DE1583228C2

DE1583228C2 - Verfahren zur Überwachung und selbsttätigen Regelung des in einem Sauerstoff-Aufblaskonverter durchgeführten Frischvorganges von Roheisen

Info

Publication number: DE1583228C2
Application number: DE1583228A
Authority: DE
Inventors: Etienne Grivegnee Denis; Pau Emile Embourg Nilles
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: 1975-01-09
Also published as: NL6713782A; BE704338A; US3551140A; GB1153938A; DE1583228B1; NL142453B; FR1548479A; LU52150A1

Description

1. die Hauptbestandteile der Schlacke, und zwar CaO, SiO₂, P₂O₅, Fc_xOy, 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 geltender Mittelwert eingesetzt;

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

4. der Wert des Verhältnisses -g-~- der Schlacke

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

5. es wird davon ausgegangen, daß das jeweil; zur Anwendung.kommende Ternärdiagramm (CaO, FeO₁₁P₂O₅ für Phosphor-Roheisen und CaO, FeO, SiO₂ für Hämatit-Roheisen) eine gerade Linie für die Kalksättigung dei Schlacke ergibt und die Festlegung einer einfachen Relation zwischen der Basizitäi 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 Entkohlungsgeschwindigkcit steht.

5. 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 Kohlenstoff gehalten des Bades von 15% des Anfangskohlenstoffgehaltes des Roheisens oder weniger die Regelung der Eindringfläche durch eine Beziehung bestimmt wird, in welcher die Eindringfläche mittels eines Proportionalitätskoeffizienten K'K zu der Entkohlungsgeschwindigkeit in Beziehung steht, wobei K' 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.

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 läßt sich aus der Veröffentlichung »Beitrag zur Metallurgie des LD-Verfahrens« von E. Plöckinger und M. Wahlster, Techn. Mitt. Krupp, 1959, S. 295 und 296, entnehmen, daß man die Entkohlungsgeschwindigkeit über die angebotene Sauerstoffmenge je Zeiteinheit, nach-

stehend kurz Sauerstoff leistung genannt, regeln kann, welche vom Sauerstoff druck, 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 gezielten 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 Blasens 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 zwiichen der elektrisch isoliert aufgehängten Sauerstoffblaslanze und dem Metallbad als zusätzlicher Korrek-■ urwert in den Sollwertgeber für die genannte Saueritoffverteilung eingeführt.

Um die erfindungsgemäße Aufgabe, eine vorgegebene Badentkohlung 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 Beschickungsbedingungen während des Frischvorganges von Bedeutung ist. Hiervon ausgehend wird die genannte Aufgabe dadurch gelöst, daß die Regelung der Badentkohlung über die Größe der 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.

ίο 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 Eindring-

L5 fläche 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 zur Regelung der Badentkohlung verwenden läßt, wobei ein vorgegebener Sollwert der Badentkohlung erheblich besser einzuhalten ist als lediglich mit den hierfür bislang berücksichtigten Einflußgrößen. 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 welche 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 erfindungsgemäß vorgeschlagenen Maßnahmen sind in besonderem Maße für eine kontinuierliche Betriebsweise geeignet.

Die für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens erforderliche rechnerische Festlegung der Beschickungsbedingungen geht von einem Stand der Technik aus, wie er sich aus der Veröffentlichung »Problemstellung bei der Automatisierung des Sauerstoff-Auf blas-Verfahrens« von E. K a ρ f e r,

5 6

R. Lembcke und S. Winterfeld, Stahl und tätskoeffizienten K'K zu der Entkohlungsgeschwindig-Eisen, 1965, S. 331 bis 341, ergibt. Danach wird die keit in Beziehung steht, wobei K' etwa linear von 1 einzusetzende Roheisenmenge aus der Eisenbilanz, bis 0 abnimmt, während gleichzeitig der Kohlenstoffdie einzusetzende Menge an Kühlmitteln aus der gehalt des Bades von 15% des Anfangskohlenstoff-Wärmebilanz, die einzusetzende Sauerstoffmenge aus 5 gehaltes des Roheisens bis zu dem errechneten Endder Sauerstoffbilanz und die einzusetzende Kalkmenge wert abnimmt.

aus der Kalkbilanz ermittelt. Dies wird bei der vor- Das erfindungsgemäße Verfahren ist nicht auf die liegenden Erfindung in der Art durchgeführt, daß für Verwendung lediglich eines einzigen Frischsauerstoffdie Berücksichtigung des Verhaltens der Schlacke Strahles begrenzt. Man kann vielmehr gleichzeitig beim Frischen diejenigen Schlackenbestandteile CaO, io mit mehreren Frischsauerstoffstrahlen mittels einer SiO₃, P₂O₅, Fe_xO₂/, MnO und MgO verwendet werden, oder mehreren Lanzen blasen; die gesamte Eindringdie aus den nachstehenden Ansätzen durch Lösung fläche wird dann aus der Summe der einzelnen Eineines Gleichungssystems von 6 Gleichungen mit 6 Un- dringflächen eines jeden einzelnen Frischsauerstoffbekannten ermittelbar sind: Strahles ermittelt.

1. die Hauptbestandteile der Schlacke, und zwar ^l5 , ^U™. ^au.^ch j™ Falle vorübergehender Störungen an CaO, SiO₂, P₂O₅, Fc_xO,, MnO, MgO, kommen ^de" ^{fur d}f Durchfuhrung des vorgeschlagenen Verzu einem bestimmten Prozentsatz (etwa 100%) ^fahre"^s erforderlichen Vorrichtungen eine zuverlass.ge des Schlackengesamtgewichtes vor, der für einen Betriebsweise aufrechterhalten zu können, ist es angegebenen Stahlwerksbetrieb genau bekannt ist; gebracht, die Überwachung!!- und Steuerungseinnch-

2. für MgO wird ein für das jeweilige Stahlwerk gel- ^{20 tungen}'ⁿ T¹¹¹S^nS zweifacher Anordnung vorzutender Mittelwert eingesetzt· ^sehen· ^{Man kann dann beim Ausfa11} einzelner Gerate

3. eine Abhängigkeit des Gehaltes an MnO von ^^{ort auf die noch} funktionsfähigen Geräte umschal-

dem des Eisens wird vorausgesetzt; ' _, .. . . , , ...

g-Q Wenn Beschickungen insbesondere auf die vor-

4. der Wert des Verhältnisses der Schlacke as stehend vorgeschlagene Weise festgelegt wurden, und liefert eine vierte Beziehung, bei'der berücksich- ^wenn man weiterhin die zeitlichen Verläufe der Vertigt ist, daß die Gesamtmenge an P₂O₅ gleich dem nngerung des Kohlenstoffgehaltes des Bades und der Wert von verschlacktem P₂O₅ ist, während der Sauerstoffaufnahme durch die Schlacke kennt, laßt Gesamtwert von SiO₂ sich aus verschlacktem sich zunächst in einer fur jedes Stahlwerk spezifischen

³° ^'sedas Verhältnis zwischen der ermittelte E

Gs S₂ sich aus verschlacktem j p

SiO₂ und dem SiO₂ des Kalkes zusammensetzt; ³° ^'sedas Verhältnis zwischen der ermittelten Em-

5. es wird davon ausgegangen, daß das jeweils zur dnngflache und der Entkohlungsgeschwindigkeit beAnwendung kommende Ternärdiagramm (CaO, stimmen, fur weichen Zweck die tatsächliche Entkoh-FeO, P₂O₅ für Phosphor-Roheisen und CaO, !^geschwindigkeit ermittelt und zur Eindnngflache FeO, SiO₂ für Hämatit-Roheisen) eine gerade ⁱⁿ ?T, ""VT** ^wird" Durch Prüfung, ob die Linie für die Kalksättigung der Schlacke ergibt ³⁵ atsachhche Entkohlungsgeschw.nd.gkeit dem Ver- und die Festlegung einer einfachen Relation ^{lauf des} Sollwertes fur die Entkoh ungsgeschw.nd.gzwischen der Basizität der Schlacke und ihrem J^eit entspricht, kann man jederzeit überwachen ob Gehalt an Fe gestattet· ^{r Fnschvor}g^ang ^{in der} beabsichtigten Weise fort-

6. jeder in Abhängigkeit v'om Fe-Gehalt der Schlacke schreitet.. ^FÜT _A.^d™.^Ff.> ^{daß dies} ?<*' ^gegel?^{en sein} ermittelten Schlackenzusammensetzung entspricht ⁴° ^sollte; ^wird die Eindnngflache auf Grund ihres erbei der für den Stahl vorgesehenen Temperatur ^mittelten Verhältnisses zur Entkohlungsgeschwindigein Gehalt an P im Stahl. ^k _c ^eit™} ^{der Zie}'^setz"ⁿS verändert, die vorgesehene

Entkohlungsgeschwindigkeit herzustellen. Nach Fest-

Die gesetzmäßige Beziehung zwischen der im Me- legung der erwähnten Eindringfläche werden, wie vortallbad bestehenden Eindringfläche und der Entkoh- 45 geschlagen, die Blasebedingungen weiterhin so gelungsgeschwindigkeit unterliegt während der Dauer wählt, daß es zu der vorbestimmten Sauerstoffaufdes gesamten Frischvorganges einer Änderung. Um nähme durch die Schlacke kommt,
diese Änderung zu berücksichtigen, wird bei Ein- Somit sind im wesentlichen zwei Gesichtspunkte

dringtiefen des Fischsauerstoffstrahles zwischen 10% für die Regelung zu berücksichtigen, auf die nachste- und 75% der Höhe des sich in ruhendem Zustand be- 50 hend näher eingegangen wird.

findlichen Metallbades und bei Kohlenstoffgehalten Für den ersten dieser beiden Gesichtspunkte muß

des Bades zwischen 100 und 15% des Anfangskohlen- zunächst die Eindringfläche eines oder mehrerer stoffgehaltes des Roheisens die Regelung der .Ein- Frischsauerstoffstrahlen ermittelt werden, damit dann dringfläche durch eine Beziehung bestimmt, in deren Abhängigkeit von der Entkohlungsgeschwindigwelcher die Eindringfläche mittels eines im wesent- 55 keit festgestellt werden kann.

liehen konstanten Proportionalitätskoeffizienten K in Nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung wird

Beziehung zu der Entkohlungsgeschwindigkeit steht. für diesen Zweck zunächst die maximale Eindring-Wenn die Entkohlung bis auf 15% des Ursprung- tiefe der Frischsauerstoffstrahlen in das im Konverter liehen Kohlenstoffgehaltes fortgeschritten ist, wird befindliche und von einer Schlackenschicht bedeckte die Regelung der Eindringfläche durch eine Beziehung 60 Metallbad errechnet. Diesem Zweck dient zunächst bestimmt, in welcher sie mittels eines Proportionali- die nachstehende Formel (1):

A /—22 = β ■ \ ρ + a ■ Sc ■ \{p [- a ■ s_c) + H_L

rl ■ P

■obei:

A*

ds

P₀₂ =

Sauerstoffmenge in Nm³/Min.;
Durchmesser der Düse am Ausgangsquerschnitt in m;

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

(46.7- ¹¹⁴°

02

20

de =
ic =

a =

Hl

Durchmesser der Düsenausladung in m; Gewicht der auf dem Bad schwimmenden Schlacke in kg;

numerischer Koeffizient, der die Umwandlung der Dicke der auf dem Bad schwimmenden Schlackenschicht in das Äquivalent an ferrostatischer Höhe gestattet. Diese Dicke erhält man durch Teilung des Schlackengewichtes s_c durch das Produkt seiner Dichte mit dem Querschnitt des Konverters in Schlackenhöhe. Der Koeffizient »α« berücksichtigt das Verhältnis

Schlackendichte

Metalldichte

Höhe des unteren Lanzenendes über dem Bad in m;

die maximale Eindringtiefe des Frischsauerstoffstrahls in das Metallbad in der Achse des Frischsauerstoffstrahls. Diese Tiefe ist der Abstand zwischen der Badoberfläche vor dem Blasen und dem untersten Punkt der sich beim Blasen ergebenden Eindringfläche in m;
Größen in Abhängigkeit von Parametern wie zum Beispiel Strahltemperatur, Sauerstoffdichte, Flüssigkeitsdichte und Geschwindigkeitsverteilung im Gasstrahl. Diese Größen A, B, C sind bekannt, da die Verhältnisse ihrer Verbindung mit den Parametern selbst bekannt sind.

Die Lage derjenigen Punkte der Eindringfläche, bei lenen die Eindringtiefe ρ kleiner als ρ ist, steht in ieziehung zum Radius/·, den der jeweilige Punkt/?' on der Achse des Frischsauerstoffstrahls hat.

Man kann wiederum die vorstehend angegebene <ormel (1) anwenden, in der

— ρ durch p' ersetzt wird,

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

Logarithmus bezeichnet, während der an die Abkürzung exp sich anschließende Ausdruck der Exponent dieser Basiszahl ist).
5

Durch Anwendung der Formeln (1) und (2) kann man P in Abhängigkeit von (/·) 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

S= [2

j2-n-r(p')-dp',

4, B, C

_r< =

J₀₂

+ F-(H_L- I₁ + /), (Formel (2))

rinm angegeben wird,

r' = 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

E, F = bekannte Größen in Abhängigkeit von den gleichen Parametern wie A, B, C sind, (mit e ist die Basiszahl des natürlichen 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 Frischsauerstoffstrahlen kann man durch entprechende Berechnungen, die nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind, Rechnung tragen.

Um die Beziehung zwischen der Eindringfläche S und der Entkohlungsgeschwindigkeit aufzufinden, werden zweckmäßig graphische Darstellungen der Eindringfläche S und dem Verhältniswert Δ CIA t für verschiedene Eindringtiefen dargestellt. Dabei werden zweckmäßig die Darstellungen für Kohlenstoffgehalte zwischen 100 und 15% des ursprünglichen Kohlenstoffgehaltes und für die Kohlenstoffgehalte unter 15% des ursprünglichen Kohlenstoffgehaltes getrennt dargestellt und ausgewertet, wobei sich, wie bereits erwähnt, ein Proportionalitätskoeffizient K und ein Reduktionsfaktor K' ergibt, welch letzterer bei 15% des ursprünglichen Kohlenstoffgehaltes den Wert 1 und beim Endwert des Kohlenstoffgehaltes den Wert 0 hat. Zwischen diesen beiden Werten verändert sich der Reduktionsfaktor K' entsprechend dem geringer werdenden Kohlenstoffgehalt.

Beim Frischen mit mehreren Frischsauerstoffstrahlen kann man das beispielsweise angegebene Rechenverfahren für jeden einzelnen Frischsauerstoffstrahl anwenden und schließlich die Summe der einzelnen Eindringflächen bilden. Der für diese Summe gemeinschaftliche Proportionalitätskoeffizient K stellt dabei praktisch einen Mittelwert der Proportionalitätskoeffizienten der einzelnen Eindringflächen dar.

Gemäß dem zweiten der beiden Gesichtspunkte des erfindungsgemäßen Verfahrens muß die Sauerstoffaufnahme der Schlacke nach einem vorbestimmten Verlauf mit der Maßgabe erfolgen, daß sich der Wert der Eindringfläche 5 nicht ändert. Man kann die Blasbedingungen zu diesem Zweck durch die Veränderung der Höhe des unteren Lanzenendes über 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 Menge des eingeblasenen Sauerstoffes in Abhängigkeit von der Zeit läßt sich durch eine einfache Messung berücksichtigen. Die meßtechnische Erfassung der durch den Badkohlenstoff verbrauchten Sauerstoffmenge läßt sich durch qualitative und quantitative Untersuchung der Konvertergasmengen beim Austritt aus dem Konverter erfassen. Daraus ergibt sich die Gesamtmenge des von der Schlacke gebundenen Sauerstoffes als Rest. Man kann durch Vergleich dieser von der Schlacke gebundenen, auf die erwähnte

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Weise meßbaren Sauerstoffmenge mit einer Sollwert- mit 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 Linien-

diese Veränderungen hervorgerufenen Änderung der zug bezogen werden können. Der voll ausgezogene

Eindringfläche erforderlich. Linienzug 1 stellt die Entkohlungsgeschwindigkeit in

Die Entkohlungsgeschwindigkeit des Metallbades kg/min, dar, während der gestrichelt wiedergegebene

wird in der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Weise io Linienzug II die Sauerstoffleistung in m³/min. wieder-

mit 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 einge-

menge 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 Sauerstoffmenge 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 Eindringfläche 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°C, während

schnell ausgeglichen werden können. die Schlacke 46,8 CaO, 5% SiO₂ und 9,5% P₂O₃ auf-

Gleichzeitig werden durch die Erfindung die Roh- 40 weist. Damit ist das durch den Frischvorgang er-

stahlgcwichte, die Entphosphorung, Rückphospho- strebte Ziel mit hoher Genauigkeit erreicht,

rung und Phosphorverteilung, die Stahlendtemperatur 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-Aufblaskonverter anpassen. Von den ver- zur 6ten Minute die Entkohlungsgeschwindigkeit von schiedcnen 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 180 m³/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 nr'/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 erstoffleistung 80 m³/min. betragen.

Die Durchführung des erfindungsgemäßen Ver- In der dritten Phase bleiben während der KaIkfahrens 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 kohlungsgeschwindigkeit zunächst auf 180 kg/min., von 3,9% C, 1,76% P, 0,36% Si und 0,62% Mn während die Sauerstoffleistung auf 250 m³/min. erergibt. Hieraus sollen mittels des LD-AC-Verfahrens höht wird. Sodann geht die Entkohlungsgeschwindig-

:it bis zur 26ten Minute auf 50 kg/min, zurück, ahrend die Sauerstoffleistung auf einen Höchstwert >n 400 m³/min. ansteigt.

Da der Linienzug der Entkohlungsgeschwindigkeit eindeutiger Beziehung mit demjenigen der Ein-

ingfiäche steht, kann man dem genannten Linienzug :r Entkohlungsgeschwindigkeit dadurch folgen, daß an beispielsweise den Sauerstoffdruck und die inzenhöhe verändert. Man kann aber auch den etlichen 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 ίο in gewünschter Weise verändern kann.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. 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 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 Eindringfläche durch die letztgenannte Regelung verändert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, 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 Einnußgrößen die durch die eingestellte Sauersloffleistung 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 Schlackenbestandteile CaO, SiO₂, P₂O₅, Fe_xOy, MnO und MgO verwendet werden, die aus den nachstehenden Ansätzen durch Lösung eines Gleichungssystems von 6 Gleichungen mit 6 Unbekannten ermittelbar sind: