlich gemessenen Abgastemperaturen TW(t) mitTM(t) = TW(t) + ΔT (2) - c) Die nach Gleichung (1) und (2) kalkulierte Metallbadtemperatur TM(t) wird mit der Sollwert-Endtemperatur TA(tf) zur Bestimmung des Blasendes durch kontinuierliche Differenzbildung verglichen:
ABS [TA(tf) – TM(t)] ≤ ΔT-Parameter (3) - Wenn die Differenz einen vorbestimmten ΔT-Parameter, beispielsweise ±10 K erreicht, wird dem Operator mitgeteilt, dass die vorgesehene Temperatur TA(tf) erreicht worden ist.
- In Abhängigkeit von dem bei diesem Zeitpunkt gemessenen Kohlenstoffgehalt des Metallbades, angestrebt wird hier der Sollwert Caim, ergeben sich für den Operator folgende weitere durchzuführende Maßnahmen:
- • Caim ist erreicht und TA(tf) ist nicht erreicht weiteres Blasen
- • Caim ist nicht erreicht und TA(tf) ist nicht erreicht weiteres Blasen
- • Caim ist nicht erreicht und TA(tf) ist erreicht weiteres Blasen (mit entsprechender Kühlung)
- • Caim ist erreicht und TA(tf) ist erreicht Blasende.
- Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden nachfolgend an in schematischen Zeichnungsfiguren dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.
- Es zeigen:
-
1 Zeitlicher Verlauf des Blasprozesses, -
2 Kombination des T-Sub-Modells mit dem Konvertermodell. - In der
1 ist in Form eines Diagramms der zeitliche Verlauf des Blasprozesses mit den gemessenen Abgastemperaturen TW(t) während des Blasens sowie die Sollwert-Endtemperatur TA(tf) des Metallbades dargestellt. Zur Vervollständigung sind auch Angaben über die chemischen Bestandteile des Abgases aufgeführt, auf die aber nicht näher eingegangen wird. - Nach einem Prozessverlauf von ca. 14 Minuten wurde eine Inblow-Messung durchgeführt und dieser Zeitpunkt in Form einer gepunkteten vertikalen Gerade tinb eingezeichnet. Zu diesem Zeitpunkt tinb wurden eine Abgastemperatur TW(tinb) von 831°C und eine Metallbadtemperatur TM(tinb) von 1550°C gemessen. Diese Inblow-Messwerte ergeben mit den kontinuierlich ermittelten Abgastemperaturen TW(t) dann die nach den Gleichungen (1) und (2) berechnete kalkulierte Metallbadtemperatur TM(t), die in der
1 als gestrichelte Kurve eingezeichnet ist. Sobald sich diese Kurve TM(t) mit der Sollwert-Endtemperatur TA(tf) mit einem ΔT-Parameter von beispielsweise ±10 K schneidet, wird der Prozesszustand bezüglich der Temperatur erreicht und das Blasen kann, wenn auch der gewünschte Kohlenstoffgehalt im Metallbad erreicht ist, gestoppt werden. Dieser Zeitpunkt ist in der1 mit einer vertikalen Linie10 eingezeichnet. - In der
2 ist eine mögliche Verknüpfung des T-Sub-Modells1 mit einem Konvertermodell2 eingezeichnet, wobei diese Verknüpfung durch entsprechende Abzweigungen und Zusammenführungen der vorgegebenen Sollwertsignale3 , der gemessenen Eingangssignale4 und der berechneten Ausgangssignale5 herbeigeführt ist. - Bezugszeichenliste
-
- 1
- T-Sub-Modell
- 2
- Konvertermodell
- 3
- Sollwertsignale
- 4
- Eingangsignale
- 5
- Ausgangsignale
- 10
- Zeitpunkt wenn TM(t) = TA(tf)
- tinb
- Zeitpunkt der Inblow-Messung
- TM(tinb)
- gemessene tatsächliche Metallbadtemperatur zum Zeitpunkt tinb
- TW(tinb)
- gemessene tatsächliche Abgastemperatur zum Zeitpunkt tinb
- TW(t)
- kontinuierlich gemessene Abgastemperatur
- TM(t)
- kalkulierte Metallbadtemperatur
- TA(tf)
- Sollwert-Endtemperatur des Metallbades
- ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
- Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
- Zitierte Patentliteratur
-
- EP 0208067 B1 [0004]
- WO 2007/079894 A1 [0005]
- DE 2707502 A1 [0006]
Claims (3)
- Verfahren zur Kontrolle des Blasprozesses in einem Konverter, wobei durch Ermittlung der Temperatur und des Kohlenstoffgehaltes des Metallbades sowie durch Abgasanalysen der zeitliche Verlauf des Blasvorgangs gesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, dass zur Temperaturkontrolle und Abschätzung der Temperatur des Metallbades die von einem T-Sub-Modell (
1 ) kontinuierlich vor der Abgasentstaubung gemessenen Abgastemperaturen (TW(t)) mit der azyklisch ermittelten tatsächlichen Metallbadtemperatur (TM(tinb)) zu einer kalkulierten Metallbadtemperatur (TM(t)) kombiniert werden und die so erhaltenen Temperaturwerte durch Vergleich mit der Sollwert-Endtemperatur (TA(tf)) des Metallbades mit den in einem Konvertermodell (2 ) berechneten Steuersignalen zum Blasen verknüpft werden. - Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Kalkulation der Metallbadtemperaturen (TM(t)) die zu einem Zeitpunkt (tinb,
10 ) mit einer Sublanze oder manuell azyklisch ermittelte tatsächliche Metallbadtemperatur (TM(tinb)) mit den zu diesem Zeitpunkt gemessenen Abgastemperatur (TW(tinb)) sowie den kontinuierlich gemessenen Abgastemperaturen (TW(t)) durch folgenden Rechnungsgang miteinander verknüpft sind: a) Berechnung der konstanten Temperaturdifferenz (ΔT) zwischen der Sollwert-Endtemperatur (TA(tf)) des Metallbades und der gemessenen tatsächlichen Metallbadtemperatur (TM(tinb)) mitΔT = TM(tinb) – TW(tinb) (1) 1 ) kontinuierlich gemessenen Abgastemperaturen (TW(t)) mitTM(t) = TW(t) + ΔT (2) ABS [TA(tf) – TM(t)] ≤ ΔT-Parameter (3) - Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei Erreichen der vorgesehenen Temperatur (TA(tf)) in Abhängigkeit von dem bei diesem Zeitpunkt gemessenen Kohlenstoffgehalt des Metallbades, angestrebt wird hier der Sollwert (Caim), folgende weitere Maßnahmen durchzuführen sind: • Caim ist erreicht und TA(tf) ist nicht erreicht weiteres Blasen • Caim ist nicht erreicht und TA(tf) ist nicht erreicht weiteres Blasen • Caim ist nicht erreicht und TA(tf) ist erreicht weiteres Blasen mit entsprechender Kühlung • Caim ist erreicht und TA(tf) ist erreicht Blasende.
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