DE1583228B1

DE1583228B1 - Verfahren zur UEberwachung und selbsttaetigen Regelung des in einem Sauerstoff-Aufblaskonverter durchgefuehrten Frischvorganges von Roheisen

Info

Publication number: DE1583228B1
Application number: DE1583228A
Authority: DE
Inventors: Etienne Denis; Nilles Paul Emile
Original assignee: Centre de Recherches Metallurgiques CRM ASBL
Current assignee: Centre de Recherches Metallurgiques CRM ASBL
Priority date: 1966-10-11
Filing date: 1967-10-10
Publication date: 1974-05-30
Also published as: NL142453B; NL6713782A; BE704338A; US3551140A; GB1153938A; FR1548479A; LU52150A1; DE1583228C2

Description

1. die Hauptbestandteile der Schlacke, und zwar CaO, SiO₂, P₂O₅, Fe_xO₁,, MnO, MgO, kommen zu einem bestimmten Prozentsatz (etwa 100",,) des Schlackengesamlgewichles vor, der für einen gegebenen Stahlwerksbetrieb genau bekannt ist;

2. für MgO wird ein für das jeweilige Stahlwerk geltender Mittelwert eingesetzt;

3. eine Abhängigkeit des Gehaltes an MnO von dem des Eisens wird vorausgesetzt;

SiO₅

5. es wird davon ausgegangen, daß das jeweils zur Anwendung kommende Ternärdiagramm (CaO, FeO, P₂O₅ für Phosphor-Roheisen und CaO, FeO, SiO₂ für Hämatit-Roheisen) eine gerade Linie für die Kalksättigung der Schlacke ergibt und die Festlegung einer einfachen Relation zwischen der Basizität der Schlacke und ihrem Gehalt an Fe gestattet;

6. jeder in Abhängigkeit vom Fe-Gehalt der Schlacke ermittelten Schlackenzusammensetzung entspricht bei der für den Stahl vorgesehenen Temperatur ein Gehalt an P im Stahl.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei Eindringtiefen des Frischsauerstoffstrahls zwischen 10 und 75 "„ der Höhe des sich in ruhendem Zustand befindlichen Metallbades und bei Kohlenstoffgehalten des Bades zwischen 100 und 15% des Anfangskohlenstoffgehaltes des Roheisens die Regelung der Eindringfläche durch eine Beziehung bestimmt wird, in welcher die Eindringfläche mittels eines im wesentlichen konstanten Proportionalitätskoeffizienten K in Beziehung zu der Entkohlungsgeschwindigkeit steht.

5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei Eindringtiefen des Frischsauerstoffstrahls zwischen 10 und 75 °_u der Höhe des sich in ruhendem Zustand befindlichen Metallbades und bei Kohlenstoff gehalten des Bades von 15 "„ des Anfangskohlenstoffgehaltes des Roheisens oder weniger die Regelung der Eindringfläche durch eine Beziehung bestimmt wird, in welcher die Eindringfiäche mittels eines Proportionalitätskoeffizienten K'K zu der Entkohlungsgeschwindigkeit in Beziehung steht, wobei A." etwa linear von 1 bis O abnimmt, während gleichzeitig der Kohlenstoffgehalt des Bades von 15",, des Ausgangskohlenstoffgehaltes des Roheisens bis zu dem errechneten Endwert abnimmt.

6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei gleichzeitigem Blasen mit mehreren Frischsauerstoffstrahlen mittels einer oder mehreren Lanzen die gesamte Eindringfläche aus der Summe der einzelnen Eindringflächen eines jeden Frischsauerstoffstrahls ermittelt wird.

4. der Wert des Verhältnisses ■

der Schlacke

liefert eine vierte Beziehung, bei der berücksichtigt ist, daß die Gesamtmenge an P₂O₃ gleich dem Wert von verschlacktem P₂O₅ ist, während der Gesamtwert von SiO₂ sich aus verschlacktem SiO₂ und dem SiO₂ des Kalkes zusammensetzt;

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Überwachung und selbsttätigen Regelung des in einem Sauerstoff-Aufblaskonverter durchgeführten Frischvorganges von Roheisen unter rechnerisch ermittelter Festlegung der erforderlichen Beschickung, wobei die Badentkohlung derart geregelt wird, daß sie je Zeiteinheit einen vorher bestimmten Verlauf nimmt, und die Sauerstoffaufnahme der Schlacke über die 'Blasbedingungen geregelt wird.

Für ein derartiges Verfahren läßl sich aus der Veröffentlichung »Beitrag zur Metallurgie des LD-Verfahrens« von E. Plöckingcr und M, Wahlster, Techn. Mitt. Krupp, 1959, S. 295 und 296. enlnehmen, daß man die Enikohlunysgeschwindigkeii über die angebotene Sauerstoffmenge je Zeiteinheit, nach-

copv

stehend kurz Sauerstoffleistung genannt, regeln kann, welche vom Sauerstoffdruck, vom Düsendruchmesser der Sauerstoffdüsen, der Düsenform und dem Düsenabstand von der Oberfläche des Metallbades abhängt. Als Reaktionsfläche für den Sauerstoff bildet sich dabei ein mit dem Düsenabstand größer werdender Brennfleck aus, der jedoch vom Sauerstoffdruck praktisch unbeeinflußt ist. Über den Sauerstoffdruck wird indes das Verhältnis der unmittelbaren Metall-Gasreaktion zur Metall-Schlackenreaktion festgelegt, so daß man durch entsprechende Wahl der Blasbedingungen die Sauerstoffaufnahme der Schlacke regeln kann.

Zum Zwecke der Einhaltung eines vorbestimmten Frischvorganges war es beim Windfrischen nach der deutschen Patentschrift 753 758 bereits bekannt, laufend Abgasanalysen durchzuführen, um entsprechend den Abweichungen der vorhandenen Werte für CO₂ und CO in den Abgasen bezüglich der Sollwerte die Sauerstoffleistung oder die Zugabe von Wärmeträgern bzw. Kühlmitteln so zu ändern, daß sich während der Entkohlungsperiode eine starke Badreduktion ergibt. Dieses Verfahren basiert auf der Erkenntnis, daß ein Teil des angebotenen Sauerstoffes während des Frischens vom Bad gebunden wird, während ein anderer Teil nach der Reaktion mit dem Kohlenstoff gasförmig aus dem Bad entweicht. Ein derartiges Verfahren unterscheidet sich jedoch von dem gattungsgemäß für die Erfindung bezeichneten Verfahren dadurch, daß man gemäß dem ersteren Verfahren nur auf den Entkohlungsverlauf mit geziehen Maßnahmen einwirkt, während nach dem anmeldungsgemäßen Verfahren zwei vorgegebene Sollwerte dadurch eingehalten werden sollen, daß man die erforderlichen Maßnahmen mit einer größeren Präzision trifft, wobei im übrigen der Rückführung von Analysenwerten, die grundsätzlich immer nur verzögert erfolgen kann, eine wesentlich geringere Bedeutung zukommt.

Nach der belgischen Patentschrift 664 269 war es weiterhin beim Überwachen des Frischvorganges beim Sauerstoff-Aufblasverfahren bekannt, während, des ßlasens auf die Verteilung des Sauerstoffs in Form des Verhältnisses der vom Metallbad aufgenommenen Sauerstoffmenge zur insgesamt aufgeblasenen Sauerstoffmenge Einfluß zu nehmen, indem der Abstand zwischen Blasdüse und Metalloberfläche und/oder der Drucksauerstoffstrom geändert wurden. Hierbei wird kein der Badentkohlung entsprechender Wert geregelt, sie wird zusammen mit zahlreichen meßtechnisch erfaßbaren Werten, wie der Temperatur des Metallbades, der Intensität bestimmter Frequenzen des Konvertergeräusches und der Leitfähigkeit zwischen der elektrisch isoliert aufgehängten Sauerstoffblaslanze und dem Metallbad als zusätzlicher Korreklurwert in den Sollwertgeber für die genannte Sauerstoffverteilung eingeführt.

Um die erfindungsgemäße Aufgabe, eine vorgegebene Badentkohiung sowie eine vorgegebene Sauerstoffaufnahme der Schlacke mit größtmöglicher Präzision einhalten zu können, lösen zu können, wird grundsätzlich von einer rechnerisch ermittelten Festlegung der erforderlichen Beschickung ausgegangen, wobei insbesondere die Einhaltung der ßesehickiingshcdinp.ungen während des Frischvorpansics von Beüeutung ist. Hiervon ausgehend wird me genannte Aufgabe dadurch gelöst, daß die Regelung uer Hadentkohlung über die Größe u<:r Fläche des Raumes.

der durch die sich beim Auftreffen der jeweils noch unverteilt bleibenden Frischsauerstoffstrahlen auf das Metallbad bildenden Vertiefung der Badoberfläche (Eindringfläche) entsteht, erfolgt, und die Regelung der Sauerstoffaufnahme der Schlacke derart vorgenommen wird, daß sie je Zeiteinheit einen gleichfalls vorbestimmten Verlauf nimmt, ohne daß der Wert der Eindringfläche durch die letztgenannte Regelung verändert wird.

Während nach dem eingangs abgehandelten Stand der Technik als Reaktionsfläche ein praktisch nur von der Entfernung von der Düse abhängiger Brennfleck bekannt war, läßt sich die gemäß dem erfindungsgemäßen Vorschlag zu berücksichtigende Eindringfläche nur unter gleichzeitiger Berücksichtigung weiterer, wesentlicher Einflußgrößen erfassen, denn ihr liegt die Ermittlung eines Raumes und nicht diejenige einer Fläche zugrunde. Mit Rücksicht auf ein an späterer Stelle der Beschreibung folgendes, ausführliches Rechnungsbeispiel sei an dieser Stelle lediglich von den weiteren Einflußgrößen die auf dem Bad schwimmende Schlacke benannt, die sich aus der vorausgesetzten rechnerischen Ermittlung der Beschickung ergibt.

Es wurde gefunden, daß sich die genannte Eindringfläche sehr gut 7ur Regelung der Badentkohlung verwenden läßt, wobei ein vorgegebener Sollwert der Badentkohlung erheblich besser einzuhalten ist als lediglich mit den hierfür bislang berücksichtigten Einlluügrößen. Die Veränderungen der Eindringfläche stehen unter den vorbestimmten Betriebsbedingungen in einem für jeden Konverter leicht erfaßbaren Zusammenhang mit der Badentkohlung. Weiterhin läßt sich die Größe der Eindringfläche, wenn auch nicht ausschließlich, durch Veränderung der Blasebedingungen beeinflussen, durch weiche man ebenfalls die von der Schlacke gebundene Sauerstoffmenge verändern kann. Man kann daher in der Praxis innerhalb der durch die Betriebsbedingungen festgelegten Grenzen anstatt der unmittelbar meßtechnisch nicht erfaßbaren Entkohlungsgeschwindigkeit die Größe der Eindringfläche steuern und dabei die Blasbedingungen so wählen, daß ebenfalls die vorbestimmte Sauerstoffaufnahme über die Schlacke erfolgt, Da die Größe der Eindringfläche bei vorgegebenen Blasebedingungen im übrigen aber von der Leistung des Konverters, seiner Form, der Art des eingesetzten Roheisens und weiteren, bekannten Bedingungen abhängig ist, müssen die als fest vorgegebenen Bedingungen den Verhältnissen des jeweiligen Stahlwerkes entsprechen.

Mit Vorteil wird das vorgeschlagene Verfahren so ausgeführt, daß nach erfolgter Regelung der Eindringfläche die Frischsauerstoffmenge derart geregelt wird, daß die von der Schlacke je Zeiteinheit aufgenommene Sauerstoffmenge der Sollwertvorgabe entspricht, und daß dann durch Änderung weiterer Einflußgrößen die durch die eingestellte Sauerstoffleistung eingetretene Änderung der Eindringfläche kompensiert wird.

Die erlindungsgemäß vorgeschlagenen Maßnahmen sind in besonderem Maße für eine kontinuierliche Betriebsweise geeignet.

Die für die Durchführung des erlindungsgemäßen Verfahrens erforderliche rechnerische Festlegung der Beschickungsbcdingungen geht von einem Stand der Technik aus, wie er sich aus der Veröffentliehnnii »Problemstellung bei der Automatisierung des Saucrstoff-Aufblas-Verfahrens« von 1:. K jpfirr,

COPY BAD ORiGINAL

R. Lembcke und S. W i π t e r f e 1 d. Stahl und Eisen, 1965, S. 331 bis 341, ergibt. Danach wird die einzusetzende Roheisenmenge aus der Eisenbilanz, die einzusetzende Menge an Kühlmitteln aus der Wärmebilanz, die einzusetzende Sauerstoffmenge aus der Sauerstoffbilanz und die einzusetzende Kalkmenge aus der Kalkbilanz ermittelt. Dies wird bei der vorliegenden Erfindung in der Art durchgeführt, daß für die Berücksichtigung des Verhaltens der. Schlacke beim Frischen diejenigen Schlackenbestandteile CaO, SiO₃, PoO₅, Fe₁Oy, MnO und MgO verwendet werden, die aus den nachstehenden Ansätzen durch Lösung eines Gleichungssystems von 6 Gleichungen mit 6 Unbekannten ermittelbar sind:

1. die Hauptbestandteile der Schlacke, und zwar CaO, SiO,, P₂O₅, Fe₂O₅,, MnO, MgO, kommen zu einem bestimmten Prozentsatz (etwa 100%) des Schlackengesamtgewichtes vor, der für einen gegebenen Stahlwerksbetrieb genau bekannt ist;

2. für MgO wird ein für das jeweilige Stahlwerk gel-. tender Mittelwert eingesetzt;

4. der Wert des Verhältnisses der Schlacke

Iiefert eine vierte Beziehung, bei der berucksicnti« ist, daß die Gesamtmenge an P₂O₅ gleich dem Wert von verschlacktem p!o₅ ist während der Gesamtwert von SiO. sich aus verschlacktem SiO₂ und dem SiO₂ des Kalkes zusammensetzt;

5. es wird davon ausgegangen, daß das jeweils zur Anwendung kommende Ternärdiagramm (CaO, FeO₁ RO₅ für Phosphor-Roheisen und CaO, FeO SiO, für Hämatit-Roheisen) eine gerade Linie für die Kalksättigung der Schlacke ergibt und die Festlegung einer einfachen Relation zwischen der Basizität der Schlacke und ihrem Gehalt an Fe gestattet;

Die gesetzmäßige Beziehung zwischen der im Metallbad bestehenden Eindringfläche und der Entkohlungsgeschwindigkeit unterliegt während der Dauer des gesamten Frischvorganges einer Änderung. Um diese Änderung zu berücksichtigen, wird bei Eindringtiefen des Fischsauerstoffstrahles zwischen 10% und^75% der Höhe des sich in ruhendem Zustand befindlichen Metallbades und bei Kohlenstoffgehalten des Bades zwischen 100 und 15% des Anfangskohlenstoffgehaltes des Roheisens die Regelung der Eindringfläche durch eine Beziehung bestimmt, in welcher die Eindringfläche mittels eines im wesentliehen konstanten Proportionalitätskoeffizienten A' in Beziehung zu der Entkohlungsgeschwindigkeit steht.

Wenn die Entkohlung bis auf 15 % des Ursprungliehen Kohlenstoffgehaltes fortgeschritten ist, wird die Regelung der Eindringfläche durch eine Beziehung bestimmt, in welcher sie mittels eines Proportionalitätskoeffizienten K¹K zu der Entkohlungsgeschwindigkeit in Beziehung steht, wobei K' etwa linear von 1 bis 0 abnimmt, während gleichzeitig der Kohlenstoffgehalt des Bades von 15% des Anfangskohlenstoffgehaltes des Roheisens bis zu dem errechneten Endwert abnimmt.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist nicht auf die Verwendung lediglich eines einzigen Frischsauerstoff-Strahles begrenzt. Man kann vielmehr gleichzeitig mit mehreren Frischsauerstoffstrahlen mittels einer oder mehreren Lanzen blasen; die gesamte Eindringfläche wird dann aus der Summe der einzelnen Eindringflächen eines jeden einzelnen FrischsauerstoffStrahles ermittelt.

¹S Um auch im Falle vorübergehender Störungen an ^de,^{n fur d}!^e ^f¹*¹™"⁵·,^ vorgeschlagenen Ver- ^™³ erforderlichen Vorrichtungen erne zuverlässige Betriebsweise aufrechterhalten m können, ,st es anf^bracht' ^die Überwachung- und Steuerungsemnch^tu,^nsen '" ^w.^eniS^st,^ens zweifacher Anordnung vorzu- ^seh _f ^en; ^{Man kann} dann beim Ausfall einze ner Gerate ^{sofort auf die noch} funkt.onsfahigen Gerate umschal-

Wenn Beschickungen insbesondere auf die voras stehend vorgeschlagene Weise festgelegt wurden, und wenn man weiterhin die zeitlichen Verläufe der Ver-"ⁿ§^er"ⁿ| ^de _f ^s Kohlenstoffgehaltes des Bades und der Sauerstoffaufnahme durch die Schlacke kennt, laßt sich zunächst in einer fur jedes Stahlwerk spezifischen ™** <**> Verhältnis zwischen der ermittelten Eindrmgflache und der Entkohlungsgeschwmd.gkeit bestimmen fur weichen Zweck die tatsächliche Entkohlungsgeschwindigkeit erm.ttelt und zur E.ndnngflache

ⁱⁿ ?T, Γ^Τμ ' ^Ou Λ !' λ,
^ ^sachliche Entkohlungsgeschwindigkeit dem Ver-

^des Sollwertes fur die Entkohlungsgeschwindig-J entspricht, kann man jederzeit überwachen ob der Fnschvorgang in der beabsichtigten Weise fortschreitet. Fur den Fall, daß dies nicht gegeben sein sollte wird die Emdringflache auf Grund ihres er-™.^ttelten y«haltmsses zur Entkohlungsgeschwmdig-

£^eit,™i ^{der Zie},^lset2"^ns, ^ve™^dert; ^die vorgesehene Entkohlungsgeschwmdigkeit herzustellen. Nach Festlegung der erwähnten Eindringfläche werden, wie vorgeschlagen, die Blasebedingungen weiterhin so gewählt, daß es zu der vorbestimmten Sauerstoffaufnähme durch die Schlacke kommt.

Somit sind im wesentlichen zwei Gesichtspunkte für die Regelung zu berücksichtigen, auf die nachstehend näher eingegangen wird.

Für den ersten dieser beiden Gesichtspunkte muß zunächst die Eindringfläche eines oder mehrerer Frischsauerstoffstrahlen ermittelt werden, damit dann deren Abhängigkeit von der Entkohlungsgeschwindigkeit festgestellt werden kann.

Nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung wird für diesen Zweck zunächst die maximale Eindringtiefe der Frischsauerstoffstrahlen in das im Konverter befindliche und von einer Schlackenschicht bedeckte Metallbad errechnet. Diesem Zweck dient zunächst die nachstehende Formel (1):

Λ 1/-^- - B ■ \lp Va -s_c ■ L + a · s_c) + H, -W. - C 1 /-^-Ά

COPY

ϊ 583228

,νο bei:
D₁

O₂
rf.

U =

dc =

a —

Sauerstoffringe in Nm^a;Min.; Durchmesser der Düse am Ausgangs-. querschnitt in m;

Druck des Sauerstoffes am Düsenausgang (absoluter Wert) in kg/cm²; Länge des Ultraschallkerns, in m; dieser ergibt sich aus dem Verhältnis

. . /' , 1140

/„ .— de ■ 46,7 —

P + 20

Logarithmus bezeichnet, während der an die Abkürzung exp sich anschließende Ausdruck der Exponent dieser Basiszahl ist).

s — J 2 -τι ■ r(p') · dp',

Hl =

Durch Anwendung der Formeln (1) und (2) kann man ρ in Abhängigkeit von (r) bestimmen. Es genügt, p' von 0 bis ρ zu verändern, um den Wert von r Punkt für Punkt zu ermitteln. Die Eindringfläche entsteht ίο dann durch Drehung um die Achse des Strahles. So erhält man ihren Wert durch die Formel

Durchmesser der Düsenausladung in m;

Gewicht der auf dem Bad schwimmenden

Schlacke in kg;

numerischer Koeffizient, der die Um-

Wandlung der Dicke der auf dem Bad da r in Abhängigkeit von ρ bekannt ist. Die Integration kann auf jede an sich bekannte Art und Weise erfolgen.
Den speziellen Formen und Einfallswinkeln der

Teilung des Schlackengewichtes s_c durch 20 Frischsauerstoffstrahlen kann man durch entprechendas Produkt seiner Dichte mit dem Quer- de Berechnungen, die nicht Gegenstand der vorlieschnitt des Konverters in Schlackenhöhe. genden Erfindung sind, Rechnung tragen.

Um die Beziehung zwischen der Eindringfläche 5 und der Entkohlungsgeschwindigkeit aufzufinden, werden zweckmäßig graphische Darstellungen der Eindringfläche 5" und dem Verhältniswert J C/J t für verschiedene Eindringtiefen dargestellt. Dabei werden zweckmäßig die Darstellungen für Kohlenstoffgehalte zwischen 100 und 15 % des ursprünglichen Kohlen-

schwimmenden Schlackenschicht in das Äquivalent an ferrostatischer Höhe gestattet. Diese Dicke erhält man durch

Der Koeffizient »α« berücksichtigt das Verhältnis

Schlackendichte

Metalldichte

p =

A, B, C =

Größen in Abhängigkeit von Parametern wie zum Beispiel Strahltemperatur, Sauerstoffdichte, Flüssigkeitsdichte und Geschwindigkeitsverteilung im Gasstrahl. Diese Größen Λ, B, C sind.bekannt, da die Verhältnisse ihrer Verbindung mit den Parametern selbst bekannt sind.

Höhe des unteren Lanzenendes über dem Bad in m;

die maximale Eindringtiefe des Frisch- 30 stoffgehaltes und für die Kohlenstoffgehalte unter sauerstoffstrahls in das Metallbad in der 15% des ursprünglichen Kohlenstoffgehaltes getrennt Achse des Frischsauerstoffstrahls. Diese dargestellt und ausgewertet, wobei sich, wie bereits Tiefe ist der Abstand zwischen der Bad- erwähnt, ein Proportionalitätskoeffizient K und ein oberfläche vor dem Blasen und dem un- Reduktionsfaktor K' ergibt, welch letzterer bei 15% tersten Punkt der sich beim Blasen er- 35 des ursprünglichen Kohienstoffgehaites den Wert 1 gebenden Eindringfläche in m; und beim End wert des Kohienstoffgehaites den Wert 0

hat. Zwischen diesen beiden Werten verändert sich der Reduktionsfaktor K' entsprechend dem geringer werdenden Kohlenstoffgehalt.

Beim Frischen mit mehreren Frischsauerstoffstrahlen kam man d _ts beispielsweise angegebene Rechenver.'ahren für jeden ein einen Frischsauerstoffstrahl anwsnden u id schlie jlich die Su.nme der einzelnen Eindringflä-hen bildjn. Der für diese- Summe

Die Lage derjenigen Punkte der Eindringfläche, bei 45 gemeinschaftliche Proportionalitätskoeffizient K stellt denen die Eindringtiefe ρ kleiner als ρ ist, steht in dabei praktisch einen Mittelwert der Proportionalitäts-Beziehung zum Radius r, den der jeweilige Punkt ρ koeffizienten der einzelnen Eind.ingflächen dar. von der Achse des Frischsauerstoffstrahls hat. Gemäß dem zweiten der beiden Gesichtspunkte des

Man kann wiederum die vorstehend angegebene erfindungsgemäßen Verfahrens muß die Siuerstoff-Formei (1) anwenden, in der so aufnahme der Schlacke nach einem vorbestimmten

Verlauf mit der Maßgabe erfolgen, daß sich der Wert der Eindringfläche S nicht ändert. Man kann die Blasbedingungen zu diesem Zweck durch die Veränderung der Höhe des. unteren Lanzene.ides üoer dem Bad, der Menge des durch die Lanze geblasenen Sauerstoffs, des Druckes des Sauerstoffs, gegebenenfalls unter Berücksichtigung der Kalkzugabe und geometrischer Merkmale der Blasdüse beeinflussen. Die Menze des ein^ebiisenen Siuersto.Tes in Abhängigkeit von dar Zeit lißt sich durch eine ein "ic.ie Messung berücksichtigen. Die. meß technisch: E:fassung der durch den Badkoh enstotf verbrannten. S .uerstoffmen:e läßt sich d-irch- qualitative und qu .ntitative Untersuchung de: Kon»erte;gasmengei beim Aus-65. tritt a is dem Ko lverter erfaisen. Daiius ergib', sich die Gesamtmenge des vo 1 dir Schlicke gebundenen Sauerstoffes als Rest. M m kann duron Vergleich dieser von der Schlacke geoundenen_v auf dieerw^nnte

COPY

— ρ durch ρ ersetzt wird,

— A durch A' ersetzt wird, wobei A' = A. e.

(exp -D (^

und

r =

D, Ξ. F —

- /., -r ρ), (Formel (2)) r in m angegeben wird,

radialer Abstand eines Punktes des Strahles ist. für den die Geschwindigkeit gleich der Hälfte der in der Mitte des Strahles vorherrschenden Geschwindigkeit ist (in m) und

bekannte Größen in Abhängigkeit von den gleichen Parametern wie A, B, C sind, unit e ist die Basiszahl, des natürlichen

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Weise meßbaren Sauerstoffmenge mit einer Sollwert- mil Wiedereinführen der Schlacke 160 t Stahl mit kurve prüfen, ob die Sauerstoffaufnahme der Schlacke einer Temperatur von 1595"C und 0,05",, C sowie in der vorgesehenen Weise verläuft. 0,017",, P erzeugt werden.

Wie erwähnt, kann man die letztgenannte Sauer- Die Figur zeigt als Abszisse die Chargendauer in

stoffmenge durch Beeinflussung der Blasbedingungen 5 Minuten und als Ordinate Zahlenwerte, die auf einen verändern, jedoch ist eine Kompensierung der durch gestrichelten und auf einen voll ausgezogenen Liniendiese Veränderungen hervorgerufenen Änderung der zug bezogen werden können. Der voll ausgezogene Eindringfiäche erforderlich. Linienzug 1 stellt die Entkohlungsgeschwindigkeit in

Die Entkohlungsgeschwindigkeii des Metallbades kg/min, dar, während der gestrichelt wiedergegebene wird in der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Weise io Linienzug Il die Sauerstoffleistung in m^:i'min. wiedermit sehr großer Präzision eingestellt. Eine Über- gibt.

wachung der sich tatsächlich ergebenden Werte ist Man erkennt drei aufeinanderfolgende Phasen, von

an Hand von Messungen insbesondere der Gastem- denen die erste vom Beginn des Einsetzens bis zur peratur. der Strahlungsenergie der Konverterflamme, 16,5ten Minute, die zweite bis zur 18ten Minute und des während des Frischens erzeugten Schalls, des 15 die dritte bis zur 26ten Minute andauert. Sauerstoffgehaltes und der Gehalte an CO und CO₂ Bevor der Frischvorgang einsetzt, werden die Aus-

der Rauchgase sowie der im Kamin erzeugten Dampf- gangsstoffe während der ersten 30 Sekunden eingemenge möglich, Wenn sich aus derartigen Messungen setzt. Dann folgen der Einsatz von 28.8 t Schrott und ergibt, daß die Entkohlungsgeschwindigkeit vom Soll- 0,61 t Zunder und, entsprechend der graphischen wertverlauf abweicht, so wird die Eindringfläche in 20 Darstellung, das Blasen von 5800 m³ O₂ bis zur der Richtung verändert, daß der Sollwert wieder er- 16,5ten Minute mit einer mittleren Leistung von reicht wird. 350 m³/min. Von der 6ten bis zur 12ten Minute wer-

Die Einhaltung der vorgesehenen Bindung von den dem Blassauerstoff 5.23 t Kalk zugesetzt. Sauerstoff und Schlacke läßt sich mit den gleichen Am Ende dieser ersten Phase ist das Metall durch

Messungen überwachen, wie bereits beschrieben wurde. 25 eine Zusammensetzung von 0,54% C, 0.168",, P und Wenn in vorteilhafter Weise zur Einflußnahme auf die 0,36% Mn gekennzeichnet, während die Schlacke von der Schlacke gebundene Sauerstoffringe die 51 % CaO. 8.8°; SiO₂, 19% P₂O₅ und 9"„ Fe enthält. Sauerstoffleistung verändert wird, erfolgt eine Korn- In der sich dann anschließenden zweiten Phase wird

pensation der dadurch hervorgerufenen Veränderung von der 16,5ten bis zur 18ten Minute abgeschlackt, der Eindringfiäche wie beschrieben, mittels anderer 30 In der dann folgenden, 8 Minuten andauernden Bedingungen. dritten Phase werden 8,5 t Schrott und 2.5 t Zunder

Somit lassen sich erfindungsgemäß einerseits gleich- eingesetzt und 2060 m³ Sauerstoff entsprechend dem zeitig mehrere Größen regeln bzw. steuern, die jeweils Linienzug der graphischen Darstellung geblasen. Im unter einem Gesichtspunkt für den Frischvorgang Verlaufe der ersten 5 Minuten der Einblasung werden charakteristisch sind, ohne voneinander unabhängig 35 dem Sauerstoff noch 7,57 t Kalk zugesetzt, zu sein; die notwendig werdenden Korrekturen lassen Am Ende dieser dritten Phase kennzeichnet sich,

sich kontinuierlich und automatisch vornehmen, so der erzeugte Stahl durch 0.047 % C, 0,015% P, daß Abweichungen der Istwerte von den Sollwerten 0,08% Mn und eine Temperatur von 1596^DC, während schnell ausgeglichen werden können. die Schlacke 46,8 CaO, 5% SiO₂ und 9,5",, P₂O₅ auf-

Gleichzeitig werden durch die Erfindung die Roh- 40 weist. Damit ist das durch den Frischvorgang erstahlgewichte, die Entphosphorung, Rückphospho- strebte Ziel mit hoher Genauigkeit erreicht, rung und Phosphorverteilung, die Stahlendtemperaiur Wesentlich ist hierfür die Einhaltung der vorge-

und der Kalkverbrauch besser vorausermittelt. schlagenen Regelungen. Wie sich aus der Figur er-

Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich den be- kennen läßt, steigt innerhalb der ersten Phase vor dem kannten Ausführungsformen der Stahlerzeugung im 45 Einbringen des Kalkes von der 0,5ten Minute bis Sauerstoff-Aufblaskonvener anpassen. Von den ver- zur 6ten Minute die Entkohlungsgeschwindigkeit von schiedenen Möglichkeiten sei erwähnt, daß man der 180 auf 320 kg/min., während die Sauerstoffleistung zeitlichen Veränderung der Schlackenmenge beispieLs- von 260 auf 130 m³/min. zurückgeht, weise beim Zusatz von Kalk zum Frischsauerstoff Mit dem Einbringen des Kalkes in der 6ten Minute

Rechnung tragen muß. Ferner läßt sich dem aus dem 50 sinkt die Entkohlungsgeschwindigkeit auf 230 kg/min., Diagramm CaO-FeO-SiO₂ ermittelten Basizitätsindex während die Sauerstoffleistung auf 180m³/min. ander vorgesehenen Endschlacke nach der bekannten steigt. Die letztgenannten beiden Werte bleiben Beziehung ein Schwefelverteilungskoeffizient für die während der gesamten Einbringung des Kalkes bis Schwefelverteilung zwischen Schlacke und Metall zu- zur 12ten Minute konstant. Nach der Einbringung ordnen. Eine Gleichung zur Erstellung der Schwefel- 55 des Kalkes steigt die Entkohlungsgeschwindigkeit bilanz gestattet die Berechnung des im Stahl zu er- zunächst auf 250 kg/min., während die Sauerstoffwartenden Schwefelgehaltes. Wenn dieser Gehalt zu leistung auf 150 m³/min. zurückgeht. Sodann sinken hoch werden sollte, wird der zu erreichende Phosphor- die beiden Werte bis zur 16.5ten Minute, so daß dann gehalt so weit verringert, bis der Schwefelgehalt den die Entkohlungsgeschwindigkeit 160 kg/min, und Sauvorgesehenen Mindestwert erreicht hat. 60 ersioffieistungliO~m³/min. betragen.

Die Durchführung des erfindungsgemäßen Ver- In der dritten Phase bleiben während der KaIk-

fahrens sei nachstehend an Hand der Figur und der zugabe von der 18ten bis zur 23ten Minute die Enttextlichen Angaben über den Chargenverlauf erläutert, kohlungsgeschwindigkeit zunächst mit 120 kg/min. Bei dieser Charge werden 121.8 t Flüssigroheisen und die Sauerstoffleistung mit 180 m³/min. konstant, mit einer Temperatur von 1285°C und 10.84 t Fest- 65 Nach Beendigung der Kalkzugabe steigt die Entroheisen eingesetzt, wobei sich eine Ausgangsanalyse kohlunesgeschwindickeit zunächst auf Ϊ80 kg/min., von 3.9% C, 1.76% P, 0.36% Si und 0,62% Mn während die Sauersioffleistung auf 25Om=¹ZmIn. erergibi. Hieraus sollen mittels des LD-AC-Verfahrens höht wird. Sodann geht die Entkohlungscsschwindig-

COPY

keit bis zur 26ten Minute auf 50 kg/min, zurück, während die Sauerstoffleistung auf einen Höchstwert von 400 m³/min. ansteigt.

Da der Linienzug der Entkohlungsgeschwindigkeit in eindeutiger Beziehung mit demjenigen der Ein- S dringfläche steht, kann man dem genannten Linienzug der Entkohlungsgeschwindigkeit dadurch folgen, daß man beispielsweise den Sauerstoffdruck und die Lanzenhöhe verändert. Man kann aber auch den zeitlichen Verlauf der Sauerstoffleistung leicht ver-

ändern, wie sich aus der Figur ergibt. Durch die letztgenannte Maßnahme erreicht man eine Anpassung der von der Schlacke aufgenommenen Sauerstoffmenge an die hierfür vorgesehene Sollwertvorgabe, während man durch Veränderung der Lanzenhöhe und — unter der Voraussetzung einer Änderung des Düsendurchmessers — des Sauerstoffdruckes sowie gegebenenfalls weiterer in der vorstehenden Beschreibung angegebenen Einflußgrößen die Eindringfläche in gewünschter Weise verändern kann.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen COPY

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Überwachung und selbsttätigen Regelung des in einem Sauerstoff-Aufblaskonverter durchgeführten Frisch Vorganges von Roheisen unter rechnerisch ermittelter Festlegung der erforderlichen Beschickung, wobei die Badentkohlung derart geregelt wird, daß sie je Zeiteinheit einen vorher bestimmten Verlauf einnimmt, und die Sauerstoffaufnahme der Schlacke über die Blasbedingungen geregelt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelung der Badentkohlung über die Größe der Fläche des Raumes, der durch die sich beim Auftreffen der jeweils noch unzerteilt bleibenden Frischsauerstoffstrahlen auf das Metallbad bildenden Vertiefung der Badoberfläche entsteht (Eindringfläche), erfolgt, und die Regelung der Sauerstoffaufnahme der Schlacke derart vorgenommen wird, daß sie je Zeiteinheit einen gleichfalls vorbestimmten Verlauf nimmt, ohne daß der Wert der Eindringfiäche durch die letztgenannte Regelung verändert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nach erfolgter Regelung der Eindringfiäche die Frischsauerstoffmenge derart geregelt wird, daß die von der Schlacke je Zeiteinheit aufgenommene Sauerstoffmenge der Sollwertvorgabe entspricht, und daß dann durch Änderung weiterer Einflußgrößen die durch die eingestellte Sauerstoffleistung eingetretene Änderung der Eindringfläche kompensiert wird.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2 für die statische Überwachung des in einem Sauerstoff-Aufblaskonverter durchgeführten Frischvorganges von Roheisen, wobei die einzusetzende Roheisenmenge aus der Eisenbilanz, die einzusetzende Menge an Kühlmitteln aus der Wärmebilanz, die einzusetzende Sauerstoffmenge aus der Sauerstoffbilanz und: die einzusetzende Kalkmenge aus der Kalkbilanz ermittelt werden, dadurch gekennzeichnet, daß für die Berücksichtigung des Verhaltens der Schlacke beim Frischen diejenigen Schlacken bestandteile CaO, SiO₂, P₂O₅, Fe_xO _v, MnO und MgO verwendet werden, die aus den nachstehenden Ansätzen durch Lösung eines Gleichungssystems von 6 Gleichungen mit 6 Unbekannten ermittelbar sind: