DE1433701B2

DE1433701B2 - Verfahren zur ermittlung des zeitpunktes fuer die unter brechung des sauerstoffblasens bei einem sauerstoffauf blaskoverter

Info

Publication number: DE1433701B2
Application number: DE19641433701
Authority: DE
Inventors: Tomohiko Akuta Minoru Nishiwaki Hideo Yoshizumi Kitakyushu Fukuoka Takyoshi Ohta Hikan Yamaguchi, (Japan)
Original assignee: Yawata Iron & Steel Co Ltd , Yo koyama Engineering Co , Ltd , Tokio
Priority date: 1963-09-26
Filing date: 1964-09-25
Publication date: 1971-02-25
Also published as: BE653544A; US3329495A; GB1087053A; DE1433701A1; AT278881B

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung Hierbei bedeutet (CO) ι (%) und (CO₂) / (%) die

des Zeitpunktes für die Unterbrechung des Sauerstoff- Konzentrationen an Kohlenmonoxyd und Kohlen-

blasens bei einem Sauerstoffaufblaskonverter ohne dioxyd, die durch Analyse des Abgases bestimmt

Abgasnachverbrennung, sobald ein vorbestimmter werden, das nach ti Minuten nach der Zündung

Kohlenstoffgehalt der Stahlschmelze erreicht ist, 5 abgefangen wird.

durch kontinuierliche Ermittlung des jeweiligen Koh- Die Kohlenstoffabbrandmenge für ti Minuten nach

lenstoffgehaltes der Schmelze aus dem bekannten der Zündung, Δ Ci (kg), kann z. B. errechnet werden,

Anfangskohlenstoffgehalt der Charge durch Sub- indem der durch Gleichung (1) gegebene Wert kon-

traktion der kontinuierlich aus der Abgasmenge und tinuierlich mittels einer elektronischen Integrations-

deren Gehalt an CO und CO₂ ermittelten abge- io schaltung integriert wird oder indem eine Addition

brannten Kohlenstoffmenge an Hand der Kohlen- des Wertes bei einer Mikrozeit mittels einer elek-

stoffabbrandkurve. ironischen Rechenmaschine ausgeführt wird. Es ist

Es ist bereits bekannt, den tatsächlichen CO₂- jedoch zweckmäßig, daß Ci durch Integration des

Gehalt der Abgase eines Ofens für die Zementher- Wertes nach jeder Minute, wie in der folgenden

stellung dadurch zu bestimmen, daß die Gehalte 15 Gleichung gezeigt, berechnet wird:

an O₂, CO und CO₂ einer Abgasprobe analysiert _ü

und in entsprechende elektrische Signale umgesetzt je/ = 8,94 · H)-⁵JT Fi[(CO)/ + (CO₂)i](kg)

werden. Diese Signale werden in einen Rechner ein- /Ξί

gegeben, der ein dem tatsächlichen CO₂-Gehalt des (2)

Abgases proportionales Signal abgibt (USA.-Patent- 20

schrift 3 218 842). Die Gesamtmenge an Kohlenstoff, ZCo (kg), ,

Es ist weiterhin bekannt, beim kontinuierlichen die im aufgegebenen, Stahl erzeugenden Material ( {

Frischen in einer Rinne an einer Stelle einen kon- enthalten ist, wobei es sich z. B. um Roheisen und

tinuierlichen Gasprobenstrom zu entnehmen, aus Schrott handelt, kann durch folgende Gleichung

dessen Kohlenstoffgehalt Schlüsse auf den Kohlen- 25 gegeben werden:
stoffgehalt des Stroms von flüssigem Metall gezogen

werden können. Um den Kohlenstoffgehalt in der ECo = Wp (kg) | Ws (kg) (3)

Schmelze auf einem konstanten Wert zu halten, ist 100 100
man bemüht, den Kohlenstoffgehalt des Gasstromes

auf einer festen Höhe zu halten, indem der Mengen- 3° wobei Wp (kg) und Ws (kg) die Gewichtsteile an

strom des in die Rinne auf das flüssige Metall ge- Roheisen und Schrott jeweils darstellen und Cp (⁰J₀)

blasenen Sauerstoffs entsprechend reguliert wird und Cs (%) den Kohlenstoffgehalt hiervon. Nach

(USA.-Patentschrift 2 595 792). Gleichung (3) kann ICo (kg) vorweg berechnet

Mit diesen Verfahren ist es jedoch nicht möglich, werden, indem das aufgegebene Rohmaterial gewogen

den genauen Kohlenstoffgehalt einer Stahlschmelze 35 und analysiert wird. Wird dementsprechend der

in einem Sauerstoffaufblaskonverter am Ende der Anteil des Kohlenstoffabbrandes zu irgendeiner Zeit

Blasperiode zu erzielen. durch Gleichung (2) bestimmt, so kann der Wert

Beim Konverterbetrieb wird der im aufgegebenen des Kohlenstoffgehalts Ci (%) der Stahlschmelze

Rohmaterial enthaltene Kohlenstoff durch das Sauer- im Konverter zu dieser Zeit nach folgender Glei-

stoffblasen oxydiert, wodurch Kohlenmonoxyd und 40 chung ermittelt werden:

Kohlendioxyd nach folgender Formel erzeugt werden: _, _.

IQO(W₊ Ws) Q

C + O₂ = CO_{2 45 wor}j_n η der Wirkungsgrad der Stahlherstellung ist. Nach dieser Reaktionsgleichung wird aus 1 Mol Zur Berechnung der Entkohlungsgeschwindigkeit Kohlenstoff (12 kg) 1 Mol Kohlenmonoxyd oder de , ~, . , ' _N , . . . . .^ _Ύτ.,. Kohlendioxyd erzeugt, die das Volumen von 22,4 m* ~d7 ^{nach Glelch}™S (D. beispielsweise mit Hilfe im Normzustand jeweils besitzen. Auf Grund der einer elektronischen Rechenmaschine oder einer elekobigen Berechnungen ist es daher möglich, die Mengen 50 ironischen Röhrenrechenschaltung, werden die in an Kohlenmonoxyd und Kohlendioxyd, die im einem Analysator bestimmten Analysenwerte der unverbrannten Abgas enthalten sind, das vom Sauer- Konzentrationen an Kohlenmonoxyd und Kohlenstoffaufblaskonverter abgegeben wird, zu berechnen. dioxyd (CO)/ und (CO₂)/ sowie der Abgasmengen-Praktisch wird, wenn der Mengenstrom des durch strom, der kontinuierlich durch ein Durchsatzmeß-O₂-Blasen erzeugten Abgases gemessen ist, wodurch 55 gerät ermittelt wird, eingegeben. Durch Integration z. B. der Wert bei ti Minuten nach der Zündung dieser Entkohlungsgeschwindigkeit wird die Abbrandals Fi (Nm³/h) ausgedrückt wird und die Zusammen- menge Δ Ci festgelegt. Wird der Wert Δ Ci von der Setzung des Abgases gleichzeitig ermittelt und ana- Gesamtmenge des Kohlenstoffs ECo von dem auflytisch bestimmt wird, die Entkohlungsgeschwindig- gegebenen Roheisenmaterial, wie er vorher berechnet

,·. de , ..,,. . , , τ·.., j i_⁶° wurde, abgezogen und der so verbleibende Rest

keit -τ- nach ti Minuten nach der Zündung durch , , ' ,. ^& , ,,,..· _o. ,, ,„, , ττ^λ

dt ^& durch die schmelzflussige Stahlmenge (Wp + Ws),

die folgende Gleichung ausgedrückt: der vorher berechnet wurde, unter Berücksichtigung

des Stahlerzeugungswirkungsgrades, dividiert, so kann

^dc _ _Fi (CO)/ + (CO₂)/ _m3 der Kohlenstoffgehalt der Stahlschmelze automatisch

dt 100 65 zu jedem beliebigen Zeitpunkt während der Blas-

1 an m xT-ur^rw , rr^r^\ ■! /τντ ti ■ \ periode berechnet werden.

= 1,67·.10-* Fi [(CO) 1 + (CO₂) z](Nm³/mm) ^F _{Man fand>
daß zwar der} Kohlenstoffgehalt der

= 8,98-10-⁵F/[(CO)/ +(CO₂)/] (kg/min) (1) Stahlschmelze nach dem obenerwähnten Verfahren

3 4

gemessen werden kann, daß jedoch folgende Meß- Zeitpunkt, d. h. die aus der Entkohlungsgeschwindig"

fehler auftreten können: keit berechnete Entkohlungsbeschleunigung als f_x'

a) Ein Fehler im Messen des Kohlenstoffgehaltes '* ™^d> ™*\ ^ά% ^Zün*^un* dargestellt ist, zeigt der des Roheisens, der gewöhnlich bis zu etwa 2% ^Wert der Entkohlungsbeschleunigung eine Vemndebeträgt, kann zu einem Fehler zu mehr als ⁵ ™^η§ ^m ^de _t ^r Vorzeichennchtung, die größer ist als ±0,06%imKohlenstoffgehaltderStahlschmelze ^die vorbestimmte. Die Werte der Entkohlung*- führen geschwindigkeit entsprechend f_l5 r₂ und t₃ in Fi g. Ib

b) Selbst 'geringe^Fehler bei den Abgasmessungen f^E ^stai*^e Veränderungen. Versuche führten zu durch ein Strömungsmeßgerät und einen Gas- ^def Feststellung, daß die Entkohlungsgeschwmdiganalysator sammeln sich allmählich an und ¹⁰ ^t und die Entkohlungsbeschleunigung zu jedem ergeben auf Grund der Integration erhebliche ^Zf£^un,^kt 7^{οΐη tats}f^hlichen Kohlenstoffgehalt der Fehlerwerte Stahlschmelze zu dem entsprechenden Zeitpunkt

c) Es besteht ein Gasaustritt zwischen Konverter abhfagig sind.Wie in F i g. la gezeigt entsprechen und Glocke, der einen Fehler bei der Messung ^die Werte ^des Kohlenstoffgehaltes in der Stahlschmelze des Abgasmengenstromes hervorruft. : ¹S ?^{u de}n obenge nannten Zeitpunkten _tl,_t_t und t₃

d) Im Abgas enthaltenes Kohlendioxyd neigt dazu, J^{eweils C}i <°/£, C, (⁰I₀) und C₃ (·/„). Diese Werte sich im Kühlwasser zu lösen, das zur Einstellung we^en auf besondere Konverterarten, die Blasder Temperatur des Abgases verwandt wird. bedingungen und dia Stahlarten hm ^

Nach dem erfindungsgemaßen Verfahren wird

Es läßt sich berechnen, daß Meßfehler in der 20 daher die Entkohlungsgeschwindigkeit kontinuierlieh Kohlenstoffabbrandmenge Δ Ci insgesamt mehr als von Augenblick zu Augenblick während des Blas- ±10% betragen können, so daß das erfindungs- betriebes nach Gleichung (1), wie oben beschrieben, gemäße Verfahren unbrauchbar wird, insbesondere, ermittelt, und anschließend die Entkohlungsbeschleuwenn ein Stahl mit niedrigem Kohlenstoffgehalt, nigung, d. h. das Verhältnis der Entkohlungsbeschleubeispielsweise mit weniger als 0,10% Kohlenstoff, 25 nigung zu jedem Zeitpunkt ebenfalls kontinuierlich geblasen wird. Es ist also notwendig, den Kohlen- von der Entkohlungsgeschwindigkeit über einen elekstoffgehalt der Stahlschmelze ganz genau mit weniger ironischen Rechenkreis berechnet, wodurch die Zeitais ±0,10 % einzustellen. . punkte, bei denen charakteristische Stellen in der Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht Kurve der Entkohlungsgeschwindigkeit und der Entdeshalb darin, ein Verfahren zur Ermittlung des 30 kohlungsbeschleunigung erscheinen, d. h. t_x, t₂ und i₃ Zeitpunktes für die Unterbrechung des Sauerstoff- in F i g. Ib oder Ic, ermittelt werden können. Wenn aufblasens bei einem Sauerstoffaufblaskonverter ohne solche charakteristische Stellen ermittelt werden, Abgas nach Verbrennung zu schaffen, bei welchem können genauere Werte des Kohlenstoffgehaltes der der Kohlenstoffgehalt der Stahlschmelze mit sehr Stahlschmelze zu den entsprechenden Zeitpunkten hoher Genauigkeit erzielt werden kann. 35 auf der Basis der in F i g. 1 a ■ gezeigten Beziehung Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch erhalten werden, die abhängig vom Konvertertyp, gelöst, daß der ermittelte Wert des jeweiligen Kohlen- den Blasbedingungen und der Stahlart vorbestimmt ist.

stoffgehalts der Schmelze dem tatsächlich vorlie- tv r? +1 ui t. ■ j· 1 ·* ^dc j· α u

j tr 1.! 4. α i_ ti -i_ _■. -j Die Entkohlungsgeschwindigkeit —τ—, die durch

genden Kohlenstoffgehalt angenähert wird, wozu ^{s 5} ^B dt '

durch Differenzieren der Entkohlungsgeschwindigkeit 40 die Gleichung (1) berechnet wurde, wird kontinu-

die Entkohlungsbeschleunigung kontinuierlich ermit- ierlich differenziert, um die Entkohlungsbeschleuni-

telt und ihre Kurve aufgezeichnet wird und deren d²c , ,. ... , , .■ ■ , ,

i_ 1 i · .ι- i_ cu 11 ·* j · · · C- gung -j—^ zu erhalten. Wenn eine durch eine charak-

charakteristische Stellen mit denjenigen einer fur ^{ö 6} di²

den Konverter, die Blasbedingungen und den erzeug- teristische Stelle erkennbare Änderung auftritt, bei

ten Stahl bezeichnenden Kurve verglichen werden. 45 der der so berechnete Wert der Entkohlungsbeschleu-

Das erfindungsgemäße Verfahren soll nun genauer nigung einen gewissen vorbestimmten Wert über-

an Hand der Zeichnungen erläutert werden. steigt _oder in der Vorzeichenrichtung des Signals

F i g. 1 a zeigt in einem Diagramm ein Beispiel eine Änderung aufweist, so wird ein elektrisches der Veränderung des Kohlenstoffgehaltes des Stahl- Regelsignal automatisch von einer elektrischen Regelbades während des Blasvorgangs; 50 einrichtung zu dem Zeitpunkt ausgegeben, zu dem

Fig. Ib zeigt im Diagramm ein Beispiel der eine solche Änderung auftritt. Andererseits wird der

zeitlichen Änderung der Entkohlungsgeschwindigkeit; vorbestimmte Normwert des Kohlenstoffgehaltes C

F i g. 1 c zeigt im Diagramm ein Beispiel für die (%) der Stahlschmelze, der dem Zeitpunkt entspricht,

Zeitabhängigkeit der Entkohlungsbeschleunigung; bei dem die charakteristische Stelle ermittelt wird,

F i g. 2 zeigt in einem Blockschema den Ablauf 55 in einen Umformmechanismus eingegeben, in dem

des erfindungsgemäßen Verfahrens. der gesamte Kohlenstoffgehalt Σ Co des aufgegebenen

Die ti Minuten nach der Zündung abgebrannte Roheisenmaterials und das Gewicht des schmelz-Kohlenstoffmenge Ci (kg), wie sie durch Gleichung(2) flüssigen Stahls schon gespeichert sind. Die Berechbestimmt wird, wird durch den schraffierten Teil in nung wird durch folgende Formel zur Festlegung Fig. 1 b dargestellt. Soll die Menge Ci (kg) als 60 der genauen Kohlenstoffabbrandmenge ΔCi ausAusdruck des Kohlenstoff gehaltes in (%) der Stahl- geführt:
schmelze ausgedrückt werden, so wird dieser durch „_ _r^,-,_n, ~ ■ * ,
die Länge der_Strecke AtTi in F i g. la dargestellt. ^Σ€ο ~ ^ °/o ^x Gewicht des

Die Strecke uAi, die durch Subtraktion der Strecke schmelzflüssigen Stahls = Δ Ci'

von der Strecke ÄiÄö in F i g. 1 a erhalten 65 (5)

wird, gibt Ci (%) nach Gleichung (4) an.

Nach F ig. Ic, nach der das Verhältnis der Ände- Der gespeicherte Wert für die Kohlenstoffabbrand-

rung in der Entkohlungsgeschwindigkeit zu jedem menge Δ Ci, die noch Fehler durch die Integrations-

berechnung durch Gleichung (2) enthält, wird gelöscht und durch die obengenannte genauere Kohlenstoffabbrandmenge Δ Ci', die nach Gleichung (5) errechnet wurde, ersetzt.

Der Wert des mit Fehlereinfluß gemessenen Kohlenstoffgehalts wird also durch einen genaueren Wert kompensiert, der durch eine elektrische Regelvorrichtung oder eine elektronische Rechenmaschine vorgegeben wird. Die nachgeschaltete Integrationsberechnung kann unter Verwendung dieses Wertes als Ausgangswert erfolgen. Es ist also möglich, die durch die Integrationsberechnung angehäuften Fehler in der Kohlenstoffabbrandmenge auszuschließen, indem der Zeitpunkt einer charakteristischen Änderung in der Entkohlungsgeschwindigkeit mittels der Entkohlungsbeschleunigung ermittelt wird, die durch Differenzieren der Entkohlungsgeschwindigkeit und Eingeben des Nörmwertes des Kohlenstoffgehaltes der Stahlschmelze zu dem Zeitpunkt in einen Umformmechanismus erhalten wird, zu dem eine charakteristische Stelle ermittelt wird. Durch ein häufiges Verbessern des Meßwertes, während des fortschreitenden Blasvorganges kann somit ein sehr genauer Kohlenstoffgehalt der Stahlschmelze gemessen werden.

Eine weitere Möglichkeit der Fehlerverringerung besteht darin, die Zeitpunkte des Auftretens von charakteristischen Stellen I₁, t_s und t₃ mittels der Entkohlungsgeschwindigkeit, wie in F i g. 1 b gezeigt, zu ermitteln und den Normwert des Kohlenstoffgehaltes, der einem so ermittelten Zeitpunkt entspricht, in ein Umformgerät einzugeben.

Claims

Patentanspruch:

Verfahren zur Ermittlung des Zeitpunktes für die Unterbrechung des Sauerstoffblasens bei einem Sauerstoffaufblaskonyerter ohne Abgasnachverbrennung, sobald ein vorbestimmter Kohlenstoffgehalt der Stahlschmelze erreicht ist, durch kontinuierliche Ermittlung des jeweiligen Kohlenstoffgehaltes der Schmelze aus dem bekannten Anfangskohlenstoffgehalt der Charge durch Substraktion der kontinuierlich aus der Abgasmenge und deren Gehalt an CO und CO₂ ermittelten abgebrannten Kohlenstoffmenge an Hand der Kohlenstoffabbrandkurve, . dadurch gekennzeichnet, daß der ermittelte Wert des jeweiligen Kohlenstoffgehaltes der Schmelze dem tatsächlich vorliegenden Kohlenstoffgehalt angenähert wird, wozu durch Differenzieren der Entkohlungsgeschwindigkeit die Entkohlungsbeschleunigung kontinuierlich ermittelt und ihre Kurve aufgezeichnet wird und deren charakteristische Stellen mit denjenigen einer für den Konverter, die Blasbedingungen und den erzeugten Stahl bezeichnenden Kurve verglichen werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen