DE102015200188A1

DE102015200188A1 - Method and device for operating a lance in a converter

Info

Publication number: DE102015200188A1
Application number: DE102015200188.1A
Authority: DE
Inventors: Gernot Walter; Lutz Rose
Original assignee: SMS Group GmbH
Current assignee: SMS Group GmbH
Priority date: 2015-01-09
Filing date: 2015-01-09
Publication date: 2016-07-14
Also published as: EP3042966B1; EP3042966A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Betreiben einer Blaslanze in einem Konverter zur Stahlerzeugung. Das Verfahren sieht vor, dass die Blaslanze während des Betriebs des Konverters aus einer Parkposition in eine Blasposition 220 in dem Konverter verfahren wird zum Einbringen eines Mediums, typischerweise Sauerstoff in den Konverter. Dabei verbärt die Blaslanze 100. Der maximale Durchmesser der Verbärung der Blaslanze wird dann optisch ermittelt und es wird ein Fehlersignal erzeugt, wenn der ermittelte maximale Durchmesser der Verbärung in Umfangsrichtung der Blaslanze einen vorgegebenen radialen Schwellenwert überschreitet. Um die Notwendigkeit eines Wechsels der Blaslanze besser und für das Bedienpersonal risikoärmer beurteilen zu können, sieht das erfindungsgemäße Verfahren vor, dass die Blaslanze mit ihrer Verbärung 130 von einer Mehrzahl von in Umfangsrichtung der Blaslanze verteilt angeordneten Kameras 142 fotografiert wird, wobei die so entstandenen Bilder einem Algorithmus unterzogen werden, um die Verteilung des Durchmessers der Verbärung in Umfangsrichtung der Blaslanze und den maximalen Durchmesser zu ermitteln.The invention relates to a method and an apparatus for operating a lance in a steelmaking converter. The method provides that, during operation of the converter, the lance is moved from a parking position to a blowing position 220 in the converter for introducing a medium, typically oxygen, into the converter. In this case, the lance lances 100. The maximum diameter of the fermentation of the lance is then determined optically and an error signal is generated when the determined maximum diameter of the fermentation in the circumferential direction of the lance exceeds a predetermined radial threshold. In order to be able to judge the necessity of a change of the lance better and less risk for the operating personnel, the method according to the invention provides that the lance is photographed with its fermentation 130 by a plurality of cameras 142 distributed in the circumferential direction of the lance, the resulting images be subjected to an algorithm to determine the distribution of the diameter of the fermentation in the circumferential direction of the lance and the maximum diameter.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Betreiben einer Blaslanze in einem Konverter zur Stahlerzeugung. Die Blaslanze dient insbesondere zum Aufblasen von Sauerstoff auf eine flüssige Metallschmelze in einem Basic Oxygen Steel Making Konverter, einem Argon Oxygen Decarburisation Konverter, in einem Converter-ARCing ConArc-Ofen, in einer VOD-Anlage oder in einer Anlage für das Rohstahl-Heraeus RH-Verfahren.The invention relates to a method and an apparatus for operating a lance in a steelmaking converter. In particular, the lance is used to inflate oxygen to a liquid molten metal in a Basic Oxygen Steel Making converter, an Argon Oxygen Decarburisation converter, in a Conversion ARCing ConArc furnace, in a VOD plant or in a plant for the crude steel Heraeus RH -Method.

Zum weiter entfernt liegenden Stand der Technik wird auf die japanische Anmeldung JP-2007 327124 A sowie den Artikel „Mise en service d'une lance de post-combustion à l'aciére de Sollac Lorraine“; J. P. Bosquet et al., La Revue de Métallurgie 2001 (Juli-August) verwiesen. Die beiden Dokumente beziehen sich auf die Bildung von Bären am Konvertermund, während sich die vorliegende Erfindung auf die Bildung von Bären an einer Blaslanze bezieht.The remainder of the prior art is directed to the Japanese application JP-2007 327124 A as well as the Article "Mise en service d'une lance de post-combustion à l'aciére de Sollac Lorraine"; JP Bosquet et al., La Revue de Métallurgie 2001 (July-August) directed. The two documents refer to the formation of bears on the converter mouth, while the present invention relates to the formation of bears on a lance.

Technischer Hintergrund der vorliegenden Erfindung:
Bei Konverterprozessen wird durch eine wassergekühlte Blaslanze technisch erzeugter Sauerstoff oder Sauerstoff/Inertgas-Gemisch auf die Oberfläche einer flüssigen Metallschmelze geblasen. Technical background of the present invention:
In converter processes, technically generated oxygen or oxygen / inert gas mixture is blown onto the surface of a liquid molten metal by a water-cooled blowgun.

Die wassergekühlte Blaslanze fährt von oben durch eine Öffnung im Kühlkamin mittig in das Konvertergefäß und wird soweit abgesenkt bis die vorgesehene Aufblashöhe erreicht wird. Während des Absenkens erfolgt automatisch das Öffnen eines Sauerstoffventils und eine definierte Sauerstoffmenge wird durch den am Ende der Lanze angebrachten Lanzenkopf auf die Oberfläche der flüssigen Metallschmelze geblasen. The water-cooled lance moves from the top through an opening in the cooling chimney in the middle in the converter vessel and is lowered so far until the intended inflation height is reached. During the lowering, an oxygen valve is automatically opened and a defined amount of oxygen is blown onto the surface of the liquid molten metal by the lance head attached to the end of the lance.

Der Lanzenkopf besteht aus Kupfer. Im Kupferkopf befinden sich Öffnungen, die als Lavaldüse ausgeführt sind und den Sauerstoff auf Überschallgeschwindigkeit beschleunigen. Die Anzahl der Lavaldüsen variiert typischerweise zwischen 1 und 6.The lance head is made of copper. In the copper head are openings that are designed as a Laval nozzle and accelerate the oxygen to supersonic speed. The number of Laval nozzles typically varies between 1 and 6.

Bei einem 1-Loch-Lanzenkopf ist die Lavaldüse zentrisch, bei Mehrloch-Lanzenköpfen kreisförmig, angeordnet. Der Sauerstoff aus den Mehrloch-Lanzen trifft nicht senkrecht auf die Badoberfläche, sondern unter einem Düsenanstellwinkel, der zwischen 10° und 23° liegt.In the case of a 1-hole lance head, the Laval nozzle is arranged centrically, circular in the case of multi-hole lance heads. The oxygen from the multi-hole lances does not impinge perpendicular to the bath surface, but at a nozzle angle of attack that is between 10 ° and 23 °.

Der Sauerstoff trifft dann auf die Oberfläche der Schmelze und erzeugt dort eine oszillierende Blasmulde. Der auf diese Weise auf die Oberfläche der Schmelze aufgebrachte Sauerstoff sorgt für eine intensive Entkohlungsreaktion in der flüssigen Metallschmelze und verändert somit positiv deren Materialeigenschaften.The oxygen then hits the surface of the melt, where it creates an oscillating blister. The oxygen applied in this way to the surface of the melt ensures an intensive decarburization reaction in the liquid molten metal and thus positively alters its material properties.

Das Absenken der Blaslanze kann in Stufen erfolgen.The lowering of the lance can be done in stages.

In der ersten Stufe erfolgt die Zündung des Sauerstoffstrahls mit dem in der Schmelze vorhandenen Kohlenstoff. Die Blaslanze ist hierbei sehr hoch, ca. 270 cm oberhalb der flüssigen Metallschmelze, um einen möglichen Kontakt zu den chargierten Feststoffen (Schrott) zu vermeiden. Im Falle eines Kontaktes des Blaslanzenkopfes mit Kühlschrottteilen in der Schmelze, können Wasserleckagen zu gefährlichen Wasserdampfexplosionen führen.In the first stage, the ignition of the oxygen jet takes place with the carbon present in the melt. The lance is very high, about 270 cm above the liquid molten metal, in order to avoid possible contact with the charged solids (scrap). In the case of contact of the lance head with pieces of cooling scrap in the melt, water leaks can lead to dangerous steam explosions.

Von der zweiten bis vierten Stufe wird die Lanzenhöhe um ca. 25–35 cm pro Stufe abgesenkt. Das Ziel hier ist es, die Reaktionsgeschwindigkeit zu erhöhen und eine zu frühe Schlackenbildung zu kontrollieren.From the second to fourth stages, the lance height is lowered by about 25-35 cm per step. The goal here is to increase the reaction rate and to control too early slag formation.

Die mittleren Stufen bewirken eine frühe Eisenoxidbildung, wodurch eine erhöhte Schlackenbildung generiert wird.The middle stages cause early iron oxide formation, which generates increased slag formation.

In der Hauptstufe, niedrigste Lanzenhöhe ca. 150 cm zur Badoberfläche, wird die höchste Entkohlungsgeschwindigkeit erzielt, und die Hauptstufe hat auch die längste Blasstufe. Die Lanzenhöhe ist ein empirischer Kompromiss zwischen dem Erreichen hoher Entkohlungsgeschwindigkeiten und der richtigen Schlackenbildung.In the main stage, lowest lance height about 150 cm to the bath surface, the highest decarburization rate is achieved, and the main stage also has the longest blowing step. Lance height is an empirical trade-off between achieving high decarburization rates and proper slag formation.

Aufgrund der geforderten Endanalyse steigt in einigen Fällen die Lanzenhöhe und die Sauerstoff-Durchflussrate, um die Viskosität und chemische Reaktivität der Schlacke durch Erhöhung des FeO-Gehaltes zu kontrollieren.Due to the required final analysis, lance height and oxygen flow rate increase in some cases to control the viscosity and chemical reactivity of the slag by increasing the FeO content.

Während des Sauerstoff-Aufblasverfahrens werden kleine Metall-Tröpfchen aus der Schmelze herausgerissen und bilden zusammen mit den Schlackenbildnern, z.B. CaO/MgO, eine schaumige Schlacke, die bis zur Konverter-Mündung ansteigen oder sogar überkochen kann. During the oxygen inflation process, small metal droplets are torn from the melt and, together with the slag formers, eg CaO / MgO, form a foamy slag which can rise to the converter mouth or even boil over.

Die Position der Blaslanze ist wichtig für das Funktionieren des Aufblas-Verfahrens.The position of the lance is important to the functioning of the inflation process.

Bei einer hohen Blaslanzenposition (Stufe 1) wird die Schlacke zu sehr gerührt und mit höheren Prozentsätzen an FeO überoxidiert.At a high lance position (step 1), the slag is over-stirred and over-oxidized with higher percentages of FeO.

Dies führt zu höheren Ausbringungsverlusten als normal.This leads to higher output losses than normal.

Ferner wird die Entkohlungsreaktion reduziert und unregelmäßig, das Schlackenvolumen steigt, und es gibt eine erhöhte Wahrscheinlichkeit des Schlackenauswurfs; dies ist ein unkontrolliertes Überkochen der Schlacke über die Konvertermündung.Further, the decarburization reaction is reduced and irregular, the slag volume increases, and there is an increased likelihood of slag ejection; this is an uncontrolled boil over the slag over the converter mouth.

Bei einer niedrigen Blaslanzenposition (Stufe 2) steigt die Entkohlungsreaktion. Gleichzeitig werden die Schlackenbildung, die Schlacken-Reaktivität und der FeO-Gehalt in der Schlacke reduziert; außerdem gestalten sich Schwefel- und Phosphorentfernung häufig problematisch.At a low lance position (stage 2), the decarburization reaction increases. At the same time, slag formation, slag reactivity and FeO content in the slag are reduced; In addition, sulfur and phosphorus removal are often problematic.

Ist die Blaslanzenposition sehr niedrig, erfolgt ein starker Auswurf von Metalltröpfchen oder eine Funkenbildung bzw. Funkensprühen ist sichtbar; beides verursacht schwere und gefährliche metallische Ablagerungen, genannt Bären, an der Blaslanze und in der unteren Abgashaube.If the blower lance position is very low, metal droplets are ejected heavily or sparking or sparking is visible; both cause heavy and dangerous metallic deposits, called bears, at the lance and in the lower exhaust hood.

