DE1931725A1

DE1931725A1 - Verfahren zur automatischen Steuerung des Frischens bei Roheisen

Info

Publication number: DE1931725A1
Application number: DE19691931725
Authority: DE
Inventors: Nilles Paul Emile; Noel Yvon Paul
Original assignee: Centre de Recherches Metallurgiques CRM ASBL
Current assignee: Centre de Recherches Metallurgiques CRM ASBL
Priority date: 1968-06-26
Filing date: 1969-06-23
Publication date: 1970-05-27
Also published as: NL6909856A; DE1931725B2; ES368445A1; JPS502366B1; US3773495A; LU58814A1; GB1241242A; BE717199A; DE1931725C3

Description

CENTRE NATIONAL DE RECHERCHES METALLURGIQUES

Association sans but lucratif

47, rue Monotyer
Brüssel / BELGIEN

Verfahren zur automatischen Steuerung des Frischens bei Roheisen

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur automatischen Steuerung des Frischens bei Roheisen in einem Konverter mit Einblasung von oben.

Bisher wurde von den meisten, die sich mit der automatischen Steuerung der Einblasung in Sauerstoff-Blasstahlwerken befasst haben, die Analyse der Abgase als eine wesentliche Voraussetzung für die Lösung dieses Problems angesehen.

Die Schwierigkeiten bei der Probenahme, die zu langen Ansprechzeiten und die Schwierigkeit der Anwendung von Badstandanalysatqren mit der erforderlichen Genauigkeit stellen dennoch nicht unwesentliche Nachteile bei'dieser Verfahrensweise dar. ' , . *

"'Κ V ΐν

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BAD ORIGINAL

Oaraberhinaus ist der iiaehweis für-die 2ux.1ind.5st. iu.■ ölntr Ab al 2sh.aa.be für vollständige "Verbrennung· .zwischen der ϊωα-peratur der Abgase in der. Auffan^hcUbe und den metallurgischen Reaktionen in der Birne bestehenden Relationen bereits erbracht worden. . .. ' . - ■ .

Die Einfachheit der u es surig der Abgastemoöratur und die .Tatsache, dass Themometer mit sehr kar/zer Ansprechzeit verwendet v/erden können, sind w es exit Ii ehe Vorteile für eine automatische Steuerung der Einblasung. Ausserdeni ist es aufgrund der" LeEsung der. Abgasteaperatar döglich, zu.

jedem Zeitpunkt der Einblasung genau die Entkohlungsge

schviindiglceit und die Oxidation.der Schlacke zu berechnen.

Im Hinblick auf eine solche Regulierung der Ünblasbedingungen wurde bereits vorgesab.la.gen, auf die Lansenhöhe ein2uwirken. Bei dem inf ragest eh enden Verfahren '.»ird die Stellung der Lanze relativ zum Metallbad verändert dergestalt·, dass die 2emperaturentwicklung; der in die Abzugs— haube gelangenden Abgase so verläuft, das die Kurve dieser Temperatur mit einer, im, voraus bestimmten empirischen Kurve möglichst genau übereinstimmt. .

Die vorliegende Erfindung basiert auf der Feststellung, dass zwischen der Sauerstoffmenge und den metallurgischen Reaktionen (JSntkohlungsgeschwindigkeit, Oxydierung der Schlacke usw.) bessere Korrelationen bestehen aid zwischen diesen und der Lanzenhöhe. ■ ·

Desweiteren hat eine liinwirkung auf die eingeblasene Sau er-· stoffmenge den Vorteil, dass der Sauerstoffgehalt desEraes bei der Entkohlung automatisch berücksichtigt werden kann.

Das Grundprinzip des erfindungsgeinässen Verfahrens zur ·■* ■ automatischen Steuerung des Frischvorgangs bei Roheisen ^;

BAD ORIÖWÄt¹·

_ ¹Z _

"bestellt darin, dass "bei Regulierung der Lanzenhöhe relativ '.zum Metallbad entsprechend einem vorbestimmten Programm auf der Basis der eingeblasenen Sauerstoffmenge gleichzeitig die ein^eblasene Sauerstoffmenge verändert wird dergestalt, dass ein Ablauf gegeben ist, welcher der üJeniperatürentwicklungskurve der Abgase entspricht.

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur automatischen Steuerung des FrischVorgangs bei Roheisen in einem Konverter mit Einblasung von oben, dadurch gekennzeichnet, dass die von den Instrumenten, die einmal zur Lies sung der in den Konverter ein." eblasenen Sauerstoffringe und zum anderen zur liessung der Temperatur der Frischvorgangsabgase vorgesehen sind, gelieferten Daten in einen Rechner eingegeben werden, das.-s der Rechner die Integration der eingeblasenen Säuerstoffmenge und zu jedem Zeitpunkt den Vergleich d~r errechneten V/erte für die eingeblasene Sauerstoff menge mit den hierfür vorbestimmten Vierten ausgehend von durch ein Steuerwerk eingegebenen Daten ausführt, dass der Rechner parallellaufend die G-egonübersteilung des Diifereiitialquotienten der !Temperatur der Frischvorgangsabgase m_t den vorbestimmten Werten des xomperaturanstiegs der Frisclivorgangsabgase bzw. die Gegenüberstellung des registrierten T ,nperaturwcrtes mit den vorbestimmten Vierten bei jeder über eins tinimung eines errechneten Wortes d^r in den Konverter eingcblasenen Sauerstoffmenge bzw. der von den Frischvorgangsabgasen erreichten Temperatur bsw. der Temperaturansticrgsgeschvändigkeit dieser Abgase mit oinem. im Rechner gespeicherten Vorgabewert durchführt, und dass der Rechner je nach Gegebenheit den Befehl zur Veränderung der Lanzenhöhe auslöst und die entsprechenden Veränderungen derselben in Abhängigkeit einmal des jeweils bestimmten Zeitpunktes und zum anderen von den Werten der ursprünglichen Lanzenhöhe, den gewählten Höhenunterschieden, der Senk- oder Hubgeschwindigkeit der Lanze UBV/. steuert oder den Befehl zur Inbetriebsetzung einer Vorrichtung zur Regulierang der in den Konverter einge-

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BAD ORlOiNALr

blasenen Sauers -toffmenge und die Arbeitsweise dieser Re- v guliervorrichtung entsprechend den Vorgabewerten eines Temperaturreglers für die Frischvorgangsabgase steuert, wobei die Entsprechung der Sauerstoffmengenreguliervor^- richtung mit dem Abgastemperaturregler zu jedem Zeitpunkt durch eine vom Rechner selbst durchgeführte Gegenüberstellung der gemessenen Abgastemperaturwerte mit den vorbestimmten und im Rechner gespeicherten Vorgabewerten erreicht wird.

Dieses Prinzip zur Steuerung des Arbeitsablaufes birgt in sich'selbst eine sehr grosse Unterschiedlichkeit der möglichen Arbeitsabläufe. So genügt es, die Vorgabekurve für die Temperatur der Abgase zu erhöhen, damit diö erforderliche Sauerstoffmenge zunimmt und der Arbeitsablauf beschleunigt wird, während alle anderen Faktoren gleich bleiben, oder auch, die Lanzenhöhe während des ersten Teils des Arbeitsablaufes zu erhöhen, um die Schlackenbildung zu beschleunigen, ohne dass die Gefahr einer Störung besteht. Tatsächlich nimmt die Sauerstoffmenge zu, um die vorbestimmte EntkohlungsgeschVi/indigkeit mit einer sich hieraus ergebenden Erhöhung der Sauerstoffmenge zur Schlacke hin zu berücksichtigen.

Hieraus.ergibt sich, dass das erfindungsgemässe Verfahren zur Steuerung des Frischvorgangs mittels einer äusserst einfachen Änderung der Vorgabe auf eine bestimmte Roheisenzusammensetzung oder eine bestimmte Stahlgüte abgestellt werden kann.

Die erfindungsgemässe Steuerung bietet unter anderem eben-, falls die Möglichkeit, den Verechleiss der Lanze zu kompensieren. Desweiteren kann die mittlere Höhe der Lanze reguliert werden dergestalt, dass die geforderten metallurgischen Bedingungen mit den normalerweise zugeführten Sauerstoffmengen erreicht werden.

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Anhand des lediglich zur Yeranschauiichun..g dienenden Bei- . -

spiels sei nunmehr nachstehend eine Anwendungsform des erfindungsgemässen Verfahrens zur automatischen. Steuerung- ' des Frischvorgangs "bei Roheisen beschrieben.-

Die Durchführung erfolgte mit zwei Birnen von 180 t in -

einem LD-St aiii werk; die Art der automatischen Einblasung' -

steuert drei Funktionen:

- die Stellung der Lanze;

- die Sauerstoffmenge; und

- die Zeitpunkte für die Zugabe der Zusätze. ■ . ■

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Die Figur 1 zeigt das Schema zur Steuerung- der Lanzenhöhei..-hier ist zunächst festzustellen, dass das Lanzenhöhenpro-

■tr t„»t4. · eingeblasene Sauerstoffmeii^e

gramm vom ferhaltms. ^^ϊ^^ Sauerstoffgesamtien^. . .

und nicht, von Zeitfaktoren abhängig.,ist. Unterschieden wird zwischen .den folgenden Phasen! ..-·.;■." " '"..."

1) Ausgangsstellung (Bedienungsmann): die Lanze wird mit Höchstgeschwindigkeit und dann allmählich langsamer " ' gesenkt, bis die Ausgangshöhe HLo erreicht ist, die vom ' ' BedienungsDiann anhand von Daten bestimmt wird, welche ein aus'serhalb der Anlage befindlicher Rechner liefert.

2) Die Lanze verbleibt in dieser- Stellung HLo, bis eine - ^; Sauerstoffmenge gleich x-,fo des einzublasenden Gesamt-Volumens (x-, vos m W 0_?) eingeströmt ist. ^"' - ■ .-

3) Die .Lanze, senkt si.oh mit konstanter Geschwindigkeit (p) ■ bia auf eine Höhe HLo - ^ H,. Setzt man eine konstante Sauerstoffmenge und einwandfreie Regulierungen vo-raus, ■ _ -so. muss diese Höhe, im Prinzip, bei Xp vos ml §~ erreicht sein (.Fall'-nach Figur l)V. "WirdVdieiHöhe HLo'- ^ H^ kurz vor-dem.^;Xp_: VOB^ eiitspreohend'en-'.Zettpunki; erreicht^ so wird-die.-laiize-aü-f HLq-^ ^l^- (Fail¹-b)"gehalten. Ist

geführt ist, so wird die Seiikbäiwegiang sofort tieeiiäet (i'all er), -

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BAD OBIGINAL

4) Die Lanze Τι/ird auf der gleichen Höhe.gene.lten," bis x^ vos erreicht ist.. '■■-... . . .".'

5) Die Lanze wird, auf eine Höhe gleich Δ ^o wi-^e&^eT

. .„ fahren und bis x. vos auf dem Wert HLo - /^ H-, + /^ gehalten. Das Schäumen wird hierdurch erleichtert.

6) Die Lanze senkt sich, um Δ Η·ζ ujid. verbleibt bis zum Ende der durch x„ tos (X₁- = löG ^) bezeichneten Einblasung . auf der Höhe HLo - Δ EL- + Δ H₂ - Δ H~.

7) Sobald die vorbestimmte. Sauerstoffmenge eingeblasen ist, . gibt die Vorrichtung der Lanze automatisch das Signal, bis wieder zum oberen Anschlag hochzufahren, während der Sauerstoffschieber das Signal zum Schliessen erhält*

Um das soeben beschriebene Schema zur Veränderung, der Lanzen-· höhe zu realisieren, erfüllt die automatische Vorrichtung die folgenden. Funktionen: ■ , .

- die Ihtegration der eingeblassnen Üauerstof!'menge; -

- zu jedem- Zeitpunkt die G-egeriübers teilung der eingeblas en ^n:..-Sauerstpffmenge mit. den vorbestimmten ferten x,vos, x_? vos

- bei Überschreiten dieser^;Wei-te die Befehlsgabe_: .zur Ein- : stellung auf die folgende Lanzenhöhenvorgabe; ' ;_;:

- die Realisierung der aufeinaiiderfOlgendeh Lanzehhöhen- "'■"..-vorgaben -in Abhängigkeit - von einers ei t s den vorstehend bestimmten · Zeitpunkten und von andererseits den für HLo, H-.,-ρ ..'» gewählten Werten. ;· ^r ■ .:. : . - :.._'/

Hierzu kommen noch eine gewisse, -Anzahl "von. Hilfsfiinktionen^ wie zum Beispiel·'.digs Rück si; ellung, der Integration auf Null nach erfolgter Einblasung, die Auslösung-/des Integrators, · die. Rückstellung des Erzeugers des G-ef all es ρ auf Hull * .„

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Bei der realisierten Anlage "werden diese verschiedenen Funk— ■ti on en durch Analpgvorriclitungen und Relais erreicht; die Laiizenhöhenvorgabe wird mit Hilfe von Potentiometern und Servomechanismen gebildet.

Das zweite Merkmal des erfindungsgemässen Verfahrens bestellt in der Steuerung der eingeblasenen Sauerstoffmenge dergestalt, dass sich ein der Temperatur der Abgase entsprechender bestimmter Verlauf ergibt: die Abgastemperatur wird durch ein Thermoelement gemessen, das in der Abzugshaube an optimaler Stelle angeordnet ist. Der Fuiiktioiis- ' ablauf ist in vier Phasen unterteilt: .

1) Anfahren: während dieser ersten Phase, welche die Zündung ■ umfassen muss, wird die Sauerstoffmenge auf einem im voraus bestimmten konstanten Wert QOpin gehalten; die Temperatur der Abgase steigt nun langsam an.

2) Temperaturanstieg": von einem gegebenen Seitpunkt an tritt der. Abgasteniperaturregler in Funktion, wobei der Sauerstoffreguli ervorriclituiig eine veränderliche Vorgabe auferlegt wird, so dass die Temperatur einen linearen Verlauf mit vorbestimmten! Gefälle {°< °C/min) aufweist. Die Sauerstoffringe darf trotzdem nur zwischen einer oberen und unteren Grenze variieren, die mit dem einwandfreien Betriebsablauf der Anlage und mit den Sicherheltserfordernissen vereinbar sind.

3) Temperaturstufe: von einem zweiten Zeitpunkt an bleibt die Temperatur der Abgase konstant, wobei die Sauerstoffreguliervorrichtung stets die zu diesem Zweck erforderliche Vorgabe erhält. Die Temperaturstufe dauert an, bis

3
Xq vos m N Sauerstoff eingeblasen sind.

4) Temperaturgefälle: ab diesem durch den Wert von x_q bestimmten Zeitpunkt wird die Vorgabe für die Sauerstoffmenge konstant gehalten (QO₂ fin), wobei die Temperatur der Abgase bis.zum Ende des Giessens .selbstverständlich einer abfallenden Kurve folgt.

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Der Beginn der Piiasen 2 Md 3 lird vde folgt "bestimmt: ;.

- Phase 2 beginnt - entweder zu dem Zeitpunkt, da X₇ ?os m I

Sauerstoff eingeblasen sind, - oder wenn die Geschwindigkeit des natür-, liehen Temperaturanstiegs der Abgase (Phase.1 : Anfahren) einen bestimmten Punkt ß ⁰C/min erreicht.

- Phase 3 beginnt - entweder wenn die Temperatur um ^TC

\ . seit Beginn der Regelung angestiegen ist

3 oder wenn Xg

blasen sind.

3 - oder wenn Xg vos m H Sauerstoff eingeDie beiden Alternativen können kombiniert sein, so dass sich vier Möglichkeiten ergeben, die schematisch in Figur 2 dargestellt sind. Im Falle Ia beispielsweise beginnt die Temperaturregelung zu. dem x« vos entsprechenden Zeitpunkt, während der Beginn der Temperaturstufe nach einem Temperaturanstieg um A T Ο liegt. Am iiand eines jeden Beispiels in Figur 2 sind die Parameter vermerkt, die zur Bestimmung der Artder Einblasung festgelegt werden müssen (Beispiel! Fall Ia / QOgin. QOgfin, X₇. x_Q.oC. Δ

Um die Regulierung der Sauerstoffmenge wie vorstehend beschrieben sicherzustellen, müssen die folgenden Funktionen gewährleistet sein: '"' ."

- Integration der Sauerstoffmenge und Gegenüberstellung mit den regulierbaren Punkten x™, Xg, x«; .

- Differentialquotient der Abgastemperatur und Gegenüberstellung mit einem regelbaren Punkt;

- Bestimmung des Temperaturanstiegs und Gegenüberstellung mit dem regelbaren Punkt fc Tj

- Auslösung der bei. Überschreiten dieser verschiedenen Punkte vorgesehenen Arbeitsabläufej

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.-■■- Aufstellung der Vorgabe für die Temperatur der Abgase; -

- Realisierung dieser Vorgabe durch Schliessen der Schleife im Verfahrensablauf (Einwirkung auf die sSauerstoffmenge).

Die Figur 3 zeigt eine gleichzeitige Aufzeichnung verschiedener Grossen für einen "mit dem erfindungsgemässen automatischen Steuerungssystem hergestellten Guss. Die in Abhängigkeit von der Zeit dargestellten Grossen sind:

A : die lanzenhöhe (m); . --.'"/.

B : die Sauerstoffmenge (Nm^/mih);

G : die zugesetzte Kalkmenge;' ' ' ' ■ "λ

D : die zugesetzte Erzmenge; . .-';■""" ™

E : die zugesetzte Spatmenge;

F : die Abgastemperatur (0);

G : die Tonstärke in Höhe der Mündung.

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Was die Regulierung der Sauerstoff menge angeht, so ist die Phase 2 mittels der zw.ei- Parameter X₇ - ^f (Figur 2, Ia) definiert. ·

Es sind die Veränderungen der Sauerstoffmenge zu erkennen, die erforderlich sind, um den gewünschten Verlauf entsprechend der Abgastemperaturkurve zu erhalten. y ,^-

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BAD ORIGINAL

Claims

⁵ Patentanspruch "

Verfahren zur automatischen Steuerung des Frischvorganges, bei Roheisen in. einem Konverter mit EinblaHung von oben, dadurch gekennzeichnet, dass die von den Instrumenten, die einmal zur Messung der in den Konverter eingeblasenen Sauerstoffmenge und zum anderen zur Messung der Temperatur der Frischvorgangsabgase vorgesehen sind, gelieferten Daten in einen Rechner eingegeben werden, dass der Rechner die Integration der eingeblasenen Sauerstoffmenge und zu jedem Zeitpunkt den Vergleich der errechneten Werte für die eingeblasene Sauerstoffmenge mit den hierfür vorbestimmten Werten ausgehend von durch ein Steuerwerk eingegebenen Daten ausführt, dass der Rechner parallellaufend die Gegenüberstellung des Differentialquotienten der Temperatur der Frischvorgangsabgase mit den vorbestimmten Werten des Temperaturanstiegs der Frischvergangsabgase bzw. die Gegenüberstellung des registrierten Temperaturwertes mit den vorbestimmten Werten bei jeder Übereinstimmung eines errechneten Wertes der in den Konverter eingeblasenen Sauerstoffmenge bzw. der von den Frischvorgangsabgasen erreichten Temperatur bzw. der Temperaturanstiegsgeschwindigkeit dieser Abgase mit einem im Rechner gespeicherten Vorgabewert durchführt, und dass der Rechner je nach Gegebenheit den Befehl zur Veränderung der Lanzenhöhe auslöst und die entsprechenden Veränderungen derselben in Abhängigkeit einmal des jeweils bestimmten Zeitpunktes und zum anderen von den Werten der ursprünglichen Lanzenhöhe, den gewählten Höhenunterschieden, der Senk- oder Hubgeschwindigkeit der Lanze usw. steuert oder den Befehl zur Inbetriebsetzung einer Vorrichtung zur Regulierung der in den Konverter eingeblasenen Sauerstoffmenge und die Arbeitsweise dieser Reguliervorrichtung entsprechend den Vorgabewerten eines Temperaturreglers für die Frischvorgangsahgase steuert,

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wobei die Entsprechung der Sauerstoffmengenreguliervorrichtung mit dem Abgas.temperaturregler zu jedem Zeitpunkt durch eine vom Rechner selbst durchgeführte Gegenüberstellung der gemessenen Abgastemperaturwerte mit den vorbestimmten und im Rechner gespeicherten Vorgabewerten erreicht wird.

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Leers eite