DE1648962A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung des Kohlenstoffgehalts einer Metallschmelze,z.B. einer Stahlschmelze in einem Blasstahlkonverter - Google Patents

Description

Dr. W. Schalk · Dipi.-i.ng. P. Wirth · Dipi.-ing. G. Dannenberg

Dr. V. SCHMIED-KOWARZIK · Dr. P. WEINHOLD

■f.

6 FRANKFURTAM MAIN

CR. ESCHENHEIMER STR. 39

31* Oktober 1967 Oase 63:5510

PW/Lu/ki

EOPPIKS COMP.AOT, INC. Pittsburgh, Pa. / USA

Verfahren und. Vorrichtung zur Bestimmung des Kohlenstoffgehalts einer Metallschmelze, z. B. einer Stahlschmelze in einem Blasstahlkonverter I

Die Erfindung bezieht sich auf die Kohlenstoffbestimmung und betrifft insbesondere ein verbessertes Verfahren und eine verbesserte Vorrichtung zur Bestimmung sowohl des Kohlenstoffgehaltes einer Metallschmelze, z. B, einer Stahlschmelze, als auch des 3?eO-Gehalts der Schlacke in einem metallurgischen Ofen, ζ. B. in einem basischen Blasstahlofen. Die Erfindung stellt eine Weiterentwicklung und Verbesserung des Gegenstandes der deutschen Patentanmeldung K 58 018 VIa/18b derselben Anmelderin dar.

Bei der Stahlherstellung in einem basischen Blas stahlkonverter wird zunächst Schrott und heißes flüssiges Metall in den gekippten Konverter eingeführt und dann nach Aufrichten des Konverters eine Sauerstoffblaslanze durch die Konvertermündung eingeführt und soweit abgesenkt, daß der Abstand zwischen dem Mundstück der Lanze und dem Metallbadspiegel nur einige Dezimeter beträgt. Dann wird mittel© der Lanze Sauerstoff in das Reaktionsgefäß eingeführt

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-BAD

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und sofort treten chemische Reaktionen zwischen'dem. Sauerstoff und dem geschmolzenen Metall auf. Während der Verbrennungsphase bzw. der Kohlenstoffblasperiode werden Kalkstein und andere Stoffe ' je nach den Erfordernissen hinzugefügt, und der Kohlenstoff der Schmelze wird praktisch vollständig verbraucht.

Die Steuerung bzw. Kontrolle des Kohlenstoffgehaltes von in einem basischen Ofen hergestelltem Blasstahl ist im allgemeinen schwieriger als die Steuerung und Kontrolle des Kohlenstoffgehaltes von Stahl, der in anderen metallurgischen Ofentypen hergestellt wird, weil kein einfaches wirksames Verfahren zur Verfügung steht, entweder die aus der Stahlschmelze entfernte oder die in der Stahlschmelze verbleibende Kohlenstoff menge zu bestimmen. In anderen metallurgischen öfen, bei denen die Schmelzstoffe bzw. die Schmelzen relativ lange im Ofen gehalten werden, kann die Schmelze beobachtet und es können in regelmäßigen Abständen zur Analyse Proben entnommen werden. S4* In einem basischen Blas stahlkonverter bleibt die Schmelze jedoch nur relativ kurze Zeit, so daß sie nicht einfach beobachtet werden kann und die Probenahme schwierig ist. Dabei ist es nämlich notwendig, da« Sauerstoffeinblasen zu unter-

/und

brechen, das Reaktionsgefäß zu kippen, um überhaupt eine Schmelzprobe entnehmen zu können; dann muß der Ofen wieder aufgerichtet und das Sauerstoffblasen fortgesetzt werden. Diese Verfahrensweise ist daher zeitaufwendig und kostspielig. Bisher hat man die aus einer Schmelze entfernte Kohlenstoffmenge in Kenntnis des Anfangskohl ens to ffgehaltes der Stoffe in dem Ofen und der während der Blasperiode verbrauchten Sauerstoffmenge geschätzt. Es ist jedoch offensichtlich, daß eine Reihe von Faktoren, wie z. B. unter-

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BAD ORIGINAL·

schiedliche Abstände zwischen Lanze und Badspiegel, Veränderungen des Zustande des Keaktionsgefässes, Analysenfehler der anfänglich in den Ofen eingeführten Schmelzstoffe, Änderungen -in der Art und Weise des Sauerstoffeinblasens und Zündverzögerung, den Schmelzprozeß beeinflussen und nicht zufriedenstellende Chargen zur Folge haben.

Es ist im allgemeinen schwierig, visuell den Zeitpunkt zu beistimmen, zu dem der Prischprozeß abgebrochen werden muß, und folglich kann die Schmelze unbeabsichtigt zu lange gefrischt Jj werden. Das hat zur Folge, daß die Schmelze nach der Entnahme aus dem Reaktionsgefäß aufgekohlt werden muß. Die Verhinderung des bisher unabwendbaren Überfrischens bietet beträchtliche Vorteile, z. B. eine Verringerung der Behandlungszeit einer jeden Charge, einen geringeren Sauerstoffverbrauch, eine bessere Temperaturführung für jede Charge bzw. Schmelze, eine höhere Ausbeute für jede Charge, weil durch das Überblasen Stahl verbraucht wird, und im allgemeinen eine bessere Stahlqualitat.

Es ist zwar bereits versucht worden, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Ermittlung des aus der Schmelze in einem Blaestahlofen entfernten und in der Schmelze verbleibenden Kohlenstoffgehaltes zu schaffen, jedoch hat keines der bekannten Verfahren vollkommen zufriedenstellende Ergebnisse geliefert.

Das ist auf die Änderungen in der Zusammensetzung der Abgase nach ihrer vollständigen Verbrennung und insbesondere darauf zurückzuführen, daß der Feuchtigkeitsgehalt in weiten Grenzen schwankt,

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so daß es praktisch unmöglich ist, eine Analyse bzw. eine genaue Dur ehflußmengenmes sung des Gases im Abgasleitungssystem vorzunehmen.

Erfindungsgemäß läßt man nun eine erste Teilmenge der Abgase

eines basischen Blas stahl ο fens in eine erste Leitung strömen, und die Druckdifferenz der Abgase wird an einem Hindernis im Strömungsweg der Gase, z. B. an einer Drosselstelle, an einem Staukörper, an einer Verengung in der Leitung oder dergleichen ermittelt. Eine zweite Teilmenge der Gase läßt man in eine zweite Leitung strömen, und zwar an einem Strömungshindernis vorbei, das dieselbe Form aufweist wie das Strömungshindernis in der ersten Leitung, jedoch kleiner ist als dieses, wobei beide in einem bestimmten Größehverhältnis zueinander stehen. Die Druckdifferenz dieser zweiten Teilgasmenge an dem Strömungshindernis im zweiten Strömungsweg wird ebenfalls gemessen, reguliert und in einem bestimmten Verhältnis zu derjenigen Druckdifferenz gehalten, die in der ersten Teilgasmenge an dem in der ersten Leitung vorgesehenen Strömungshindernis auftritt. Die zweite Teilgasmenge wird dann abgekühlt und eventuell vorhandenes Kondenswasser abgetrennt und entfernt; danach werden Druck, Temperatur, Restfeuchtigkeit und der Differenzdruck mittels eines Strömungsmeßeleimtes ermittelt.

In der zweiten Teilgasmenge werden die jeweiligen Gehalte an Sauerstoff und Kohlendioxyd bestimmt, und aus diesen und anderen Werten, wie z. B. Temperatur, Druck, Feuchtigkeit und atmosphärischem Druck, wird die Kohl ens to ff menge sowohl in den Abgasen als auch in der Schmelze von einem Computer errechnet.

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Aus metallurgischen Gründen ist es erwünscht, auch, den FeO-Gehalt der Schlacke zu kennen, und die vorliegende Erfindung ermöglicht die Bestimmung dieses Wertes. In Kenntnis des FeO-Gehaltes der Schlacke ist es dann möglich, durch Einstellen des Abstandes der Lanzenspitze von der Badoberfläche die Schmelze zu steuern bzw. zu kontrollieren.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist folgende Teile auf; Eine erste Leitung, in der eine erste Teilmenge der Gase strömt; eine zweite Leitung, in der eine zweite Teilmenge der Abgase strömtj _v| eine Einrichtung, die es gestattet, die auf die Zeiteinheit bezogene Durchflußmenge der zweiten Teilgasmenge zu regulieren und sie proportional zu der auf die Zeiteinheit bezogenes. Durchflußmenge der ersten Teilgasmenge zu halten, ohne daß es dabei nötig ist, irgendeine Ermittlung der Zusammensetzung dieser Gase vorzunehmen; eine weitere Einrichtung, mittels der die zweite Teilgasmenge bis auf eine Temperatur abgekühlt werden kann, bei der der Feuchtigkeitsgehalt relativ stabil ist; «b* Einrichtungen zum Messen von Druck, Temperatur, Differenzdruck durch ein g Strömungselement, Feuchtigkeit, Sauerstoffgehalt und Kohlendioxydgehalt der gekühlten und stabilisierten zweiten Teilgasmenge; und eine Recheneinrichtung (Computer), in die die Werte für Sauerstoff, Kohlendioxyd und andere damit zusammenhängende Daten eingegeben werden und die aus diesen Daten den Kohlenstoff gehalt sowohl der Abgase als auch der Stahlschmelze errechnet.

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Im folgenden ist die Erfindung anhand der Zeichnungen beispielsweise näher erläutert, und zwar zeigen; ..

Fig. 1 ein sehemaiisches Strömungsschaubild einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung; und

Pig. 2 ein schematisch.es e3ä£trisches Schaltbild für die Torrichtung gemäß Fig. 1.

^ Fig. 1 zeigt die folgenden Haupteinrichtungen bzw. -teile:

Ein Abzugsrohr in Form eines Yenturirohrs 11, einen Wärmetauscher bzw. Kondensator 13, einen Eduktor 15, einen Sauers to ff analysator 17, einen Kohlendioxydanalysator 21 und einen Computer 23. Die übrigen Zusatzgeräte werden weiter unten beschrieben.

Das Yenturi-Rohr 11 weist einen unteren zylindrischen Hauptteil 25, der seitlich, mit einer Gaseintrittsleitung und einer entsprechenden Öffnung 27 versehen ist, und einen oberen konischen Hauptteil 29 auf. An dem enigen Ende des oberen konischen Haupt-™' teils 29 ist eine übliche Yenturi-Düse 31 vorgesehen, an deren freiem Ende, wie aus der Zeichnung hervorgeht, eine weitere ' konisch ausgebildete G-asauslaßleitung 33 für die Abgase angeschlossen ist, die sich in umgekehrter Richtung verjüngt. In dem unteren zylindrischen Hauptteil 25 ist auch eine Austrittsleitung mit einer entsprechenden Austritts öffnung 35 für die Abgase vorgesehen, durch die eine Abgasprobenmenge strömt und an die eine erste übliche Yenturi-Düse 37 von kleinerem Durchmesser angeschlossen ist. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung stehen die Hauptventuri-Düse 31 und die erste YenturA-

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Düse 37 mit kleinerem Durchmesser in einem bestimmten ELäehenverhältnis zueinander. Dieses 3?läehenv©rhältnis kann s. B. 10 000-s 1 betragen. Die Strömung der Gase in der Yenturi-Düse 37 mit dem kleineren Durchmesser wird durch Regulieren des Ventils 71 (weiter unten erläutert) in dem eingestellten Verhältnis gehalten. Die Venturi-Düse 31 und die Venturi-Düse 37 · sind jeweils mit einer üblichen Druekdifferenzmeßeinriehtung 39 und mit einem !Transmitter 41 (Meßwertumfonaer bzw* -geber) versehen* Jeder der Druckdifferenztransmitter 41 ist" auf elektrischem Wege mit einer üblichen Einrichtung 43 zur Steuerung des Druck- (J differenzverhältniss es verbunden,

Das Auslaßende der Ye&t&ri-Düse 37 ist an das Einläßende eines üblichen Wärmetauschers bzw. Kondensators 13 angeschlossen, der mit einer Einlaßleitung 45 und mit einer Auslaßleitung 47 für ein strömungsfähiges Medium versehen ist und außerdem einen nicht gezeigten Kondensatauslaß für das aus der Gasprobe kondensierte Wasser aufweist. Das Auslaßende des Kondensators 13 ist an das Einlaßende einer zweiten kleineren Venturi-Düse 49 angeschlossen, ^ die der ersten kleineren Venturi-Düse 37 gleicht. Im Bereich der zweiten kleineren Venturi-Düse 49 ist ein Druckdifferenzmeßgerät

mit y_em .

w&ik ein Transmitter 51 vorgesehen« Das Auslaßehde der zweiten kleineren Venturi-Düse 49 ist Über eine Leitung 52 an das Einlaßende eines üblichen Eduktors 15 in der Art eines Gebläses bzw. Ventilators angeschlossen. Es ist zweckmäßig, an die Leitung 52

mit .

eine Druckmeßeinrichtung WMfc einem !Transmitter 53, ferner eine übliche Peuchtigkeitsmeßeinrichtung«Se einen Transmitter 54 und einen üblichen Temperaturfühler 57 anzuschließen, der mit

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einer-üblichen Temperaturmeßeinrichtung und einem Transmitter 55 in Verbindung: stellt. Der Temperatur transmitter 55 ist auf elektrischem Wege mit einer üblichen Einrichtung 59 zum Regulieren bzw. Steuern der Temperatur verbunden; die Temperatursteuereinrichtung 59 kann mechanisch oder auf irgendeine andere Art und Weise mit einem Temperaturregulier- bzw. -steuerventil 60 verbunden sein, das in der zum Kondensator führenden Einlaßleitung 45 für das strömungs'fähige Medium angeordnet ist.

Es ist zweckmäßig, an das Auslaßende des Eduktors 15 eine Leitung 61 und an diese Leitung eine Vielzahl von Zweigleitungen anzuschließen. Eine derartige Zweigleitung 63 ist mit dem „Einlaß eines üblichen Sauerstoffanalysators 17 verbunden und eine andere Zweigleitung 67 führt zum Einlaß eines üblichen Kohl endi oxy danalysators 21. Die Hauptleitung 61 ist außerdem zweckmäßigerweise über ein Ventil 71 zur Regulierung der Durchflußmenge an einer Abgasleitung 69 angeschlossen. Das Ventil kann über eine übliche VentilstellEinrichtung 73 betätigt werden. Mit Hilfe des Durehflußmengeregulierventils 71 wird das feste Verhältnis, das ,wie angegeben, in der Größenordnung 10 000 : 1 liegen kann, zwischen der Hauptdüse 31 und der kleineren Düse 37 aufrechterhalten, so daß die in der Zeiteinheit durch die kleinere Düse 37 strömende Gasmenge repräsentativ für diejenige Gasmenge ist, die in irgendeinem beliebigen Zeitpunkt in der Zeiteinheit durch das Venturi-Rohr 11 strömt. '

Aus Pig. 2 ist ersichtlich, daß die verschiedenen Transmitter, Steuergeräte, Analysatoren und Aufzeichnungsgeräte von einer

geeigneten Energiequelle aus mit elektrischer Energie gespeist und mittels elektrischer Verdrahtung an einen Computer 23 ange-· schlossen werden können. Die Stelleinrichtung 73 für das Ventil ist über elektrische Leitungen 83ψ wie aus Fig. 1 ersichtlich, auch an die Einrichtung 43 zur Steuerung des Druckdifferenzverhältnisses angeschlossen.

Die Betriebsweise der erfindungsgemäßen Torrichtung soll nun zunächst unter Bezugnahme auf Fig. 1 erläutert werden. - Die Abgase eines üblichen basischen Blasstahlkonverters werden im allgemeinen nach Verbrennung unter Luftüberschuß durch eine nicht gezeigte Grasreinigungseinrichtung geführt, bevor sie über die Leitung 27 in das Venturi-Rohr 11 gelangen. Eine größere erste Teilmenge der Ofenabgase durchströmt die Haupt-Venturi-Düse 31 und die darin auftretenden Druckdifferenz kann mittels eines Druckdifferenztransmitters 39 "gemessen werden. Die kleinere zweite Teilmenge der Ofenabgase strömt aus dem unteren Hauptteil des Venturi-Rohrs 11 als Probenstrom über die Auslaßleitung 35 durch die erste kleinere Venturidüse 37. (Die Druckdifferenz des ProbengasStroms, d.h. der zweiten Abgasteilmenge kann an der ersten kleineren Venturi-Düse 37 gemessen werden). Wie erwähnt, ist die Einrichtung 43 zur Steuerung des Druckdifferenzverhältnisses auf elektrischem Wege an die Druckdifferenztransmitter 39» 41 angeschlossen; ferner ist die Einrichtung 43 zur Steuerung des Druckdifferenzverhältnisses auf elektrischem Wege an die Ventilstelleinrichtung 73 angeschlossen. Die Einrichtung 43 zur Steuerung des Druckdifferenzverhältnisses und die Ventilstelleinrichtung 73 haben die Aufgabe,

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das Steuerventil 71 zu regulieren und auf diese Weise die* "Strömung der Abgase in der Leitung 61 zu steuern. Durch Betätigung

der Einrichtung 43 zur Steuerung des Druckdifferenzverhältnisses ' kann die auf die Zeiteinheit bezogene Durchflußmenge der zweiten Abgas te ilmenge in einem proportionalen Verhältnis zu der auf die Zeiteinheit bezogenen Durchflußmenge der ersten Abgasteilmenge .

in dem Venturi-Rohr 11 gehalten werden, ohne daß es notwendig ist, die auf die Zeiteinheit bezogene Durchflußmenge einer der beiden Teilströme zu ■■■ bestimmen.

Die Temperatur des zweiten Teilgasstromes liegt beträchtlich über derjenigen Gastemperatur, der der Sauerstoffanalysator 17 und der Kohlendioxydanalysator 21 noch ausgesetzt werden können, ohne daß die Sicherheit beeinträchtigt wird. --Darüber» hinaus enthält der zweite Teilgasstrom, der dieselbe Zusammensetzung aufweist wie der erste Teilgasstrom, noch beträchtliche feuchtigkeit. Daher wird der zweite Teilgasstrom durch den Wärmetauscher bzw. Kondensator 13 geleitet, in dem die Gase entfeuchtet und auf eine geeignete:.· Temperatur abgekühlt werden. Der gekühlte und getrocknete zweite Teilgasstrom tritt nach Abtrennung und Entfernung der kondensierten feuchtigkeit aus dem Kondensator 13 aus und gelangt durch die zweite kleinere Venturi-Düse 49 in die Leitung 52. Der Druckabfall im zweiten Teilgasstrom wird im Bereich der zweiten Yenturi-Düse 49 gemessen,und der Meßwert wird mittels des Transmitters 51 zu einem Computer 23 übertragen. Danach werden die gemessenen Werte der Feuchtigkeit, des Drucks und der Temperatur der zweiten Teilgasmenge von den jeweiligen

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Transmitter^. 54» 53, 55 zu dem Computer 23 überragen«

Weil die Energie dee zweiten Teilgasstromes beim Austritt aus der zweiten "Venturi-Düse 49 niedriger sein kann als erwünscht, ist es zweckmäßig, an dieser Stelle die Energie des zweiten Teilgasstroms zu erhöhen. Dies kann auf einfache Weise mittels des üblichen Eduktors 15 nach Art eines Gebläses oder Ventilators erreicht werden, so-daß die Energie des den Eduktor15 verlassenden zweiten Teilgasstroms zum Durchströmen der restlichen Teile der Leitung 61, der Zweigleitungen 63, 67 und der Abgasleitung 69 ausreicht. Gasproben können nun über die Zweigleitung 63 in den Sauerstoffanalysator 17 und über die Zweigleitung 67 in den Kohlendioxydanalysator 21 eingeführt werden. Weiter oben wurde bereits ausgeführt, daß die Strömung der zweiten Teilgasmenge in der Leitung 61 mittels des Steuerrentiis 71 so reguliert bzw. gesteuert wird, daß die auf die Zeiteinheit bezogene Strömungsmenge der zweiten Teilgasmenge der auf die Zeiteinheit bezogenen Strömungsmenge der ersten Teilgasmenge proportional ist. Die in den entsprechenden Analysatoren 17 und 21 gemessenen Werte der Sauerstoffmenge und der Kohlendioxydmenge werden an den Computer 23 übermittelt. Außer diesen Werten und den anderen weiter oben erwähnten Werten wird zweckmäßigerweise auch der barometrische Druck' gemessen und an den Computer übermittelt. Die Messung des barometrischen Drucks kann mittels eines üblichen Barometers 85 (Fig. 2) vorgenommen werden*

Der Computer kann an eine Anzeige- und Aufzeichnungseinrichtung * 56 angeschlossen sein.

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Um die Kohl ens toff menge in der Schmelze in irgendeinem beliebigen Zeitpunkt -während des Blasverfahrens zu bestimmen, ist es notwendig, zuerst die anfänglich in den Beschickungs- bzw. Schmelzstoffen enthaltene Kohlenstoffmenge zu bestimmen und diesen Wert in den Computer 23 einzugeben. Nach Einschaltung der verschiedenen Transmitter, Steuergeräte und Analysatoren kann mit dem Blasen bzw. irischen begonnen werden, wie weiter oben ausgeführt. Wenn nun die Abgase in der angegebenen Weise strömen, übertragen die verschiedenen !eile der erfindungsgemäßen Vorrichtung die von ihnen ermittelten Daten an dem Computer, der unmittelbar nach Eingang der Informationen die Kohlenstoff menge in den Abgasen und die in der Schmelze verbleibende Kohlenstoff menge für jeden beliebigen Zeitpunkt bestimmt. Der Schmelzer am konverter erfährt somit vom Computer den Kohlenstoffgehalt der Schmelze zu jedem beliebigen Zeitpunkt und er kann daher in Übereinstimmung mit dem erwünschten Kohlenstoffgehalt des jeweils hergestellten Stahls den Endpunkt festlegen, andern der BlasVorgang abgebrochen wird.

; ^:: ■-..'■■ ■.; ■■■■■■.-

Der Computer 23 wird beispielsweise folgende typischen Berechnungen ausführen.

Sine Abgasprobenmenge wird durch die Venturi-DUse 49 hindurchgefülirt und auf ungefähr 38° C abgekühlt. Die Temperatiir der Probe kann im Bereich zwischen 35° Q bie 40» 6- 0 liegen. Eine gesättigte Gasprobe enthält bei 38° Ö 0_f0646 moiν Wasserdampf je mol. Gas.

Der Druckabfall A P wird mittels des Druckdifferenztransmitters 51 gemessen; der Überdruck wird mittels des Drucktransmitters 55 gemessen; der absolute barometrische Druck wird mittels des Barometers 85 gemessen; und die !Temperatur wird in Grad Celsius mittels des Eemperaturtransmitters 55 gemessen.

Wenn nun !Lj. die molare Konzentration von Stickstoff (H₂) Gesamtgas und N₀₀ , H₀ und I„ _o die jeweiligen molaren Konzentrationen von GO₂, 0„ und HgO in dem Gesamtgas bedeuten, dann kann man nach der Bestimmung der Werte für N₀₀ , N_Q und H_{H 0}

folgende Gleichung anschreiben:

und die Gesamtzusammensetzung der Gasprobe ist:

Unter der Annahme, daß das spezifische Gewicht von Luft = 1 ist, ergibt sich das spezifische Gesamtgewicht des Gases an der Venturi- | Düse 49 aus der Beziehung:

spezif. Gewicht y= 1_;5208 N₀₀ + 0,6232 % _Q + 1,1046 N₀ +

0,9721 H₁₁ (2)

Die Faktoren eines jeden Summanden sind die Molekulargewichte der Bestandteile, dividiert durch das durchschnittliche Molekulargewicht von Luft, multipliziert mit den unten angegebenen Paktoren,

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durch die unter Berücksichtugung der physikalischen Bedingungen, denen die Gasprobe unterliegt, die jeweilige Abweichung vom * idealen Gasgesetz (Ri/PV-Korrekturen) berücksichtigt werden soll,

GO₂ 1_;OOO93 (bei 17 # und 38° C) H₂O 1_;002 (bei ges. und 38° 0) O₂ 1_;002 (bei 15 1" und 38° C)

Es wird angenommen, daß das atmosphärische N₂ aus 1,18 $> Argon und aus 98,82 % U₂ besteht.

Bas Durchflußvolumen Έ pro Zeiteinheit, gemessen in Sesakafcik« «•^•B Km /see. durch die Venturi-Düse 39 ergibt sich somit aus der Beziehung:

ges = K Υ/ΔΡ . (F_g + P_b) (3)

Darin bedeutens

Druckdifferenz
P_n. Überdruck
P^ barometrischer Druck
T !Temperatur des Gases in ⁰K
ψ spezifisches Gewicht

K ist ein Faktor, der so gewäh*lt wird, daß sich unter Berücksichtigung des jeweils verwendeten Meßelements E ges. in Nm /see. ergibt.

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Die Menge an GO₂, die infolge Lösung in dem Kondensat der Gas-

■ in

probe verloren geht, hängt von der Kondensatmenge «« irgendeinem beliebigen Zeltpunkt ab, und die Kondensatmenge 4& irgendeinem * \ beliebigen Zeitpunkt hängt wiederum von der t SprÜhwaösermenge ab, die zum Abkühlen des Gases auf eine gegebene !temperatur (z.B. auf 260° G) im Anschluß an die vollständige Verbrennung allen in dem Reaktionsgefäß entstehenden Kohlen-

/verwendet wird,
monoxy*zu COgT folglich ist die Kondensatmenge in irgendeinem beliebigen Zeitpunkt nach einer groben Schätzung von der Konzentration des CO₂ in dem betreffenden Zeitpunkt abhängig. Unter Zugrundelegung dieser Beziehung und der bekannten Iiöslichkeitsverteilung von GO₂ in Wasser muß eine Korrektur zur Berücksichtigung der GO₂-Terluste in dem Kondensat angebracht werden. Mithinreichender Genauigkeit ist dabei die Gleichung anwendbar:

korrigiert = H₀₀ χ (1,0005 - 0*000018 ) (4)

² °°2

Wenn der Wert für ITq₀ kleiner als 0,036 ist, iet die Korrektur ohne Bedeutung und wird dann nicht angebracht.

Die durch den Abgasabzug abgehenden trockenen Bestandteile sind:

H₀O₂ (korrigiert) χ Fg_8831111. χ 10⁴ = P₀₀₂ (5)

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Der Faktor ICH" repräsentiert das Verhältnis der nicht stabilisierten Gasprobe zu der Gesamtgasmenge in dem Abzugsrohr. Fqq

F_n und lf._r sind dann die augenblicklichen Durchflußvolumen

^Ü2 V
pro Zeiteinheit jeder dieser verschiedenen Bestandteile in dem durch das Abzugsrohr abgehenden Gas. Betrachtet man die integrierten Gasdurchflfcußmengen für die Zeitwynn» t, dann kann man die folgende Gleichung anschreiben:

s= Q_nn zum Zeitpunkt t (8)

J₂ OU₂

Darin ist F₀₀... = der augenblicklichen auf die Zeiteinheit bezogenen Gasdurchflußmengen von COg in jeder aufeinanderfolgenden Zeitspanne, und

ist die gesamte COp-Menge vom Beginn der Blasperiode bis zum Zeitpunkt t.

In gleicher Weise gelten für die anderen Bestandteile folgende Gleichungen!

F_n = Q_n im Zeitpunkt t (9)

t ·

E« = Q im Zeitpunkt t (10)

JN₂ JN₂

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Der Wert Q_nn (t) wird für die Zeitverzögerung bzw. Zeitspanne υυ₂

(time lag) korrigiert, die zwischen der Probenentnahme und der Ausführung der Analyse liegt, und zwar dadurch, daß au diesem Wert eine Größe hinzuaddiert wird, die aus der Rate d©r Kohlenstoff abführung aus der Schmelze in Verbindung mit jedem folgenden Gehalt an in der Schmelze verbleibendem Kohlenstoff abgeleitet wird. ^s

Der Kohlenstoff in den Abgasen entstammt den folgenden Quellens

G in der Schmelze
CO₂ aus Kalkstein

CO₀ in der Luft (0,0005 x Q*r )

C aus der Zustellung des Ofens; der Kohlenstoff der Zustellung gelangt nach einer zeitabhängigen Punktion in die Schmelze«

Somit ergibt sich für die Restkohlenstoff menge. C^. im Zeitpunkt t (C. gemessen in lbs (pounds)):

C_t = C₃ - O_;O3O96 (Q_Go₂ - 0,0005 Q^) _t + 0,12 χ

Darin bedeutet:

Cg die anfangs in der Schmelze enthaltene Kohlenstoff menge C^j teil« die Kohlenstoffmenge, die sloh im Zeitpunkt t ia/Reaktion·

/es

gefäß'befindet} und

die anderen Ausdrücke beziehen sich auf die Kohlenstoffmenge in der Luft und im Kalk.

*) der Zustellung des

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Der Wert für den aus dem Kalkstein frei gesetzten Kohlenstoff (0,12 χ CaGO*) sollte mit einem Ergänzungsfaktor multipliziert werden, der auf einer Analyse des Kalksteins beruht, Pur jede im Stahlwerk angelieferte und verwendete Kalkst eins endung wird ein neuer Paktor ermittelt und in den Computer 23 eingegeben, der dann diesen Korrektionsfaktor in der Gleichung berücksichtigt.

Der Korrekturbeiwert zur Berücksichtigung des aus der Zustellung freigesetzten Kohlenstoffs, ^₂ + -,-, +,ist aus dem Kohlenstoffgehalt der Zustellung und der in der Zeiteinheit verlorengehenden Menge der Zustellung abgeleitet.

Der Prozentwert für G ergibt sich nun aus folgender Beziehung:

^¥t Bad
Darin ist W^ _Bad ^a Chargengewicht minus Si minus Pe in der Schlacke minus (Ο« - Cj.) j darin ist wiederum das Gewicht der Charge gleich dem Gewicht des heißen Metalls plus dem Gewicht des Schrotts.

AuBer zur Berechnung des in der Schmelze verbleibenden Kohlenstoffgehalts im Zeitpunkt t, wie vorstehend beschrieben, können die Ergebnisse der mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung und dem erfindungsgemäßen Verfahren vorgenommenen Gasanalyse auch dazu verwendet werden, den Gehalt an PeO in der Schlacke im Zeitpunkt t zu berechnen? sie können ferner dazu dienen, die Temperatur des Bades und der Schlacke im Zeitpunkt t zu berechnen. Dies kann nach einer der folgenden Methoden geschehen, wobei der Computer 23 die Ergebnisse liefert.

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Zur Berechnung des FeO in der Schlacke muß man die Verteilung des mit der Lanze zugeführten Sauerstoffs auf die als Gas emittierten Oxyde und auf die im Reaktionsgefäß verbleibenden Oxyde kennen. · Die Menge an mit der Lanze zugeführtem. Sauerstoff (Og), die sich im Zeitpunkt t noch im Reaktionsgefäß befindet, kann aus folgender Beziehung ermittelt werden; darin ist'die im Zeitpunkt t im Reaktionsgefäß vorhandene Sauerstoff menge in pounds mit dem Symbol ¥_n9 (t) bezeichnet:

(t) = 0,08275 ( Q_{lanze 0}, /_tv - 0,00026

(13)

Der eckige Klammer aus druck besteht aus den integrierten Gesamtmengen von CO«» Ο« und Np im Zeitpunkt t aus der Gasanalyse, und der letzte Ausdruck ist gleich dem Sauerstoff, der sich im Zeitpunkt t im Staub befindet, wobei angenommen wird, daß die Staubemission proportional der Rate der Kohlenstoffabführung ist, und wobei weiter hin angenommen wird, daß insgesamt 50 pounds Staub je Tonne Bloek- bzw. Brammenstahl erzeugt werden.

Dann ergibt sich die Menge (in pounds) an PeO in der Schlacke im Zeitpunkt t aus folgender Gleichung!

154.9 (^PB ~ ^Pt^ - 32.07 ^^SB~^St^ ' TT²^ I (H)'

Die verschiedenen Ausdrücke in dieser Gleichung repräsentieren den im Zeitpunkt t zum Oxydieren von Silizium (Si), Mangan (Mn), Phosphor (P) und Schwefel (S) verwendeten Lanzen-Sauerstoff. Der

Ausdruck - w-²— ist das Gewicht von gelöstem Sauerstoff bei einem . t

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Schmelz engewicht von 300 000 lbs., worin der Prozentwert für gelöstes O = dem Ausdruck » ^{der aus dem} P^ozentwert von in lösung bleibendem G abgeleitet ist.

Die Methode zur Berechnung der !Temperatur des Schmelzbades und der Schlacke im Zeitpunkt t stimmt genau mit dem Verfahren überein, das zur Berechnung der Endtemperatur des Bades und der Schlacke für die fertig gestellte Schmelze bei der anfänglichen Chargenberechnung angewendet wird, mit der Ausnahme, daß die integrierten Reaktionswärmemengen für die Kohl ens to ff abführung und für die Er-™ zeugung von PeO die Wärmemenge für abgeführten Kohlenstoff und für erzeugtes PeO im Zeitpunkt t sind, anstelle der Endbedingungen,

In gleicher Weise werden die Wärmeverluste, die z. B. infolge der Abstrahlung von Wärme von dem Reaktions ge faß (dieses geht im wesentlichen nach einer Zeitfunktion vor sich), infolge der mit den Gasen aus dem Reaktions gefäß «ag*fe abgeführten Wärme und der zusammen mit dem Staub abgehenden Wärme auftreten, bezogen auf den Zeitpunkt t nicht jedoch bezogen auf die Endbedingungen fe verwendet.

Eine errechnete Bad- und Schlackentemperatur kann nur dann genau und für den Schmelzer von Wert sein, wenn der gesamte Shrott vollständig geschmolzen ist und das Verfahren sich seinem Endpunkt zu nähern beginnt. Aus diesem Grunde und aus Gründen der Einfachheit wird in der Berechnung angenommen, daß der gesamte Schrott, das heiße Metall und die Schmelz- bzw. Flußmittel in ihrem endgültigen geschmolzenen Zustand während dee ganzen Prozesses vorliegen.

Diese Annahme hat zur Folge, daß die berechnete Temperatur während der Anfangsstufen des Verfahrens rein hypothetisch ist. Wenn Jedoch der Schrott schmilzt Und das Verfahren sich seinem Endpunkt zu nähern beginnt, nähern sich die errechneten

sind Werte der wirklichen Temperatur und =ispfe so ziemlich dieselben wie die wirkliche Temperatur, wenn der Endpunkt erreicht wird. Einige weitere Annahmen, die sich vergleichbar auswirken, sind folgende:

Die Wärmmwirkungen der Reaktionen, die auf die Zeit t bezogen werden müssen, werden dadurch errechnet, daß die bekannten Reaktionswärmen auf die folgenden, aus der Gasanalyse abgeleiteten Größen angewendet werden:

C-g-O^ ss Kohlenstoff (in pounds), der im Zeitpunkt t zu GO

verbrannt ist. (15)

0,116 \Q_nn + 2Q_n - 0_f5504Q_w ] = 00 (in pounds), ■ ■ ' \ ^GÜ2(t) ^Ü2(t) ' - 2(t)/

das mittels Lanzensauerstoff im Zeitpunkt t zu GO₂ verbrannt ist. (16)

= Pe (in pounds), das im Zeitpunkt t in der

Schlacke zu PeO verbrannt ist. (17)

0.000605 Qrto = Fe (in pounds) _? das im Zeitpunkt t unter

^v ' Bildung von Staub verbrannt ist«, (18)

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Ändere bekannte Wärmeeffekte, die zur Berechnung der Temperatur erforderlich sind, sind beispielsweise die folgenden:

1. Die fühlbare Wärme der Beschickungsstoffe, einschließlich Sauerstoff;

2. Die Reaktionswärmen oxydierter Elemente außer C und Fe; z.B. Si, Mn, P und S. (Ton allen diesen Reaktionen wird angenommen, daß sie bei Beginn des Prozesses ihren Endpunkt erreicht haben);

3. Wärme aus der Mischung von Oxydprodukten in der Schlacke, (auch hier wird angenommen, daß die endgültigen Zustände wie oben erreicht sind);

4. Dissoziationswärmen von Stoffen wie Kalkstein (auch hier wird angenommen, daß die Reaktion zu Beginn oder unmittelbar nach der Zuführung des Kalksteins abgeschlossen ist); und

5. Wärmeverluste an die Umgebung, die nach einer Zeitfunktion vor sich gehen.

Der gesamte Wärmegehalt des Schmelzbades und der Schlacke im Zeitpunkt t kann nun aus der Summierung aller oben genannten Effekte undaus anderen ähnlichen jedoch nicht erwähnten Effekten ermittelt werden nach der Beziehung:

gesamt (t) ""/Jitt der Charge ⁺/~hinzugewonnen (t) ~\ verloren^

Darin ist H das Symbol für Wärme,

10 98 2 ^7Ti 19

Die Wärme in dem Schmelzbad und in der Schlacke kann über einen gewissen Bereich von Endpunkt-Temperaturen, (z. B. solche -zwischen 2750⁰ Έ bis 3000° i¹) mit hinreichender Genauigkeit in linearer Form dargestellt werden nach der Beziehung: ,

¹W=¹W U + ΒΘ) , (20).

»Schlacke -¹¹BoKUW₀. ^{(B + m)} (21)

Darin bedeuten: W Gewicht

θ . Temperatur

A, B, D und E sind Konstanten in linearen Λ

Wärmegehaltsgleichungen für Bad und Schlacke.

Die gesamte Wärme im Zeitpunkt t ergibt sich somit aus der Gleichung:

^Hgesamt (t) ^{= H}Bad(t) ^{+ H}Schlacke(t)
Es gilt somit:

Die einzige Unbekannte in der Gleichung(23)ist Öf+Vf die Temperatur des Bades und der Schlacke im Zeitpunkt t, die auf folgende Weise berechnet wird:

°(t) = ^gesamt " ^^WBad^{A +} ^Schlacke D) (24)

^WBad ^{B + W}Schlacke ^E ~

Aus vorstehenden Beispielen ergibt sich, daß das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung Informationen

liefern können, aus denen ein Computer außerordentlich, brauen* bare und nützliche Parameter errechnen kann, mit Hilfe derer eine Bedienungsperson das Verfahren steuern bzw. regulieren kann, während sich dieses dem Endpunkt nähert.

109877/0^.9 5

Claims (1)

1. Fafenl-AnwäifeJ

   Dr.W.Scha!lc
   Dipl.-Ing. Peter Wirth

   31. Oktober 1967^f^"O-^ Dannenberg Uppers Company, Ine,

   /W ^D Vh^di^k Oase 63:5510

   6 Frankfurt q.Main IK/ Q QCO

   r. Eschenheimer Sr, 3? I O 4 O 3 D £

   Gr. Eschenheimer Sr, 3?

   P a t e η t a η s ρ r ü c h e

   1. Verfahren zur fortlaufenden Bestimmung der Kohl enst of fmenge, die während der Entkohlung einer Metallschmelze, z. B. einer

   Stahlschmelze, in einem Heaktionsgefäß durch Aufblasen von Sauerstoff auf die Schmelze unter Bedingungen einer voll- g ständigen Verbrennung von CO zu CO₂ aus der Schmelze entfernt wird, insbesondere in Verbindung mit einer fortlaufenden Bestimmung der in der Schmelze verbleibenden Kohlen-' stoff menge, vorzugsweise auch in Verbindung mit einer fortlaufenden Bestimmung des 3?eO-Gehalts der Schlacke sowie der Temperatur der Metallschmelze und der Schlacke, dadurch gekennzeichnet,

   a) daß von den während der Sauerstoffblasperiode aus dem Eeaktionsgefäß austretenden kohlenstoffhaltigen

   Gasen ein kleinerer Teilstrom abgezweigt und einem " Strömungsweg zugeführt wirdj

   b) daß die auf die Zeiteinheit bezogene Durchflußmenge des kleineren Teilstroms derart reguliert wird, daß

   - dieser ständig in einem konstanten Verhältnis zu der auf die Zeiteinheit bezogenen Durchflußmenge des größeren Teilstroms steht;

   /2

   10982?^0 295

   c) daß der kleinere Teilstrom zur fortlaufenden Bestimmung der Momentanwerte seiner auf die Zeiteinheit berzogenen Kohlenstoff durchflußmengen analysiert wird;

   d) daß die Momentanwerte der auf die Zeiteinheit bezogenen Kohlenstoffdurchflußmengen des kleineren TeilstroffiB zur Bestimmung der Kohlenstoffgesamtmenge in dem kleineren Teilstrom über eine Zeitspanne, die mit dem Beginn der Kohlenstoffblasperiode beginnt, elektronisch^ integriert werdenj und

   e) daß zur Bestimmung der während dieser Zeitspanne aus dem Schmelzbad, entfernten Kohlenstoffgesamtmenge die im kleineren Teilstrom gemessene Kohlenstoff menge mit dem konstanten Durchflußmengenverhältnis multipliziert wird.

   2. Verfahren nach Anspruch T, dadurch gekennzeichnet, daß zur Einhaltung eines konstanten auf Zeiteinheit, bezogenen Durchflußmengenverhältnisses zwischen dem kleineren Teilstrom und dem größeren Teilstrom der Gase an einem in dem größeren Teilstrom gelegenen Meßquerschnitt (31) fortlaufend der Differenzdruck gemessen wird,, daß ferner an einem in dem* Strömungsweg des zweiten Teilströms gelegenen Meßquerschnitt (37) der Differenzdruck gemessen wird,- und daß die Differenzdrücke ständig in einem konstanten vorgegebenen bzw. einstellbaren Verhältnis zueinander gehalten werden,

   /3 109827/0295

   - > -■■"■■-

   3. Verfahr en- nach. Anspruch: 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Einstellung des vorgegebenen konstanten Differenzdruckverhältnisses bzw. des konstanten Verhältnisses der auf die Zeiteinheit bezogenen Durehflußmengen*der beiden Teilströme ein nach Maßgabe des vorgegebenen einzuhaltenden Verhältnisses einstellbares Ventil- bzw. Drosselorgan verwendet wird, das im Strömungsweg des zweiten Teilstroms stromabwärts des Meßquerschnitts (37) vorgesehen ist«

   4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der kleinere Grasteilstrom nach Durchströmen des Meßquersehnitts (37) gekühlt wird (bei 13) und im Anschluß daran durch einen zweiten Meßquerschnitt (49) geführt wird, und daß der an dem ZY&ten Meßquerschnitt (49) auftretende Differenzdruck sowie die Feuchtigkeit, der Druck und die Temperatur des Teilgasstroms hinter dem zweiten Meßquerschnitt (49) fortlaufend gemessen werden*

   5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Momentanwerte der Durehflußmengen von Sauerstoff, Kohlendioxid und vorzugsweise auch Stickstoff des kleineren Teilgasstroms nach Durchströmen des zweiten Meßquersehnitts (49) fortlaufend gemessen werden (bei 17 und 21).

   109827/0795

   ■■■■■■ '^: . - r- ■' - - '■■"■■■■

   6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bestimmung des in einem "beliebigen Zeitpunkt in der Metallschmelze vorhandenen Kohlenstoffgehalts der entsprechende Momentanwert des Kohlenstoffgehalts der Abgase von dem bekannten Kohlenstoffgehalt des geschmolzenen Metalls zu Beginn der Blasperiode subtrahiert wird.

   7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der errechnete Kohlenstoffgehalt der Schmelze zur Berücksichtigung der Kohlenstoffmenge, die während der Blasperiode aus der Zustellung des Reaktionsgefäßes in die Schmelze gelangt, und zur Berücksichtigung des Kohlenstoffgehalts des in der Beschickung enthaltenen Kalksteins entsprechend korrigiert wird.

   8. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur fortlaufenden Bestimmung des PeO-Gehalts der sich an der Oberfläche der Metallschmelze ansammelnden Schlacke

   a) fortlaufend die Menge des mit einer Sauerstoff-

   lanze zugeführten und in dem Reaktionsgefäß im Zeitpunkt t gehaltenen Sauerstoffs Oo bestimmt wird;

   b) daß fortlaufend die jeweiligen Mengen an Lanzensauerstoff bestimmt werden* die bis zum Zeitpunkt t

   1098??/n?9S

   IS

   zum Oxydieren des Siliziums (Si), des Mangans (Mn), des Phosphors (P) und des Schwefels (S) in der Schmelze verbraucht werden}

   c) daß fortlaufend die Sauerstoffmengen bestimmt wer den, die sich im Zeitpunkt t in der Schmelze, die ein angenommenes Gewicht von 300 000 pounds hat, in Lösung befinden; und

   d) daß zur Bestimmung des Gewichts an JeO in der Schlacke im Zeitpunkt t die einzelnen Daten elektroniseh integriert werden nach der Gleichung:

   ^WFe0(t) -

   15479 '"Β *t' 32,OT

   9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewicht des mit der lanze eingeführten Sauerstoffs Op, der im Zeitpunkt t in dem Reaktionsgefäß vorhanden ist, aus der Gleichung

   %₂ * ⁰·⁰⁸²⁷⁵ ^Lanze 0₂(t) " ^CO₂ ⁺ \ " 0,2655O₁/ _(t))

   /6

   M-. 109 822/0295

   '.-#-■■■■ ^: : ■"■■ :■■ ''

   worin der Klananerausdruck die integrierten Gesamtmengen von GO₂, Og und N₂ bedeutet, die aus einer Analyse der Abgase des Reaktionsgefäßes bestimmt worden sind und worin der letzte Ausdruck den Sauerstoff angibt, der im Zeitpunkt t im Staub vorhanden ist. .

   10. Verfahren, insbesondere nach einem der vorstehenden Ansprüche zur fortlaufenden Bestimmung der !Temperatur des geschmolzenen Metalls und der Schlacke im Zeitpunkt t, in dem das gesamte Metall in den Reaktionsgefäßen geschmolzen ist, dadurch gekennzeichnet,

   a) daß fortlaufend folgende Werte bestimmt werden: das Gewicht des au CO verbrannten Kohlenstoffs 0, -das Gewicht des mittels des Lanzensaueratoffβ zu CO₂ verbrannten CO,

   das Gewicht des zu PeO in der Schlacke verbrannten Fe, das Gewicht des unter Bildung von aus dem Reaktionsgefäö entweichenden Staube verbrannten Fe, die fühlbare Wärme der festen Beschickungsstoffe, die fühlbare Wärme des in das Reaktionsgefäß eingeblasentn Sauerstoffs,

   Sie Reaktionswärme der oxydierten Elemente mit Ausnahme von Kohlenstoff C und Eisen Fe,

   die Wärme der Mischung der Oxydprodukt· in der Schlacke, die DieeoziationewSrme von in das Reaktionsgefäß eingeführtem Kalkstein, und die Wärmeverluste an dia Umgebungi

   10 9 8 IJI η? 9^ sad OR,_G/NAt

   ■■..'. ■ - ^w .·■■ -

   b) daß diese Werte zur Ermittlung der Gesamtwärme in dem geschmolzenen Metall und der Schlacke im Zeitpunkt t gemäß folgender Gleichung fortlaufend integriert werden:

   ^HGesamt (t) - ^H in der Charge ^{+ K} gewonnen Ct) ~ Verloren φ) worin H die Wärme in British thenmal units ist;

   c) daß fortlaufend folgende Werte bestimmt werden:

   die Wärme in dem Schmelzbad entsprechend der Beziehung:

   H-Q , S= W_n , (A + ΒΘ), und die Wärme in der Schlacke ent-Bad Bad V

   sprechend der Gleichung .

   ^HSchlacke ^{= W}Schlacke (B + ΕΘ),

   worin W_Bad das Gewicht des geschmolzenen Metallbads ist, ^Schlacke ^{daB Gewicil}^ ^der Schlacke, θ die Temperatur und A,B,B,E Eonstanten in den linearen Wärmegehaltsgleichungen sowohl für das geschmolzene Metall als auch für die Schlacke; und

   d) daß kontinuierlich aus diesen Werten die Temperatur des Bades und der Schlacke im Zeitpunkt t nach der Gleichung bestimmt wird; .

   TT — fW Δ + W ν

   ο Gesamt ^Λ Bad * .Schlacke D)

   ^WBad ^{B +} Schlacke²

   worin

   ^HGesamt ^{= H}Bad(t) ⁺

   W s=. Gewicht der Metallschmelze

   Schlacke = Gewicht der Schlacke ist

   /8

   1098?^/n?95 BAOOFoGUNAL

   • - «er -

   11. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der . vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Aufnahme der während der Sauerstoffblasperiode aus dem Reaktionsgefäß abströmenden, ggf. vorgereinigten, kohlenstoffhaltigen Abgase und zur lOrtleitung des ersten Teilstroms dieser Abgase eine erste Leitung (11) vorgesehen ist, daß ferner zur Aufnahme und Fortleitung eines zweiten kleineren Teilstroms, der zu dem ersten Teilstrom in einem festen proportionalen Verhältnis steht, eine zweite Leitung (35,37,52,61) vorgesehen ist, die Analysier- und Meßeinrichtungen zum fortlaufenden Bestimmen der Moaentanwerte des Kohlenstoffgehalts in dem zweiten Teilgasstrom aufweist, und daß eine elektronisch^ Int^iereinrichtung vorgesehen ist, die mit den tintersuchungs- bzw. Meßeinrichtungen in Wirkverbindung steht und aus den Meßwerten sowie aus dem festen Verhältnis der auf die Zeiteinheit bezogenen Durchflußmengen die Kohlenstoffmenge bestimmt, die aus dem Metallbad während einer Zeitspanne seit Beginn der Sauerstoffblasperiode aus der Schmelze entfernt worden ist.

   12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Analysier- und Meßeinrichtungen zur fortlaufenden Bestimmung der Momentanwerte des Kohlenstoffgehalts in dem zweiten Teilstrom mindestens eine Meßanordnung (Venturi— Düse 37 oder 49) zur Ermittlung der auf die Zeiteinheit bezogenen Durchflußmenge des zweiten Teilstroms, ferner eine

   /9 10982 2/079 5

   -Jt.-

   Meßeinrichtung (54 bzw. 57 "bzw. 53) zur "Bestimmung der · Feuchtigkeit, der Temperatur und des Drucks der Gase des zweiten Teilstroms sowie einen Sauerstoff- und einen Kohlendioxydanaly'sator (17 bzw. 21) aufweisen.

   13. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Regelkreis zur Regelung der auf die Zeiteinheit bezogenen Durchflußmenge des zweiten Teilstroms durch die zweite Leitung ( 35»37»52,61) auf einen zu der | Durchflußmenge des ersten Teilstroms durch die erste Leitung (11) im Verhältnis stehenden vorgegebenen Sollwert je ein Durchflußmengen-Meßgerät (31 bzw. 37) in der ersten und in der zweiten Leitung aufweist, und daß die zweite Leitung ein Ventil (71) aufweist, das mittels einer Einrichtung (43) zur Einstellung und Regelung des vorgegebenen Verhältnisses derart einstellbar ist, daß die auf die Zeiteinheit bezogenen Durchflußmengen in der ersten Leitung und in der zweiten Leitung ständig einander proportional sind. |

   14. Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß zur Kühlung des zweiten Teilstroms in der zweiten Leitung (35, 37, 52, 61) Kühleinrichtungen (Kondensator 15) vorgesehen sind, deren Kühlwirkung entsprechend der in dem nachgesehalteten Sauerstoffanalysator (17) und Kohlendioxydanalysator (21) zulässigen Höchsttemperatur regulierter ist.

   1098??/0295

   ,.' it .■■■■ ^: ■.'■■ ■■ ; \ -

   1-5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß in der zweiten Leitung (35, 37, 52, 61) Einrichtungen (Eduktor 15) zur Erhöhung des Drucks und/oder der Strömungsgeschwindigkeit des zweiten Teilstroms vorgesehen sind.

   16. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Einrichtungen vorgesehen sind, mittels deren diejenige Kohlenstoffmenge bestimmbar ist, die aus der Zustellung des Reaktionsgefäßes in die abziehenden Gase gelangt, daß ferner weitere Einrichtungen zum kontinuierlichen Bestimmen der Momentanwerte des Stickstoffs in dem zweiten Seilgasstrom vorgesehen sind, daß ferner Einrichtungen zur Bestimmung des gesamten Kohlenstoffgehalts der Schmelze zu Beginn der Sauerstoffblasperiode vorgesehen sind, daß ferner Einrichtungen zur Bestimmung derjenigen Kohlenstoff mengen vorgesehen sind, die von den Beschickungsstoffen des Reaktionsgefäßes einschließlich Kalkstein an die Grase abgegeben werden, und daß eine elektronische Recheneinrichtung (Computer) vorgesehen ist, der mit dem Analysa-

   und
   toren-STMaoii den Meß- bzw. Bestimmungseinrichtungen in Wirkverbin dung steht und aus den von diesen Einrichtungen zugeführten Daten und aus dem festen Verhältnis der Durchflußmengen zwischen dem ersten leilstrom und dem zweiten Teilstrom diejenige Kohlenstoffmenge errechnet, die in irgendeinem Zeitpunkt nach Beginn und während der Sauerstoffblasperiode in der Metallschmelze vorhanden ist, und zwar nach folgender Beziehung;

   - **- SS

   ö_t = 0^-0,03096 (Q₀₀₂-0,0O05 Q_n

   worin bedeuten:

   + 0,12 OaOO₃ + <>_ZviBtell6m

   der Anfangskohlenstoffgehalt des geschmolzenen Metalls - -

   sind die integrierten Gesamtmenge von

   und

   Q^ \ den Gasen, die aus dem Reaktionsgefäß während der Blasperiode in der Zeit zwischen dem Beginn der Blaeperiode und dem Zeitpunkt t aus dem Reaktionsgefäß entweichen;

   0,12 CaOO^ ist die Kohlenstoffgesamtmenge, die von dem Kalk der Beschickung abgegeben wird;

   ^CZustellune: t ^isi; ^ie Fohlenstoffgesamtmenge, die von der

   Zustellung des Reaktionsgefäßes an die aus diesem abziehenden Gase verloren geht.

   17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Leitung (35». 37, 52,' 61) zur Durchflußmengenmessung ein erstes Venturirohr (37) aufweist, dem ein Kondensator (13) zur Kühlung der Gase nachgeschaltet ist, und daß stromabwärts ein zweites Venturirohr (49) sowie Meßgeräte (54, 47» 53) zur Messung der Feuchtigkeit, der !Temperatur und des Drucks angeordnet sind, denen ein Eduktor (Gebläse bzw. Ventilator I5) zur Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit und/oder des Drucks der Gase nachgeschaltet ist, an den sich ein Leitungsabschnitt (61) anschließt, von dem je eine Zweigleitung (63 bzw. 67) zu

   1098??/n?95

   -' ve -36

   je einem Sauerstoff analysator (17) und je inem GO₂- Analysator (21) führt und der an seinem stromabwärts gelegenen Ende ein regelbares Ventil (71) aufweist, mittels dessen die auf die Zeiteinheit, bezogene Durchflußmenge des zweiten Teilstroms nach Maßgabe eines einstellbaren festen proportionalen Verhältnisses zu der Durchflußmenge in dem in der ersten Leitung (11) angeordneten Venturirohr (31) veränderlich einstellbar ist.

   18. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche^, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Meßeinrichtungen je einen Meßwertgeber bzw. Meßwertumformer aufweist, der den jeweiligen Meßwert in eine elektrische bzw. elektromagnetische Größe umformt und an die Recheneinrichtung (23) übermittelt.

   Der Patentanwalt

   1098??/Π795

   3?

   Lee rs e i t e