DE1508245A1

DE1508245A1 - Verfahren zur Kontrolle und Steuerung des Kohlenstoffgehalts in geschmolzenem Stahl waehrend der Erzeugungsperiode des Stahls

Info

Publication number: DE1508245A1
Application number: DE19661508245
Authority: DE
Inventors: Taiji Araki; Takehiko Fujii; Yoshinori Kitagawa; Katsukiyo Marukawa
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1965-05-13
Filing date: 1966-05-13
Publication date: 1972-03-30
Also published as: DE1508245C3; BE680972A; GB1156722A; DE1508245B2

Description

Patentanwalt

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Dipl phys. Gerhard Lied ... _, _r -■ , -

München 22. Sieinsdorfstn 21-22 ^^ Ύ^Μ 245

Ede Zweibrückensir., Tel. 2V«oä

B 2885

Sumitomo Metal Industries, Ltd., No. 15-5, Kitahama, Higashi-ku,

OSAKA/Japan

Verfahren zur Kontrolle und Steuerung des Kohlenstof fgehalts in geschmolzenem Stahl während der Erzeugungsperiode des Stahls.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung des Erzeugungsprozesses von Stahl, um einen Stahl zu erschmelzen, der einen ge- \ wünschten Kohlenstoffgehalt aufweist und/oder zur Steuerung der Endtemperatur der Erzeugungsperiode des Stahls.

2098U70163· original inspected

Im allgemeinen läuft der Erzeugungsprozess des Stahles hauptsächlich entsprechend der Entkohlungsreaktion ab, in welcher der im geschmolzenen Stahl gelöste Kohlenstoff von diesem in Form von CO oder CO₂ getrennt wird, indem eine Verbindung mit dem Sauerstoff der Luft stattfindet. Die Reaktionen zur Entfernung der anderen Verunreinigungen und zur Erhöhung der Temperatur des geschmolzenen Stahles gehen Hand in Hand mit der Entkohlungsreaktion. Es ist deshalb möglich, den Kohlenstoffgehalt und/oder die Temperatur des geschmolzenen Metalls während und/oder zum Endzeitpunkt der Erzeugungsperiode des Stahls zu kontrollieren, indem die Entkohlungsreaktion genügend genau während der Erzeugungsperiode beobachtet und der Mechanismus aller Größen während des Veredelungsprozesses beobachtet wird.

Beispielsweise beim Verfahren zur kontinuierlichen Bestimmung des Kohlenstoffgehalts von geschmolzenem Stahl in einem Konverter wird vorgeschlagen, den Kohlenstoffgehalt des fertigen Stahls anzunehmen, bei dem die zurückbleibende Kohlenstoff menge durch das Gewicht des geschmolzenen Stahls geteilt wird. Die zurückbleibende Kohlenstoffmenge wird durch Substraktion des Kohlenstoffgewichtes, welches als CO oder CO₂ mit den Abgasen während der Erzeugungsperiode abgeht, von dem Gesamtkohlenstoffgewicht bestimmt, das durch das in den Konverter eingebrachte Material wie geschmolzenes Roheisen, Schrott und Kalkstein hineingebracht wird. Bei der erwähnten Methode unterscheidet sich jedoch der

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errechnete Kohlenstoffgehalt ziemlich von dem Kohlenstoffgehalt, wie er durch spektrochemische Analyse erhalten wird. Dies liegt darin begründet, weil der Kohlenstoffgehalt der Charge den Endkohlenstoff gehalt bestimmt und die Entkohlungsmenge vom CO und vom CCv-Gehalt des Abgases errechnet wird. Es bleibt demnach ein Unsicherheitsfaktor, wenn der Endkohlenstoff gehalt aufgrund der Entkohlungsmenge angenommen wird, wie er durch Analyse des Abgases bestimmt wird, speziell im Falle der Kontrolle und Steuerung des Kohlenstoffgehalts des Stahls bei niedrigem j

Kohlenstoffgehalt.

Nachdem verschiedene Arten von Untersuchungen über die Entkohlungegeschwindigkeit von geschmolzenem Stahl gemacht wurden, wurde für das Verfahren der Stahlerzeugung mittels Konverter mit von oben zugeführtem Sauerstoff gefunden, daß der Veredelungsprozeß in drei Blasperioden I bis ΙΠ unterteilt werden kann. Während der Blasperiode I wird die Entkohlungsgeschwindigkeit hauptsächlich von der Tenp eratur und dem Siliziumgehalt des Roheisens zu Beginn der Erzeugung bestimmt, während der Blasperiode Π wird die Entkohlungsgeschwindigkeit hauptsächlich unabhängig vom Kohlenstoffgehalt durch die zugeführte Sauerstoffmenge bestimmt, während der Blasperiode ΠΙ wird die Entkohlungsgeschwindigkeit hauptsächlich vom Kohlenstoffgehalt bestimmt.

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Es wurde auch gefunden, daß der augenblickliche Wert des Kohlenstoffgehalts während der Stahlerzeugung und der Endkohlenstoffgehalt am Ende der Stahlerzeugung aufgrund einer vorher zu bestimmenden Formel er-

die halten werden kann. Bei dieser Formel werden die Entkohlungsgeschwin-

digkeit bestimmenden Faktoren zu den drei Blasperioden berücksichtigt und es werden einige zusätzliche Modifikationen der Formel vorgenommen. Außerdem wird der gemessene Kohlenstoffgehalt des Roheisens oder der fe gemessene Kohlenstoffgehalt des geschmolzenen Stahls mehr als einmal während der Stahlerzeugung in die Formel eingesetzt.

Es wurde weiterhin gefunden, daß der Kohlenstoffgehalt im geschmolzenen Stahl und/oder die Temperatur im geschmolzenen Stahl jederzeit während der Stahlerzeugung theoretisch angenommen werden können, indem ein Modell der Entkohlungsgeschwindigkeit gemacht wird und die Temperaturerhöhungsbedingungen während der Stahlerzeugung exakt entsprechend den Entkohlungsbedingungen berücksichtigt werden. Es wird also ein Modell des Temperaturanstieges des geschmolzenen Stahles entsprechend dem Modell der Entkohlungsgeschwindigkeit aufgestellt.

Es ist deshalb ein Ziel der Erfindung,ein Verfahren vorzusehen, bei dem die Stahlerzeugungszeit so bestimmt ist, daß der gewünschte Wert des Kohlenstoffgehalts während der Stahlerzeugung und/oder der endgültige Kohlen-

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stoffgehalt zum Ende der Stahlerzeugung durch eine vorbestimmbare Formel, welche die Entkohlungsgeschwindigkeit berücksichtigt, erhalten wird.

Es ist ein weiteres Ziel der Erfindung, ein Verfahren anzugeben, in dem die Stahlerzeugungszeit so bestimmt ist, daß ein bestimmter Wert des Kohlenstoffgehalts im geschmolzenen Stahl und/oder die Temperatur des geschmolzenen Stahles während der Stahlerzeugung erhalten wird, indem ein vorbestimmtes Modell der Entkohlungsgeschwindigkeit und der Temperatur des geschmolzenen Stahles modifiziert wird, oder indem die Stahlerzeugungsbedingung aufgrund der in das Bad eingeführten Materialien modifiziert wird.

In der vorliegenden Erfindung wird erstens ein Modell der Entkohlungsgeschwindigkeit als eine Kombination der Variationen der Entkohlungsgeschwindig keiten, repräsentiert durch die Formeln oder die Figur in den drei Blasperioden und zweitens ein Modell der Temperatur als eine Kombination der Variationen der Temperatur im geschmolzenen Stahlbad, repräsentiert durch die Formeln oder die Figur auf der Basis des Modells der Entkohlungsgeschwindigkeit, definiert.

Zum besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung und um zu zeigen, wie diese ausgeführt wird, wird nunmehr aufgrund eines Ausführungsbeispieles auf die Zeichnungen Bezug genommen.

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Fig. 1 zeigt eine Beziehung zwischen dem Kohlenstoffgehalt und der Entkohlungsgeschwindigkeit und eine Beziehung zwischen dem Kohlenstoffgehalt und dem Siliziumgehalt in einem Konverter;

Fig. 2 zeigt eine Beziehung zwischen dem Sauerstofffluß und der maximalen Entkohlungsgeschwindigkeit in einem stahlerzeugenden Ofen;

w Fig. 3 zeigt die Beziehung zwischen dem Kohlenstoffgehalt und dem zur

Wirkung gebrachten Sauerstoff in einem Konverter;

Fig. 4 zeigt eine Beziehung zwischen der Zeit und der Entkohlungsgeschwindigkeit in der Stahlerzeugung eines Konverters;

Fig. 5 zeigt die Beziehung zwischen dem Kohlenstoffgehalt im geschmolzenen Stahl und der Entkohlungsgeschwindigkeit im Stahlerzeugungsprozeß eines Konverters mit von oben zugeführtem Sauerstoff;

Fig. 6 zeigt die Beziehung zwischen dem errechneten und dem analysierten Endwert des Kohlenstoffgehaltes für eine Blasperiode, in der der Kohlenstoffgehalt im geschmolzenen Stahl kleiner als 4 % ist;

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Fig. 7 zeigt eine Beziehung zwischen dem errechneten Wert des Kohlenstoffs und dem analysierten Wert für eine Blasperiode für hohen Kohlenstoffgehalt, wobei das Arbeiten unterbrochen ist;

Fig. 8 zeigt eine Beziehung zwischen der Zeit und der Entkohlungsgeschwindigkeit, dem Betrag der Reaktionswärme, dem Betrag des ungeschmolzenen und der Temperatur des geschmolzenen Bades.

Bei der Stahlerzeugung wird der erforderliche Kohlenstoffgehalt und die Sntkohlungsreaktion reguliert, wobei der Kohlenstoff im geschmolzenen Stahl im Ofen sich mit dem Sauerstoff vereinigt und in der Form von CO oder CO„ abgetrennt wird. Dabei erfolgen gleichzeitig Reaktionen, wodurch andere Verunreinigungen ebenfalls entfernt werden, Die für die Stahlerzeugung be-

r ]

nötigte Zeit hängt von der Entkohlungsgeschwindigkeit ab. Zwei Beispiele einer Beziehung zwischen der Entkohlungsgeschwindigkeit und dem Kohlenstoffgehalt im geschmolzenen Stahl, wie sie aus dem Abgasfluß und der Zu- a sammensetzung in Beziehung auf CO - COn-Gehalt des Abgases erhalten wird, ist in Fig. 1 gezeigt.

In Fig. 1 zeigt die Kurve 1 die Beziehung, wenn der Sauerstofffluß 1,9 N m /Mii in einem 1601 Konverter ist und die Kurve 2 zeigt die Beziehung, wenn der Sauerstofffluß 2,2 N m /Min. im selben Konverter ist.

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Wie aus Fig. 1 ersichtlich, ist der Grund, warum die Entkohlungsgeechwindigkeit zum Beginn der Stahlerzeugung, wobei der Kohlenstoffgehalt noch ziemlich hoch ist, gering ist, dem Umstand zuzuschreiben, daß die Entkohlungsreaktion noch gehemmt ist, weil die Temperatur des geschmolzenen Stahls noch gering ist und der Siliziumgehalt im geschmolzenen Roheisen zu Beginn der Stahlerzeugung noch hoch ist. Wenn große Teile des Siliziums im geschmolzenen Roheisen oxydiert sind und die Temperatur des geschmolzenen ) Roheisens höher wird, dann ist die Hauptreaktion der Stahlerzeugung im Konverter eine CO-Reaktion, und es wird eine Periode erhalten, in der die Entkohlungsgeschwindigkeit im wesentlichen konstant ist. Aus Fig. 2 ist ersichtlich, daß während der Periode mit konstanter Entkohlungsgeschwindigkeit die Entkohlungsgeschwindigkeit mit der Zunahme des Sauerstoffflusses zunehmen kann und alle zugeführten Sauerstoffteile hauptsächlich als Entkohlungsagens wirken.

In Fig. 2 bedeuten die unausgefüllten Punkte und die Kreuzmarkierungen die Beziehung, wie sie in einem offenen Herdofen erhalten werden und die Markierungen mit ausgefülltem Punkt stellen die Beziehung dar, wie sie in einem Konverter erhalten werden.

Wenn der Kohlenstoffgehalt abnimmt, wird eine Periode erhalten, in der die Entkohlungsgeschwindigkeit abnimmt und die Geschwindigkeit des an der Reaktionsoberfläche ankommenden Kohlenstoffs den Faktor der Ent-

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kohlungsgeschwindigkeiten bestimmt. Aus Fig. 3 ist klar ersichtlich, daß die Einwirkung des Sauerstoffs auf die Entkohlungsgeschwindigkeit, entsprechend der Abnahme der Kohlenstoff konzentration abnimmt, was sich in einer Abnahme der Entkohlungsgeschwindigkeit zeigt.

In Fig. 3 bedeuten die ausgefüllten Punktmarkierungen die erhaltene Be-

Ziehung, wenn der Sauer stofffluß 1,9Nm /t Min. ist und die unausgefüllten Punktmarkierungen stellen die erhaltene Beziehung dar, wenn der Sauerstofffluß 2, 2 N m³/t Min. ist.

In Fig. 4 ist die Veränderung der Entkohlungsgeschwindigkeit in einem Stahlerzeugungsprozeß eines Konverters in Form einer kontinuierlichen Aufzeichnung dargestellt, wie sie aus dem Abgasfluß und der Zusammensetzung von CO und CO« erhalten wird. Es ist ersichtlich, daß die Entkohlungsgeschwindigkeit sich hauptsächlich entlang einer trapezoiden Kurve verändert.

Die vorliegende Erfindung ist im folgenden im einzelnen anhand der Fig. 5 ed äutert. In Fig. 5 sind folgende Abkürzungen gebraucht:

= Blasperiode I

β Blasperiode Π

= Blaeperiode ΓΠ

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A ' = Kohlenstoffgehalt des zugeführten, geschmolzenen Roheisens

X = Kohlenstoffgehalt des geschmolzenen Stäüs

Y = Entkohlungsgeschwindigkeit

In der Blasperiode II ist Y = K₁ (Y = K₁, K₁ : konstant) für eine Stahlerzeugungsbedingung, wenn der Sauerstoff in konstanter Menge eingeblasen wird. In der Blasperiode m ist Y = K₃X (Y = K₃X, K₃ : konstant).

Wie sich aus Fig. 5 ergibt, werden die Entkohlungsgeschwindigkeiten in den drei Blasperioden unterschiedlich erhalten und die Faktoren, welche die Entkohlungsgeschwindigkeit bestimmen, bestehen aus unterschiedlichen Elementen. Unter wirklichen Verhältnissen wird die Entkohlungsgeschwindigkeit natürlich durch die Reaktionsoberfläche, den Durchwirbelungseffekt des geschmolzenen Stahles, abhängig von geblasenem Sauerstoff, dem Sauerstoffdruck und der Position der Sauerstofflanze modifiziert, welche demnach zu den obenerwähnten Hauptbestimmungsfaktoren der Entkohlungsgeschwindigkeit hinzutreten. Die Entkohlungsgeschwindigkeit kann genauer erhalten werden, wenn der hauptsächliche, die Entkohlungsgeschwindigkeit bestimmende Faktor durch die obenerwähnten Faktoren ergänzt wird.

Der Kohlenstoffgehalt zum Ende der Stahlerzeugung wird in folgender Weise analysiert:

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Die Entkohlungsgeschwindigkeit Y in der Blasperiode I wird in Gleichung (1) ausgedrückt:

Y = K₃ (X-C_A) (1)

wobei K„ eine Konstante ist, die durch den Siliziumgehalt im geschmolzenen Roheisen, die Temperatur des geschmolzenen Roheisens etc. bestimmt wird, und

C. eine Konstante ist, welche durch den Kohlenstoffgehalt im geschmolzenen Roheisen bestimmt ist und dem Kohlenstoffgehalt im Punkt A entspricht.

Wenn in Gleichung (1) K« unter bestimmten Bedingungen bekannt ist, wenn ein Kohlenstoffgehalt C_p zu einem beliebigen Punkt P und die Entkohlungs-

geschwindigkeit ( - —~) C_p an diesem Punkt durch Analyse des Abgases oder einer anderen Methode erhalten werden, wird die Neigung der geraden

Linie in der Blasperiode I bestimmt und ähnlich einer Methode wie sie oben "

erwähnt wurde, wird die notwendige Zeit errechnet, um einen ausgewählten Kohlenstoffgehalt im Stahlerzeugungsprozeß zu erhalten.

In den Blasperioden Π und ΙΠ ist die Entkohlungsgeschwindigkeit unter einer spezifischen Stahlerzeugungeperiode konstant und der Punkt D wird ein Fixpunkt. Wenn deshalb der Kohlenstoffgehalt zu einem angenommenen Punkt

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der Blasperiode II durch Probenentnahme erhalten wird, kann der Kohlenstoffgehalt zu irgend anderen Betriebspunkten aufgrund folgender Gleichungen errechnet werden, da die Entkohlungsreaktion nach einem bestimmten geometrischen Ort verläuft:

Wenn der Kohlenstoffgehalt C_Q am Betriebspunkt Q während der Blasperiode II bekannt ist, gilt Gleichung (2), und die Zeit tQ„, während der * Blasperiode II um vom Punkt Q zum Punkt R zu gelangen, weist einen Kohlenstoffgehalt C_R auf und wird durch Gleichung (3) erhalten.

= ^K1

ir <^CQ-^CR> ⁽³⁾

wobei - -3T- die Entkohlungsgeschwindigkeit und

K^ eine Konstante ist, die hauptsächlich vom Sauerstofffluß abhängt.

Die Entkohlungsgeschwindigkeit für die Blasperiode m wird durch Gleichung (4) erhalten.

-ar

wobei Kn eine Konstante ist und

C der Kohlenstoffgehalt zu beliebigen Punkten in der Blasperiode ΠΙ,

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Der Kohlenstoff gehalt CL· am Punkt D, welcher der Kreuzungspunkt der Blasperioden II und ΙΠ ist, wird durch Gleichung (5) erhalten,

^Kl

C_D = -I- (5)

*-* MC

^K2

Die Zeit t_OD, um vom Punkt Q zum Punkt D zu gelangen, ist durch die Gleichung (6) gegeben:

_t _ 1

¹QD-Iq- (C_Q -C_D) (6)

Die Zeit t—g, um vom Punkt D zum Punkt S zu gelangen, ist durch die Gleichung (7) gegeben:

⁴DS ■ Kf <^{ln C}D -

Daher ist die Zeit t_og, um vom Punkt Q zu Punkt S zu gelangen, durch ä

die Gleichung (8) erhältlich:

*OS ^β 4- (^CR-^Cn) + TT- (InC_n-InCJ

Schi ießlich ist die Zeit t_pg, um vom Punkt P zum Punkt S zu gelangen, durch Gleichung (9) gegeben: ⁴» SjSj ⁺

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wobei C. der Kohlenstoffgehalt am Punkt A, C_ß der Kohlenstoffgehalt am Punkt B und Kq eine Konstante ist.

Der Kohlenstoffgehalt C_ß wird durch -=— + C_A und der Kohlenstoff ge-

1 A ** A

halt C_A durch C_p —g- (- -¥-) C_p ausgedrückt, wobei (- -^~-) C_p die Entkohlungsgeschwindigkeit am Punkt P ist.

Da die Gleichung (1) η icht genau genug eine Annäherung an den Kohlenstoffgehalt C. liefert, kann Gleichung (10) auf Gleichung (9) anstelle von Gleichung (1) angewendet werden, zumal die Entkohlungsgeschwindigkeit im wesentlichen linear mit der Zeit im Bereich I zunimmt.

(ίο)

wobei Κ« eine der Größe K₃ entsprechende Konstante und t die vom Beginn der Stahlerzeugung gerechnete Zeit ist.

Es werden deshalb die Zeiten t_pB, um vom Punkt P zum Punkt B zu gelangen, und die Zeit t_pg, um vom Punkt P zum Punkt S zu gelangen, durch Gleichungen (11) und (12) erhalten, wenn der Kohlenstoffgehalt C_p

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dc
und die Entkohlungsgeschwindigkeit (- -gf—) ^cp a*⁰ Punkt P im Bereich I

bekannt sind.

7 «V^CD> ⁺ ΈΓ

1 -~"~ Δ

wobei tp die Zeit bis zum Punkt P, r₃=C_p.

^Kl

^ist·

(11)

- t_p) und

Gleichungen (8), (9) und (12) sind nach vorliegender Erfindung die Grundbeziehungen, um den Stahlerzeugungsprozeß abhängig von der Entkohlungsreaktion vorher zu bestimmen und zu steuern.

Wenn bei der vorliegenden Erfindung nur C_Q nach Gleichung (8) erhalten wird, und wenn lediglich C_p und ( - —«r- ) C_p in Gleichungen (9) und (12) erhalten werden, können die anderen-Größen in den Gleichungen von bekannten Stahlerzeugungsbedingungen errechnet werden. Daher können der endgültige Kohlenstoffgehalt C« oder C„ zum Ende der Stahlerzeugung und der - höhere - Kohlenstoffgehalt zu irgendeiner Periode schätzungsweise eingesetzt werden, ohne die vorliegende Kohlenstoff analyse

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prinzipiell zu gefährden. Es ist wichtig, die Fundamentalgleichung, welche in den Gleichungen (8), (9) und (12) benutzt werden, zu bestimmen, so daß eine Gleichung, welche die Entkohlungsgeschwindigkeit zu irgendeiner Periode bestimmt, abgeleitet werden sollte.

Eine Verkörperung, in der die vorliegende Erfindung auf das Arbeiten mit einem Konverter , bei dem der Sauerstoff von oben zugeführt wird, ange-

) wendet wird, ist in Beziehung auf die Fig. 6 erläutert. In Fig. 6 ist eine Beziehung innerhalb einer Periode, in der der Kohlenstoffgehalt des geschmolzenen Stahles kleiner als 0,4 % ist, zwischen dem endgültigen Kohlenstoffgehalt des geschmolzenen Stahls zum Ende des Stahlprozesses gegeben. Die Analyse wurde durch ein Spektroanalysegerät durchgeführt. Die entsprechend der Erfindung errechneten Werte sind mit unausgefüllten Punkten, die nach bekannter Methode errechneten Werte mit ausgefüllten Punkten markiert. Es wurde die Gleichung (12) angewendet unter der Vor-

. aussetzung, daß die Stahlerzeugungsdauer während der Blasperiode I sieben Minuten und der Kohlenstoffgehalt im Stahlbad beim Punkt P in der Blasperiode I zu 0,7 % angenommen ist.

Aus Fig. 6 folgt klar, daß es unmöglich ist, den endgültigen Kohlenstoffgehalt zum Ende der Stahlerzeugungsperiode mit der bekannten Berechnungsmethode zu bestimmen, da die erhaltenen Daten zu sehr streuen und der

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Kohlenstoffgehalt im geschmolzenen Stahl kleiner als 0,4 % ist. Beim Verfahren nach der Erfindung wird dagegen eine gute Übereinstimmung des analysierten und des errechneten Wertes erhalten.

Eine Verkörperung, bei der die vorliegende Erfindung für eine Operation angewendet wird,die im hohen Kohlenstoffgehalt unterbrochen ist, um den Kohlenstoffgehalt zu errechnen, ist anhand der Fig. 7 erläutert. Die Anwendung der Erfindung für hohen Kohlenstoffgehalt ist anhand der Fig. 7 I

erläutert. Für Fig. 7 ist angenommen, daß die Gleichung (12) unter der Bedingung angewendet ist, daß in der Blasperiode I der Sauerstofffluß

3 3

22 000 N m /h und 23 000 N m /h ist, die Stahlerzeugungsdauer 7, 5 Min.

beträgt, eine einfache Korrektur der Schmelzdauer des Schotteisens durchgeführt wird und keine Korrektur des Siliziumgehalts des Roheisenkonverterauswurfes sowie der Temperatur des Roheisens durchgeführt wird. Die unausgefüllten Punkte entsprechen 22 000 N m /h Sauerstofffluß und die ausgefüllten Punkte entsprechend 23 000 N m /h Sauerstofffluß. i

Es folgt aus Fig. 7, daß durch lediglich einige wenige Korrekturen des Sauerstoffflusses in der Blasperiode I, der Stahlerzeugungsdauer und der Schmelzdauer des Roheisens der Kohlenstoffgehalt aufgrund der vorliegenden Erfindung berechnet werden kann und daß die Berechnung mit den Analysenergebnissen gut übereinstimmt.

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Das Verfahren nach der Erfindung läßt sich deshalb sowohl für Perioden mit niedrigem als auch mit höherem Kohlenstoffgehalt mit gutem Resultat anwenden.

Die Hauptfaktoren, welche die Entkohlungsgeschwindigkeit während der Blasperioden I, Π und m bestimmen, sind durch die jeweiligen Gleichungen 1, 2 und 4 gegeben, wie bereits erklärt.

Die Entkohlungsgeschwindigkeit wird noch von einigen anderen Faktoren beeinflußt, die in der Tabelle I angeführt sind.

Blasperiode I Blasperiode Π Blasperiode ΙΠ

Tabelle I Hauptfaktor

Siliziumgehalt im

geschmolzenen

Roheisen

Temperatur des

geschmolzenen

Roheisens

Sauerstofffluß Kohlenstoffgehalt

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Weitere Faktoren

Hammerschlag oder Zunder, Lösungsmittel, wie Kalkschlacke, Kalkstein

Sauerstofffluß, Lanzenhöhe, Düsenform, etc.

Temperatur des geschmolzenen Stahles, Lanzenhöhe, Düsenform, etc.

Temperatur des geschmolzenen Stahles, Lanzenhöhe, Düsenform, Säuerst äff flu 3, etc.

Es ist wichtig, den jeweiligen, in den Gleichungen (8), (9) und (12) benutzten Koeffizienten durch andere Faktoren zu modifizieren, die in der Tafel 1 angeführt sind, um eine größere Übereinstimmung des errechneten Wertes mit dem gemessenen zu erzielen.

Experimentielle Daten, welche bei der Anwendung der Erfindung erhalten wurden, werden im folgenden gegeben:

Rimurostahl mit einem Kohlenstoffgehalt von 0,2 % geschmolzenes Roheisen 128,26 t

Kohlenstoff 4,70 %

Schrott 36, 89 t

Sauerstoff 32 000 N m³/h

Es wird eine Entkohlungsgeschwindigkeit von 100 % angenommen. Die Entkohlungsgeschwindigkeit beträgt 0,4107 t/Min. Der erwartete Endkohlenstoffgehalt beträgt 0,16 %_L

Die für das Modell angenommenen Werte:

Dauer von Punkt Atnach B 7,5 Min.

maximale Entkohlungsgeschwindigkeit 0,4107 t/Min.

Kohlenstoffgehalt bei D 0,68 %

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BIe in der obigen Liste angeführten Werte werden in Gleichungen (12) und (13) eingeführt und folgende Konstanten angenommen:

= 0,4107 t/Min = 0, 249 %/Min. j^ =7,50 Cp = 3,65

tp =0

■<-ar> ^cp=°

C_B = 2, 72

C_D = 0,68

K₂=K₁ZC₀ = 0, C₈ =0,16

Die Zeit t_pg vom Punkt P bis zum Punkt S ist wie folgt gegeben: = 7, 50 + 8, 20 + 3,95 = 19,65.

Der durch Analyse erhaltene Kohlenstoffgehalt nach 19,65 Min. Stahlerzeugungsdauer beträgt 0,17 %.

Nach einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung werden in Fig.

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vier Beziehungen aufgezeigt, nämlich zwischen der Zeit und der Entkohlungsgeschwindigkeit, der Zeit und dem Betrag der Reaktionswärme, der Zeit und dem Betrag von ungeschmolzenen Stoffen und der Sit und der Temperatur von geschmolzenem Bad.

Der Ausführungsform nach Fig. 8 werden die drei Blasperioden I, II und m, welche den Strecken AB, BD und DE entsprechen, im folgenden

im einzelnen erläutert: "

de

In der Blasperiode I ist die Entkohlungsgeschwindigkeit —-n— hauptsächlich eine Funktion des Siliziumgehaltes im geschmolzenen Roheisen und der Temperatur des geschmolzenen Roheisens, m. a. W.

-ar =K₄t as)

wobei K. eine Konstante ist, welche durch den Siliziumgehalt des Roheisens und der Temperatur des Roheisens bestimmt wird und t die Stahlerzeugungszeit darstellt.

In der Blasperiode II ist die Entkohlungsgeschwindigkeit eine Funktion des eingeblasenen Sauerstoffes und bei konstantem Zufluß ergibt sich folgendes:
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dc „

■ar ^=K5

wobei Ke eine Konstante ist, welche vom Sauerstof ffluß etc. abhängt.

In der Blasperiode ΙΠ ist die Entkohlungsgeschwindigkeit eine Funktion des Kohlenstoffgehaltes oder der Geschwindigkeit des an der Reaktionsoberfläche ankommenden Kohlenstoffs, und die Entkohlungsgeschwindig-W keit errechnet sich angenähert zu:

de _«- "dt" ~^K6

wobei K₆ eine Konstante ist, welche durch den Sauerstofffluß und die Höhe der Lanze etc. bestimmt ist und

C dem Kohlenstoffgehalt des geschmolzenen Stahlbades darstellt.

Durch die Reaktionswärme, welche die Entkohlungsreaktion sowie die Silizium- und Eisenoxydation begleitet, wird die Temperatur des geschmolzenen Stahles erhöht. Da jedoch die Reaktion des Siliziums und des Eisens im Ofen in inniger Beziehung zu der Entkohlungsgeschwindigkeit fortschreitet, ist es notwendig, den Entkohlungsreaktionsmechanismus im einzelnen zu kennen, um die Temperatur des geschmolzenen Bades zu steuern bzw. zu kontrollieren.

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Während der Periode I erreicht die Entkohlungsgeschwindigkeit nicht den höchstmöglichen Wert, da die Temperatur des geschmolzenen Bades noch niedrig ist und eine Vielzahl von Unreinigkeiten leicht oxydierbar sind, wie Silizium, Mangan und Phosphor, welche noch im geschmolzenen Stahl existieren. Deshalb wird der Sauerstoff strahl verwendet, um hauptsächlich Silizium, Mangan und Phosphor etc. völlig zu oxydieren, wobei die Verbrennung dieser Elemente eine Reaktionshitze schafft. . In der Blasperiode II wird der Sauerstoff strahl hauptsächlich zur Entkohlung einge- | setzt und die Temperatur des Bades erhöht sich infolge der Entkohlungsreaktionswärme. In der Blasperiode ΙΠ nimmt der Kohlenstoffgehalt ab, und deshalb übersteigt der eingeblasene Sauerstoff den benötigten Betrag, weil ja der zur Reaktionsfläche ankommende und diffundierende Kohlenstoff abnimmt, so daß der eingeblasene Sauerstoff das Eisen zu oxydieren beginnt und der Betrag an Entkohlungsreaktionswärme abnimmt, in dem Maße, wie der Betrag an Eisenoxydationsreaktionswärme zunimmt.

Wenn die exothermeiund endothermeiReaktionen so aufeinander abgestimmt werden, daß sie dem Modell der Entkohlungsgeschwindigkeit entsprechen, schmelzen in der Blasperiode I das Roheisen, der Kalkstein und die Zunderstoffe etc, hauptsächlich dadurch, daß die Verbindungswärme aufgenommen wird. Zugegebener Schrott schmilzt also bis zum Ende der Blasperiode Π. Die Wärmeabgabe durch die Mauerung des Ofens und durch das Abgas können

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estimmt werden, Während der Lebensdauer des Ofens kann unter Berücksichtigung des Betrags der Ladung, der Lanzenhöhe und des Sauerstoffflusses die Wärmeabgabe im wesentlichen unveränderlich erhalten werden. Wenn die Wärmeabgabe einmal im Temperatur modell mit Hilfe von Probeladungen bestimmt ist, kann die Wirkung auf das Modell der Entkohlungsgeschwindigkeit in den drei Blasperioden vernachlässigt werden.

Bei der vorliegenden Erfindung wird jedesmal sowohl ein Modell der Entkohlungsgeschwindigkeit für die drei Blasperioden für vorbestimmte Stahlerzeugungsbedingungen vorbereitet als auch ein Modell der Variationen der Temperatur des geschmolzenen Stahlbades auf der Basis des Modells der Entkohlungsgeschwindigkeit. Das Modell der Entkohlungsgeschwindigkeit wird bis zum Ende der Blasperiode I oder Π mit der wirklichen Entkohlungsgeschwindigkeit verglichen, wie sie kontinuierlich aus dem Abgasfluß und dem CO-, CO„-Gehalt im Abgas oder aus quantitativen Kohlenstoffproben des Stahlbades während der Stahlerzeugung erhalten werden können. Das Modell der Entkohlungsgeschwindigkeit kann auch mit der Entkohlungsgeschwindigkeit während der Blasperiode Π verglichen werden. Das Modell der Variation der Temperatur im geschmolzenen Bad wird mit der wirklichen Temperatur im geschmolzenen Bad zu einem

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beliebigen Zeitpunkt während der Stahlerzeugung verglichen, indem die Temperatur mehr als einmal gemessen wird. Wegen möglicher Unterschiede zwischen dem Modell und dem wirklichen Wert werden der Kohlenstoffgehalt und/oder die Temperatur des Stahlbades während der Stahlerzeugung oder am Ende der Stahlerzeugung der Charge kontrolliert. Daraufhin wird das Modell der Entkohlungsgeschwindigkeit der Charge, die Stahlerzeugungsbedingungen (damit Übereinstimmung mit dem Modell hergestellt wird), das Modell der Variation der Temperaturen im Stahlbad f der Charge entsprechend der Modifikation ο der Koinzidenz des Modells der Entkohlungsgeschwindigkeit oder durch Modifizierung der Raffinierbedingungen modifiziert, damit Übereinstimmung mit der Modifikation oder Koinzidenz mit dem Modell der Entkohlungsgeschwindigkeit besteht.

Im folgenden wird das Verfahren zur Modifizierung der Stahlerzeugungsbedingungen in Beziehung auf Fig. 8 erläutert. Dies geschieht mit Rücksicht auf die Modifikation des Modells der Entkohlungsgeschwindigkeit. ^

In Fig. 8 wird das Modell der Entkohlungsgeschwindigkeit auf der Basis des Siliziumgehalts im geschmolzenen Roheisen und der Temperatur des geschmolzenen Roheisens erhalten.

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(1) Die Zeit AB wird von der Karte abgelesen, wenn der Stahlerzeugungsprozeß wirklich jenseits des Punktes B beginnt. Diese Karte ist eine Aufzeichnung der Entkohlungsgeschwindigkeit des Abgases. Die Stahlerzeugungsbedingungen werden aufgrund der Abweichung zwischen der wirklich gemessenen Zeit und der errechneten Zeit modifiziert, und die vorausbestimmte Gesamtzeit der Stahlerzeugung wird ebenfalls modifiziert.

(2) Die Modifikation in Beziehung auf die maximale Entkohlungsgeschwindigkeit in der Karte während der Blasperiode II wird durch Änderung der Stahlerzeugungszeit und des Sauer stoffflusses bewirkt, damit die gewünschte Kohlenstoff menge im geschmolzenen Stahl erhalten wird und die eigentliche Stahlerzeugungsbedingung eingehalten wird, nachdem die Eigenschaften des Sauerstoffflusses und des Sauerstoffgehaltes Beachtung finden.

w (3) Wenn die Zeit AD, die aufgrund des Modells ermittelt wurde, von der gemessenen Zeit abweicht, und zwar aufgrund von Ungenauigkeiten des Kohlenstoffanteils oder des Konverterauswurfs, wird die Stahlerzeugungsbedingung aufgrund dieser Differenz modifiziert, sodaß die vorbestimmte Stahlerzeugungszeit ebenfalls modifiziert oder der endgültige Kohlenstoffgehalt zum Ende der Stahlerzeugung ziemlich genau ohne wirkliche Analyse nach der wirklichen Stahlerzeugungszeit angenommen werden kann, nachdem die Bl asperiode m vorbei ist.

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-ill -

J-as Verfahren zur Modifizierung der Stahlerzeugungsbeaingungen, 20 daß die Abweichung zwischen den augenblicklichen Entkohlungsgeschwindigkeiten, wie sie aus dem Abgasfluß und dem CO- und CO«-Gehalt im Abgas oder aus Proben des Kohlenstoffgehalts im geschmolzenen Stahlbad während der Stahlerzeugung errechnet werden, und der gesetzten Entkohlungsgeschwindigkeit im Modell wird immer zu Null gemacht und anhand der folgenden drei Beispiele erläutert:

(1) Wenn die -"/irkliche ansteigende Entkohlungsgeschwindigkeit in der Blasperiode I (der Charge bei der Stahlerzeugung) die gesetzte zunehmende Entkohlungsgeschwindigkeit des Modells übersteigt, wird der Sauerstofffluß gedrosselt, eine Siliziumquelle eingebracht oder etwas Kalkstein als Kühlmittel zugefügt. Wenn die wirklich ansteigende Entkohlungsgeschwindigkeit unter die gesetzte ansteigende Entkohlungsgeschwindigkeit abfällt, wird der Sauerstofffluß verstärkt, eine Sauerstoffquelle, wie Eisenerz, oder ein exothermes Mittel wird eingebracht. ,

(2) Wenn die wirkliche Entkohlungsgeschwindigkeit in der Blasperiode II der Charge die durch das Modell gesetzte Entkohlungsgeschwindigkeit übersteigt, wird der Sauer stofffluß gedrosselt, die Sauerstofflanze wird vergrößert oder die Schlackemenge wird vergrößert (erhöht), oder Schlacke erzeugende Mittel, wie Kalkstein werden zugeführt. Wenn die wirkliche

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~ 28 -

ii unter die vorgegebene Entkohlungsgeschwindigkeit absinkt, wird der Sauerstofffluß verstärkt, die Sauerstofflanze erniedrigt oder eine Sauerstoffquelle, wie Eisenerz, eingeführt.

Wenn die wirklich abfallende Entkohlungsgeschwindigkeit während der Blasperiode ΠΙ in der Charge die durch das Modell gegebene, abfallende Entkohlungsgeschwindigkeit übersteigt, wird der Sauerstofffluß verstärkt, die Sauerstofflanze abgesenkt oder eine Sauerstoffquelle, wie Eisenerz, zugeführt. Wenn die wirklich abnehmende En-tkohlungsgeschwindigkeit unter die vorgegebene abnehmende Entkohlungsgeschwindigkeit absinkt, wird der Sauerstofffluß gedrosselt, die Sauerstofflanze erhöht oder die Schlackemenge erhöht, indem ein Schlacke erzeugendes Mittel, wie Kalkstein, zugeführt wird.

Bei den heutigen Stahlerzeugungswerken wird der Stahl aus dem Ofen ausgelassen, nachdem der wirkliche Kohlenstoffgehalt und die wirkliche Temperatur des Stahlbades zum Ende der Stahlerzeugung bestimmte vorgegebene Werte erreichen. Deshalb sollte die Kontrolle des Kohlenstoffgehaltes zusätzlich zur Kontrolle der Temperatur erfolgen, um den Stahlerzeugungsprozeß durch Rechnung zu kontrollieren.

2098U/0163 ORIGINAL INSPECTED

Bei der vorliegenden Erfindung werden die gesamten St ahler zeugungsstunden und die jeweiligen Stunden der Blasperioden I, II und m in Übereinstimmung mit dem System der Kontrolle des Kohlenstoffgehalts' im Stahlbad berechnet. Die Faktoren der Kontrolle sind: das Haupt-Chargenmaterial, die Roheisenmenge, der Kohlenstoffgehalt im Roheisen, der Sauer stofffluß und die Lanzenhöhe. Deshalb kann das Modell für die Temperatur des Stahlbades in jeder Blasperiode aus den oben erwähnten Stunden errechnet werden, und der Prozeß,bei dem die Temperatur des Stahlbades zunimmt, ist erklärt.

Zusammenfassend kann gesagt werden, daß der endgültige Kohlenstoffgehalt und die Temperatur des Stahlbades leicht und genau kontrolliert werden können, indem die Temperatur des Stahlbades während der Stahlerzeugung gemessen wird.

Zwei Beispiele der vorliegenden Erfindung werden wie folgt erläutert: i

Beispiel 1

Stahlqualität CO. 08 % Stahl mit niedrigem

Kohlenstoffrand

Sauerstofffluß 23.000 N m³/h

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Hauptcharge 1671

geschmolzenes Roheisen 128 t

kaltes Roheisen . 7 t

Schrott 321

zusätzliche Chargen ' 7,8 t

Kalkstein 71

Zunder 0,8 t Komponenten des geschmolzenen Roheisens:

C 4,54%

Si 0,30%

Mn 0,62 %

P 0,194% Temperatur des geschmolzenen Roheisens: 1212 C

gewünschter Kohlenstoffgehalt 0,07 %

gewünschte Stahltemperatur 1630 C.

Von der Berechnung des Kohlenstoffs Kontrolle des Modells der Entkohlungsgeschwindigkeit.

Blasperiode I, Stahlerzeugungszeit 7,00 Min.

Blasperiode Π, Stahlerzeugungszeit 9,26 Min.

Blasperiode ΠΙ, Stahlerzeugungszeit 5,06 Min.

Gesamtstahierzeugungszeit 21,32 Min.

²⁸⁸⁵ 2098U/0163

/emperatur, errechnet aufgrund der Stahlerzeugung?="^^ sum Punkt B 1252⁰C

zum Punkt D 1575⁰C

zum Punkt E (erwünscht) 163O⁰C.

Die Berechnung wird vor der wirklichen Stahlerzeugung gemacht und die Stahlerzeugung beginnt wie folgt:

Nach dem Start beginnt die Aufzeichnung der Entkohlungsgesehwindig- μ

keitskarte.

Blasperiode I keine Verbesserung notwendig

Zeit bis zum Punkt D 0,35 Min. zusätzlich

Befehl, die Stahlerzeugungszeit
um 0,35 Min. zu verlängern

Modifizierung des Temperaturmodells

Kalksteinladung 1,5t; 17,05 Min. nach Beginn

endgültiger Kohlenstoffgehalt o, 07 %

endgültige Temperatur 1632°C. ä

Beispiel 2

Stahlqualität C 0,20 % halbberuhigter Stahl

Sauerstofffluß 21.000 N m³/h

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12 -

1508243

Haüptcharge	167 t
geschmolzenes Roheisen	121t
kaltes Roheisen	7t
Schrott	41t
Hilfschargen	9,2 t
Kalkstein	7,9 t
Zunder	1,3t

Komponenten des geschmolzenen Roheisens

C 4,38%

Si 0,47%

Mn 0, 69 %

P 0,198 %

Temperatur des geschmolzenen

Roheisens 1324°C

gewünschter Kohlenstoffgehalt 0,18 %

gewünschte Stahltemperatur 1620 C.

Von der Berechnung der Kohlenstoffkontrolle aufgrund des Modells der Entkohlungsgeschwindigkeit:

Blasperiode I, Stahlerzeugungszeit 9,50 Min.

Blasperiode Π, Stahlerzeugungszeit 7,40 &fto.

Blasperiode III, Stahlerzeugungszeit 4,83MIn.

Gesamtstahlerzeugungszeit 21,73 Min.

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-33- 150824a

Temperaturen, errechnet aufgrund der Stahlerzeugungszeiten: beim Punkt B 1265°C

beim Punkt D 1568⁰C

beim Punkt E (gewünscht) 162O⁰C.

Die Berechnung wird vor der wirklichen Stahlerzeugung durchgeführt, und die Stahlerzeugung beginnt wie folgt:

Mit Beginn beginnt die Aufzeichnung der Entkohlungsgeschwindigkeits karte.

Zeit bis zum Punkt D 20 Minuten gekürzt

Befehl: Stahlerzeugungszeit um 0,20 Min. verkürzen.

Temperatur, gemessen nach 17 Min. Stahlerzeugung: 1567⁰C.

Nach 17 Min. Anwendung der Stahlerzeugung bei 1567⁰C entsprechend dem Modell während 4, 53 Min.

Stahlerzeugungsbedingungen durch die Lanze während 20 Sekunden vom Zeitpunkt 18, 5 Min. nach Beginn der Stahlerzeugung.

Ausdehnung der Stahlerzeugung 10 See.

endgültiger Kohlenstoffgehalt 0,17 %

endgültige Temperatur 1624⁰C.

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In Zusammenfassung der obigen Beschreibung wird bei vorliegender Erfindung der Kohlenstoffgehalt im geschmolzenen Stahl unter Stahlerzeugungsbedingungen und/oder die Temperatur des geschmolzenen Stahls individuell und /oder gleichzeitig kontrolliert und gesteuert.

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Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur Kontrolle des Kohlenstoffgehalts im geschmolzenen Stahl während des Stahlerzeugungsprozesses, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

a) Aufteilung des Stahlerzeugungsprozesses in drei Blasperioden I, Π und ΠΙ,

wobei in der Blasperiode I die Enfkohlungsgeschwindigkeit hauptsächlich von der Temperatur und dem Siliziumgehalt des Roheisens zu * Beginn der Stahlerzeugung abhängt,

wobei in der Blasperiode Π die Entkohlungsgeschwindigkeit unabhängig vom Kohlenstoffgehalt hauptsächlich von der zugeführten Sauerstoffmenge bestimmt ist, und

wobei in der Blasperiode ΙΠ die Entkohlungsgeschwindigkeit hauptsächlich vom Kohlenstoffgehalt abhängt;

b) Aufstellen eines Modells der Entkohlungsgeschwindigkeit für die drei Blasperioden vor Beginn der Stahlerzeugung;

c) Einführen der Kohlenstoffmenge der Charge in das Modell.

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2. Verfahren zur Kontrolle des Kohlenstoffgehalts im geschmolzenen Stahl während des Stahlerzeugungsprozesses, dadurch gekennzeichnet, daß der Stahlerzeugungsprozess in drei Blasperioden I, Π und IH aufgeteilt wird,

wobei in der Blasperiode I die Entkohlungsgeschwindigkeit hauptsächlich von der Temperatur und dem Siliziumgehalt des Roheisens zu Beginn der Stahlerzeugung abhängt,

wobei in der Blasperiode II die Entkohlungsgeschwindigkeit unabhängig vom Kohlenstoffgehalt hauptsächlich von der zugeführten Sauer stoff menge bestimmt ist, und

daß ein Modell der Entkohlungsgeschwindigkeit für die drei Blasperioden vor Beginn der Stahlerzeugung aufgestellt wird und daß die Kohlenstoffmenge des geschmolzenen Stahles während der Stahlerzeugung gemessen und in das Modell eingegeben wird.

3. Verfahren zur Kontrolle des Kohlenstoff gehalts im geschmolzenen Stahl während des Stahlerzeugungsprozesses, dadurch gekennzeichnet, daß der Stahlerzeugungsprozess in drei Blasperioden I, Π und ΠΙ aufgeteilt wird,

wobei in der Blasperiode I die Entkohlungsgeschwindigkeit hauptsächlich von der Temperatur und dem Siliziumgehalt des Roheisens zu

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ο τ

Beginn der Stahlerzeugung abhängt,

daß ein Modell der Entkohlungsgeschwindigkeit für die drei Blasperioden vor Beginn der Stahlerzeugung aufgestellt wird und daß der Kohlenstoffgehalt der Charge nach Modifizierung des Modells in dieses eingegeben wird.

4. Verfahren zur Kontrolle des Kohlenstoffgehalts im geschmolzenen Stahl während des Stahlerzeugungsprozesses, dadurch gekenn zeichnet, daß der Stahlerzeugungsprozess in drei Blasperioden I, Π und ΙΠ aufgeteilt wird,

wobei in der Blasperiode II die Entkohlungsgeschwindigkeit unabhängig vom Kohlenstoffgehalt hauptsächlich von der zugeführten Sauerstoffmenge bestimmt ist, und

wobei in der Blasperiode m die Entkohlungsgeschwindigkeit hauptsächlich vom Kohlenstoffgehalt abhängt;

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daß ein Modell der Entkohlungsgeschwindigkeit für die drei Blasperioden -vor Beginn der Stahlerzeugung aufgestellt wird und daß die Menge des Kohlenstoffs im geschmolzenen Stahl, die nach der Modifizierung des Modells gemessen wurde, in das Modell eingegeben wird.

5. Verfahren zur Kontrolle des Kohlenstoffgehalts im geschmolzenen Stahl während des Stahlerzeugungsprozesses nach Anspruch 1, in welchem das Modell der Entkohlungsgeschwindigkeit wie folgt gegeben ist:

t_ps= (Kj/Kg - t_p) + 1/K₁ (C_B - Cp) + 1/K₂ (In C_D - In C_g),

tpg die Zeit vom Punkt P zum Punkt S,

tp die Zeit zum Punkt P, ist

K₁, K₂, K₃, Κ,' Konstanten sind,

C_B = Cp - 1/2 (K₁ + (- dc/dt) Cp) (Kj/Kg - t_p) = Kohlenstoffgehalt

beim Punkt B,

C_n = K₁/K₄ = Kohlenstoffgehalt beim Punkt D

C_c = Kohlenstoffgehalt beim Punkt S

Cp = Kohlenstoffgehalt beim Punkt P

- dc/dt = Entkohlungsgeschwindigkeit.

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6. Verfahren zur Kontrolle des Kohlenstoffgehalts im geschmolzenen Stahl während des Stahlerzeugungsprozesses nach Anspruch 2, in dem das Modell der Entkohlungsgeschwindigkeit wie folgt gegeben ist:

- t_p) + 1/K₁ (C_B - C_D) + 1/K₂ an C_D - In Cg) wobei

tpg = die Zeit vom Punkt P zum Punkt S,

tp = die Zeit bis zum Punkt P,

K₁, K₂, K₃, K₃' = Konstanten,

C_B = Cp - 1/2 ( K₁ + (-dc/dt) Cp) (Kj/Kg' - t_p) = Kohlenstoffgehalt beim Punkt B

^CD ^{= K}1^^K2 ⁼ Kohlenstoffgehalt ^{beim Punkt D}

Cg = Kohlenstoffgehalt beim Punkt S

Cp = Kohlenstoffgehalt beim Punkt P

- dc/dt = Entkohlungsgeschwindigkeit.

7. Verfahren zur Kontrolle des Kohlenstoffgehalts im geschmolzenen Stahl in einem Stahlerzeugungsprozess nach Anspruch 3, in dem das Modell der Entkohlungsverhältnisse wie folgt gegeben ist::

- tp) + 1/K₁ (C_B - C_D) + 1/K₂ On C_D - In C_g)

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tna -- die Zeit vom Punkt P zum Punkt S, tp = die Zeit zum Punkt P

Κ- Kg, Κ», K„' = Konstanten,

C_B = Cp - 1/2 (K₁ + (-dc/dt) Cp) (Kj/Kg' - t_p) = Kohlenstoffgehalt

beim Punkt B

^CD ^{= K}l/^K2 ^{= Kohlenstoff}g^{ehalt beim} Vvntä D Cg = Kohlenstoffgehalt beim Punkt S

Cp = Kohlenstoffgehalt beim Punkt P

- dc/dt = Entkohlungsgeschwindigkeit.

8. Verfahren zur Kontrolle des Kohlenstoffgehalts im geschmolzenen Stahl während der Stahlerzeugung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch folgendes Modell der Entkohlungsverhältnisse:

- tp) + 1/K₁ (C_B - C_D) + 1/K₂ On C_D - In C_g) wobei ' _ ^l

= die Zeit vom Punkt P zum Punkt S, = die Zeit bis zum Punkt P, , K„, Kg, Kg' = Konstanten,

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C_B « C_p - 1/2 (K₁ + (-dc/dt) C_p)

^CD ^{= K}l/^K2 ^{= Konlenstoff}g^{enalt beim} Punkt D, Cg = Kohlenstoffgehalt beim Punkt S,

Cp = Kohlenstoffgehalt beim Punkt P,

- dc/dt = Entkohlungsgeschwindigkeit.

9. Verfahren zur Kontrolle des Kohlenstoff gehalt s im geschmolzenen Stahl während des Stahlerzeugungsprozesses, dadurch gekennzeichnet, *

daß der Stahlerzeugungsprozeß in drei Blasperioden I, Π und m aufgeteilt wird,

wobei in der Blasperiode Π die Entkohlungsgeschwindigkeit unabhängig vom Kohlenstoffgehalt hauptsächlich von der zugeführten Sauerstoffmenge bestimmt ist, und ( wobei in der Blasperiode ΙΠ die Entkohlungsgeschwindigkeit hauptsächlich vom Kohlenstoffgehalt abhängt,

daß ein Modell der Entkohlungsgeschwindigkeit für jede der drei BIaK-perioden und ein Modell der Variation der Temperatur des geschmolzenen Stahlbades für jede der drei Blasperioden auf der Basis des

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Modells der Entkohlungsgeschwindigkeit erstellt wird, daß die wirkliche Entkohlungsgeschwindigkeil; wie sie kontinuierlich aus dem Abgasfluß und dem CO-, CO₂ -Gehalt des Abgases erhalten wird, mit der Entkohlungsgeschwindigkeit des Modells verglichen wird, -um eine Abweichung dabei festzustellen)und daß das Modell der Entkohlungsgeschwindigkeit mit Hilfe dieser Abweichung modifiziert wird.

10/. Verfahren zur Kontrolle des Kohlenstoffgehalts im geschmolzenen Stahl während des Stahlerzeugungsprozesses, dadurch gekennzeichnet, daß der Stahlerzeugungsprozeß in drei Blasperioden I, Π und IH aufgeteilt wird,

wobei in der Blasperiode Π die Entkohlungsgeschwindigkeit unabhängig vom Kohlenstoffgehalt hauptsächlich von der zugeführten Sauer stoff menge bestimmt ist, und

wobei in der Blasperiode m die Entkohlungsgeschwindigkeit hauptsächlich vom Kohlenstoffgehalt abhängt,

daß ein Modell der Entkohlungsgeschwindigkeit für jede der drei Blasperioden und ein Modell der Variation der Temperatur des

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geschmolzenen Bades für jede der drei Blasperioden auf der Basis des Modells der Entkohlungsgeschwindigkeit aufgestellt wird, daß die wirkliche Entkohlungsgeschwindigkeit, wie sie aus dem Abgasfluß und dem CO-, CO₀-Gehalt im Abgas bestimmt wird, mit der Entkohlungsgeschwindigkeit des Modells verglichen wird, um eine Abweichung zwischen beiden festzustellen,und daß das Modell der Entkohlungsgeschwindigkeit und das Modell der Temperatur des geschmolzenen Stahls mit Hilfe dieser Abweichung modifiziert werden.

11. Verfahren zur Kontrolle des Kohlenstoffgehalts im geschmolzenen Stahl während des Stahlerzeugungsprozesses, dadurch gekennzeichnet, daß der Stahlerzeugungsprozeß in drei Blasperioden I, Π und ΙΠ aufgeteilt wird,

wobei in der Blasperiode I die Entkohlungsgeschwindigkeit hauptsächlich von der Temperatur und dem Siliziumgehalt des Roheisens zu Beginn der Stahlerzeugung abhängt, i

wobei in der Blasperiode II die Entkohlungsgeschwindigkeit unabhängig vom Kohlenstoffgehalt hauptsächlich von der zugeführten Sauerstoffmenge bestimmt ist, und

wobei in der Blasperiode IH die Entkohlungsgeschwindigkeit hauptsächlich vom Kohlenstoffgehalt abhängt,

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daß ein Modell der Entkohlungsgeschwindigkeit für jede der drei Blasperioden und ein Modell der Variation der Temperatur des geschmolzenen Stahlbades für jede der drei Blasperioden auf der Basis des Modells der Entkohlungsgeschwindigkeiten aufgestellt werden, daß die wirkliche Entkohlungsgeschwindigkeit, wie sie kontinuierlich aus dem Abgasfluß und dem CO-, CO₀-Gehalt im Abgas und durch Probeentnahmen und Kohlenstoffanalysen des Stahlbades während der Stahlerzeugung erhalten werden, mit der Entkohlungsgeschwindigkeit des Modells verglichen werden, um eine Abweichung zwischen beiden festzustellen,und daß das Modell der Entkohlungsgeschwindigkeit mit Hilfe dieser Abweichung modifiziert wird.

12. Verfahren zur Kontrolle des Kohlenstoffgehalts im geschmolzenen

Stahl während des Stahlerzeugungsprozesses, dadurch gekennzeichnet, daß der Stahlerzeugungsprozeß in drei Blasperioden I, Π und ΠΙ aufk geteilt wird,

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wobei in der Blasperiode ΠΙ die Entkohlungsgeschwindigkeit hauptsächlich vom Kohlenstoffgehalt abhängt,

daß ein Modell der Entkohlungsgeschwindigkeit für jede der drei Blasperioden und ein Modell der Variation der Temperaturen des geschmolzenen Stahles für jede der Blasperioden auf der Basis des Modells der Entkohlungsgeschwindigkeit aufgestellt werden, daß die wirkliche Entkohlungsgeschwindigkeit, wie sie aus dem Abgasfluß und dem CO- und CO„ -Gehalt im Abgas und aus Probeentnahmen und Analysen der Kohlenstoffmenge im geschmolzenen Stahlbad während der Stahlerzeugung erhalten wird, mit der Entkohlungsgeschwindigkeit des Modells verglichen wird, um eine Abweichung zwischen beiden festzustellen, und daß das Modell der Entkohlungsgeschwindigkeit und das Modell der Temperatur des geschmolzenen Stahles aufgrund der Abweichung modifiziert wird.

13. Verfahren zur Kontrolle des Kohlenstoffgehalts im geschmolzenen Stahl während des Stahlerzeugungsprozesses, dadurch gekennzeichnet, daß der Stahlerzeugungsprozeß in drei Blasperioden I, Π und m aufgeteilt wird,

2098U/0163

wobei in der Blasperiode m die Entkohlungsgeschwindigkeit hauptsäch- ~ lieh vom Kohlenstoffgehalt abhängt,

daß ein Modell der Entkohlungsgeschwindigkeit für jede der drei Blasperioden und ein Modell der Variation der Temperatur des geschmolzenen Stahles für jede der drei Blasperioden auf der Basis des Modells der Entkohlungsgeschwindigkeiten aufgestellt werden, daß die Zeitdauer bis zum Übergangspunkt der Blasperioden, wie sie kontinuierlich aus dem Abgasfluß und dem CO- und CO₃-Gehalt im Abgas erhalten wird, mit der entsprechenden Zeit des Modells verglichen wird, um eine Abweichung festzustellen; und daß das Modell der Entkohlungsgeschwindigkeit aufgrund dieser Abweichung modifiziert wird.

14. Verfahren zur Kontrolle des Kohlenstoffgehalts im geschmolzenen Stahl während des Stahlerzeugungsprozesse», dadurch gekennzeichnet, daß der Stahlerzeugungsprozeß in drei Blasperioden I, Π und m aufgeteilt wird,

209814/0163

daß ein Modell der Entkohlungsgeschwindigkeit für jede der drei Blasperioden und ein Modell der Variation der Temperatur des geschmolzenen

Stahlbades für jede der drei Blasperioden auf der Basis des Modells i

der Entkohlungsgeschwindigkeit aufgestellt werden; daß die Zeitdauer bis zum Übergangspunkt der Blasperioden, wie sie kontinuierlich aus dem Abgasfluß und dem CO-, CO₃-Gehalt im Abgas erhalten wird, mit der entsprechenden Zeit des Modells verglichen wird, um eine Abweichung festzustellen; und daß das Modell der Entkohlungsgeschwindigkeit und das Modell der Temperaturen des geschmolzenen Stahles aufgrund dieser Abweichungen modifiziert werden.

15. Verfahren zur Kontrolle des Kohlenstoffgehalts im geschmolzenen Stahl während des Stahlerzeugungsprozesses, dadurch gekennzeichnet, daß der Stahlerzeugungsprozeß in drei Blasperioden I, Π und ΙΠ aufgeteilt wird,

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daß ein Modell der Entkohlungsgeschwindigkeit für jede der drei Blasperioden und ein Modell der Variation der Temperatur des geschmolzenen Stahlbades für jede der drei Blasperioden auf der Basis des Modells der Entkohlungsgeschwindigkeit aufgestellt werden; daß die Zeitdauer des Übergangspunktes der Blasperiode, wie sie kontinuierlich aus dem Abgasfluß und dem CO-, CO„ -Gehalt im Abgas und aus Probt entnahmen der Kohlenstoffmenge im geschmolzenen Stahlbad während der Stahlerzeugung erhalten wird, mit der entsprechenden Zeit des Modells verglichen wird, um eine Abweichung festzustellen; und daß das Modell der Entkohlungsgeschwindigkeit aufgrund dieser Abweichung modifiziert f wird.

16. Verfahren zur Kontrolle des Kohlenstoffgehalts im geschmolzenen Stahl während des Stahlerzeugungsprozesses, dadurch gekennzeichnet, daß der Stahlerzeugungsprozeß in drei Blasperioden I, Π und ΠΙ aufgeteilt wird,

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wobei in der Blasperiode II die Entkohlungsgeschwindigkeit unabhängig vom Kohlenstoffgehalt hauptsächlich van der zugeführten Sauerstoffmenge bestimmt ist, und

daß ein Modell der Entkohlungsgeschwindigkeit für jede der drei Blasperioden und ein Modell der Variation der Zeit des geschmolzenen Stahlbades für jede der drei Blasperioden auf der Basis des Modells der Entkohlungsgeschwindigkeiten aufgestellt werden; daß die Zeitdauer des Übergangspunktes der Blasperioden, wie sie kontinuierlich aus dem Abgasfluß und dem CO und CO»-Gehalt im Abgas und aus Probeentnahmen der Kohlenstoff menge des geschmolzenen Stahles während der Stahlerzeugung erhalten wird, mit der entsprechenden Zeit des Modells verglichen wird, um eine Abweichung festzustellen; und daß das Modell der Entkohlungsgeschwindigkeit und das Modell der Temperatur des geschmolzenen Stahles aufgrund dieser Abweichung modifiziert werden.

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17. Verfahren zur Kontrolle des Kohlenstoffgehalts im geschmolzenen Stahl während des Stahlerzeugungsprozesses, dadurch gekennzeichnet, daß der Stahlerzeugungsprozeß in drei Blasperioden I, Π und m aufgeteilt wird,

wobei in der Blasperiode I die Entkphlungsgeschwindigkeit hauptsächlich von der Temperatur und dem Siliziumgehalt des Roheisens zu Beginn der Stahlerzeugung abhängt,

wobei in der Blasperiode IH die Entkohlungsgeschwindigkeit hauptsächlich vom Kohlenstoffgehalt abhängt;

daß ein Modell der Entkohlungsgeschwindigkeit für jede der drei Blas-Perioden und ein Modell der Variation der Temperatur des geschmolzenen Stahles für jede der drei Blasperioden auf der Basis des Modells der Entkohlungsgeschwindigkeit aufgestellt werden; daß die wirkliche Entkohlungsgeschwindigkeit, wie sie kontinuierlich aus dem Abgasfluß, dem CO-, CO₂-Gehalt im Abgas erhalten wird, mit der Entkohlungsgeschwindigkeit des Modells verglichen wird, um eine Abweichung festzustellen; und daß die Stahlerzeugungsbedingungen einer Charge im Hinblick auf Übereinstimmung mit dem Modell der Entkohlungsgeschwindigkeit modifiziert wird.

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18. Verfahren nach Merkmal a) des Anspruches 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Modell der Entkohlungegeschwindigkeit für jede der drei Blasperioden und ein Modell der Variationen der Temperatur im geschmolzenen Stahlbad für jede der drei Blasperioden auf der Basis des Modells der Entkohlungsgeschwindigkeit aufgestellt werden; daß die wirkliche Entkohlungsgeschwindigkeit, wie sie kontinuierlich aus dem Abgas -fluß und dem CO- und COg-Gehalt im Abgas erhalten wird, mit der Entkohlungsgeschwindigkeit des Modelle verglichen wird, um eine Abweichung festzustellen, und daß die Stahlerzeugungsbedingungen der Charge im Hinblick auf das Modell der Entkohlungsgeschwindigkeit und das Modell der Temperatur des geschmolzenen Stahls aufgrund dieser Abweichung modifiziert werden.

19. Verfahren nach dem Merkmal a) des Anspruches 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Modell der Entkohlungsgeschwindigkeit für jede der drei Blasperioden und ein Modell der Variation der Temperatur des geschmolzenen Stahlbades für jede der drei Blasperioden auf der Basis des Modells der Entkohlungsgeschwindigkeit aufgestellt werden, daß die wirkliche Entkohlungsgeschwindigkeit, wie sie kontinuierlich aus dem Abgasfluß und dem CO- und CO.-Gehalt im Abgas und aus Probeentnahmen der Kohlenstoff menge des Stahlbades während der Stahlerzeugung erhalten wird, mit der Entkohlungsgeschwindigkeit des Modells verglichen wird, um eine Abweichung festzustellen, und daß die Stahlerzeugungsbedingungen der Charge im Hinblick auf Übereinstimmung mit dem Modell der Entkohlungsgeschwindigkeit modifiziert wird.

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20. Verfahren nach Merkmal a) des Anspruchs 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Modell der Entkohlungsgeschwindigkeit für jede der drei Blasperioden und ein Modell der Variation der Temperatur im geschmolzenen Stahlbad für jede der drei Blasperioden auf der Basis des Modells der Entkohlungsgeschwindigkeit aufgestellt werden, daß die wirkliche Entkohlungsgeschwindigkeit, wie sie kontinuierlich aus dem Abgasfluß und dem CO- und CO„-Gehalt im Abgas und aus Probeentnahmen der Kohlenstoffmenge im geschmolzenen Stahlbad während der Stahlerzeugung erhalten wird, mit der Entkohlungsgeschwindigkeit des Modells verglichen wird, um eine Abweichung hiervon festzustellen, und daß die Stahlerzeugungsbedingungen der Charge im Hinblick auf das Modell der Impulsgeschwindigkeit und der Temperatur des geschmolzenen Stahls aufgrund dieser Abweichung modifiziert wird.

21. Verfahren nach Merkmal a) des Anspruchs 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Modell der Entkohlungsgeschwindigkeit für jede der drei Blasperioden und ein Modell der Variationen der Temperatur im geschmolzenen Stahlbad für jede der drei Blasperioden auf der Basis des Modells der Entkohlungsgeschwindigkeit aufgestellt werden, daß die Zeitdauer des Übergangspunktes der Blasperioden, wie er kontinuierlich aus dem Abgasfluß und dem CO- und CO«- Gehalt im Abgas erhalten wird, mit der entsprechenden Zeit des Modells verglichen wird, um eine Abweichung hiervon festzustellen, und daß die Stahlerzeugungsbedingungen der Charge im Hinblick auf das Modell der EntkohlungsgeschwindigVoit modifiziert, wird.

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22. Verfahren nach Merkmal a) des Anspruchs 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Modell der Entkohlungsgeschwindigkeit für jede der drei Blasperioden und ein Modell der Variation der Temperatur im geschmolzenen Stahlbad für jede der drei Blasperioden auf der Basis des Modells der Entkohlungsgeschwindigkeit aufgestellt wird, daß die Zeitdauer des Übergangspunktes der Blasperioden, wie sie kontinuierlich aus dem Abgasfluß und dem CO- und CO«-Gehalt im Abgas erhalten wird, mit dem entsprechenden Zeitwert des Modells verglichen wird, um eine Abweichung festzustellen, und daß die Stahlerzeugungsbedingungen der Charge im Hinblick auf die Entkohlungsgeschwindigkeit und die Temperatur des geschmolzenen Stahls aufgrund dieser Abweichungen modifiziert werden.

23. Verfahren nach Merkmal a) des Anspruchs 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Modell der Entkohlungsgeschwindigkeit für jede der drei Blasperioden und ein Modell der Temperatur des geschmolzenen Stahl bades für jede der drei Blasperioden auf der Basis des Modells der Entkohlungsgeschwindigkeit aufgestellt wird, daß die Zeitdauer des Übergangspunktes der Blasperioden, wie sie kontinuierlich aus dem Abgasfluß und dem CO- und COg-Gehalt im Abgas und aus Probeentnahmen der Kohlenetoffmenge des Stahlbades während der Stahlerzeugung bestimmt werden, mit der entsprechenden Zeit des Modells verglichen werden, um eine Abweichung festzustellen, und daß die Stahlerzeugungsbedingungen der Charge im Hinblick auf das Modell der Entkohlungegeschwindigkeit modifiziert wird.

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24. Verfahren nach Merkmal a) des Anspruchs 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Modell der Entkohlungsgeschwindigkeit für jede der drei Blasperioden und ein Modell der Variation der Temperatur des geschmolzenen Stahlbades für jede der drei Blasperioden auf der Basis des Mo* dells der Entkohlungsgeschwindigkeiten aufgestellt werden, daß die Zeitdauer des Übergangspunktes der Blasperioden kontinuierlich aus dem Abgasfluß und dem CO- und CO_o-Gehalt im Abgas und von Probeentnahmen

der Kohlenstoffmenge des Stahlbades während der Stahlerzeugung erhalten und mit der entsprechenden Zeit des Modells verglichen wird, um eine Abweichung festzustellen, und daß die Stahlerzeugungsbedingungen der Charge im Hinblick auf das Modell der Entkohlungsgeschwindigkeit und der Temperatur des geschmolzenen Stahls aufgrund der Abweichung modifiziert wird.

25. Verfahren zur Kontrolle des Kohlenstoffgehalts des geschmolzenen Stahls und der Temperatur des geschmolzenen Stahls nach Ansprüchen 10, 12, 14, 16, 18, 20, 22 oder 24, dadurch gekennzeichnet, daß der Vergleich durch Messen der Temperatur des geschmolzenen Stahlbades zu einem beliebigen Punkt des Stahlerzeugungsprozesses bewirkt wird.

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