DE2359273C2

DE2359273C2 - Verfahren zur Messung der Menge der aus einer Stahlschmelze bei geregelter Entkohlung austretenden Abgase

Info

Publication number: DE2359273C2
Application number: DE19732359273
Authority: DE
Inventors: Giovanni Dr. Amati; Bruno Dr.-Ing. Neapel Costa
Original assignee: NUOVA ITALSIDER SpA GENUA/GENOVA IT
Current assignee: NUOVA ITALSIDER SpA GENUA/GENOVA IT
Priority date: 1970-07-24
Filing date: 1973-11-28
Publication date: 1985-12-05
Also published as: DE2359273A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Messung der Menge der aus einer Stahlschmelze bei geregelter Entkohlung in einem Stahlkonverter mit Sauerstofflanze austretenden Abgase, bei dem der Stahlschmelze zusammen mit dem von der Lanze als Oxydationsmittel in den Konverter eingeblasenen Sauerstoff Argon in einer Konzentration von weniger als 5% als Tracergas zugeführt wird und bei dem die Konzentration der im Abgas enthaltenen Konversionsprodukte sowie auch des Tracergases mittels Analyse durch ein Massenspektrometer bestimmt wird, nach Patent 21 35 245.

Bei dem Verfahren nach dem Hauptpatent besteht eine mögliche Fehlerquelle für die Messung der Menge der austretenden Abgase darin, daß vor der Durchführung der Messung eine Vermischung der aus dem Konverter austretenden Abgase mit der Umgebungsluft stattfindet, die bekanntlich einen Volumenanteil von 0,937% Argon enthält. Dieser aus der Umgebungsluft stammende Argonanteil verändert die Konzentration des von dem Tracergas herrührenden Argonanteils in den Abgasen und verfälscht damit das Meßergebnis. Zwar kann einer derartigen Beeinträchtigung der Meßgenauigkeit bei dem Verfahren nach dem Hauptpatent dadurch entgegengewirkt werden, daß die zur Probennahme dienende Sonde möglichst nahe an der Konvertermündung vorgesehen wird, wo noch keine Mischung mit der Umgebungsluft erfolgt ist. Doch befindet sich dabei die Sonde im Bereich der durch die starken Entkohlungsreaktionen gebildeten Stahlgußspritzer und Schlacken, wodurch die Sonde beschädigt werden könnte. Andererseits könnte bei dem Verfahren nach dem Hauptpatent der durch den Argongehalt der Umgebungsluft hervorgerufene Meßfehler auch dadurch kleingehalten werden, daß die Konzentration des mit dem eingeblasenen Sauerstoff zugeführten Tracergases verhältnismäßig hoch gewählt wird. Dies erweist sich jedoch für die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens als nachteilhaft.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Verfahren gemäß dem Hauptpatent derart weiterzubilden, daß durch eine Vermischung der austretenden Abgase mit der Umgebungsluft bedingte Meßfehler ausgeschaltet werden.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Konzentration des Argons im eingeblasenen Sauerstoff zwischen 0,15 und 1 Volumenprozent beträgt, und daß bei der Analyse auch die Stickstoffkonzentration im Abgas bestimmt wird.
Durch die bei dem erfindungsgemäßen Verfahren vorgesehene Bestimmung der Stickstoffkonzentration im Abgas läßt sich der sonst nachteilige Einfluß der Umgebungsluft auf die Meßgenauigkeit beseitigen. Es ist damit möglich, die zur Probennahme dienende Sonde an einer Stelle des Abgasweges anzuordnen, an der sie vor Stahlspritzern und Schlacken geschützt ist Andererseits führt die niedrige Konzentration an Argon, mit der das erfindungsgemäße Verfahren arbeitet zu einer großen Wirtschaftlichkeit Insbesondere ist es dadurch möglich, als das Tracergas das in dem eingeblasenen Sauerstoff als Verunreinigung bereits enthaltene Argon zu verwenden.

Am besten findet die Probennahme für die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens an einem Punkt statt, an dem die Reaktion zwischen den Abgasen aus dem Konverter und der zuströmenden Umgebungsluft nahezu vollständig ist Diese Stelle liegt etwas 2 bis 4 m von der Stelle entfernt, an der sich Metallspritzer und Schlacken ansammeln, und man erhält dort im Zentrum der aus dem Konverter austretenden Abgassäule homogene Gasproben.

Aus den bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ermittelten Meßwerten errechnet sich sodann der gesamte Gasdurchfluß des Abgases nach einer einfachen Gleichung, die nachfolgend hergeleitet ist

Hierin seien die folgenden Symbole definiert:

Qo₂ Gasdurchfluß des eingeblasenen Sauerstoffes;

Q Gasdurchfluß des sich im Konverter entwickelnden Gases;

Qa Gasdurchfluß der »rückfließenden« Luft, also der Luft, die in den Konverter einfließt und den austretenden Abgasen beigemischt ist;

Qf Gasdurchfluß der austretenden Abgase, die nach Beimischung der Luft in einer Reaktion oder einer einfachen Zumischung zu dem im Konverter entwickelten Gas aus diesem ausströmen.

Weiter werden folgende Bezeichnungen verwendet:

[N₂], [Ar] Konzentrationen von N₂ und Ar im Gas,

das sich im Konverter entwickelt (es handelt sich um einen Bruchteil der Größe Q);

[N₂Ja, [Αφ Konzentrationen von N₂ und Ar in der Luft (es handelt sich um einen Bruchteil der Größe Q);

[N₂]jp, [Ar]jp Konzentrationen von N₂ und Ar, die in

den Gasproben gemessen werden (es handelt sich um einen Bruchteil von Qf);

[N₂Jo₂, [Ar]o₂ Konzentrationen von N₂ und Ar im eingeblasenen Sauerstoff (es handelt sich um einen Bruchteil von ι

Die Stickstoff- und Argonbilanz im Inneren des Konverters wird wiedergegeben durch:

Cb₂[N₂]O₂ = Q[N₂] (1)

Co₂[Ar]o₂ = (?[Ar] (2)

Die Stickstoff- und Argonbilanz an der Konvertermündung wird ausgedrückt durch:

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Q[N₂] + Qa [N₂]a (3)

Of[Af]₈, = Q[Ar] + Qa [Ar]₄ (4)

Teilt man die Gleichung (4) durch die Gleichung (3) und berücksichtigt man dabei die Gleichungen (1) und (2), so erhält man:

[Ar]₁, ₌ Qo₂ [Ar]₀₁ + Q_A [Ar]_x [N₂],, Qo₂ [NJo₂ + Qa

(5),o

Löst man die Gleichung (5) nach Q_A auf und setzt man den gefundenen Wert in die Gleichung (4) ein, so erhält man

O ^lAT]o> ™^{a [Ath m}°> Γ6)

^U°² [Ar],, [N₂L -[Ar^ [N₂L "

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Wie schon gesagt, sind die Werte von [Αφ und [N₂]a aus der Literatur bekannt und können als konstant angesehen werden. Um Qf zu bestimmen, müssen deshalb gemessen werden

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— der Gasdurchfluß des eingeblasenen Sauerstoffes Qp₂,

— die Konzentration von Argon und Stickstoff im eingeblasenen Sauestoff [Ar]o₂, [N₂Jo₂ und

— die Konzentration von Argon und Stickstoff in den Abgasen [Arjsp, [N₂]jp.

Zur Anwendung dieser Messung des Gasdurchflusses der Abgase auf die Prozeßregelung beim Frischen mit Hilfe von LD-Konverten (Linz-Donawitz-Sauerstoffaufblas-Konvertern) führt man einige Arbeitshypothesen ein: Als Grundlage der dynamischen Regelung des Sauerstoffaufblasverfahrens (LD-Verfahrens) wendet man die im Hauptpatent bereits definierte differentielle Kohlenstoffmessung an, welche auf der Beziehung

beruht, die gegen Ende des Frischens für die Regelung der Konzentration (C) des Kohlenstoffs Gültigkeit hat, wobei (ty ein Koeffizient ist.

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Claims

Patentanspruch:

Verfahren zur Messung der Menge der aus einer Stahlschmelze bei geregelter Entkohlung in einem Stahlkonverter mit Sauerstofflanze austretenden Abgase, bei dem der Stahlschmelze zusammen mit dem von der Lanze als Oxydationsmittel in den Konverter eingeblasenen Sauerstoff Argon in einer Konzentration von weniger als 5% als Tracergas zugeführt wird und bei dem die Konzentration der im Abgas enthaltenen Konversionsprodukte sowie auch des Tracergases mittels Analyse durch ein Massenspektrometer bestimmt wird, nach Patent 2135 245, dadurch gekennzeichnet, daß die Konzentration des Argons im eingeblasenen Sauerstoff zwischen 0,15 und 1 Volumenprozent beträgt, und daß bei der Analyse auch die Stickstoffkonzentration im Abgas bestimmt wird.