Diese Bären wachsen über die Zeit (von Schmelze zu Schmelze) und führen zu einer Zunahme des Lanzendurchmessers und des Lanzengewichtes und stellen ab einer gewissen Größe für den Produktionsablauf sowie für die Instandhaltung ein Problem dar.These bears grow over time (from melt to melt) and result in an increase in lance diameter and lance weight and, at a certain size, pose a problem for the production process as well as for maintenance.

Bei einer zu großen Verbärung der Blaslanze bzw. Zunahme des Lanzendurchmessers, ist eine Durchfahrt der Lanze durch den Lanzendom nach dem Ende eines Blasprozesses nicht mehr möglich.In the case of too great a fermentation of the lance or increase of the lance diameter, a passage of the lance through the lance dome after the end of a blowing process is no longer possible.

Die Blaslanze bleibt im Lanzendom stecken, wodurch sich folgende Probleme ergeben können:

1. Beschädigung des wassergekühlten Lanzendoms
2. Blasprozess kann nicht beendet und die Schmelze nicht abgestochen werden
3. Blaslanze muss abgeschnitten werden. Verlust einer Blaslanze sowie Produktionsverluste.

The lance remains stuck in the lance dome causing the following problems:

1. Damage to the water-cooled lance dome
2. Blowing process can not be finished and the melt can not be tapped
3. Blow lance must be cut off. Loss of a lance and production losses.

Die Anhaftungen an der Blaslanze sind nicht immer symmetrisch ausgebildet. Durch asymmetrische metallische Anhaftungen an der Blaslanze ist eine gleichmäßige Kühlung der Blaslanzenoberfläche nicht mehr gegeben, wodurch sich ein Verziehen bzw. eine Krümmung des Lanzenkörpers einstellen kann.The attachments to the lance are not always symmetrical. As a result of asymmetrical metallic adhesions on the lance, uniform cooling of the lance surface is no longer possible, as a result of which distortion or curvature of the lance body can occur.

Auch können diese Anhaftungen zu einer ungleichmäßigen Gewichtsverteilung an der Blaslanzenoberfläche führen. Die in einer Kugelkalotte hängende, zentrisch im Konverter ausgerichtete Blaslanze, bläst dann den Sauerstoff nicht mehr mittig auf die Badoberfläche, wodurch eine optimale Prozessführung nicht gewährleistet ist.Also, these adhesions can result in uneven weight distribution on the lance surface. The hanging in a spherical cap, centrally aligned in the converter lance, then blows the oxygen no longer centered on the bath surface, whereby optimal process control is not guaranteed.

Nachteile der vorbekannten Lösungen:
Bisher ist es bekannt, den Lanzenzustand wie folgt zu überwachen:

1. Gewichtsüberwachung mit Hilfe von Lastbolzen in der Seil-Umlenkrolle am Hubwerk.
2. Visuelle Beurteilung der Blaslanze durch den Bediener mit Hilfe eines Videoüberwachungssystems; siehe zum Beispiel den Stand der Technik in US 4,247,086 und in "La formation des loups sur les lances des convertisseurs à l'oxygène"; P. Nyssen (CRM), et al., La Revue de Métallurgie, April 1983
3. Visuelle Begutachtung der Blaslanze durch vor Ort Personal am Lanzendom.

Disadvantages of the previously known solutions:
So far, it is known to monitor the lance state as follows:

1. Weight monitoring by means of load bolts in the rope pulley on the hoist.
2. visual assessment of the lance by the operator using a video surveillance system; See, for example, the prior art in US 4,247,086 and in "La formation des loups sur les lances des convertisseurs à l'oxygène"; P. Nyssen (CRM), et al., La Revue de Métallurgie, April 1983
3. Visual inspection of the lance by on-site staff at the lance dome.

Zu 1To 1

Eine Gewichtsüberwachung der Lanze gibt keine Auskunft über die Geometrie des Anbackungsmantels. Ein kurzer dickwandiger Anbackungsmantel kann das gleiche Gewicht haben wie ein dünnwandiger langer Anbackungsmantel. A weight monitoring of the lance gives no information about the geometry of the baking mantle. A short thick-walled caking mantle may have the same weight as a thin-walled caking mantle.

Eine Abschätzung ob das Herausziehen der Blaslanze mit Anbackungsmantel durch den Lanzendom möglich ist, ist mit dieser Methode nicht sicher gegeben.An estimation of whether the extraction of the lance with caking shell by the lancet-dome is possible with this method is not sure.

Zu 2To 2

Eine visuelle Beurteilung des Lanzenzustandes über ein Videoüberwachungssystem ist abhängig vom Operator. Ist der Operator erfahren, wie sind die Sichtverhältnisse, ist der Operator unter Zeitdruck? Dies sind viele Einflussgrößen die eine genaue Beurteilung des Lanzenzustandes beeinflussen.A visual assessment of the lance condition via a video surveillance system depends on the operator. Is the operator experienced, what are the visibility conditions, is the operator under time pressure? These are many influencing factors which influence an accurate assessment of the state of the lance.

Zu 3To 3

Eine visuelle Vor-Ort-Beurteilung des Lanzenzustandes durch Stahlwerkspersonal ist in vielen Stahlwerken der Normalfall und nicht ohne Risiko. Die Gefahren in derartigen Bereichen, d. h. auf der Bühne oberhalb des Lanzendoms, für dort tätige Arbeitskräfte sind nicht unerheblich. Reaktionsverzüge im Konverter können spontan zu Schlacken- und Stahlauswurf führen. Darüber hinaus erschweren Staub, Hitze und CO-Bildung die Tätigkeit in diesen Arbeitsbereichen. Daher ist es erstrebenswert, Tätigkeiten in diesem Bereich zu minimieren.A visual on-site assessment of lance conditions by steelworkers is the norm in many steel mills and not without risk. The dangers in such areas, d. H. on the stage above the Lanzendom, for workers there are not insignificant. Reaction distortions in the converter can spontaneously lead to slag and steel ejection. In addition, dust, heat and CO formation make it difficult to work in these areas. Therefore, it is desirable to minimize activities in this area.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein bekanntes Verfahren und eine bekannte Vorrichtung zum Betreiben einer Blaslanze in einem Konverter dahingehend weiterzubilden, dass die Notwendigkeit eines Wechsels der Blaslanze besser und für das Bedienpersonal risikoärmer beurteilt werden kann. Based on this prior art, the invention has the object, a known method and a known device for operating a lance in a converter to the effect that the need for a change of the lance can be assessed better and risk-free for the operator.

Diese Aufgabe wird durch das in Patentanspruch 1 beanspruchte Verfahren gelöst. Dieses ist dadurch gekennzeichnet, dass die Blaslanze mit ihrer Verbärung von einer Mehrzahl von in Umfangsrichtung der Blaslanze verteilt angeordneten Kameras fotografiert wird, wobei die so entstandenen Bilder einem Bilderverarbeitungsalgorithmus unterzogen werden, um die Verteilung des Durchmessers der Verbärung in Umfangsrichtung der Blaslanze und den maximalen Durchmesser zu ermitteln.This object is achieved by the method claimed in claim 1. This is characterized in that the lance is photographed with its fermentation by a plurality of cameras arranged distributed in the circumferential direction of the lance, the resulting images are subjected to a image processing algorithm to the distribution of the diameter of the fermentation in the circumferential direction of the lance and the maximum diameter to investigate.

Im Rahmen der vorliegenden Beschreibung meint der Begriff „Algorithmus“ einen vorzugsweise digitalen Bildverarbeitungsalgorithmus, typischerweise zur Stereokonstruktion der realen Ausmaße/Abmessung des Bären aus den erfassten Bildern. Der Algorithmus umfasst vorzugsweise auch eine Entscheidungsstufe, welche den jeweils ermittelten maximalen Durchmesser des Bären mit einem vorgegebenen radialen Schwellenwert vergleicht. Sobald der Algorithmus feststellt, dass der Durchmesser den Schwellenwert erreicht oder überschreitet, gibt die Entscheidungsstufe eine Empfehlung an die Bedienperson aus, die Blaslanzen entweder sofort oder nach n weiteren Schmelzprozessen auszutauschen. Der Schwellenwert kann variieren, je nach Art des Schmelzprozesses oder der Größe des inneren Durchmessers des Lanzendorns.As used herein, the term "algorithm" means a preferably digital image processing algorithm, typically for the stereo construction of the real dimensions / dimensions of the bear from the acquired images. The algorithm also preferably includes a decision stage which compares the respective determined maximum diameter of the bear with a predetermined radial threshold. Once the algorithm determines that the diameter meets or exceeds the threshold, the decision stage issues a recommendation to the operator to replace the lances either immediately or after n further fusing processes. The threshold may vary depending on the type of melting process or the size of the inner diameter of the lance mandrel.

Das beanspruchte Verfahren ermöglicht vorteilhafterweise eine vollautomatische Beurteilung der Verbärung an einer Blaslanze im Hinblick darauf, ob die Blaslanze vor einem nächsten Schmelzvorgang ausgetauscht werden muss, weil die Verbärung danach möglicherweise so stark angewachsen ist, dass sie nicht mehr durch den Lanzendom am Kamin des Konverters nach außerhalb des Konverters befördert werden könnte. Durch die Verwendung moderner vorzugsweise elektronischer Kameras und insbesondere des Werkzeugs des speziellen Algorithmus ist eine Bestimmung des Durchmessers oder der Durchmesserverteilung der Verbärung in Umfangsrichtung sowie auch die Bestimmung des maximalen Durchmessers wesentlich präziser möglich als bei einer Beurteilung durch eine Bedienperson. Eine Bedienperson kann den Durchmesser bzw. die Größe der Verbärung auch im Hinblick auf die Größe der Öffnung des Lanzendoms lediglich visuell abschätzen. Außerdem ist das beanspruchte Verfahren für das Bedienpersonal am Konverter risikoärmer, weil es keine Arbeiten einer Bedienperson in der Nähe des Konverters erforderlich macht, um die Notwendigkeit eines Wechsels der Blaslanze beurteilen zu können.The claimed method advantageously allows a fully automatic assessment of the fermentation on a lance with respect to whether the lance must be replaced before a next melting, because the fermentation is then possibly increased so much that they no longer by the lance dome on the chimney of the converter outside the converter could be promoted. By using modern preferably electronic cameras and in particular the tool of the special algorithm, a determination of the diameter or the diameter distribution of the fermentation in the circumferential direction as well as the determination of the maximum diameter is much more accurate than possible in an assessment by an operator. An operator can only visually estimate the diameter or size of the fermentation in view of the size of the opening of the lance dome. In addition, the claimed method for the operating personnel on the converter is less risky, because it does not require any work by an operator in the vicinity of the converter to judge the need to change the lance.

Gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel nehmen die Kameras die Bilder der verbärten Blaslanze während einer Fahrt der Blaslanze in den oder aus dem Konverter kontinuierlich auf. Diese Bilder werden dann dem Algoithmus unterzogen, um nicht nur die Verteilung des Durchmessers der Verbärung in Umfangsrichtung, sondern optional auch die Verteilung des Durchmessers der Verbärung über einen vorbestimmten Längenbereich der Blaslanze beispielsweise ab deren Unterkante zu ermitteln. According to a first embodiment, the cameras continuously record the images of the cured lance while the lance is being driven into or out of the converter. These images are then subjected to the algorithm to determine not only the distribution of the diameter of the fermentation in the circumferential direction, but optionally also the distribution of the diameter of the fermentation over a predetermined length range of the lance, for example, from the lower edge thereof.

Auf diese Weise kann vorteilhafterweise die räumliche Gestalt des Bären an der Blaslanze ermittelt werden.In this way, advantageously, the spatial shape of the bear can be determined on the lance.

Die Ermittlung der „Verteilung des Durchmessers der Verbärung“ meint die Ermittlung der Kontur der Verbärung. Bei der Ermittlung der „Verteilung des Durchmessers der Verbärung in Umfangsrichtung der Blaslanze“ wird insofern die Kontur der Verbärung in einem Querschnitt quer zur Längsachse der Blaslanze ermittelt. Analog meint die Ermittlung der „Verteilung des Durchmessers der Verbärung über einen vorbestimmten Längenbereich der Blaslanze“ eine Ermittlung der Kontur der Verbärung in Längsrichtung der Blaslanze.The determination of the "distribution of the diameter of the fermentation" means the determination of the contour of the fermentation. In the determination of the "distribution of the diameter of the fermentation in the circumferential direction of the lance", the contour of the fermentation is determined in a cross section transverse to the longitudinal axis of the lance. Analogously, the determination of the "distribution of the diameter of the fermentation over a predetermined length range of the lance" means a determination of the contour of the fermentation in the longitudinal direction of the lance.

Der „maximale Durchmesser“ meint die größte Dicke bzw. Breite der Verbärung bzw. der Kontur der Verbärung in einer Ebene quer zur Längsachse der Blaslanze bei einem bestimmten (Umfangs-)Winkel.The "maximum diameter" means the greatest thickness or width of the fermentation or the contour of the fermentation in a plane transverse to the longitudinal axis of the lance at a certain (circumferential) angle.

Das optische Ermitteln des radialen Durchmessers der Verbärung erfolgt vorzugsweise während jeder Fahrt der Blaslanze in den Konverter hinein oder aus dem Konverter heraus. Dies ist deswegen vorteilhaft, weil auf diese Weise vermieden wird, dass die verbärte Blaslanze nicht mehr durch den Lanzendom abtransportiert werden kann, weil die Verbärung bei einer oder mehreren zwischenzeitlichen Lanzenfahrten zu stark angewachsen ist. The optical determination of the radial diameter of the fermentation preferably takes place during each drive of the lance into the converter or out of the converter. This is advantageous because in this way it is avoided that the cured blow lance can no longer be transported away by the lance dome, because the fermentation has increased too much in one or more intermediate lance rides.

Ein Beleuchten der Blaslanze mit Gegenlicht, während sie fotografiert wird, bewirkt vorteilhafterweise einen stärkeren Kontrast und damit eine verbesserte Darstellung der Kontur der Verbärung auf den Bildern. Illuminating the lance with backlight while it is being photographed advantageously results in a stronger contrast and thus an improved representation of the contour of the fermentation on the images.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel wird der radiale Schwellenwert für den maximalen Durchmesser der Verbärung in Umfangsrichtung kleiner als der Öffnungsdurchmesser des Lanzendoms des Konverters gewählt. Wenn der maximale Durchmesser der Verbärung in Umfangsrichtung den radialen Schwellenwert überschreitet, signalisiert das Fehlersignal die Notwendigkeit eines Wechsels der Blaslanze. Die Blaslanze wird dann durch den Lanzendom am Kamin des Konverters nach außerhalb geführt – sofern dies nicht bereits erfolgt ist – und dort von dem Bären befreit. According to a further embodiment, the radial threshold for the maximum diameter of the fermentation in the circumferential direction is chosen smaller than the opening diameter of the lance dome of the converter. If the maximum diameter of the circumferential fermentation exceeds the radial threshold, the error signal signals the need to change the lance. The lance is then led by the lance dome at the chimney of the converter to the outside - if this has not already been done - and there freed from the bear.

Alternativ kann der aktuell ermittelte maximale Durchmesser der Verbärung in Umfangsrichtung auch kleiner sein als der radiale Schwellenwert. Dann wird erfindungsgemäß eine Prognose für die zeitliche Entwicklung des Durchmessers bzw. der Durchmesserverteilung der Verbärung an der Blaslanze gestellt und für das Bedienpersonal angezeigt. Die Prognose gibt dem Bedienpersonal dann beispielsweise an, für wie viele weitere Schmelzvorgänge die Blaslanze noch im Konverter verbleiben kann ohne ausgewechselt werden zu müssen. Alternatively, the currently determined maximum diameter of the fermentation in the circumferential direction may also be smaller than the radial threshold value. Then, according to the invention, a prognosis for the temporal development of the diameter or the diameter distribution of the fermentation at the blow lance is made and displayed for the operating personnel. The prognosis indicates to the operating personnel, for example, how many more melting processes the lance can still remain in the converter without having to be replaced.

Die Prognose für die zeitliche Entwicklung des Durchmesser bzw. der Durchmesserverteilung der Verbärung wird erfindungsgemäß durch Beobachtung der zeitlichen Veränderung der Dicke oder der Dickenverteilung der Verbärung bei einer Mehrzahl von Schmelzvorgängen ermittelt. Die Dicke oder die Dickenverteilung der Verbärung bei einem einzelnen Schmelzvorgang wird erfindungsgemäß durch Vergleich des ursprünglichen Durchmessers bzw. der ursprünglichen Durchmesserverteilung der sauberen Blaslanze, d. h. der Blaslanze ohne Verbärung, mit dem Durchmesser oder der Durchmesserverteilung der Verbärung der Blaslanze nach dem Schmelzvorgang ermittelt. The prognosis for the temporal development of the diameter or the diameter distribution of the fermentation is determined according to the invention by observing the change with time of the thickness or the thickness distribution of the fermentation in a plurality of melting processes. The thickness or the thickness distribution of the fermentation in a single melting operation according to the invention by comparing the original diameter or the original diameter distribution of the clean lance, d. H. the lance determined without fermentation, with the diameter or the diameter distribution of the fermentation of the lance after the melting process.

Auf einer Anzeigeeinrichtung für das Bedienpersonal wird der Querschnitt durch die Blaslanze mit ihrer Verbärung sowie optional auch zusammen mit dem überlagerten Querschnitt der Blaslanze in sauberem Zustand angezeigt. Zusätzlich kann eine Markierung für den radialen Schwellenwert angezeigt werden. Der Querschnitt durch die Blaslanze kann sowohl in einer Ebene senkrecht zur Längsachse der Blaslanze wie auch in Richtung der Längsachse der Blaslanze angezeigt werden. On a display device for the operating personnel, the cross section through the lance with its fermentation and optionally also displayed together with the superimposed cross-section of the lance in a clean state. In addition, a marker for the radial threshold can be displayed. The cross section through the lance can be displayed both in a plane perpendicular to the longitudinal axis of the lance and in the direction of the longitudinal axis of the lance.

Die oben genannte Aufgabe der Erfindung wird weiterhin durch die Vorrichtung nach Anspruch 11 gelöst. Die Vorteile dieser Vorrichtung entsprechen den oben mit Bezug auf das beanspruchte Verfahren genannten Vorteilen. The above object of the invention is further achieved by the device according to claim 11. The advantages of this device correspond to the advantages mentioned above with reference to the claimed method.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. Further advantageous embodiments of the method and the device according to the invention are the subject of the dependent claims.

Sofern in der vorliegenden Beschreibung im Zusammenhang mit den Begriffen „Dickenverteilung“ oder „Kontur“ kein konkreten Angaben gemacht sind, meinen diese Begriffe jeweils eine Dickenverteilung bzw. Kontur in Umfangsrichtung der Blaslanze und/oder in Längsrichtung der Blaslanze.Unless specified in the present description in connection with the terms "thickness distribution" or "contour" are given, these terms each have a thickness distribution or contour in the circumferential direction of the lance and / or in the longitudinal direction of the lance.

Der Beschreibung sind sieben Figuren beigefügt, wobeiThe description is attached to seven figures, wherein

1 eine Draufsicht auf die erfindungsgemäße Vorrichtung; und 1 a plan view of the device according to the invention; and

2–6 einen Querschnitt durch einen Konverter mit Lanzendom und jeweils verschiedenen Positionen der Blaslanze
zeigt. 2 - 6 a cross section through a converter with lance dome and each different positions of the lance
shows.

Die Erfindung wird nachfolgend in Form von Ausführungsbeispielen anhand der genannten Figuren detailliert beschrieben. In allen Figuren sind gleiche technische Merkmale mit gleichen Bezugszeigen bezeichnet. The invention will now be described in detail in the form of embodiments with reference to those figures. In all figures, the same technical features are designated by the same reference numerals.

1 zeigt eine Draufsicht auf die erfindungsgemäße Vorrichtung. Zu erkennen ist insbesondere die optische Messeinrichtung 150, welche aus einer Mehrzahl von in Umfangsrichtung der Blaslanze 100 verteilt angeordneten Kameras 142 besteht. Diese Kameras dienen zum fotografieren der Blaslanze 100 mit ihrer Verbärung 130 aus unterschiedlichen Perspektiven. Es ist weiterhin eine Auswerteeinrichtung 160 zu erkennen, welche die von den Kameras aufgenommenen Bilder über Signalleitungen empfängt und einem Algorithmus unterzieht, um auf diese Weise die Durchmesserverteilung und den maximalen Durchmesser der Verbärung 130 in Umfangsrichtung der Blaslanze zu ermitteln. Neben einer derartigen Auswertung der Signale der Messeinrichtung 150, d. h. der zahlreichen Kameras 142, ist die Auswerteeinrichtung 160 ausgebildet zum Erzeugen eines Fehlersignals, wenn der ermittelte maximale Durchmesser der Verbärung der Blaslanze einen vorgegebenen radialen Schwellenwert überschreitet. 1 shows a plan view of the device according to the invention. In particular, the optical measuring device can be seen 150 , which consists of a plurality of circumferentially of the lance 100 distributed cameras arranged 142 consists. These cameras are used to photograph the lance 100 with their fermentation 130 from different perspectives. It is also an evaluation device 160 which receives the images taken by the cameras via signal lines and subjected to an algorithm, in order to determine the diameter distribution and the maximum diameter of the fermentation 130 to determine in the circumferential direction of the lance. In addition to such an evaluation of the signals of the measuring device 150 ie the numerous cameras 142 , is the evaluation device 160 configured to generate an error signal when the determined maximum diameter of the fermentation of the lance exceeds a predetermined radial threshold.

Ebenfalls in Umfangsrichtung der Blaslanze verteilt sind Lampen 145 angeordnet zum Bereitstellen von Gegenlicht, wenn die Blaslanze 100 von den Kameras 142 fotografiert wird, um den Kontrast der Bilder zu erhöhen, wenn notwendig. Also distributed in the circumferential direction of the lance are lamps 145 arranged to provide backlight when the lance 100 from the cameras 142 is photographed to increase the contrast of the images, if necessary.

Die Auswerteeinrichtung 160 ist mit einer Anzeigeeinrichtung 170 verbunden, welche die durch den vollautomatischen Algorithmus ermittelte Kontur der Verbärung, vorzugsweise zusammen mit den Konturen für die saubere Blaslanze sowie weiter vorzugsweise auch mit dem radialen Schwellenwert für den maximalen Durchmesser der Kontur und dem Fehlersignal der Verbärung für die Bedienperson anzeigt. The evaluation device 160 is with a display device 170 connected, which indicates the determined by the fully automatic algorithm contour of the fermentation, preferably together with the contours for the clean lance and more preferably also with the radial threshold for the maximum diameter of the contour and the error signal of the fermentation for the operator.

2 zeigt einen Konverter 200 mit einem Kamin 250 und einem an dem Kamin angesetzten Lanzendom 240 zum Einfahren der Blaslanze 100 in den Konverter 200 oder zum Herausfahren der Lanze 100 aus dem Konverter. Der Lanzendom ist mittig über dem Konvertermund 205 positioniert; er hat einen Öffnungsdurchmesser D. Die Messeinrichtung 150 mit der Mehrzahl von Kameras 142 kann beispielsweise am Eingang des Lanzendoms 240 oder am Konvertermund 220 angeordnet sein. 2 shows a converter 200 with a fireplace 250 and a lance dome attached to the chimney 240 for retracting the lance 100 in the converter 200 or to extend the lance 100 from the converter. The lance dome is centered over the converter mouth 205 positioned; he has an opening diameter D. The measuring device 150 with the majority of cameras 142 can, for example, at the entrance of the lance dome 240 or at the converter mouth 220 be arranged.

2 zeigt die zunächst noch saubere Blaslanze 100, d. h. die Blaslanze ohne Verbärung in einer Parkposition 210 außerhalb des Konverters 200. 2 shows the initially clean lance 100 ie the lance without fermentation in a parking position 210 outside the converter 200 ,

Gemäß den 3 und 4 wird die Blaslanze 100 zu gegebener Zeit aus der Parkposition 210 durch den Lanzendom 240 und den Konvertermund 205 in eine Blasposition 220 in dem Konverter oberhalb der Metallschmelze 500 positioniert. In der Blasposition 220 wird durch die Blaslanze ein Medium, typischerweise Sauerstoff 400, auf die Metallschmelze 500 geblasen. Dabei kommt es, wie einleitend ausführlich beschrieben, zu Ablagerungen von aufspritzender Schlacke an der Blaslanze 100, d. h. die Blaslanze verbärt. Die Verbärung kann sich über einen Längenbereich L der Blaslanze erstrecken, siehe 5. According to the 3 and 4 becomes the lance 100 in due course from the parking position 210 through the lance dome 240 and the converter mouth 205 in a blowing position 220 in the converter above the molten metal 500 positioned. In the blowing position 220 the lance creates a medium, typically oxygen 400 , on the molten metal 500 blown. It comes, as described in detail in detail, to deposits of aufspritzender slag on the lance 100 ie the lance lances. The fermentation can extend over a length range L of the lance, see 5 ,

Nach Beendigung des Blasvorgangs fährt die verbärte Blaslanze wieder durch den Konvertermund 205 und den Lanzendom 240 zurück in die Parkposition 210, wie in 6 gezeigt. Das beschriebene Verfahren der Lanze aus der Parkposition 210 in die Blasposition 220 und zurück erfolgt mit Hilfe einer Verfahreinrichtung 140, wie in 4 beispielhaft gezeigt.After completion of the blowing operation, the cured lance moves again through the converter mouth 205 and the lance dome 240 back to the parking position 210 , as in 6 shown. The described method of Lance from the parking position 210 in the blowing position 220 and back takes place by means of a traversing device 140 , as in 4 shown by way of example.

Nachdem die verbärte Blaslanze aus dem Lanzendom 240 nach oben herausgezogen wurde, wird mit Hilfe der erfindungsgemäßen Messvorrichtung 150 im Zusammenwirken mit der Auswerteeinrichtung 160 zunächst die Verteilung des Durchmessers der Verbärung 130 in Umfangsrichtung der Blaslanze und der maximale Durchmesser der Verbärung in Umfangsrichtung ermittelt. Dies geschieht, wie im allgemeinen Teil der Beschreibung beschrieben, durch Auswerten der von den Kameras 142 aufgenommenen Bilder mit Hilfe eines Algorithmus. Der maximale Durchmesser der Verbärung in Umfangsrichtung – und vorzugsweise auch über der Höhe der Verbärung – wird nachfolgend mit einem vorgegebenen radialen Schwellenwert, welcher kleiner als der Öffnungsdurchmesser D des Lanzendoms ist, verglichen. Sollte der maximale Durchmesser der Verbärung dann größer sein als der vorgegebene radiale Schwellenwert, so wird dem Bedienpersonal des Konverters über ein Fehlersignal mitgeteilt, dass ein Wechsel der Blaslanze erforderlich ist bzw. dass die zuletzt verwendete Blaslanze für weitere Schmelzvorgänge nicht verwendet werden kann, weil dann eine Rückführung der Blaslanze durch den Lanzendom nicht mehr gewährleistet ist.After the hardened lance from the lance dome 240 is pulled up, is using the measuring device according to the invention 150 in cooperation with the evaluation device 160 First, the distribution of the diameter of the fermentation 130 determined in the circumferential direction of the lance and the maximum diameter of the fermentation in the circumferential direction. This is done, as described in the general part of the description, by evaluating the from the cameras 142 taken pictures with the help of an algorithm. The maximum diameter of the fermentation in the circumferential direction - and preferably also above the level of the fermentation - is subsequently compared with a predetermined radial threshold, which is smaller than the opening diameter D of the lance dome. If the maximum diameter of the fermentation then be greater than the predetermined radial threshold value, the operator of the converter is informed via an error signal that a change of the lance is required or that the last used lance for further melting operations can not be used because then a return of the lance by the lance dome is no longer guaranteed.

Wenn das Ergebnis der Stereorekonstruktion andererseits zeigen sollte, dass der maximale Durchmesser der Verbärung kleiner ist als der Schwellenwert, so gibt die Auswerteeinrichtung 160 beispielsweise über die Anzeigeeinrichtung 170 eine Prognose für die zeitliche Entwicklung des Durchmessers bzw. der Durchmesserverteilung der Verbärung an der Blaslanze 100 an das Bedienpersonal des Konverters aus. Diese Prognose kann beispielsweise besagen, dass die aktuelle Blaslanze noch für x Schmelzvorgänge verwendet werden kann, bevor die Gefahr besteht, dass ihre Verbärung so stark angewachsen ist, dass die verbärte Lanze dann nicht mehr durch den Lanzendom nach außen geführt werden kann. Die Dicke oder die Dickenverteilung der Verbärung bei einem einzelnen Schmelzvorgang wird erfindungsgemäß ermittelt durch einen Vergleich des ursprünglichen Durchmessers d₀ oder der ursprünglichen Durchmesserverteilung der sauberen Lanze, d. h. der Blaslanze ohne Verbärung, mit dem Durchmesser oder der Durchmesserverteilung der Verbärung der Blaslanze nach dem Schmelzvorgang. On the other hand, if the result of the stereorecoring should show that the maximum diameter of the fermentation is smaller than the threshold value, then the evaluation device gives 160 for example, via the display device 170 a prognosis for the temporal development of the diameter or the diameter distribution of the fermentation at the lance 100 to the operating personnel of the converter. For example, this prediction may indicate that the current lance can still be used for x smelting operations before there is a risk that their fermentation has grown so much that the lance that is being used can no longer be led out through the lance dome. The thickness or the thickness distribution of the fermentation in a single melting process is determined according to the invention by comparing the original diameter d ₀ or the original diameter distribution of the clean lance, ie the lance without fermentation, with the diameter or the diameter distribution of the fermentation of the lance after melting.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

100100: Blaslanze lance
130130: Verbärung Verbärung
140140: Verfahreinrichtung traversing
142142: Kamera camera
145145: Lampen für Gegenlicht Lamps for backlight
150150: optische Messeinrichtung optical measuring device
160160: Auswerteinrichtung evaluation
170170: Anzeigeeinrichtung display
200200: Konverter converter
205205: Konvertermund converter mouth
210210: Parkposition parking position
220220: Blasposition blowing position
240240: Lanzendom Lanzendom
250250: Kamin fireplace
400400: Medium medium
500500: Metallschmelze molten metal
DD: Öffnungsdurchmesser Opening diameter
d₀ d ₀: ursprünglicher Durchmesser original diameter
LL: Längenbereich length range

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

JP 2007327124 A [0002]
US 4247086 [0026]

Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

Article "Mise en service d'une lance de post-combustion à l'aciére de Sollac Lorraine"; JP Bosquet et al., La Revue de Métallurgie 2001 (July-August) [0002]
"La formation des loups sur les lances des convertisseurs à l'oxygène"; P. Nyssen (CRM), et al., La Revue de Métallurgie, April 1983 [0026]

Claims

Method for operating a lance ( 100 ) in a converter ( 200 ) for steelmaking, comprising the following steps: method of blowing lance ( 100 ) during operation of the converter ( 200 ) from a parking position ( 210 ) in a blowing position ( 220 ) in the converter for introducing a medium ( 400 ) in the converter, wherein the lance ( 100 ), optical determination of the maximum diameter of the fermentation ( 130 ) the lance; and generating an error signal if the determined maximum diameter of the fermentation ( 130 ) of the lance in the circumferential direction of the lance exceeds a predetermined radial threshold; characterized in that the lance ( 100 ) with its fermentation ( 130 ) is arranged by a plurality of cameras distributed in the circumferential direction of the lance ( 142 ), whereby the resulting images are subjected to a fully automatic algorithm to determine the distribution of the diameter of the fermentation ( 130 ) in the circumferential direction of the lance and to determine the maximum diameter.

A method according to claim 1, characterized in that the cameras, the images of the hardened lance during a journey of the lance in or out of the converter ( 200 ) take up; and these images are subjected to the intermittent stereoreconstruction in order, in addition to the distribution of the diameter of the fermentation ( 130 ) in the circumferential direction, the distribution of the diameter of the fermentation over a predetermined length range (L) of the lance ( 100 ), for example, from the lower edge to determine.

Method according to claim 1 or 2, characterized in that the optical determination of the diameter during each run of the lance ( 100 ) into or out of the converter.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the lance ( 100 ), while being photographed, if necessary, illuminated with backlight.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the radial threshold for the maximum diameter of the fermentation ( 130 ) smaller than the opening diameter (D) of the lance dome of the converter is selected; and the error signal signals the need for a change of the lance when the maximum diameter of the circumferential fermentation exceeds the radial threshold.

Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that the radial threshold for the diameter of the fermentation ( 130 ) smaller than the opening diameter (D) of the lance dome of the converter is selected; and a prognosis for the temporal evolution of the diameter or the diameter distribution of the fermentation ( 130 ) on the lance ( 100 ) and displayed to an operator if the currently determined maximum diameter of the fermentation is less than the threshold value.

A method according to claim 6, characterized in that the forecast for the temporal evolution of the diameter or the diameter distribution of the fermentation ( 130 ) on the lance ( 100 ) is determined by observing the change with time of the thickness or the thickness distribution of the fermentation ( 130 ) in a plurality of melting processes.

A method according to claim 7, characterized in that the thickness or the thickness distribution of the fermentation ( 130 ) is determined in a single melting process by comparing the original diameter (d ₀ ) or the original diameter distribution of the clean lance ( 100 ) with the diameter or the diameter distribution of the fermentation of the lance ( 100 ) after the melting process.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that a cross section through the lance ( 100 ) with its fermentation - optionally with a marked cross-section of the lance in clean condition - is displayed to an operator of the device.

A method according to claim 9, characterized in that a marking for the radial threshold value when displaying the cross section of the lance ( 100 ) is displayed with their fermentation.

Device for operating a lance ( 100 ) in a converter ( 200 ) for steelmaking, comprising: a moving device ( 140 ) for moving the lance ( 100 ) during operation of the converter ( 200 ) from a parking position to a blowing position in the converter for introducing a medium ( 400 ) in the converter, wherein the lance ( 100 ), an optical measuring device ( 150 ) for determining the maximum diameter (d) of the fermentation of the lance; and an evaluation device ( 160 ) for evaluating the signals of the measuring device ( 150 ) and for generating an error signal if the determined maximum diameter of the fermentation of the lance exceeds a predetermined radial threshold; characterized in that the optical measuring device consists of a plurality of cameras distributed in the circumferential direction of the lance ( 142 ) is formed for photographing the lance ( 100 ) with its fermentation ( 130 ); and the evaluation device ( 160 ) formed by the cameras ( 142 ) are subjected to an algorithm to determine the diameter distribution and the maximum diameter of the fermentation ( 130 ) in the circumferential direction of the lance.

Apparatus according to claim 11, characterized by in the circumferential direction of the lance ( 100 ) distributed lamps ( 145 ) for providing back light when the lance ( 100 ) from the cameras ( 142 ) is photographed.

Device according to one of claims 11 or 12, characterized by a display device ( 170 ) for displaying a contour of the fermentation determined by the stereo reconstruction ( 130 ), preferably together with the contours for the clean lance.

Apparatus according to claim 13, characterized in that the display device ( 170 ) is further adapted, the radial threshold in the illustrated contour for the fermentation ( 130 ) of the lance with.

Device according to one of claims 11 to 14, characterized in that the measuring device ( 150 ) at the entrance of a lance dome ( 240 ) at the fireplace ( 250 ) of the converter ( 200 ) or is arranged on the converter mouth through which the lance ( 100 ) in the converter ( 200 ) into and out of the converter ( 200 ) is moved out.