DE2651922B2 - Method for controlling the fresh process when refining pig iron - Google Patents
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Steuern des Frischablaufs beim Frischen von Roheisen insbesondere nach dem Sauerstoffaufblas-Verfahren.The invention relates to a method for controlling the fresh process when refining pig iron especially by the oxygen inflation method.
Beim Sauerstoffaufblas-Verfahren bildet der mit hoher Energie auf die Badoberfläche treffende Sauerstoffstrahl einen sogenannten Brennfleck und drückt in das Stahlbad eine kraterförmige Vertiefung. Im Bereich des Brennflecks bzw. der kraterförmigen Vertiefung wird der auf die Badoberfläche treffende Sauerstoffstrahl umgelenkt, wobei er Eisentröpfchen mit sich reißt. Diese Eisentröpfchen gelangen in die Schlacke und bilden eine Metall-Schlacke-Gas-Emulsion; sie reagieren sowohl mit der über der Schmelze befindlichen Gasatmosphäre als auch mit der Schlacke und kehren schließlich in die Hauptmasse der Schmelze zurück. Die Verweilzeit der Eisentröpfchen in der Schlacke ist dabei im Vergleich zur Gasatmosphäre über der Schmelze wegen der wesentlich höheren Viskosität der Schlacke ganz erheblich langer. Demzufolge besteht während des Frischens eine Eisen/Schlacke/Gas-Emulsion, deren Eisengehalt und Tröpfchenverteilung von den Blasbedingungen einerseits sowie von der Zusammensetzung des Eisens und der Schlacke abhängt.In the case of the top-blowing oxygen process, the high energy oxygen jet hits the bath surface a so-called focal point and presses a crater-shaped depression into the steel bath. In the area the focal point or the crater-shaped depression is the oxygen jet hitting the bath surface deflected, pulling iron droplets with it. These iron droplets get into the slag and form a metal-slag-gas emulsion; they react both with the gas atmosphere above the melt and with the slag and sweep finally back into the bulk of the melt. The residence time of the iron droplets in the slag is included compared to the gas atmosphere above the melt because of the significantly higher viscosity of the slag considerably longer. As a result, there is an iron / slag / gas emulsion during refining Iron content and droplet distribution on the blow conditions on the one hand and on the composition of iron and slag depends.
Auf ihrem Weg aus der Schmelze durch die Schlacke und zurück in die Schmelze kommt es an der Tröpfchenoberfläche zu Frischreaktionen, insbesondere zu einer Entphosphorung und Entkohlung. Diese Frischreaktionen laufen beispielsweise in einem 200-t-Konverter angesichts der im Verhältnis zur Badoberflä-On its way out of the melt through the slag and back into the melt it comes to the Droplet surface to fresh reactions, in particular to dephosphorization and decarburization. These Fresh reactions run, for example, in a 200 t converter in view of the
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65 ehe außerordentlich großen Gesamtoberfläche der Tröpfchen in der Größenordnung von einigen Tausend Quadratmetern sehr rasch ab, so daß die Tröpfchen bei ausreichender Verweilzeit in der Schlacke den Gleichgewichtszustand erreichen und demgemäß entsprechend entkohlt und entphosphort, d. h. mit wesentlich niedrigeren Gehalten an Kohlenstoff und Phosphor als die Badzusammensetzung in die Schmelze zurückkehren. Dort vermischen sie sich mit der Hauptmasse der Schmelze, die somit bezüglich ihrer Gehalte an Verunreinigungen, insbesondere Kohlenstoff und Phosphor, durch die zurückkehrenden Tröpfchen gleichsam verdünnt wird. 65 Before the extraordinarily large total surface of the droplets on the order of a few thousand square meters decreases very quickly, so that the droplets reach the equilibrium state with sufficient residence time in the slag and accordingly decarburized and dephosphorized, i.e. with significantly lower contents of carbon and phosphorus than the bath composition return to the melt. There they mix with the main mass of the melt, which is thus, as it were, diluted in terms of its content of impurities, in particular carbon and phosphorus, by the returning droplets.
Die Tröpfchenbildung und der Tröpfchenumlauf hängen naturgemäß von den Blasbedingungen, insbesondere vom Sauerstoffangebot und dem Lanzenabstand von der Badoberfläche ab. Ein höheres Sauerstoffangebot führt ebensc wie ein geringerer Lanzenabstand zu einer stärkeren Tröpfchenbildung, d.h. zu einem stärkeren Tröpfchenumlauf und bewirkt demgemäß eine Beschleunigung des Stoffumsatzes. Außerdem hängt auch die Tröpfchengröße von den Blasbedingungen ab; sie nimmt mit zunehmender Sauerstoffmenge und abnehmendem Lanzenabstand zu.The droplet formation and the droplet circulation naturally depend on the blowing conditions, in particular on the oxygen supply and the distance between the lance and the bath surface. A higher supply of oxygen Just like a smaller lance distance leads to a stronger droplet formation, i.e. to a stronger droplet circulation and accordingly causes an acceleration of the metabolism. aside from that also the droplet size depends on the blowing conditions; it increases as the amount of oxygen increases and decreasing lance spacing.
Die Tröpfchenbildung ist so intensiv, daß unter normalen Blasbedingungen eine Schmelze während des Frischens bis zu sechsmal in Form von Tröpfchen in die Schlackenphase gelangt. Die in der Zeiteinheit anfallende Tröpfchenmenge bestimmt den Stoffumsatz, so daß bei großer Tröpfchenbildungsgeschwindigkeit das Blasende schneller erreicht wird.The droplet formation is so intense that under normal blowing conditions a melt during the Fresh gets into the slag phase up to six times in the form of droplets. The one occurring in the time unit The amount of droplets determines the metabolism, so that the end of the bubble when the droplet formation is high is reached faster.
Es gibt zahlreiche Modelle zur Prozeßsteuerung beim Frischen von Roheisen nach dem Sauerstoffaufblas-Verfahren. Wie die Betriebspraxis gezeigt hat, haben diese zum Teil sehr aufwendigen Modelle nicht zu einer durchgreifenden Verbesserung des Prozeßablaufs geführt. Der Grund liegt darin, daß diese Modelle den Prozeßablauf aufgrund äußerer Erscheinungen steuern sollen. Erfolgreich kann jedoch nur ein Modell sein, das auf dem wirklichen Reaktionsablauf im Konverter beruht.There are numerous models of process control for refining pig iron by the blown oxygen method. As practice has shown, these partly very complex models do not have to be one thorough improvement of the process flow. The reason is that these models have the To control the process flow based on external phenomena. However, only a model can be successful that is based on the actual reaction sequence in the converter.
Bekannt ist aus der deutschen Auslegeschrift 23 54 003 auch ein Verfahren zum Bestimmen der Schlackenhöhe in einem Verweilzeit bei dem die während des Frischens aufsteigende Schlacke bzw. Metall/Schlacke/Emulsion zum Verstimmen und/oder Verändern der Güte eines elektrischen Schwingungskreises benutzt wird und die jeweilige Größe der Verstimmung als Maß zum Bestimmen der- Schlackenhöhe im Konverter dient. Hierbei handelt es sich um ein reines Meßverfahren, das nicht in einem Zusammenhang mit dem Frischverlauf bzw. der Entkohlungs- und Entphosphorungsgeschwindigkeit steht; es dient vielmehr allein dazu, die Höhe des Schlackenspiegels im Konverter zu bestimmen. Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, das Phänomen der vorerwähnten, für den Stoffumsatz eine entscheidende Bedeutung besitzenden Entkohlungs- dung bzw. des Tröpfchenstromes zwischen Bad und Schlacke für eine Steuerung des Reaktionsablaufs auszunutzen. Dabei geht die Erfindung von der Erkenntnis aus, daß sich oberhalb einer kritischen Blasbedingung, d. h. einer kritischen Sauerstoffmenge und/oder eines kritischen Lanzenabstands die Menge der Tröpfchen bzw. das Verhältnis von Eisen zu Schlacke in der Eisen/Schlacke/Gas-Emulsion einstellen läßt. Die kritische Blasbedingung kennzeichnet in diesem Zusammenhang den Beginn der Tröpfchenbildung. Bei Verwendung einer Mehrlochlan-Is known from the German Auslegeschrift 23 54 003 also a method for determining the Slag height in a dwell time during which the slag or slag rising up during refining Metal / slag / emulsion is used to detune and / or change the quality of an electrical oscillation circuit and the respective size of the Detuning is used as a measure to determine the slag height in the converter. This is a Pure measuring method that is not related to the freshness or the decarburization and Dephosphorization rate; Rather, it serves only to measure the level of the slag in the Determine converter. The invention is based on the task of eliminating the phenomenon of the aforementioned, Decarburization and the flow of droplets are of decisive importance for the material turnover between the bath and slag to control the course of the reaction. This is where the invention goes from the knowledge that above a critical blowing condition, i. H. a critical amount of oxygen and / or a critical lance distance the amount of droplets or the ratio of iron to adjust to slag in the iron / slag / gas emulsion. The critical blowing condition indicates in this context the beginning of the droplet formation. When using a multi-hole
ze an einem 200-t- Konverter läßt sich beispielsweise die kritische Blasbedingung wie folgt beschreiben: In Abhängigkeit vom Sauerstoffangebotze on a 200 t converter, for example, the critical blowing condition can be described as follows: In Dependence on the oxygen supply
K[NmVmJn]K [NmVmJn]
beträgt die kritische Lanzenhöhe in Metern
A= 1,12 ■ ΙΟ-2 · V. is the critical lance height in meters
A = 1.12 ■ ΙΟ- 2 · V.
Damit eröffnet sich ein Weg, für die Entkohlung ;ind insbesondere die Entphosphorung optimale und insbesondere reproduzierbare Frischbedingungen einzustellen. This opens up a way for decarburization; ind in particular, the dephosphorization to set optimal and, in particular, reproducible fresh conditions.
Untersuchungen der Anmeldcrin haben nämlidi ergeben, daß die Entphosphorung des Eisens ausschließlich in der Schlackenphase stattfindet, d.h. der Stoffumsatz bei der Entphosphorung läuft ausschließlich über die Eisentröpfchen in der Schlackenphase ab. Es kommt mithin im Hinblick auf eine möglichst rasche Entkohlung und Entphosphorung vornehmlich darauf an, daß die Gesamtoberfläche der Tröpfchen in der Emulsion möglichst groß ist und daß die Verweilzeit der Tröpfchen in der Schlackenphase für eine vollständige Entphosphorung der Tröpfchen ausreicht, so daß diese im Gleichgewichtszustand in die Schmelze zurückkehren. Mithin basiert das erfindungsgemäße Verfahren auf dem Gleichgewicht Metalltröpfchc n/Schlacke, während die Verfahren nach dem Stand der Technik ein Gleichgewicht Metallschmelze/Schlacke anstreben.Investigations by the applicant have namely show that the dephosphorization of iron takes place exclusively in the slag phase, i.e. the Substance turnover during dephosphorization takes place exclusively via the iron droplets in the slag phase. It is therefore primarily important with regard to the fastest possible decarburization and dephosphorization that the total surface of the droplets in the emulsion is as large as possible and that the residence time of the Droplets in the slag phase for a complete dephosphorization of the droplets is sufficient, so that this return to the melt in a state of equilibrium. The method according to the invention is therefore based on the equilibrium metal droplets / slag, while the methods according to the prior art one Strive for a balance between molten metal and slag.
Da sowohl die Tröpfchengröße und die Tröpfchenmenge als auch die Verweilzeit der Tröpfchen von den Blasbedingungen, d. h. überwiegend von dem Blasimpuls abhängen, die ihrerseits durch den Lanzenabstand von der Badoberfläche, die Eindringtiefe des Sauerstoffstrahls, die Düsenzahl und den Austrittsquerschnitt der Düsen sowie deren Anstellwinkel und die zeitliche Sauerstoffmenge bestimmt wird, lassen sich die Entkohlungs- und Entphosphorungsgeschwindigkeiten durch Änderung des Blasimpulses beeinflussen. Die in einer bestimmten Zeiteinheit in der Schlackenemulsion vorhandene Tröpfchenmenge ist weiterhin von der Verweilzeit abhängig, d. h. der Zeil; vom Aufsteigen der Tröpfchen aus dem Bad bis zum Zurückfallen in das Bad. Bei längerer Verweilzeit erhöht sich die Tröpfchenmenge beim Blasen mit gleicher Si auerstoffmenge und gleicher Lanzenhöhe. Die Verweih:eit der Tröpfchen ist abhängig von der Viskosität der Schlacke.Since both the droplet size and the amount of droplets and the residence time of the droplets from the Blowing conditions, d. H. mainly depend on the blowing pulse, which in turn depends on the lance spacing of the bath surface, the penetration depth of the oxygen jet, the number of nozzles and the outlet cross-section of the Nozzles as well as their angle of attack and the amount of oxygen over time are determined, the Influence decarburization and dephosphorization speeds by changing the blowing impulse. In the A certain time unit present in the slag emulsion droplet amount is still from the Residence time dependent, d. H. the line; from the rising of the droplets from the bath to the falling back into the bath. If the residence time is longer, the amount of droplets increases when blowing with the same amount of Si and same lance height. The age of the droplets depends on the viscosity of the slag.
Hiervon ausgehend besteht die Lösung der obenerwähnten Aufgabe darin, daß bei t:inem Verfahren der eingangs erwähnten Art die Menge der in der Schlacke befindlichen Eisentröpfchen gemessen und der Lanzenabstand und/oder die Sauerstoffringe in Abhängigkeit von der Tröpfchenmenge eingestellt wird. Da sich der Zusammenhang zwischen dem Blasimpuls bzw. dessen Parametern und der Tröpfchengröße sowie der Tröpfchenmenge in der Schlackenphase bzw. der Emulsion, der Verweilzeit der Tröpfchen sowie der Entkohlungs- und der Entphosphorungsgeschwindigkeit ohne weiteres bestimmen lätit, eröffnet sich hier eine Möglichkeit, die Entkohlung- und die Entkohlungsgeschwindigkeit auf dem Wege über den Blasimpuls willkürlich und insbesondere optimal einzustellen. Dazu bedarf es lediglich einer Messung der Menge der Eisentröpfchen in der Eisen/Schlacke/Gas-Emulsion sowie einer daraus resultierenden Änderung des Blasimpulses.Proceeding from this, the solution to the above-mentioned problem consists in the fact that in a method the Type mentioned at the beginning, the amount of iron droplets in the slag is measured and the lance spacing and / or the oxygen rings are adjusted as a function of the amount of droplets. Since the Relationship between the blowing impulse or its parameters and the droplet size and the Amount of droplets in the slag phase or the emulsion, the residence time of the droplets and the The speed of decarburization and dephosphorization can be easily determined here one way, the decarburization and decarburization speed set arbitrarily and in particular optimally on the way via the blowing pulse. All that is required is a measurement of the amount of iron droplets in the iron / slag / gas emulsion as well as a resulting change in the blowing pulse.
Im einzelnen kann dies in der Weise geschehen, daß die Änderung der Tröpfchenm;mge induktiv oder kapazitiv gemessen und der Meßwert als Steuersignal für den Blasimpuls dient. Die Eisen/Schlacke/Gas-Emulsion fungiert dabei als Diamagnetikum bzw. als Dielektrikum und ändert demgemäß das Ausgangssignal einer induktiven oder kapazitiven Meßvorrichtung.In detail, this can be done in such a way that the change in the droplets m; mge inductively or measured capacitively and the measured value serves as a control signal for the blowing pulse. The iron / slag / gas emulsion acts as a diamagnetic or dielectric and changes the output signal accordingly an inductive or capacitive measuring device.
Bei dieser Meßvorrichtung handelt es sich zweckmäßigerweise um einen elektrischen Schwingkreis, bei dem die Tröpfchenmenge in der Eisen/Schlacke/Gas-Emulsion eine proportionale induktive oder kapazitive Verstimmung hervorruft, die sich als Steuersignal für dieThis measuring device is expediently involved around an electrical oscillating circuit, in which the amount of droplets in the iron / slag / gas emulsion causes a proportional inductive or capacitive detuning, which acts as a control signal for the
ι ο Blasbedingungen, insbesondere den Blasimpuls eignet.ι ο blowing conditions, especially the blowing pulse is suitable.
Insofern eröffnet das erfindungsgemäße Verfahren nicht nur die Möglichkeit einer Automatisierung des Frischens, sondern auch einen Weg für eine Regelung des Tröpfchenanteils und der Tröpfchengröße bzw. der Tröpfchenoberfläche in der Emulsion auf optimale und insbesondere reproduzierbare Werte, woraus sich nicht nur eine Beschleunigung des Frischablaufs, sondern auch eine weitestgehende Vergleichmäßigung des Frischverlaufs von Charge zu Charge und der Stahlqualität ergibt.In this respect, the method according to the invention not only opens up the possibility of automating the Frischens, but also a way of regulating the proportion of droplets and the droplet size or the Droplet surface in the emulsion to optimal and, in particular, reproducible values, which does not result only an acceleration of the freshness process, but also an as much as possible equalization of the Fresh flow from batch to batch and the steel quality results.
Vorzugsweise wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren der Lanzenabstand und/oder die Sauerstoffmenge in Abhängigkeit von der induktiv oder kapazitiv gemessenen Tröpfchenmenge eingestellt. Dabei läßt sich durch eine Erhöhung des Sauerstoffangebots die Tröpfchenmenge und damit der Tröpfchenumlauf erhöhen, während eine Verringerung des Sauerstoffangebots zu einer entsprechenden Verringerung des Tröpfchenumlaufs führt. Ebenso wirken eine Verringerung oder Vergrößerung des Lanzenabstandes, so daß sich hier zwei einfach zu beherrschende Parameter für die Beeinflussung des Tröpfchenumlaufs und damit für den Stoffumsatz bei der Entkohlung und Entphosphorung ergeben. Da die Frischreaktionen insbesondere von Kohlenstoff und Phosphor quantitativ über die Eisentröpfchen ablaufen, läßt sich mit dem erfindungsgemäßen Verfahren der Frischverlauf besonders gut beherrschen. Bei der Entkohlung sind bestimmte Korrekturgrößen zu berücksichtigen, da die Entkohlung nicht nur in der Schlacke, sondern auch während der Berührung der Tröpfchen mit der Gasphase erfolgt. Entscheidend ist jedoch, daß auch die Entkohlung zum überwiegenden Teil in der Schlackenphase stattfindet und sich demzufolge über die Tröpfchenmenge steuern läßt.The lance spacing and / or the amount of oxygen is preferably used in the method according to the invention set depending on the inductively or capacitively measured amount of droplets. Thereby leaves The amount of droplets and thus the circulation of the droplets increases by increasing the oxygen supply increase, while a decrease in the oxygen supply leads to a corresponding decrease in the Droplet circulation leads. A decrease or increase in the distance between the lances also have an effect, so that There are two easy-to-control parameters for influencing the droplet circulation and thus for the material turnover in decarburization and dephosphorization. Since the fresh reactions in particular of carbon and phosphorus run off quantitatively via the iron droplets, can be carried out with the method according to the invention Master the process of freshness particularly well. When it comes to decarburization, there are certain Correction variables must be taken into account, since decarburization not only occurs in the slag, but also during the The droplets come into contact with the gas phase. It is crucial, however, that the decarburization to the takes place predominantly in the slag phase and are therefore controlled by the amount of droplets leaves.
Ein weiterer wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß sich durch fortlaufendes Messen der Tröpfchenmenge sofort jede Anomalie des Frischverlaufs erkennen läßt. DemzufolgeAnother major advantage of the method according to the invention is that by Continuous measurement of the amount of droplets immediately recognizes any anomaly in the fresh flow. As a result
so können beispielsweise über eine Änderung des Blasimpulses oder durch die Zugabe von Zuschlagstoffen sofort Gegenmaßnahmen ergriffen werden, so daß es nicht zu unerwünschten Erscheinungen, wie beispielsweise stark schwankenden Frischbedingungen und einem zu nicht unerheblichen Eisenverlusten und zu einer Gefährdung der Konvertermannschaft führenden Auswurf kommt. Auswurferscheinungen läßt sich nämlich durch Änderung der Tröpfchenmenge entgegenwirken. Zusätzlich zu der von der Eisentröpfchen-for example, by changing the blowing impulse or by adding additives Immediately countermeasures are taken so that there are no undesirable phenomena, such as strongly fluctuating fresh conditions and a not inconsiderable iron loss and too the ejection leading to the converter team is at risk. Ejection phenomena can namely counteract by changing the amount of droplets. In addition to that of the iron droplet
bo menge in der Emulsion ausgehenden Steuerung lassen sich noch andere Parameter mit in die Steuerung einbeziehen wie beispielsweise die Abgasanalyse, d. h. die Gehalte des Abgases an Sauerstoff, Wasserstoff, Kohlenmonoxyd und Kohlendioxyd sowie die Bad- undLet the outgoing control bo amount in the emulsion include other parameters in the control, such as exhaust gas analysis, d. H. the contents of the exhaust gas in terms of oxygen, hydrogen, carbon monoxide and carbon dioxide as well as the bath and
b5 die Abgastemperatur. Schließlich eröffnet das erfindungsgemäße Verfahren noch die Möglichkeit, durch Einhalten optimaler Blasbedingungen die Frischzeit zu verkürzen; es ist zudem mit einer hohen Treffsicherheitb5 the exhaust gas temperature. Finally, the invention opens Process still has the option of increasing the fresh time by maintaining optimal blowing conditions shorten; it is also with a high accuracy
hinsichtlich der angestrebten Stahlanalyse und verhältnismäßig geringer Eisenoxydulgehalte der Schlacke gekennzeichnet.with regard to the desired steel analysis and the relatively low iron oxide content of the slag marked.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer Zeichnung des näheren erläutert. In der Zeichnung zeigtThe invention is explained in more detail below with reference to a drawing. In the drawing shows
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Konverters mit einer Meß- und Steuervorrichtung,Fig. 1 is a schematic representation of a converter with a measuring and control device,
F i g. 2a die Änderung des Kohlenstoff- und Phosphorabbrandes, der Tröpfchenmenge und des Blasimpulses mit der Frischzeit, für eine Schmelzengruppe I,F i g. 2a shows the change in carbon and phosphorus burn-up, the amount of droplets and the blowing impulse with the fresh time, for a melt group I,
F i g. 2b die Änderung des Kohlenstoff- und Phosphorabbrandes, der Tröpfchenmenge und des Blasimpulses mit der Frischzeit, für eine Schmelzengruppe II,F i g. 2b shows the change in carbon and phosphorus burn-up, the amount of droplets and the blowing impulse with the fresh time, for a melt group II,
F i g. 3 die Änderung des Abbrandes von Phosphor und Kohlenstoff in Abhängigkeit von der Tröpfchenmenge, F i g. 3 the change in the burn-up of phosphorus and carbon depending on the amount of droplets,
F i g. 4 die Abhängigkeit der Tröpfchenmenge vom relativen Blasimpuls undF i g. 4 the dependence of the amount of droplets on the relative blowing momentum and
Fig. 5 den Zusammenhang zwischen Lanzenabstand und Tröpfchenmenge in Abhängigkeit von der Blasezeit. 5 shows the relationship between the lance spacing and the amount of droplets as a function of the blowing time.
Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich in einem Konverter mit einem Stahlblechmantel 1 und einem Futter durchführen, das aus üblichen Konvertersteinen 2 und einer Stampfschicht 3 mit einer eingebetteten Induktionsspule 4 mit horizontalen oder vertikalen Windungen besteht. Die horizontalen Windungen der Induktionsspule 4 sind in verschiedenen Höhen über Leitungen 5 bis 8 mit einem elektrischen Schwingkreis 9 verbunden, dessen Ausgangssignal über eine Leitung IO einem Rechner 11 zugeführt wird, der die Meßsignale des Schwingkreises 9 nach einem bestimmten Programm in Steuersignale umsetzt. Die Steuersignale gelangen über Leitungen 12, !3 zu Regelventüer, !5, :!6 in einer Feinkalkleitung 17 und einer Sauerstoffzuleitung 18 sowie über eine Steuerleitung 14 zu einer Hubvorrichtung 19 zum Versteilen einer über eine flexible Leitung 20 mit den Zuleitungen 17, ;I8 verbundene Blaslanze 21.The inventive method can be in a converter with a sheet steel jacket 1 and a Carry out lining that consists of conventional converter stones 2 and a tamped layer 3 with an embedded Induction coil 4 with horizontal or vertical turns. The horizontal turns of the Induction coils 4 are at different heights via lines 5 to 8 with an electrical oscillating circuit 9 connected, the output signal of which is fed via a line IO to a computer 11, which receives the measurement signals of the resonant circuit 9 converts into control signals according to a specific program. The control signals reach control valve,! 5,:! 6 via lines 12,! 3 in a fine lime line 17 and an oxygen supply line 18 and via a control line 14 to one Lifting device 19 for adjusting a via a flexible line 20 with the supply lines 17, I8 connected blowing lance 21.
Sobald nach dem Chargieren die Lanze in den Konverter 1 eingefahren ist und die kritischen Blasbedingungen, d. h. ein kritischer Biasimpuis erreicht ist, gelangen immer mehr Tröpfchen in die Schlacke, wie sich aus dem Verlauf der Kurven in dem Diagramm der Fig. 2 ohne weiteres ergibt. Mit sich verstärkendem Tröpfchenumlauf wird der Schwingkreis 9 in zunehmendem Maße gestört und gibt ein der Störung entsprechendes Steuersignal an den Rechner ab, der programmgemäß über die Regelventiie Ϊ5, 16 die Sauerstoff- und/oder Feinkalkzufuhr sowie über die Hubvorrichtung 19 die Lanzenstellung ändert, bis die Blasbedingungen einen optimalen Tröpfchenumlauf ergeben. Gleichzeitig erfaßt der Schwingkreis 9 die jeweilige Schlackenhöhe, da mit zunehmender Schlakkenhöhe immer mehr Windungen der Induktionsspule 4 durch die als Diamagnetikum wirkende Schlacke beeinfluß! werden. Auf diese Weise läßt sich das Entstehen einer .Schaumschlacke sofort feststellen und eine Änderung der Teilchenmenge vornehmen, um Auswurf zu vermeiden.As soon as the lance has moved into converter 1 after charging and the critical Blowing conditions, d. H. a critical bias impuis is reached, more and more droplets get into the slag, such as is readily apparent from the course of the curves in the diagram of FIG. 2. With increasing As the droplets circulate, the oscillating circuit 9 is increasingly disturbed and produces an effect corresponding to the disturbance Control signal to the computer, which according to the program via the control valves Ϊ5, 16 the Oxygen and / or fine lime supply and via the lifting device 19 changes the lance position until the Blowing conditions result in an optimal droplet circulation. At the same time, the resonant circuit 9 detects the respective slag height, since with increasing slag height more and more turns of the induction coil 4 influenced by the slag acting as a diamagnetic! will. This is the way to do it Immediately determine the formation of a foam slag and change the amount of particles in order to Avoid expectoration.
Entsprechend dem Tröpfchenumlauf und dem Blasimpuls ändern sich auch der Phosphor- und de:r Kohlenstoffabbnind, wie das Diagramm der F" i g. 3 zeigt. Da sich der Tröpfchenumlauf durch das Sauerstoffiingcboi beeinflussen läßt, d. h. mit zunehmendem Sauerstoffangebot größer wird, bestehl die Möglichkeit, den Phosphor- und den Kohlcnstoffahbrand im Wege einer Änderung de·, SaticrstoffangebotsThe phosphorus and de: r also change in accordance with the circulation of the droplets and the blowing impulse Carbon sequestration, as the diagram in FIG. 3 shows Can influence oxygen inoculum, d. H. with increasing Oxygen supply increases, there is the possibility of the phosphorus and carbon burns by way of a change in the ·, Saticrstoff offer
und/oder der Lanzenhöhe optimal einzustellen.and / or to optimally adjust the lance height.
Im folgenden wird ein Verfahren und Modell zu erfindungsgemäßen Prozeßsteuerung beim Sauerstoff aufblas-Verfahren unter Verwendung einer Vorrichtung nach F i g. 1 beschrieben. Als Beispiel werden die Zusammenhänge für das Frischen von Thomasroheiser nach dem Einschlackverfahren erläutert.The following is a method and model for process control according to the invention in the case of oxygen inflation method using a device according to FIG. 1 described. As an example, the connections for the freshness of Thomasroheiser explained according to the slag process.
In Fig. 2 sind die metallurgischen Ergebnisse be unterschiedlicher Schmelzenführung zusammengestellt Im unteren Diagramm ist der Abbrand des Kohlenstoff und des Phosphors pro Minute in Abhängigkeit von de Blasezeit dargestellt. Zunächst brennt vorzugsweise de Phosphor ab und dann die Kohle. Im mittlerer Diagramm ist die Tröpfchenmenge in Abhängigkeit von der Blasezeit dargestellt, die diesen Stoffumsatz bewirkt. Das Bad wird während der Blasezeit in Form von Tröpfchen fünfmal umgewälzt. Das obere Dia gramm gibt die Änderung des Blasimpulses über die Blasezeit wieder. Die Schmelze wurde mit einem konstanten Sauerstoffangebot von 525 NmVmin ge frischt. Von der 1. bis zur 14. Blasminute wurde durch di Lanze Feinkalk eingeblasen. Die Lanzenhöhe wurde so eingestellt, daß sich eine gut reagierende Schaumschlak ke ergab. Bei weichen Blasbedingungen, d. h. bei eine geringen Tröpfchenmenge, brennt bevorzugt de Phosphor ab und bei harten Blasbedingungen, d. h. be einer großen Tröpfchenmenge, brennt bevorzugt de Kohlenstoff ab.In Fig. 2, the metallurgical results are compiled with different melt management In the lower diagram, the burn-up of carbon and phosphorus per minute is dependent on de Bubble time shown. First of all, the phosphorus burns off, and then the coal. In the middle The diagram shows the amount of droplets as a function of the bubble time, which this metabolic rate causes. The bath is circulated five times in the form of droplets during the bubble time. The upper slide gram shows the change in the blowing impulse over the blowing time. The melt was with a constant oxygen supply of 525 NmVmin. From the 1st to the 14th blowing minute, di Lance blown in fine lime. The height of the lance was adjusted so that a well-reacting foam slag was produced ke revealed. In soft blowing conditions, i. H. with a small amount of droplets, it burns preferentially Phosphorus from time to time under severe blowing conditions, d. H. with a large amount of droplets, it burns preferentially Carbon off.
Den Zusammenhang zwischen dem Phosphor- und Kohlenstoffabbrand und der Tröpfchenmenge in de Schlacke zeigt Fig. 3, und zwar im oberen Diagramm für ein weiches Blasen und im unteren Diagramm für ein weiches Blasen (linker Kurvenast) und ein hartes Blasen (rechter Kurvenast). Dabei geht die Kohlensioffkurv im Gegensatz zu der Phosphorkurve nicht durch den Nullpunkt, weil die Kohlenstoffoxydation nicht nur in de<; Schlacke stattfindet. Für den Blasimpuls /, der di Metalltröpfchen erzeugt, gilt folgende Gleichung:The relationship between phosphorus and carbon burn-up and the amount of droplets in de Fig. 3 shows slag, namely in the upper diagram for a soft blowing and in the lower diagram for a soft blowing (left branch of the curve) and a hard blowing (right branch of the curve). The carbon curve goes here In contrast to the phosphorus curve, it does not go through the zero point, because the carbon oxidation is not only in de <; Slag takes place. For the blow pulse /, the di When metal droplets are generated, the following equation applies:
12.i Ip-12.i Ip-
F = Summe der Fläche der Düsenöffnungen in m2, ρ = Sauerstoffdruck vorder Lanze in kg/cm2, A- = Korrekturfaktor (Schlacken- und Badanalyse, Konverterform, Düsenanstellwinkel). F = sum of the area of the nozzle openings in m 2 , ρ = oxygen pressure in front of the lance in kg / cm 2 , A- = correction factor (slag and bath analysis, converter shape, nozzle angle).
Der Zusammenhang zwischen dem Druck ρ und dem Sauerstoffangebot V in NmVmin ergibt sich für di verwendete Lanze aus der folgenden Gleichung:The relationship between the pressure ρ and the oxygen supply V in NmVmin results for the lance used from the following equation:
P= 0,013 ■ V P = 0.013 ■ V
Für den relativen Blasimpuls des Sauerstoffstrahles, d. h. den auf die Lanzenhöhen in m bezogenen Biasimpuis, ergibt sich die folgende Beziehung:For the relative blowing momentum of the oxygen jet, i. H. those related to the lance heights in m Biasimpuis, there is the following relationship:
Λ =Λ =
•0,0131/ - 9,81)• 0.0131 / - 9.81)
Die verschlackte Phosphormenge Pm des Bades in einem bestimmten Zeitintervall At ist der verschlackten Phosphormenge Pr, des im Zeitintervall durch di Schlacke geflossenen Tröpfchenstromes Mr, sowie de von der Schlacke aufgenommenen Phosphormengc P< gleich:The slagged amount of phosphorus Pm in the bath in a certain time interval At is equal to the slagged amount of phosphorus Pr, the stream of droplets Mr that has flowed through the slag in the time interval, and the phosphorus absorbed by the slaggc P <:
Für den zeitlichen Phosphorabbrand Pm im Bad als Δ°/ο Pm in der Zeit Δι kann bei gegebener Eisenmenge Mfolgende Bilanzgleichung aufgestellt werden:For the temporal phosphorus burnup Pm in the bath as Δ ° / ο Pm in the time Δι , the following balance equation can be set up for a given amount of iron M:
ΡΜ={Δ% Pm ■ M)/\00Ρ Μ = {Δ% P m ■ M) / \ 00
Der zeitliche Phosphorzubrand der Schlacke resultiert aus dem Phosphorabbau Δ°/ο Pc des zugehörigen Tröpfchenstromes Mc als gemittelte Differenz (0ZoPb-0ZoZ3C) zwischen dem Phosphorgehalt der im Zeitintervall Δ t in die Schlacke eintretenden (0Zo Pß)und der entphosphort zurückfallenden Tröpfchen (0Zo Pa), so daß auch hier die Bilanzbedingung gilt:The temporal phosphorus burn-up of the slag results from the phosphorus degradation Δ ° / ο Pc of the associated droplet stream Mc as the mean difference ( 0 ZoPb- 0 ZoZ 3 C) between the phosphorus content of the (0 ZoPß) entering the slag in the time interval Δt and the dephosphorus falling droplets ( 0 Zo Pa), so that the balance condition also applies here:
p>< -iöö p ><- iöö
Aus diesen Gleichungen folgt für die Tröpfchenmenge Mc in der Schlacke im Zeitintervall Δ( in erster Näherung:From these equations it follows for the amount of droplets Mc in the slag in the time interval Δ ( in a first approximation:
ΛίΛί
M« = - 223,067 + 76.632 ■ log M " = - 223.067 + 76.632 ■ log
I--I--
k ■ ΙΟ4 -F(12,11 · 0,013 · V - 9,81) k ■ ΙΟ 4 -F (12.11 · 0.013 · V - 9.81)
81)181) 1
M0 = M 0 =
Weitere Untersuchungen führen zu dem Ergebnis, daß die Tröpfchenmenge Mg eine Funktion des relativen Blasimpulses Jh ist, wie F i g. 4 zeigt:Further investigations lead to the result that the amount of droplets Mg is a function of the relative blowing momentum Jh , as shown in FIG. 4 shows:
Mc= -223,067 + 76,632 log//{t/mm] Mc = -223.067 + 76.632 log // { t / mm]
Für die Tröpfchenmenge gilt demnach folgende Gleichung:The following equation applies to the amount of droplets:
Das Diagramm der Fig. 4 zeigt die Änderung der Frischgeschwindigkeit unabhängig von unterschiedli-The diagram in Fig. 4 shows the change in the fresh speed regardless of different
chem Düsenquerschnitt und unterschiedlicher Lanzen höhe.chem nozzle cross-section and different lances height.
Wird beim Sauerstoffaufblas-Verfahren für einer bestimmten Stoffumsatz die Tröpfchenmenge während der Ellasezeit anhand der Fig. 3 und 5 vorgegeben, se läßt sich bei einem bestimmten Düsenquerschnitt Fdei Sauerstofflanze und einem bestimmten Sauerstoffangebot die Lanzenhöhe in Metern nach der folgenden Gleichung errechnen:The amount of droplets during the oxygen inflation process for a certain metabolism the Ellase time given with reference to FIGS. 3 and 5, se can be with a certain nozzle cross-section Fdei Oxygen lance and a certain oxygen supply, the lance height in meters according to the following Calculate equation:
/1 =/ 1 =
K)4 ■ F (0,157 · Γ - 9,81]
" Γ M,- +™2237J67 "I
L 76.632 JK) 4 ■ F (0.157 · Γ - 9.81]
"Γ M, - + ™ 2237J67" I.
L 76.632 J
Für ein Sauerstoffangebot von beispielsweise 600 NmVmin beim Einblasen von Kalkstaub und bei einer Tröpfchenmenge, wie sie F i g. 5 zeigt, ergibt sich der im unteren Diagramm der Fig.5 dargestellte Lanzenabstand während der Blasezeit, der ein Blasen mit einer gut reaktionsfähigen Schlacke ohne Auswurf ermöglicht.For an oxygen supply of, for example, 600 NmVmin when blowing in lime dust and at an amount of droplets as shown in FIG. 5 shows that shown in the lower diagram of FIG Lance spacing during the blowing time, which means blowing with a highly reactive slag without ejection enables.
Bisher war die Lanzenführung beim Sauerstoffaufblas-Verfahren ausschließlich von der Erfahrung des Blasemeisters abhängig. Hier eröffnet das erfindungsgemäße Verfahren erstmals einen Weg, den Lanzenabstand in Abhängigkeit vom Reaktionsablauf zu berechnen und den Prozeßablauf reproduzierbar zu steuern. Die Verwendung eines Schwingkreises is.t dabei nicht erforderlich; vielmehr kann der Frischverlauf auch aufgrund einer vorgegebenen Kurve der in F i g. 5 dargestellten Art gesteuert werden.So far, the lance guidance in the oxygen inflation process was based solely on the experience of the Blowmaster dependent. Here the method according to the invention opens up a way for the first time, the lance spacing to be calculated depending on the reaction sequence and to control the process sequence in a reproducible manner. The use of an oscillating circuit is not required; rather, the freshness can also on the basis of a given curve in FIG. 5 can be controlled.
Das erfindungsgemäße Verfahren schafft mithin die Voraussetzungen für eine automatische Steuerung des Frischens, dessen Verlauf und Ergebnis im wesentlichen nur von dem Kohlenstoff-, Phosphor- und dem Eisenabbrand bestimmt wird.The method according to the invention thus creates the prerequisites for automatic control of the Frischens, its course and result essentially only from the carbon, phosphorus and the Iron burnup is determined.
Hierzu 6 Blatt ZeichnungenIn addition 6 sheets of drawings
Claims (6)
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| DE19762651922 DE2651922C3 (en) | 1976-11-13 | 1976-11-13 | Method for controlling the fresh process when refining pig iron |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19762651922 DE2651922C3 (en) | 1976-11-13 | 1976-11-13 | Method for controlling the fresh process when refining pig iron |
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| DE2651922B2 true DE2651922B2 (en) | 1978-10-26 |
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Family
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Families Citing this family (2)
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-
1976
- 1976-11-13 DE DE19762651922 patent/DE2651922C3/en not_active Expired
Also Published As
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