DE1433443C - Verfahren zur Überwachung und Regelung der Sauerstoffaufblasverfahren - Google Patents
Verfahren zur Überwachung und Regelung der SauerstoffaufblasverfahrenInfo
- Publication number
- DE1433443C DE1433443C DE19641433443 DE1433443A DE1433443C DE 1433443 C DE1433443 C DE 1433443C DE 19641433443 DE19641433443 DE 19641433443 DE 1433443 A DE1433443 A DE 1433443A DE 1433443 C DE1433443 C DE 1433443C
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- oxygen
- carbon
- metal bath
- exhaust gas
- slag
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
Links
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 title claims description 91
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 title claims description 91
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N oxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 91
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 23
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 title description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 43
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 43
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 36
- 239000002893 slag Substances 0.000 claims description 23
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 22
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 22
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 17
- 238000009826 distribution Methods 0.000 claims description 16
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 claims description 14
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 11
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 claims description 9
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 238000004868 gas analysis Methods 0.000 claims description 6
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims description 6
- 125000004435 hydrogen atoms Chemical class [H]* 0.000 claims 1
- 238000007664 blowing Methods 0.000 description 15
- 241001088417 Ammodytes americanus Species 0.000 description 10
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 10
- 229910000805 Pig iron Inorganic materials 0.000 description 6
- 229910000499 pig iron Inorganic materials 0.000 description 6
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 5
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 5
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 5
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 4
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 4
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 4
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 3
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 238000009530 blood pressure measurement Methods 0.000 description 2
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 2
- 238000005261 decarburization Methods 0.000 description 2
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 2
- 230000002349 favourable Effects 0.000 description 2
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 2
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000010310 metallurgical process Methods 0.000 description 2
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 2
- 230000001105 regulatory Effects 0.000 description 2
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 2
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 206010036790 Productive cough Diseases 0.000 description 1
- 210000003802 Sputum Anatomy 0.000 description 1
- 238000009529 body temperature measurement Methods 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 230000000875 corresponding Effects 0.000 description 1
- 230000001419 dependent Effects 0.000 description 1
- 238000006477 desulfuration reaction Methods 0.000 description 1
- 230000003009 desulfurizing Effects 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 238000005187 foaming Methods 0.000 description 1
- 238000010574 gas phase reaction Methods 0.000 description 1
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000010907 mechanical stirring Methods 0.000 description 1
- 238000010309 melting process Methods 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004886 process control Methods 0.000 description 1
- 230000036632 reaction speed Effects 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 230000000630 rising Effects 0.000 description 1
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 1
- 239000002918 waste heat Substances 0.000 description 1
Description
O =
100 dOfl/di
' [0,776 ■ CO+ 1,266(CO2+O2) - 0,234 H2 - 26,582]
' [0,776 ■ CO+ 1,266(CO2+O2) - 0,234 H2 - 26,582]
mittels des elektronischen Rechengerätes ermittelt und der selbsttätigen Regelung zugrunde gelegt
wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sollwert für die Kennzahl der
Sauerstoffverteilung Öc durch Eingabe einer mit der Sauerstoffaufblaszeit veränderlichen Funktion
in das elektronische Rechengerät eingestellt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die mit der Sauerstoffaufblaszeit veränderliche Funktion für den Sollwert der Kennzahl
der Sauerstoffverteilung Öc durch weitere Meßwerte, ζ. B. die Temperatur des Metallbades,
die Intensität bestimmter Frequenzen des Konvertergeräusches, die Leitfähigkeit zwischen der elektrisch
isoliert aufgehängten Sauerstoffblaslanze und dem Metallbad, die Geschwindigkeit des
Kohlenstoffabbrandes bzw. die aus dem Metallbad abgebrannte Kohlenstoffmenge, korrigiert wird.
•4. Verfahren nach Anspruch 1,2 oder 3, dadurch
gekennzeichnet, daß der Drucksauerstoffstrom, der Abstand zwischen der Blasdüse und der Metallbadoberfläche
sowie die Dosierung der Zu-Schlagstoffe stufenweise geregelt und nach jeder Regelungsstufe die Regelung in Abhängigkeit von
der Zeit der jeweiligen Anzeigeverzögerung ausgesetzt wird.
. ·
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur überwachung
und selbsttätigen Regelung der bei den Sauerstoffaufblasverfahren zwischen dem Metallbad,
der Schlacke und der Gasphase ablaufenden Reaktionen unter Verwendung eines elektronischen Rechengerätes,
bei dem die Abgasanalyse, der Abgasstrom sowie der Drucksauerstoffstrom fortlaufend gemessen
und der Drucksauerstoffstrom, der Abstand der Blasdüse von der Metallbad-Oberfläche und die Dosierung
von Zuschlagstoffen einzeln oder in beliebiger Kombination verändert werden.
Bei den Sauerstoffaufblasverfahren zur Stahlherstellung
wird je nach der Zusammensetzung des Roheisens in 15 bis 25 Minuten das Roheisen mit 45 bis
65 Nm3 pro Tonne Roheisen gefrischt, wobei ein Teil des Sauerstoffs auch in Form von Erz zugegeben werden
kann. Außer dem Kohlenstoff müssen je nach der Zusammensetzung des Roheisens weitere im Metall
unerwünschte Begleitelemente, 'wie z. B. Silizium, Phosphor, Schwefel, während des Frischprozesses
entfernt werden. Im wesentlichen werden diese Stoffe als Oxide in die Schlacke übergeführt und dort abgebunden.
Hierzu ist zunächst die Bildung einer Schlacke geeigneter Zusammensetzung erforderlich. Da die
Sauerstoffaufblasverfahren mit hoher Geschwindigkeit ablaufen, hängen die im fertigen Stahl verbleibenden
Restgehalte vor allem an Phosphor und Schwefel nicht nur von den thermodynamischen Gleichgewichten,
sondern wesentlich von der Reaktionsgeschwindigkeit ab, die wiederum vor allem von den Vorgängen
des Stofftransportes abhängt. Bei der Verarbeitung von z. B. hochphosphorhaltigem Roheisen muß die BiI- (
dung einer geeigneten Schlacke möglichst frühzeitig angestrebt werden. Der Stoffaustausch an der Grenzfläche
Metallbad-Schlacke kann durch Rührwirkung des aus dem Metallbad aufsteigenden Kohlenmonoxids
und durch eine zusätzliche mechanische Rührwirkung des Sauerstoffblasstrahles gefördert werden. Die
Schlackenbildung und die Rührwirkung sind einerseits
abhängig davon, wie der aufgeblasene Sauerstoff mit dem Metallbad und der Schlacke chemisch und
mechanisch in Wechselwirkung tritt, Und andererseits.
davon, ob der Sauerstoff unmittelbar oder über die Schlacke mit dem Metallbad reagiert und wie er sich
auf die einzelnen Komponenten im Metallbad, wie Kohlenstoff, Silizium, Phosphor, Eisen usw., aufteilt.
Wesentlich wirken z. B. neben der chemischen Zusammensetzung
und der Temperatur des Metallbades sowie der chemischen Zusammensetzung der Schlacke
und der Schlackenmenge die Eigenschaften des Sauerstoffblasstrahles, wie Impulsstromdichte und Sauerstoffstromdichte,
in dessen Auftreffbereich auf das Metallbad ein. Ein kennzeichnendes Maß für die Q
Schlackenbildung und die Reaktionen zwischen der Schlacke und dem Metallbad ist die Verteilung des auf
das Metallbad aufgeblasenen Sauerstoffs auf dessen Reaktionen mit dem Kohlenstoff des Metällbades.
C + 1/2 O2 -» CO
C + O2 -CO2
C + O2 -CO2
sowie auf dessen weitere Reaktionen, die im wesentlichen zu einer Abbindung des Sauerstoffes in der
Schlacke führen, wenn man von Reaktionen wie z. B. der Entschwefelung über die Gasphase absieht.
Bei den bekannten Verfahren zur Steuerung des Prozeßablaufs beim Sauerstoffaufblasverfahren werden
allgemein der Abstand der Blasdüse von der Badoberfläche und der Drucksauerstoffstrom auf Grund
von Erfahrungswerten eingestellt und während der Blaszeit nach subjektiven Eindrücken, z. B. des Blasmeisters
bzw. nach meßtechnisch erfaßten Werten, von Hand korrigiert. Dabei wird z. B. die mittels eines
mit einer Zeitskala verbundenen Tonschreibers registrierte Tonintensität oder Tonfrequenz herangezogen,
wie es aus den deutschen Patentschriften 819 246 und
mit der Sauerstoffaufblaszeit veränderlichen Funktion in das elektronische Rechengerät eingestellt.
Außer der Kennzahl der Sauerstoffverteilung Ö,.
können noch andere Meßwerte Auskunft über den jeweiligen metallurgischen Zustand von Metallbad
und Schlacke im Reaktionsgefäß geben. Es ist daher in den meisten Fällen günstig, wenn die mit der Sauerstoffaufblaszeit
veränderliche Funktion für den Sollwert der Kennzahl der Sauerstoffverteilung Öc durch
weitere Meßwerte, z. B. die Temperatur des Metallbades,
die Intensität bestimmter Frequenzen des Konvertergeräusches, die Leitfähigkeit zwischen der elektrisch
isoliert aufgehängten Sauerstoffblaslanze und dem Metallbad, die Geschwindigkeit des Kohlenstoffabbrandes
bzw. die aus dem Metallbad abgebrannte Kohlenstoffmenge, korrigiert wird.
Da die Kennzahl der Sauerstoffverteilung O1. mit
einer gewissen Anzeigeverzögerung, die überwiegend von der Arbeitsgeschwindigkeit des angewandten Gasanalyseverfahrens
abhängt, ermittelt wird, ist es ferner vorteilhaft, wenn der Drucksauerstoffstrom, der Abstand
zwischen der Blasdüse und der Metallbadoberfläche sowie die Dosierung der Zuschlagstoffe stufenweise
geregelt und nach jeder Regelungsstufe die Regelung in Abhängigkeit von der Zeit der jeweiligen An-Zeigeverzögerung
ausgesetzt wird.
Die zur Durchführung des Verfahrens der Erfindung verwendete Vorrichtung ist in der Zeichnung in Form
eines Ausführungsbeispieles schematisch dargestellt.
über die Sauerstoffblaslanze 1 wird der Drucksauerstoff,
der durch einen Pfeil 2 angedeutet ist, auf das im Konverter 3 befindliche Metall-Schlackenbad 4
aufgeblasen und reagiert dort vornehmlich mit den im Roheisen enthaltenen Begleitelementen, wie Kohlenstoff,
Phosphor, Silizium usw. Die bei der Reaktion des Sauerstoffs mit dem Kohlenstoff entstehenden
Konverterabgase, die durch Pfeile 5 angedeutet sind, werden in einer Gasfanghaube 6 aufgefangen und gelangen
durch gekühlte Gasableitungsrohre 7 z. B. in einen Abhitzkessel 8. In weiteren Gaskühlanlagen 9
werden die verbrannten Abgase gekühlt und im Entstauber 10 entstaubt. Über ein Abgasgebläse 11 werden
die gekühlten und gereinigten Abgase abgeführt. Die Sauerstoffblaslanze 1 ist mit einer Vorrichtung 12
zum Heben und Senken sowie einer Anzeigeeinrichtung 13 für die Lanzenstellung versehen. Der Dosierung
der Zuschlagstoffe dient die Zugabevorrichtung 14.
Wie weiter oben bereits ausgeführt, wird bei der
Bestimmung der Kennzahl für die Sauerstoffverteilung Öc ausgegangen von folgender Beziehung:
Öc =
= dOc/dOB.
ZurBestimmungdesDrucksauerstoffstromesdOfl/di
wird in der mit einem beweglichen Verbindungsstück 15 mit der Sauerstoffblaslanze 1 verbundenen Drucksauerstoffleitung
16 eine Druckmessung bei 17, eine Temperaturmessung bei 18 und eine Differenzdruckmessung
bei 19 durchgeführt. Die ermittelten Meßwerte werden, wie durch Pfeile 20 angedeutet, dem
elektronischen Rechengerät 21 elektrisch übermittelt.
Die Berechnung der Oxydationsgeschwindigkeit des Kohlenstoffs erfolgt gemäß der Gleichung
dOJat = K ■ V (CO + CO2) ·
(0,5 · COred + C02rJ .
(0,5 · COred + C02rJ .
Darin bedeutet K eine Konstante, V den trockenen, auf Normalbedingungen (0°C und 1 atm) umgerechne-
65 ten Abgasstrom; CO und CO2 die Volumprozente
an Kohlenmonoxid und Kohlendioxid im trockenen Abgas; COred und CO2red die Volumprozente an
Kohlenmonoxid und Kohlendioxid des Abgases im Konverter, bevor Luft bei 26 zutritt.
Die Ermittlung des trockenen Abgasstromes V erfolgt in den Gasleitungsrohren 7 durch eine hinter dem
Entstauber 10 angeordnete Druckmeßstelle 22, eine Temperaturmeßstelle 23 und eine Differenzdruckmeßstelle
24. Die dort gemessenen Werte des Abgasstromes werden, wie durch Pfeile 25 angedeutet, dem elektronischen
Rechengerät 21 elektrisch übermittelt.
Für die Berechnung der Oxydationsgeschwindigkeit des Kohlenstoffes im Metallbad des Konverters 3
wird eine Abgasanalyse benötigt, die den späteren Luftzutritt durch die öffnung 26 zwischen der Gasfanghaube
6 und dem Konverter 3 ausklammert. Die für die Abgasanalyse erforderliche Abgas-Probenahme
erfolgt jedoch, da die Probenahme im Konverter 3 selbst mit einem beträchtlichen Aufwand verbunden
ist, durch ein vor dem Abhitzekessel 8 an das Gasleitungsrohr 7 angeschlossenes Probenahmerohr 27.
Nach der Entstaubung und Trocknung der Abgase ( wird deren Analyse auf Kohlenmonoxid, Kohlendioxid,
Sauerstoff und Wasserstoff in den Analysegeräten 28 durchgeführt, von wo die ermittelten Werte
mit einer Verzögerung von etwa 10 see, wie durch Pfeile 29 angedeutet, ebenfalls dem elektronischen
Rechengerät 21 elektrisch übermittelt werden. Bei den Entstaubungsverfahren, bei denen die Verbrennung
des im Abgas noch vorhandenen Kohlenmonoxids vor der Entstaubung weitgehend unterdrückt wird, nimmt
der CO-Gehält zeitweise hohe Werte an, während der
O2-Gehalt aus bei 26 eingefallener Luft sehr gering
wird, d. h. gegen Null geht. Bei den Verfahren, die mit vollständiger Verbrennung des im Abgas enthaltenen
Kohlenmonoxids und Luftüberschuß im Abgasstrom arbeiten, wird dagegen der CO-Gehalt sehr gering,
d.h., er geht gegen Null, während der O2-Gehalt
größer als Null wird. In allen Fällen muß daher der zusätzlich durch einen Lufteinfall im Abgas vorhandene
Sauerstoffgehalt berücksichtigt und zur Korrektur der aus den Analysen gewonnenen CO- und
C O2-Werte herangezogen werden. ^
Da nach der Zündung des Drucksauerstoffstromes V^
im Konverter 3 praktisch kein freier Sauerstoff mehr im Konverterraum außerhalb des Sauerstoffblasstrahles
vorhanden ist und außerdem im allgemeinen die Eindringtiefe der durch die öffnung 26 in den Konverter
3 einfallenden Luft nicht ausreicht, um wesentlich mit dem Metall-Schlackenbad 4 zu reagieren, erübrigt
sich bei der Berechnung der Oxydationsgeschwindigkeit des Kohlenstoffs eine Berücksichtigung
derartiger Reaktionen. Ferner brauchen auch die Verunreinigungen des Drucksauerstoffstromes nicht berücksichtigt
zu werden, da sie im allgemeinen gering sind. ·■■·■. _.:. ..
Aus den Werten für Kohlenmonoxid, Kohlendioxid, Sauerstoff und Wasserstoff aus den Analysegeräten 28
und einem als Rest bestimmten Stickstoffgehalt nach der Gleichung
CO + CO2 + O2 + H2 + N2 = 100%
und dem aus der Luft stammenden, wie folgt definierten Sauerstoff, der mit Kohlenmonoxid zu Kohlendioxid
nachreagiert hat, ·
O2 (Luft, CO2)= §·Ν2- O2,
954 335 für bodenblasende Konverter bekannt ist.
Diese Art der Schmelzenfiihrung erfordert ein hohes Maß an Erfahrung und Aufmerksamkeit von Seiten
des Bedienungspersonals und bedeutet eine wesentliche Unsicherheit, weil erst verhältnismäßig spät erkannt
wird, ob z. B. die Änderung des Abstandes der Blasdüse von der Badoberfläche zu klein, richtig oder zu
groß ist. Erschwerend tritt hinzu, daß die Wirkung einer Änderung des Äbstandes der Blasdüse von der
Badoberfläche und des Drucksauerstoffstromes auch von dem jeweiligen Zustand des Metallschlackenbades,
wie Temperatur, vorhandene Schlackenmengen, Zusammensetzung des Metall-Schlackenbades, abhängt.
Bei einer gleichzeitigen Änderung des Druck-Sauerstoffstromes und des Abstandes der Blasdüse
von der Badoberfläche werden die Verhältnisse so
unübersichtlich, daß sie vom Bedienungspersonal nicht mehr zu beherrschen sind. Hinzu kommt noch
die Schwierigkeit, den Abstand der Blasdüse von der Badoberfläche einigermaßen genau zu bestimmen,
weil die eingefüllte Metallmenge von Schmelze zu Schmelze schwankt und außerdem die Veränderungen
des Zustandes der Ausmauerung des Frischgefäßes verschieden hohe Badspiegel für gleiche Metallmengen
bedingen.
Für einen bodenblasenden Konverter ist bereits ein Verfahren zur Beeinflussung des Schmelzverlaufs an
Hand der laufend festgestellten Abgasanalyse durch die deutsche Patentschrift 753 758 bekanntgeworden.
Zweck dieses Verfahrens ist die Erzielung einer starken Badreduktion während der Entkohlungsperiode. Die
Maßnahmen dieses Verfahrens bestehen in dem Vergleich der ermittelten Kohlenmonoxid- und Kohlendioxidwerte
mit empirisch als günstig festgestellten Werten, wobei die Prozeßsteuerung in an sich bekannter
Weise durch Änderung der Windzufuhr oder des Sauerstoffgehaltes des Windes erfolgt. Das Verfahren
ist demgemäß nur für die bodenblasenden Windfrischverfahren und auch dort nur während der Entkohlungsperiode
dann anzuwenden, wenn der Sauerstoffgehalt des Windes nicht geändert und keine Wärmeträger
zugegeben werden. Eine übertragung der vorgeschlagenen Maßnahmen auf die Sauerstoffaufblasverfahren
ist wegen der vollkommen anderen Voraus-Setzungen dieser Verfahren nicht möglich.
Es ist ferner in »Stahl und Eisen«, Nr. 78 vom 13. November 1958, auf den S. 1673/1674 bereits vorgeschlagen
worden, die meßtechnische Überwachung bei bodenblasenden Konvertern zu automatisieren
und dafür elektronische Rechengeräte sowie Steuer- und Regeleinrichtungen zu verwenden. Nähere Einzelheiten
darüber, wie die Steuerung und Regelung insbesondere des metallurgischen Prozeßablaufs im Konverter
durchgeführt werden soll, sind jedoch in dieser Literaturstelle nicht genannt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Sauerstoffaufblasverfahren in der Weise automatisch
zu steuern und zu regeln, daß in bezug auf den metallurgischen Verlauf der Blasprozeß unter optimalen Bedingungen
abläuft. Unter diesen optimalen Bedingungen versteht man z. B. eine kurze Blaszeit, eine dem metallurgischen
Ablauf zu jedem Zeitpunkt des Prozesses entsprechende Schlacke sowohl der Menge,
Temperatur und Zusammensetzung nach, Vermeiden von Auswurf und überschäumen, Erreichen der angestrebten
Zusammensetzung und Temperatur des Metalls und der Schlacke bei einem Zwischenabschlacken
und vor allem bei Prozeßende.
Die Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe besteht darin, daß bei dem eingangs genannten Verfahren
mit Hilfe der fortlaufend gemessenen Menge des Drucksauerstoffstromes und des Abgasstromes sowie
des Gehalts der Abgase an Kohlenmonoxid, Kohlendioxid, Sauerstoff und Wasserstoff eine Kennzahl
für die Sauerstoffverteilung Oc nach der Gleichung
O =
100
[0,776 · CO + 1,266 (CO2 + O2) - 0,234 H2 - 26,582]
mittels des elektronischen Rechengerätes ermittelt und der selbsttätigen Regelung zugrunde gelegt wird.
In der Gleichung für die Kennzahl Oc bedeutet
dOß/dt die pro Zeiteinheit auf das Metallbad aufgeblasene
Sauerstoffmenge, die hier mit Drucksauefstoffstrom bezeichnet wird, V den trockenen, auf Normalbedingungen
(00C; 1 atm) umgerechneten Abgasstrom
und CO, CO2, O2 und H2 die Volumenprozente
von Kohlenmonoxid, Kohlendioxid, Sauerstoff und Wasserstoff des trockenen Abgases im Gasableitungssystem
des Reaktionsgefäßes. Der Wasserstoffgehalt braucht nur dann berücksichtigt zu werden, wenn er
in größerer Menge durch eine Reaktion von Kohlenmonoxid mit Wasserdampf im Gasableitungssystem
vor der Gasprobenahme gebildet wird.
Die Kennzahl für die Sauerstoffverteilung Öc ist abgeleitet
aus dem Verhältnis der an den Kohlenstoff des Metallbades pro Zeiteinheit abgebundenen Sauerstoffmenge
dOc/di, die die Oxydationsgeschwindigkeit des
Kohlenstoffs darstellt, zum Drucksauerstoffstrom dOB/di, dargestellt in der Gleichung
Öc = aOJat: dOB/dt = dOc/d OB.
Wird Öc gleich 1, so bedeutet das, daß der gesamte
aufgeblasene Sauerstoff mit dem Kohlenstoff des Metallbades reagiert; wird Öc kleiner als Eins, so heißt
das, daß nur ein Teil des aufgeblasenen Sauerstoffs mit dem Kohlenstoff des Metallbades reagiert und der
Rest in die Schlacke übergeht; wird schließlich Öc größer als Eins, so reagiert der gesamte aufgeblasene
Sauerstoff sowie zusätzlicher Sauerstoff aus . der Schlackender dort z. B. zu einem früheren Zeitpunkt
als Oxid abgebunden und/oder in Form von Erz zugegeben worden ist, mit 4em Kohlenstoff des Metallbades.
Die Sauerstoffverteilung kann durch Änderung des Abstandes zwischen der Blasdüse und der Metallbadoberfläche
und/oder des Drucksauerstoffstromes, die beide auf die Impulsstromdichte und die Sauerstoffstromdichte
des Sauerstoffblasstrahles im Auftreffbereich einwirken, in weiten Grenzen während des
Sauerstoffaufblasens verändert und auf einen für den metallurgischen Ablauf des Verfahrens günstigen Wert
eingeregelt werden. Eine weitere Steuergröße stellt die Dosierung von Zuschlagstoffen dar. Zur Regelung des
Verfahrens wird in einen Sollwertgeber ein Sollwert für die Kennzahl der Sauerstoffverteilung Öc eingegeben
und auf die Impulsstromdichte mit Hilfe dieses Sollwertes für die Kennzahl der Sauerstoffverteilung Oc
der Drucksauerstoffstrom und/oder der Abstand zwischen der Blasdüse und der Metalloberfläche und/oder
die Dosierung der Zuschlagstoffe während des Verfahrensablaufes geregelt.
Vorteilhafterweise wird der Sollwert für die Kennzahl der Sauerstoffverteilung Öc durch Eingabe einer
erhält man unter Berücksichtigung einer Reaktion zwischen Wasserdampf und Kohlenmonoxid im Abgassystem
die korrigierten Analysenwerte
COred =
co2red =
CO + 2O2 (Luft, CO2) + H2
CO + CO2
CO + CO2
CO - 2O2 (Luft, CO2) - H2
CO + CO2
CO + CO2
100
100.
100 dOß/di
[0,766 · CO + 1,266(CO2 + O2) + 0,234H2 - 26,582]. Durch Integration des Wertes
[0,766 · CO + 1,266(CO2 + O2) + 0,234H2 - 26,582]. Durch Integration des Wertes
(Oc ■ dOß/di) ■ di = Oc
kann man die mit dem Kohlenstoff im Abgas in der Zeit VOHi1 bis t2 abgeführte Sauerstoffmenge Oc berechnen.
Der für die Stellung der Sauerstofflanze 1 in der Anzeigeeinrichtung 13 angezeigte Wert wird ebenso
wie die anderen Meßwerte dem elektronischen Rechengerät 21 elektrisch übermittelt.
Durch Einsetzen dieser beiden Gleichungen für COred und CO2red in die den Abgasstrom V berücksichtigende
weiter obengenannte Gleichung für die Oxydationsgeschwindigkeit des Kohlenstoffs erhält
man für diese:
dOc/dr = K-V(0,5 ■ CO + CO2 + O2
- 0,5 H2 - 21/79 · N2);
- 0,5 H2 - 21/79 · N2);
wird dabei CO + CO2 + O2 + H2 + N2 = 100%
gesetzt, so ergibt sich:
dOc/di = K-V [0,766 · CO + 1,266
(CO2 + O2) + 0,234 H2 - 26,582]
und damit
und damit
ρ _ 1 V
Alle in das elektronische Rechengerät 21 eingegebenen Meßwerte sowie die daraus berechneten Zwischen-
und Endwerte, wie Drucksauerstoffstrom, Abgasmenge und -zusammensetzung usw., werden mittels
Anzeige- und Registriergeräten 30 fortlaufend angezeigt bzw. aufgezeichnet.
Zur Regelung des Verfahrens wird in den Sollwertgeber 31 ein Sollwert für die Kennzahl der Sauerstoffverteilung
Öc während des Sauerstoffaufblasens entweder
von Hand oder mit einer empirisch gewonnenen, von der Sauerstoffaufblaszeit abhängigen Funktion,
wie durch einen Pfeil 32 angedeutet, eingegeben. Als zusätzliche Korrekturwerte für den Sollwert werden
Meßwerte 33, die über den jeweiligen metallurgischen
J5 Zustand des Metall-Schlackenbades 4 im Konverter 3
Auskunft geben, z. B. die Temperatur des Metallbades, die Intensität der Konvertergeräusche, die Leitfähigkeit
zwischen der elektrisch isoliert aufgehängten Sauerstoffblaslanze 1 und dem Metallbad, die Geschwindigkeit
des Kohlenstoffabbrandes bzw. die aus dem Metallbad abgebrannte Kohlenstoffmenge, in den
Sollwertgeber 31 eingegeben.
Der Drucksauerstoffstrom wird mittels eines von einem Regler 35 gesteuerten Ventils 34, die Stellung
2S der Sauerstoffblaslanze 1 mittels eines die Heb- und
Senkvorrichtung 12 steuernden Reglers 36 und die Dosierung der Zuschlagstoffe mittels der von einem
Regler 37 gesteuerten Zugabevorrichtung 14 verändert. In allen drei Fällen werden obere und untere Begrenzungswerte
vorgegeben, wie es durch zusätzliche Pfeile 38 angedeutet ist.
Weil die Kennzahl für die Sauerstoffverteilung mit einer gewissen Verzögerung, z. B. von 10 Sekunden,
ermittelt wird, ist es günstig, die Sauerstoffblaslanze 1 stufenweise anzuheben bzw. abzusenken und/oder die
Sauerstoffzufuhr stufenweise zu erhöhen bzw, zu drosseln. Bei der Dosierung der Zuschlagstoffe wird
gleichermaßen stufenweise verfahren. Nach jeder Regelungsstufe setzt dann die Regelung für eine kurze
Zeit, z. B. 20 Sekunden, aus. Die Länge dieser Zeit ist von der anlagebedingten Anzeigeverzögerung abhängig.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
109 585/176
Claims (1)
1. Verfahren zur Überwachung und selbsttätigen Regelung der bei Sauerstoffaufblasverfahren zwisehen
dem kohlenstoffhaltigen Metallbad, der Schlacke und der Gasphase ablaufenden Reaktionen
unter Verwendung eines elektronischen Rechengerätes, bei dem die Abgasanalyse, der Abgasstrom
sowie der Drucksauerstoffstrom fortlaufend gemessen und der Drucksauerstoffstrom,
der Abstand der Blasdüse von der Metallbad-Oberfläche
und die Dosierung von Zuschlagstoffen einzeln oder in beliebiger Kombination verändert
werden, dadurch gekennzeichnet,daß mit Hilfe der fortlaufend gemessenen Menge des
Drucksauerstoffstromes und des Abgasstromes sowie des Gehalts der Abgase an Kohlenmonoxid,
Kohlendioxid, Sauerstoff und Wasserstoff eine Kennzahl für die Sauerstoffverteilung Oc nach der
Gleichung
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DEB0076907 | 1964-05-23 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE1433443C true DE1433443C (de) | 1973-08-02 |
Family
ID=
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE1433443B2 (de) | Verfahren zur ueberwachung und regelung der sauerstoffauf blasverfahren | |
DE2737832B2 (de) | Verwendung von im Querschnitt veränderlichen Blasdüsen zur Herstellung von rostfreien Stählen | |
DE1433443C (de) | Verfahren zur Überwachung und Regelung der Sauerstoffaufblasverfahren | |
DE3019899A1 (de) | Verfahren zur herstellung von kohlenstoffstahl und niedriglegiertem stahl in einem basischen sauerstoffofen und vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens | |
EP1310573B1 (de) | Verfahren zur Herstellung einer Metallschmelze an Hand eines dynamischen Prozessmodells, inklusiv Korrekturmodell | |
DE1648962A1 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung des Kohlenstoffgehalts einer Metallschmelze,z.B. einer Stahlschmelze in einem Blasstahlkonverter | |
DE1583228C2 (de) | Verfahren zur Überwachung und selbsttätigen Regelung des in einem Sauerstoff-Aufblaskonverter durchgeführten Frischvorganges von Roheisen | |
DE2710377C2 (de) | Verfahren zur Herstellung von Stahl aus Metallschwamm unter Verwendung von Glasplasmen als Energieträger | |
DE2651922C3 (de) | Verfahren zum Steuern des Frischablaufs beim Frischen von Roheisen | |
DE3043127A1 (de) | Anordnung zur regelung der konvertergasabsaugung | |
DE2836694C2 (de) | Verfahren zum Überwachen des Endpunktes beim Frischen von kohlenstoffarmem Stahl im Sauerstoffkonverter | |
DE2326706A1 (de) | Verfahren zur ueberwachung und regelung des schaeumens der schlacke von stahlfrischprozessen in metallurgischen gefaessen | |
DE60001576T2 (de) | Verfahren zur entkohlung und entphosphorung einer metallschmelze | |
DE102013111059A1 (de) | Verfahren zur Ermittlung der Effektivität der Zufuhr von Inertgas über eine Bodenspülung in einem Konverterprozess | |
DE1458827C2 (de) | Verfahren zur automatischen Steuerung und Regelung des Prozeßablaufs beim Sauerstoffaufblasverfahren | |
DE1508245C3 (de) | Verfahren zur Steuerung des Kohlenstoffgehaltes in geschmolzenem Stahl während des Sauerstoffaufblasverfahrens | |
DE1931725A1 (de) | Verfahren zur automatischen Steuerung des Frischens bei Roheisen | |
DE1583318B1 (de) | Verfahren zur Ermittlung des Kohlenstoffgehalts einer Stahlschmelze in einem Sauerstoffaufblaskonverter | |
DE934950C (de) | Vorrichtung zur Herstellung eines stickstoffarmen Stahles bzw. Zwischenerzeugnisses aus Roheisen durch Zerstaeuben desselben | |
DE960897C (de) | Verfahren und Vorrichtung zum Oberwindfrischen phosphorhaltigen Roheisens | |
DE102019219623A1 (de) | Verfahren zur Bestimmung und Steuerung oder Regelung des Phosphor-Gehaltes in einer metallischen Schmelze während eines Frischprozesses einer metallischen Schmelze in einem metallurgischen Reaktor | |
DE1458877C (de) | Kontinuierliches Windfnsch Ver fahren und Vorrichtung hierfür | |
DE966085C (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Umwandlung von kontinuierlich fliessendem Roheisen in Stahl durch Frischen | |
DE1458827B1 (de) | Verfahren zur automatischen steuerung und regelung des pro zessablaufes beim sauerstoffaufblasverfahren | |
AT230916B (de) | Verfahren und Vorrichtung zum Kühlen und Abführen der beim Frischen von Roheisen nach dem Aufblasverfahren entstehenden Abgase |