DE2707502C2

DE2707502C2 - Verfahren zum Steuern der Temperatur und des Kohlenstoffgehalts einer Stahlschmelze in einem Sauerstoffblaskonverter

Info

Publication number: DE2707502C2
Application number: DE2707502A
Authority: DE
Inventors: Kosaburo Kitakyushu Fukuoka Ikenouchi; Tomoaki Sakai Osaka Kume; Shin-ichi Kishiwada Sanuki; Yuziro Ueda; Toru Yoshida
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1976-02-24
Filing date: 1977-02-22
Publication date: 1985-08-01
Also published as: GB1549516A; AU505706B2; FR2344634B1; IT1075663B; FR2344634A1; US4150973A; MX145262A; DE2707502A1; BR7701098A; CA1101222A; AU2219277A

Description

und aus ihnen ständig der jeweils herrschende Kohlenstoffgehalt und die jeweils herrschende Temperatur '

berechnet werden, deren Extrapolation zum Vergleich mit den gewünschten Enclwertcn dient, so daß eine dynamische Verfolgung des Kohlenstoffgehalt» und der Temperatur möglich wird, ohne daß praktisch schwer durchführbare Messungen dieser Werte mehrmals durchgeführt werden müssen.

Diese Aufgabe wird durch Verfahren gelöst, wie sie in den Piilcniiinspriichcii I und 2 angegeben mikI. ί

Die Erfinder hatten bei ihren Untersuchungen gefunden, daß die Temperatur des geschmolzenen Stahles und der Kohlenstoffgehall des geschmolzenen Stuhles äußerst genau vorausgesagt werden können, wenn die Menge !■

des iv'grund von Oxydation in der Schlacke angesammelten Sauerstoffes und die durch Entkohlung von den Abgasen abgeführte Sauerstoffmenge genau berechnet werden. Bei bekannten Verfahren traten häufig Fehler /■

bei der Voraussage der Temperatur und des Kohlenstoffgehaltes der Stahlschmelze auf, die hauptsächlich auf io '_if)

den folgenden Grund zurückzuführen waren: Der bei dem Blasprozeß eingeführte Sauerstoff wird in dem Ofen verbraucht, um zu entkohlen und Schlacken zu bilden, die für die Bildung von Eisenoxiden repräsentativ sind, wobei die Verteilung des Sauerstoffes auf die Entkohlung und die Bildung von Eisenoxiden nicht ein fester Wert ist, der über den Blasprozcß bestimmt werden kann, sondern während des Verlaufs des Blasens und mit jedem Blasprozeß variiert, dieser Wert wurde aber trotzdem im allgemeinen als konstant oder als Ausdruck einer 15 bestimmten Bezugsformel angenommen. Daher versagten herkömmliche Verfahren häufig darin, genau zu _t,

erfassen, wie der Sauerstoff für die Entkohlung und die Bildung der Eisenoxide verbraucht wird, was im vj

praktischen Betrieb zu relativ großen Fehlern führte. Aufgrund genauer Untersuchungen haben die Erfinder :'■

diese Probleme be'' hi»lc;mnien Verfahren erkannt und ein ausreichendes System von Bestimmungsgleichungen i|

aufgestellt, aus denen sich eine kontinuierliche Überwachung und Steuerung des Verfahrens gemäß der Erfin- 20 S]

dung ableiten läßt. Die Erfindung wurde als Ergebnis dieser Untersuchungen über eine lange Zeitdauer erreicht. \

In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung können die Temperatur des geschmolzenen Stahles und der Kohlenstoffgehalt, die beide durch gleichzeitigen Nachweis in einem Sauerstoffkonverter zu einer j

geeigneten Zeit im Verlaufe des Blaspro/esses ohne Unterbrechung der Zuführung von Sauerstoff untei i

Vi rwendung beispielsweise einer Nebenlan/.e erhalten werden, als eine erste Information verwendet werden. 25 <

An dieser Stelle soll besonders darauf hingewiesen werden, daß der Nachweis zu einer geeigneten Zeit während (]

des Verlaufes des Blasprozesses vorgenommen werden kann und daß der Nachweis ohne Unterbrechung der ;;

Sauerstoffzufuhr vorgenommen wird. 1

Weiterhin können die Zusammensetzung der Charge innerhalb des Konverters und die chargierte Menge, die \

vor der obigen Nachweiszeit erhalten wird, als eine zweite Information verwendet werden, und die Art der 30 i'.i

Fluf .nittel oder Kühlmittel (des Zuschlags), die nach Bedarf eingebracht werden, und die chargierte Menge, die >.:,(,

nach der obigen Nachweiszeit nachgewiesen wird, kann als eine dritte Information verwendet werden. Darüber kjl

hinaus können jeweils als eine vierte Information und eine fünfte Information entsprechend die Sauerstoffmen- ?·

ge. die für die Entkohlung gebraucht wird, und der Betrag der Entkohlung verwendet werden, der auf der M

Grundlage der Menge der Abgase und der Zusammensetzung der Abgase erhalten wird, die kontinuierlich nach 35 :|

der obigen Nachweiszeit gemessen werden. Die Menge des in Schlacke angesammelten Sauerstoffes, der auf der „_:;

Grundlage der Menge des kontinuierlich zuzuführenden Sauerstoffes, die nach der obigen Nachweiszeit gemes- U

sen wird, der dritten Information und der vierten Information erhalten wird, wird als eine sechste Information —

verwendet, und der gesamte Konverter-Reaktionswärmewert, der von der vierten Information und der sechsten ;~;

Information erhalten wird, wird als eine siebente Information verwendet. In diesem Zusammenhang soll auch -to ^

darauf hingewiesen werden, daß die Menge des in Schlacke angesammelten Sauerstoffes als ein Hauptparame- Js

ler (die sechste Information) für die Durchführung der Voraussage verwendet wird. s5

Nachdem verschiedene Informationen bei dem Verfahren wie oben beschrieben erhalten worden sind, können i|

die kontinuierliche Änderung der Temperatur des geschmolzenen Stahles von der zweiten Information, der fi

dritten Information und der siebenten Information mit der ersten Information als Ausgangspunkt erhalten 43 werden, und die kontinuierliche Änderung des Kohlenstoffgehaltes in dem geschmolzenen Stahl kann von der ;

/weiten Information und der fünften Information erhalten werden. Somit wird der wirklich gemessene Wert zu ^J

der geeigneten Zeit während des Blasprozesses als Ausgangspunkt für die nachfolgende Voraussageoperation verwendet, und die Menge des in Schlacke angesammelten Sauerstoffes kann als ein Hauptparameter für die Operation der Voraussage verwendet werden, um kontinuierliche Voraussage nach dem Ausgangspunkt zu 50 ermöglichen.

Weiterhin können, nachdem die verschiedenen Informationen in dem Verfahren wie oben beschrieben erhalten worden sind, kontinuierlich die Werte der Temperatur des geschmolzenen Stahles in Form einer Ortskurve aus der zweiten Information, der dritten Information und der siebenten Information mit der ersten Information als Ausgangspunkt abgeschätzt werden, und die kontinuierlich geschätzten Werte des Kohlenstoffgehaltes in 55 dem geschmolzenen Stahl können als Ortskurve aus der zweiten Information und der fünften Information erhalten werden. Dann kann eine Regressionsgieichung erhalten werden, wobei mehrere Bezugsgleichungen zwischen der Temperatur des geschmolzenen Stahles und dem vorherberechneten Kohlenstoffgehalt benutzt werden, im Hinblick auf eine aus zurück (rückwirkend) berechneten Werten gebildete Ortskurve, bei der die geeignete Zeit in der Mitte oder im Endstatium des Blasens einen Bezugspunkt bildet, um die Werteänderung 60 nach dieser Zeit vorauszusagen, und das Blasen wird in Übereinstimmung mit der Differenz zwischen den Ergebnissen dieser Voraussage und der gewünschten Temperatur des geschmolzenen Stahles und des gewünschten Kohlenstoffgehaltes in dem geschmolzenen Stahl gesteuert. Somit wird der wirklich gemessene Wert zu dem geeigneten Zeitpunkt während des Blasens aus Ausgangspunkt für die nachfolgende Voraussageoperation verwendet, und die Menge des in Schlacke angesammelten Sauerstoffes kann als ein Hauptparameter für 65 die Voraussageoperation verwendet werden, um eine kontinuierliche Voraussage und Steuerung nach dem Ausgangspunkt zu ermöglichen.

Auf diese Weise können in hohem Maße genaue vorausgesagte Werte genau und richtig erhalten werden, und

das führt zu einer erfolgreichen Entwicklung eines Steuerungsverfahrens, das eine positive Anzeige für den nachfolgenden Betrieb liefert und das eine extrem hohe Trefferwahrscheinlic' keit für den richtigen Wert liefert. Die höchst genaue Voraussage ist eine unerläßliche Bedingung dafür.daß der geschmolzene Stahl die gewünsch te Temperatur und den gewünschten Kohlenstoffgehalt erhält. Wenn der vorausgesagte Wert aus der Reihe '■' 5 fallen sollte, könnte der gewünschte geschmolzene Stahl nicht erhalten werden, wieviel Aufmerksamkeit man

auch dem nachfolgenden Betrieb und der Steuerung schenken sollte.

Die wesentlichen Merkmale der einen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung können wie folgt zusammengefaßt we den:

10 (I) Die Messung unter Verwendung einer Nachweissonde kann zu einer geeigneten Zeit in der Mitte des Blasprozesses durchgefühlt werden;

(2) Der tatsächliche Meßwert, der zu dieser Zeit gemessen wird, kann als Ausgangspunkt für die nachfolgende Voraussageoperation oder Voraussageberechnung verwendet werden;

(3) Eine kontinuierliche Abschätzung nach dem Ausgangspunkt wird ermöglicht, wobei die Menge des in 15 Schlacke aufgesammelten Sauerstoffes als ein Hauptparameter für die Vuraussageoperation verwendet wird; und

(4) Das in (3) angegebene Merkmal kann mit dem Merkmal kombiniert werden, bei dem der wirklich gemessene Wert als Ausgangspunkt verwendet wird, um den geschätzten Wert mit höherer Genauigkeit ab/usch;it-

_. ;ίοη.

Weiterhin können die wesentlichen Merkmale einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ■'.:; wie folgt zusammengefaßt werden:

(1) Die Messung unter Verwendung einer Nachweissonde kann zu einer geeigneten Zeit in der Mitte des

25 Blasprozesses durchgeführt werden;

:.■"· (2) Der tatsächliche Meßwert, der zu dieser Zeit gemessen wird, kann als Ausgangspunkt für die nachfolgende Voraussageoperation verwendet werden;

(3) Eine kontinuierliche Voraussage nach dem Ausgangspunkt wird ermöglicht, wobei die Menge des in

•;'j Schlacke angesammelten Sauerstoffes als ein Hauptparameter für die Voraussageoperation verwendet

;, 30 wird;

?! (4) Das in (3) angegebene Merkmal kann mit dem Merkmal kombiniert werden, bei dem der wirklich gemesse-

ii- ne Wert als Ausgangspunkt verwendet wird, um den geschätzten Wert mit höherer Genauigkeit zu bestim-

iii; men;

}j (5) Die oben beschriebene kontinuierliche Änderung wird als Ortskurve, die aus zurückberechneten Werten

Ί; 35 gebildete Kurve (linear oder gekrümmt) nachgewiesen, d. h„ daß der Trend oder die Neigung der kontinu-

|ji ierlichen Änderung in der Nähe des obengenannten abgeschätzten Wertes zu der geeigneten Zeit in der

$ Mitte oder im Endstadiurn (vorzugsweise zu der Zeit, die für Steuerwirkungen günstig ist) des Blasprozcsscs

W, erfaßt wird, um herauszufinden, weiche ortskurve durch die Punkte bei kontinuierlicher Veränderung

^ beschrieben wird, und die Ortskurve der nachfolgenden kontinuierlichen Änderung wird auf der Grundlage

V' 40 der Neigung der Ortskurve vorausgesagt und berechnet; und

; J (6) Die geschätzte Ortskurve und die Differenz zwischen der gewünschten Temperatur des geschmolzenen

\% Stahles und des Kohlenstoffgehaltes werden nachgewiesen und das nachfolgende Blasen wird mit hoher

ij Genauigkeit so gesteuert, daß diese Differenz beseitigt wird.

'ß 45 Im folgenden wird die Erfindung durch Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnungen näher erläutert: In den

tr; Zeichnungen zeigt

i.i Fig. 1 ein Blockdiagramm, das schematisch eine Apparatur zur Durchführung des Verfahrens nach der

ρ] vorliegenden Erfindung darstellt.

ΐ'Ι F i g. 2 ein Fließdiagramm, in dem schematisch eine Ausführungsform des Verfahrens gemäß der vorliegenden

P so Erfindung dargestellt ist.

§F i g. 3 und 4 graphische Darstellungen, die die Voraussagegenauigkeit der Temperaturen des geschmolzenen Stahles und der Kohlenstoffgehalte zeigen, wobei das herkömmliche Verfahren auf einen 170-Tonnen-Konver- |2 ter angewendet wird,

si* F i g. 5 und 6 graphische Darstellungen, die die Voraussagegenauigkeit der Temperaturen des geschmolzenen

j§ 55 Stahles und der Kohlenstoffgehalte zeigen, wobei das Verfahren nach der vorliegenden Erfindung auf einen H 170-Tonnen-Konverter angewendet wird,

H Fig. 7 bis 10 erläuternde Ansichten für kontinuierliche Voraussage der Temperaturen des geschmolzenen

'M Stahles und der Kohlenstoffgehalte in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung und die darauf beruhende Ortskurve oder den Kurvenverlauf, und
60 F i g. 11 eine Ansicht, die eine dagegen abgewandelte Form zeigt.

Zuerst wird die Ausführung der vorliegenden Erfindung ohne Bezugnahme auf die Zeichnungen und danach näher unter Bezugnahme auf eine bestimmte detaillierte Form beschrieben.

Es ist bekannt, daß es ein Verfahren gibt, bei dem eine Nachweissonde benutzt wird, die an der Spitze einer Nebenlanze befestigt ist, um die Temperatur des geschmolzenen Stahles und den Kohlenstoffgehalt zu messen. 65 Solch ein Verfahren ist beispielsweise in dem US-Patent 35 74 598, ausgegeben am 13. April 1971 an David w. Kern und Phiiiip D. Steits beschrieben. Diese vorrichtung kann auch zur Ausführung des Verfahrens nach der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Andere Vorrichtungen können natürlich ebenfalls verwendet werden.

Zurrst werden die Temperatur des geschmolzenen Stahles und der Kohlenstoffgehalt während des Hlasens durch die Nachweissonde zu der geeigneten Zeit in der Viittedes Blasensohnc Unterbrechung der Sauerstoffzufuhr nachgewiesen. Von den so erhaltenen tatsächlich gemessenen Werten sei To ("C) die Temperatur des geschmolzenen Stahles und Co (%) der Kohlenstoffgehalt in dem geschmolzenen Stahl. Ferner sei Fo? (NmVh) die Menge an Sauerstoff, die nach der Nachweis/eil zugeführt werden soll, und F'cx (NmVh) die DurchfhiBrale ■·> iler Abgase. Die Dichten AVn. Vco.·. X»;, Xn:. Xn : (¹M') der jeweiligen Λ bgaszusaminen.se I Zungen CO. ('.);. ().·. 11.. und N^ werden ilurch die entsprechenden bekannten Verfahren nachgewiesen (wie /.. 13. durch das !nfraiot-.Strahlcn-Analyseverfahrcn, Gaschromatographieverfahren und dergleichen). In diesem Falle kann Xni (%) unter der Annahme erhalten werden, daß H₂ eines außerhalb CO, CO2, O2 und H2 ist. Es wird bemerkt, daß der Zweck der vorliegenden Erfindung auch dann erreicht wird, wenn in der Analyse eine geringe Signalzeitverzögerung vorhanden ist (z. B. etwa maximal 30 Sekunden).

Wenn der Zuschlag oder das Kühlmittel eingeworfen oder chargiert werden, wird seine Art ;(z. B. Eisenerz, Kalkstein, gebrannter Kalk usw.) und die chargierte Menge Wf(t/h)(englisch: ton/Hr) kontinuierlich nachgewiesen. Da die erwähnten Arten von Zuschlagen (Materialien) getrennt nach Art in einem Zuschlagsbunker vorrätig gehalten werden, kann das Reduktionsbefehlssignal (englisch: cut-down instruction signal) als ein Eingabesignal für eine Zuschlagsart verwendet werden, oder es kann vorher eingestellte und bezüglich der Reduktion (englisch: cut-down) ausgebildete Information angewendet werden. Es soll bemerkt werden, daß der Ausdruck »kontinuierlich nachweisen« hier bedeutet, daß momentane Informationen (Signal) in Übereinstimmung mit dcir. Fortschreiten des Blasens abgetastet bzw. nachgewiesen werden, wobei z. B. ein analoges oder ein digitales .Signal aiieü.l bis 15 Sekunden verwendet wird.

Die gesamte Menge an Sauerstoff Or(NmVh), die in dem Konverter eingeführt wird, kann durch die unten angegebene Gleichung (1) aus den oben beschriebenen verschiedenen Informationen erhalten werden. Die Menge an Sauerstoff Oc(Nm-Vh), die als CO und COj aus dem Inneren des Konverters in die Abgase entladen wird, kann durch die Gleichung (2) erhalten werden. Oder in dem Falle, wenn Xn2 (%) durch Xco bis Xm berechnet wird, kann sie durch die Gleichung (2') erhalten werden. Als nächstes kann die Menge an in der Schlacke aufgesammeltem Sauerstoff Os(Nm³Zh) durch die Gleicnung (3) berechnet werden. In diesem Falle, wenn eine Vielzahl von Arten der Zuschläge zur gleichen Zeit gesondert in den Ofen eingebracht werden, können bezüglich der Genauigkeit besonders bevorzugte Ergebnisse erhalten werden, indem die einzelnen chargierten Mengen getrennt nachgewiesen und berechnet werden.

O₁(D = F₀₂(I) + V₁ (a,- W₁₁U)) (1)

0, (t) = ■ (j · Xco U) + Xco2 U) - -^- ■ A"« (/) + Jf₀₂ (θ) - Σ (ν. ■ W_n U))

0. U) = -^4^- · (0.605 Xco U) + XiL-U) + XoI U) + 0.21 X„,(/) - 0.21) - Y. (v. · W₁. U)) (T)

OJ/) = 0,(0 - 0, (/) -ß (3)

wobei (die Zeit ist,die von dem NEchweiszeitpunkt vergangen ist, der als Oangenommen wird, /in dem zweiten Ausdruck auf der rechten Seite der Gleichung (1), in dem zweiten Ausdruck auf der rechten Seite von Gleich: ,-«g (2) und in dem zweiten Ausdruck auf der rechten Seite von Gleichung (2') bezeichnet die jeweilige Art, wenn mehrere Arten von Zuschlägen gleichzeitig eingebracht werden.

Der Koeffizient λ ist der Koeffizient der Sauerstofferzeugung (Nm³/Tonne) von den Zuschlägen, die unter Sauerstofferzeugung zersetzt werden können, und es ist selbstverständlich, daß diejenigen Materialien, die keinen Sauerstoff erzeugen, den Wert Null besitzen. Im Falle des Eisenerzes kann der Koeffizient α mit 150 bis 210(Nm³/Tonne) angenommen werden.

Der Koeffizient β äst der Sauerstoffgehalt pro Stunde, der in Form von Staub in die Abgase entweicht. Entsprechend den Untersuchungen, die die Erfinder durchgeführt haben, kann dieser Koeffizient β als 500 bis 2000(NmVh) angenommen werden.

Weiterhin ist der Koeffizient /der Koeffizient der Kohlendioxiderzeugung (NmVTonne) von den Zuschlagsmaterialien, die unter Kohlendioxidbildung zersetzt werden können, und dies ist auch ein Koeffizient, dessen Wert Null ist für solche Zuschlagmaterialien, die kein Kohlendixod erzeugen. Nach den Untersuchungen der Erfinder kann der Koeffizient /als ! 50 bis 250 (NmVTonne) angenommen werden, wenn der Zuschlag Kalkstein ist.

Vorzugsweise werden λ und/aus der Zusammensetzung des Zuschlags und β aus den tatsächlichen Ergebnissen vorher bestimmt.

Auf diese Weise können die Kohlenstoffoxidation und die Menge an Schlacke bildendem oder in Schlacke angesammeltem Sauerstoff innerhalb des geschmolzenen Stahles gefunden werden, und wenn daher der gesamte Ofenreaktionswärmewert, der von der Oxidationsverbrennung herrührt, durch das Wärmeäquivalent (das Produkt der spezifischen Wärme und der Masse, d. h. der Wärmemenge, die erforderlich ist, die Temperatur der Masse um 1°C zu verändern) der Ofencharge geteilt wird, kann der momentane Betrag der Temperaturerhöhung nachgewiesen werden. Das heißt, daß der Betrag der Änderung bei der momentanen Temperaturerhöhung dT(t)["C/h)durch die Gleichung(4) gefunden werden kann.

Hc Oc(Q+Hs Os(Q ° ^(tJ~ Cs Ws

wobei

Ws: die Menj,e der Ofencharge (Tonnen)

Cs: die mittlere spezifische Wärme der Ofencharge (kcal/Tonne ° C)
Hc: Verbrennungswärme von Kohlenstoff (kcal/Nm³O2) und
Hs: die Schlackenbildungswärme (kcal/Nm³O2)
io

sind.

Nach den Untersuchungen der Erfinder ist die Verbrennungswärme von Kohlenstoff Hc der Koeffizient,

dessen Wert 2500 bis 3500 (kcal/Nm³O₂) ist. Ähnlich ist die Schlackenbildungswärme Hs der Koeffizient, dessen Wert 5600 bis 6600 (kcal/Nm³O2) ist. Die mittlere spezifische Wärme Csder Ofencharge besitzt einen Wert von 200 bis 270 (kcal/T'C). Ein gutes Ergebnis kann erhalten werden, wenn die Operationen unter Verwendung dieser Werte durchgeführt werden.

Die momentane Temperatur des geschmolzenen Stahles 7TtJ(⁰C) kann durch die folgende Gleichung (5) durch

Integration des Betrages der Änderung in dem momentanen Temperaturanstieg dTerhalten werden, wobei die tatsächlich gemessene Temperatur des geschmolzenen Stahles und der tatsächlich gemessene Kohlenstoffgehalt eingesetzt werden. In diesem Falle ist es jedoch notwendig, die Ofenkühlung durch die Charge des Zuschlags in Betracht zu ziehen.

= To+ 6 JdT(O dt- J T₁(C₁- Wf₁C))dt

(5) 7"(O - Io + 0 J α / (i) ■ α/ - j ^j ve, "/' ν·// "■

wobei / die Art des Zuschlages darstellt, wenn mehrere Arten vor. Zuschlägen verwendet werden, ό ist der Koeffizient, der den thermischen Wirkungsgrad anzeigt, und er kann statistisch aus den tatsächlichen Ergebnissen der Vergangenheit der Blasarbeit in dem Konverter erhalten werden und sein Wert beträgt 0,6 bis 1,0 entsprechend den Untersuchungen, die die Erfinder durchgeführt haben. Diese sollten aus den tatsächlichen Ergebnissen des jeweiligen Konverters erhalten werden, ε ist der Kühlkoeffizient (°C/Tonne) des Zuschlages und beträgt in einer bestimmten Ausführungsform 30 bis 40 (°C/Tonne) für Eisenerz, 10 bis 20 (°C/Tonne) für Kalkstein und 5 bis 15 (°C/Tonne) für gebrannten Kalk. Diese Werte werden vorzugsweise vorher aus der Zusammensetzung (der Art) des Zuschlages, des Mischungsverhältnisses und der tatsächlichen Ergebnisse des Konverters erhalten.

Um den momentanen Kohlenstoffgehalt in dem geschmolzenen Stahl C(O (%) ^zu erhalten, kann als nächstes die Entkohiungsgeschwindigkeit (Vc(TZb) aus der folgenden Gleichung (6) erhalten werden, und die folgende Gleichung (7) wird integriert, um den Betrag der Entkohlung 4C(O ^zu berechnen und dadurch C(O (%) in der folgenden Gleichung (8) vorauszusagen, wobei das oben angegebene Co als Ausgangspunkt genommen wird.

VcC) = hex C) ■ (Xco C) + XcO₁ C)) ■ 10"² - Σ (y, · W„ C)) J - -£- · 10 ' ((,)

^C(O= J VcOdI ₍₇₎

C(O = S₁ Co + -^- ■ ACC) ■ 10² + S₃ ,Q,

wobei in einer Ausführungsform

51 = 0,5 bis 1,5, vorzugsweise 0,6.

52 = — 0,5 bis — 1,5, vorzugsweise—0,8,
Sj = —30 bis 30, vorzugsweise 9,0

sind.

Es wurde gefunden, daß diese Koeffizienten Si, S2, Sj mit der speziellen Qualität der Nachweissonde, den Ausstattungsbedingungen des Konverters oder den Beiriebsbedingungcn variieren, und diese Koeffizienten sollten statistisch aus tatsächlich in der Vergangenheit erhaltenen Ergebnissen des Konverters gewonnen werden, um ihre Genauigkeit zu gewährleisten..

Aus der vorstehenden Beschreibung wird die kontinuierliche Änderung der Temperatur des geschmolzenen Stahles und des Kohlenstoffgehaltes — nachdem die Temperatur des geschmolzenen Stahles und der Kohlen stoffgehalt in dem geschmolzenen Stahl zu der geeigneten Zeit erfaßt und bestimmt worden sind — und die Ortskurve dafür gefunden.

Als nächstes wird die Beziehung zwischen der Temperatur des geschmolzenen Stahles und dem Kohlenstoffgehalt in der Nähe der besagten Ortskurve, soweit diese nach der geeigneten Z.eit erhalten wurde, durch die später zu beschreibende Funktionsfonncl ersetzt, um dadurch den Koeffizienten der Funktionsfonne! zu bestim-

men, und die vorausgesagte Kurve für die später liegende Temperatur des geschmolzenen Stahles und den Kohlenstoffgehalt kann durch die bestimmte Funktionsformel berechnet werden.

Zum Bestimmen der oben angegebenen Funktionsformel kann eine spezielle Funktionsformel vorher bestimmt werden, oder die oben angegebene Beziehung zwischen der Temperatur des geschmolzenen Stahles und dem Kohlenstoffgehalt kann durch eine Vielzahl später zu beschreibender Funktionsformeln substituiert wer- ^ry den, um die Koeffizienten dieser Vielzahl von Funktionsformeln jeweils £U bestimmen, wonach von diesen Koeffizienten der optimale ausgewählt werden kann.

Die oben angegebene Funktionsformel wird nun erläutert Wenn Blassauerstoff nur zur Entkohlung innerhalb des Ofens verbraucht wird, entspricht dar gesamte Ofenwärmewert nur der Oxidationsverbrennungswärme des Kohlenstoffgehaltes in dem geschmolzenen Stahl, und die Beziehung zwischen dem Kohlenstoffgehalt in dem geschmolzenen Stahl und der Temperatur des geschmolzenen Stahles kann durch die primär lineare Form dargestellt werden. Wenn weiterhin Blassauerstoff nur für die Schlackenbildung innerhalb des Ofens verbraucht wird, bleibt der Kohlenstoffgehalt unverändert und nur die Temperatur des geschmolzenen Stahles steigt an. Aus dieser rein theoretischen Betrachtung wird für die vorliegende Erfindung die folgende Gleichung (9) ausgearbeitet:

+S₇ O)

Der Nenner Qt)⁺Ss dieser Gleichung kann durch seine Quadratwurzel ersetzt werden. Dann wird die Beziehung zwischen der Temperatur fjes geschmolzenen Stahles und dem Kohlenstoffgehalt in der Nähe Her besagten Ortskurve durch die Gleichung (9) substituiert, um die Koeffizienten S₄, S$, St und St zu bestimmen, wodurch die nachfolgend vorhergesagte Kurve der Ortskurve genau erhalten werden kann.

I-Is wird bemerkt, daß in Abhängigkeit von verschiedenen Bedingungen der Anlage und des Betriebs wie der Ofcnkoniiguration, Blaslanzendüsenkonfiguration und dergleichen, eine andere Funktionsformel als die Gleichung (9) in analoger Weise angewendet werden kann. Zum Beispiel können Gleichungen wie die folgenden Gleichungen (10) oder (11) auch verwendet werden, die hinreichend die Beziehung zwischen der Temperatur des geschmolzenen Stahles und dem Kohlenstoffgehalt beim Blasprozeß angeben.

C(r)+ S₁₁ (10)

TU) = ^₁SnJCf_n. (11)

Entsprechend der von den Erfindern durchgeführten I 'ntersuchungen besitzt j in Gleichung (11) vorzugsweise einen Wert von 2 bis 4.

Von dem vorausgesagten Kurvenverlauf oder der Ortskurve, die so für die Temperatur des geschmolzenen Stahles und den Kohlenstoffgehalt erhalten wird, kann die Voraussage der Temperatur des geschmolzenen Stahles und des Kohlenstoffgehaltes, die sich beim nachfolgenden Blasen einstellen, durchgeführt werden, und die Änderung der Menge an zugeführtem Sauerstoff, die Änderung der Höhe einer Blaslanze oder die Steuerung der Zugabe des Zuschlags kann positiv bei Bedarf in Übereinstimmung mit der Differenz zwischen den Ergebnissen der Voraussage und der gewünschten Temperatur des Stahles und dem gewünschten Kohlenstoffgehalt durchgeführt werden.

Im folgenden werden die Voraussage und die Steuerung der Temperatur des geschmolzenen Stahles und des Kohlenstoffgehaltes gemäß der vorliegenden Erfindung im einzelnen speziell unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.

In F i g. 1 ist ein Konverter 1 dargestellt, und Sauerstoff wird in den geschmolzenen Stahl von einer Sauerstoffblaslanzc 2 eingeführt. Die in dem Konverter 1 erzeugten Abgase strömen durch eine Sammelhaube 3 und eine Abgasleitung 4 und werden in einen (nicht dargestellten) Behälter oder einen (nicht dargestellten) Kamin über einen Staubabscheider 5, eine Mündung 6 und ein erzwungenes Absauggebläse 7 geleitet. Der Zuschlag wird durch einen Chargierverteiler 9 von einem Zuschlagsbunker 19 nach Arten getrennt durch einen Einfülltrichter 8 in den Konverter 1 geworfen oder chargiert. Diese beschriebene Anordnung ist die gleiche wie bei bekannten Vorrichtungen.

Um verschiedene Informationen zu erhalten, die zur Durchführung des Verfahrens nach der vorliegenden Erfindung notwendig sind, ist ein Sauerstoffdurchflußmeßgerät 11 mit der Sauerstofflanze 2 verbunden, und ein Abgas-Analysemeßgerät 12 ist mit der Abgasleitung 4 verbunden, ein Abgasdurchflußmeßgerät 13 ist mit dem Mündungsabschnitt 6 verbunden, eine Zuschlagsmaterialeingabevorrichtung 14 ist mit dem Bunker 19 verbunden, und ein Chargiermengcntransmitter 15 für den Zuschlag ist mit dem Chargierzuteiler 9 verbunden. Eine Betriebseinheit oder arithmetische Einheit 17 erhält verschiedene Informationen von den angegebenen Elemenn:n und Informationen von einer Ofencharge-Eingabevorrichtung 16 für die notwendigen Operationen und zeigt die Operationsergebnisse an einer Anzeigeröhre 18 an.

Der Betrieb der vorliegenden Vorrichtung wird nun unter Bezugnahme auf Fig. 1 zusammen mit F i g. 2 beschrieben. Die Temperatur des geschmolzenen Stahles T₁₁ und der Kohlenstoffgehalt C_n werden gleichzeitig durch eine Sonde 10 für gleichzeitiges Messen der Temperatur des geschmolzenen Stahles uii I des Kohlenstoffgchaltcs zu der geeigneten Zeit (/ = 0) während des Blasprozesses ohne Unterbrechung der Sauerstoffzufuhr erf;ißt wonach die Menge an zugeführtem Sauerstoff F„i(t). die Abgaszusammensetzung Xco(t), Xccn(l), X_ni(i). \ii:(i)una Xn;(t)und der Abgasdurchfluß Fcx(t)kontinuierlich durch das Sauerstoffdurchflußmeßgerät 11,das

Abgas-Analysemeßgerät 12 und das Abgasdurchflußmeßgerät 13 entsprechend gemessen werden, wobei t die Zeit ist die nach der Nachweiszeit vergangen ist Wenn der Zuschlag eingebracht wird, können das Material i (wie Eisenerz, Kalkstein und gebrannter Kalk) und die eingebrachte Menge Wf(t) jeweils durch die Zuschlagmaterialeingabevorrichtung 14 und den Chargiertransmitter 15 für Zuschlag oder Kühlmittel erfaßt und gemessen werden. Zusätzlich zu dem Vorstehenden werden die Zusammensetzung und die Menge der Ofencharge vor der Nachweiszeit als zweite Information Ws der Charge von der Ofencharge-Eingabevorrichtung 16 in die Betriebseinheit 17 eingegeben, wodurch die Menge an Sauerstoff Οφ), die für die Entkohlung gebraucht wird, und die Menge des in Schlacke angesammelten Sauerstoffes Os(t) kontinuierlich auf der Grundlage der oben angegebenen eingestellten Operationsgleichungen und Operationskoeffizienten berechnet werden, um den gesamten ίο Ofenreaktionswärmewert und den Betrag der Entkohlung AC(t) zu berechnen, und unter Verwendung der vorher durch die Sonde 10 erfaßten Temperatur T₀ des geschmolzenen Stahles und des Kohlenstoffgehaltes C₁, als Ausgangspunkt werden die nachfolgende Änderung der Temperatur im geschmolzenen Stahl und die Änderung im Kohlenstoffgehalt kontinuierlich an der Anzeigeröhre 18 angezeigt Wenn es notwendig ist werden der vorhergesagte Verlauf oder die Kurve der späteren Temperatur des geschmolzenen Stahles und der spätere Kohlenstoffgehalt in dem geschmolzenen Stahl atts der Neigung der geschätzten Durchflüsse in der Nähe des Punktes relativ zu der Temperatur des geschmolzenen Stahles und des Kohlenstoffgehaltes, soweit bereits erhalten, berechnet und an der Anzeigeröhre 18 gleichzeitig angezeigt

Auf diese Weise kann die Bedienungsperson gleichzeitig die kontinuierliche Änderung der Temperatur des geschmolzenen Stahles und den Kohlenstoffgehalt, d. h. die in hohem Maße genauen Anzcigewcrtc. durch einen Μ Blick auf die Anzeigeröhre 18 erfassen, so daß die spätere genaue Bedienung möglich wird.

Die Erfinder baben sich auch tatsächlich durch Verwendung einer Nebenlanze davon überzeugt, daß die Temperatur des geschmolzenen Stahles und der Kohlenstoffgehall zu einer geeigneten Zeit nach der wirklichen Messung in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung genau vorausgesagt und gesteuert werden können. Dadurch kann die Bedienungsperson gleichzeitig die Temperatur des geschmolzenen Stahles und den Übergang des Kohlenstoffgehaltes erfassen und weiterhin kann sie die spätere vorhergesagte Kurve nach Bedarf erfassen, so daß die optimale Steuerung des späteren Betriebes durchgeführt werden kann. Als eins der tatsächlich durchgeführten Beispiele ist ein Fall dargestellt in dem die Temperatur des geschmolzenen Stahles und der Kohlenstoffgehalt am Ende des Blasens in einem 170-Tonnen-Konverter vorausgesagt und gesteuert wurden, um die Genauigkeit der Voraussage und Steuerung bei der vorliegenden Erfindung zu erläutern.
Die F i g. 3 und 4 zeigen 100 Beispiele im Hinblick auf einen Unterschied zwischen dem geschätzten Wert am Ende des Blasens und dem wirklich gemessenen Wert nach dem herkömmlichen Verfahren, wobei auf der Ordinatenachse J& Häufigkeiten aufgetragen sind, während die Abszissenachse die oben angegebene Differenz darstellt. Fig.3 zeigt die Vorausngegenauigkeit für die Temperatur des geschmolzenen Stahles und Fig.4 zeigt die Voraussagegenauigkeit für den Kohlenstoffgehalt in dem geschmolzenen Stahl. Wie in den Figuren am besten zu sehen ist, beträgt die Star jardabweichung σ für die Temperatur des geschmolzenen Stahles 11,4° C. wohingegen die Standardabweichung ο für den Kohlenstoffgehalt in dem geschmolzenen Stahl 0,046% ist, woraus folgt daß die Zuverlässigkeit ziemlich gering ist.

Die Fig.5 und 6 zeigen 100 Beispiele in Übereinstimmung mit dem vorliegenden Verfahren, wobei die

|f Abszissenachse die Differenz zwischen dem abgeschätzten Wert am Ende des ßlasens und dem wirklich

|| 40 gemessenen Wen angibt während auf der Ordinalenachse die Häufigkeiten aufgetragen rjnd. F ;g. 5 zeigt die |j Voraussagegenauigkeit für die Temperatur des geschmolzenen Stahles, und F i g. 6 zeigt die Voraussagcgcnati-

|| igkeit für den Kohlenstoffgehalt in dem geschmolzenen Stahl. Wie aus der Figur am besten /u ersehen ist.

v| beträgt die Standardabweichung ο für die Temperatur des geschmolzenen Stahles 6,1°C. wohingegen die

\j Standardabweichung ο für den Kohlenstoffgehalt in dem geschmolzenen Stahl 0.016% ist, was anzeigt daß die

fj 45 Genauigkeit im Vergleich zu dem herkömmlichen Verfahren stark erhöht wird.

V Die Fig. 7 bis 10 zeigen die Änderung der Temperatur des geschmolzenen Stahles und des Kohlenstoffgchal-

■ tes während des Blasens anhand eines Beispieles einer Ortskurve, wobei die Abszissenachse den Kohlenstoffgc-

*f, halt in dem geschmolzenen Stahl darstellt, während die Ordinatenachse die Temperatur des geschmolzenen

^; Stahles angibt F i g. 11 zeigt eine abgewandelte Form.

Es wird zuerst auf Fig. 7 Bezug genommen. Das Bejrugszeichen a stellt den Bereich der gewünschten Temperatur des geschmolzenen Stahles und des Kohlenstoffgehaltes dar, b die mittels der IVbenlanzc zu der

: geeigneten Zeit während des Blasens erfaßten und nachgewiesenen Werte (Co, T₀) und C₁. G... Ci₂ sind zwölf

y, abgeschätzte Werte, die nach dem Verfahren der vorliegenden Erfindung erhalten wurden. Während C, bis C₁₂

;, alle zwei Sekunden in der dargestellten Ausführungsform erhalten worden sind, ist es selbstverständlich, daß sie

! 55 auch in geeigneten Intervallen von 0,1 bis 10 Sekunden liegen können oder aufeinanderfolgende analoge Werte

sein können.

F i g. 8 zeigt den Schritt, der dem von F i g. 7 am nächsten liegt, worin die Neigung oder Richtung von zehn

; Punkten (d. h. von C₃ bis Ci₂) in der Nähe des geschätzten Wertes Ci₂ an dem geschätzten, in F i g. 7 erhaltenen

Endwert C12 aufgesucht wird, und auf der Grundlage dieser Kurvenneigung wird der vorausgesagte Kurvenvcr-

M) lauf d, der die Änderung der Temperatur des geschmolzenen Stahles und des Kohlcnstoffgehaltcs nach dem

Punkt C'ijangibi,unter VerwcndungderGleichung(9)bcrcchnct,

Da in der dargestellten Ausführungsform der vorausgesagte Kurvenvcrlauf oder die Kurve d den Punkt r erreicht, würde c/dcn gewünschten Bereich oder den Ziclwert a erreichen. Aber der vorausgesagte Kurvenvcrlauf d weicht manchmal von dem Bereich u ab. was von der Neigung und Richtung der Punkte Ci bis G.· abhang! h5 Solch ein Beispiel wird später unter Bezugnahme auf F i g. 11 beschrieben.

Fig. 9 zeigt, daß zweiundzwanzig aufeinanderfolgende vorausgesagte Werte für die Temperatur des geschmolzenen Stahles und des Kohlenstoffgehaltes nach der Zeit des abgeschätzten Endwertes C\> in F i g. 8 (d. h. der Zeit, die für die vorausgesagte Kurve maßgebend ist) letztlich C_i4 erreichen und somit den gewünschten

Bereich a treffen.

F i g.! 0 zeigt, daß das Ende des Blasens an dem Punkt des vorausgesagten Wertes C« liegt, und der Wert f. der unier Verwendung der Nebcnlan/.e tatsächlich nachgewiesen wurde, traf ebenfalls den gewünschten Bereich a.

Somit ist es gemäß dem Steuerverfahren der vorliegenden Erfindung möglich, einen in hohem Malle genauen vorausgesagten Kurvenverlauf oder eine Kurve vordem Erreichen des Blasendes zu kennen, und daher kann ein ι korrigierender Betrieb in geeigneterweise nach Bedarf durchgeführt werden, der leicht in Richtung auf den gewünschten Bereich gesteuert wird und schließlich diesen auch trifft.

Während der vorausgesagte Kurvenverlauf den gewünschten Bereich der Temperatur des geschmolzenen Stahles und des Kohlenstoffgehaltes am Ende des Blasens trifft, muß in Betracht gezogen werden, daß natürlich auch andere Fdile auftreten können und die Ortskurve der Änderung der Temperatur des geschmolzenen Stahles und des Kohlensloffgehaltes weicht manchmal auch von der gewünschten Ortskurve ab. Wenn der vorausgesagte Kurvenverlauf von dem gewünschten Bereich abweicht, kann die notwendige Steuerung durchgeführt werden, um die spätere Ortskurve im Hinblick auf die Abweichung von dem gewünschten Bereich von dem vorausgesagten Kurvenverlauf zu korrigieren, wie es im vorstehenden beschrieben wurde.

F i g. 11 zeigt, daß der anfänglich vorausgesagte Kurvenverlauf oder die Kurve d durch den Punkt e verläuft, der, wie oben beschrieben, nicht in dem gewünschten Bereich a liegt In diesem Falle können die Betriebsbedingungen oder dergleichen zu der Zeit geändert werden, wenn gefunden wird, daß der vorausgesagte Kurvenverlauf d von dem gewünschten Bereich a abweicht, so daß ein neuer vorausgesagter Kurvenverluuf oder eine Kurve i/'durch den Punkt e'innerhalb des gewünschten Bereiches a verlaufen kann.

Hin Beispiel für die Ergebnisse, die durch Steuern der Temperatur des geschmolzenen Stahles und des Kohlenstoffgehaltes am Ende des Blasens in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung erK ilen wurden, ist in der folgenden Tabelle I angegeben, die die Treffergebnisse für die Temperatur des geschmolzenen Stahles und des Kohlensloffgehaltes am Ende für den gewünschten Bereich als ein tatsächliches Ergebnis von etwa 1500 Versuchen zeigt.

Tabelle I

Herkömmliches Vorliegendes Verfahren Verfahren

Trefferrate, Temperatur des geschmolzenen Stahles am Ende des Blasens 73,0% 98,3%

Trefferrate. Kohlenstoffgehalt im geschmolzenen Stahl an Ende des Blasens 72,7% 92,3%

Rate des gleichzeitigen Treffens der Temperatur des geschmolzenen 55,3% 90,5%

Stahles und des Kohlenstoffgehaltes am Ende des Blasens

Wie bereits ausgeführt wurde, können also die Temperatur des geschmolzenen Stahles und der Kohlenstoffgehalt gleichzeitig mit guter Genauigkeit gesteuert werden, und insbesondere in dem Falle, wenn die vorliegende Erfindung angewendet wird, um die Temperatur des geschmolzenen Stahles und den Kohlenstoffgehalt am Ende des Blasens zu steuern, können die ursprüngliche Einheit des Ofenmaterials des Konverters und ds;· Wirksamkeit der Stahlherstellung aufgrund der Verbesserung der Qualität und der Verringerung des Rückblasens vergrößert werden.

Hierzu 6 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Steuern der Temperatur und des Kohlenstoffgehalts einer Stahlschmelze in einem Sauerstoffblaskonverter mit dem Ziel, die Temperatur und den Kohlenstoffgehalt der Stahlschmelze am Ende des Blasprozesses innerhalb eines gewünschten Wertebereiches zu halten, wobei die Zusammensetzung und die Menge der in dem Konverter befindlichen Charge gemessen werden. Sauerstoff auf die Stahlschmelze geblasen wird, die Temperatur und der Kohlenstoffgehalt der Stahlschmelze zu einer geeigneten Zeit in der Mitte oder während der Endstufe des Blasprozesses direkt gemessen werden und der Blasprozeß aufgrund eines dynamischen Modells rechnerisch verfolgt wird, gekennzeichnet d :rch

ίο die Kombination der Verfahrensschritte,

daß die Menge des zugeführten Sauerstoffes kontinuierlich gemessen wird;

die Temperatur und der Kohlenstoffgehalt der Stahlschmelze während des Sauerstoff-Blasprozesses ohne Unterbrechung des Blasens direkt gemessen werden;

die Zusammensetzung und die Durchflußrate der Abgase kontinuierlich gemessen werden;

die ständige Änderung des Entkohlungsbetrages berechnet wird, wobei dieser Betrag durch Integration über die Entkohlungsgeschwindigkeit V₀(I) berechnet wird und diese Entkohlungsgeschwindigkeit folgendermaßen bestimmt wird:

V₁-V) = JFexV) ■ (XCOV) + XCO₂V)) ■ 10 ^J - £(y, - W_n V)) X · -r^r- · 10 ^l

wobei

Fex = Durchflußrateder Abgasein NmVh,

XCO = Dichte des Abgases CO in %,

XCO₂ = Dichte des Abgases CO₂ in %,

y = Koeffizient der CO2-Erzeugung von den Zuschlagen in Nrc Vt,

Wf = Beschickungsmenge in t/h,

i — Art des Zuschlages,

/ = Zeit und

(12/2?,4) ■ 10-³eine Umwandlungskonstante für die verwendeten Einheiten darstellt;

die kontinuierliche Änderung des Betrages der gesamten Konverterreaktionswärme T(t) aus der folgenden Beziehung berechnet .vird:

f Γ v-

TV) = To + δ Jd T(t) · dl - \ ζ_,(ε,- Wf, V)) d t

0 0 '

wobei

dT = Betrag der Variation des momentanen Temperaturanstieges in "C/h,

To = Anfangstemperatur in ⁰C,

£ = Kühlkoeffizient des Zuschlages in °C/t und

ό- Koeffizient für den thermischen Wirkungsgrad sind;

eine zukünftige Ortskurve der Temperatur und des Kohlenstoffgehaltes erhalten wird, indem die gemessenen und die berechneten Werte aufgetragen werden und die Formel einer Kurve aufgestellt wird, auf der diese Werte liegen, um dadurch eine Beziehung zu erhalten, die die Temperatur und den Kohlenstoffgehalt der Stahlschmelze korreliert;

der Endbereich der Temperatur und des Kohlenstoffgehaltes der Stahlschmelze am Ende des Blasprozesses vorausgesagt wird, indem diese zukünftige Ortskurve extrapoliert wird, und

wenigstens ein Betriebsparameter in Abhängigkeit von der Differenz zwischen dem gewünschten Bereich und dem vorausgesagten Bereich gesteuert wird.

2. Verfahren zum Steuern der Temperatur und des Kohlenstoffgehalts einer Stahlschmelze in einem Sauerstoffblaskonverter mit dem Ziel, die Temperatur und den Kohlenstoffgehalt der Stahlschmelze am Ende des Blasprozesses innerhalb eines gewünschten Wertebereiches zu halten, wobei die Zusammensetzung und die Menge der Charge innerhalb des Konverters vor der Betriebszeitdauer gemessen werden. Sauerstoff während der Betriebszeitdauer unter Verwendung einer ständig in den Konverter gehaltenen Sauerstoffblaslanze auf die Stahlschmelze geblasen wird, die Temperatur und der Kohlenstoffgehalt der Stahlschmelze zu einer geeigneten Zeit in der Mitte oder während der Endstufe des Blasprozesses direkt gemessen werden und der Blasprozcß aufgrund eines dynamischen Modells rechnerisch verfolgt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die durch die Blaslanze in die Stahlschmelze cingcblascne Sauerstoffringe gemessen wird, um sie zum Bestimmen der in der Schlacke angesammelten Sauerstoffmenge zu verwenden:

(>-, eine Nachweissonde in die Stahlschmelze eingetaucht wird, um in an sich bekannter Weise die Temperatur

und den Kohlenstoffgehalt der Stahlschmelze zu einer späteren Zcii der Betriebsperiode direkt zu messen, ohne den Sauerstoffblasprozcß zu unterbrechen;
sowohl die Art und Menge der Zuschläge, die nach dieser direkten Messung zugeführt werden, als auch die

Zusammensetzung und die Durchflußrate der Abgase in an sich bekannter Weise erfaßt werden und diese erfaßten Werte miteinander in Beziehung gebracht werden, um die für die Entkohlung verwendete Sauerstoffmenge und die kontinuierlichen Änderungen des Entkohlungsößtrages unter Verwendung der folgenden Beziehungen zu berechnen:

O_T(I) = F(h U)+ Y₁(O,- W_r,(i))

O_c U) " ■ (jXCO U) + XCO₁ U) - JL · AW₂ (/) + XO₂ U)) ~ Σ (ft · ^Wß U)) _I0

V_c (/) ψ Jftr U) ■ (XCO U) + XCO₂ U)) · 10"² - Σ (Λ " ^n U)) \ · -^j '

wobei 20

FO₂ = Menge des zugeführten Sauerstoffes in Nm³Zh,

Fex = Durchflußrate der Abgase in Nm³/h,

XCO. XCO₂, XN₂, XO₂ = Dichten der Abgaszusammensetzung in °k,

γ = Koeffizient für die CO2-Erzeugung der Zuschläge in NmVt, 25

a = Koeffizient der Sauerstofferzeugung der Zuschlag»" in NmVt,

Wf = chargierte Menge in t/h,

; = Art des Zuschlags,

Ot = Gesamtmenge an Sauerstoff in NmVh,

Oc = für die Entkohlung verwendete Sauerstoffmenge in NmVh 30

Vc = Entkohlungsgeschwindigkeit und

C = Kohlenstoffgehalt in %;

die für die Entkohlung verwendete Sauerstoffmenge und die in der Schlacke angesammelte Sauerstoffmenge kombiniert werden, um die kontinuierliche Änderung des Betrages der gesamten Konverterreaktionswärme 35 unter Verwendung der folgenden Beziehungen zu berechnen:

OsU) = O₇U)- OcU)-β

_dT{!) _ Hc Oc U) + Hs Os U) ⁴⁰

Cj · Ws
und

TU) = To+6 ja TU) · d/ - J Σ (f/ · W/, U))dt ⁴⁵

(I U '

Os = Meng^ des in der Schlacke angesammelten Sauerstoffes in NmVh, 50

β = Sauerstoffgehalt pro Stunde, der in Form von Staub entweicht, in NmVh

dT = Änderurgsbetrag des momentanen Temperaturanstiegs in °C/h,

VV₅ = Betrag der Ofencharge in t,

Cs = mittlere spezifische Wärme der Ofencharge »n k'.ai't ⁰C,

Hc = Verbrennungswärme von Kohlenstoff in kcal/Nm³ O2, 55

Hs = Schlackenbildungswärme in kcal/Nm³ O2,

To = Anfangstemperatur in "C,

ε = Kühlungskoeffiiient des Zuschlags in °C/t.

ό = Koeffizient für den thermischen Wirkungsgrad;

eine Ortskurve für die Temperatur und den Kohlenstoffgehalt eier Stahlschmelze zu einer bestimmten spezifizierten Zeit, die auf die besagte direkte Messung folgt, bestimmt wird, indem die gemessenen und die berechneten Werte für die Temperatur und den Kohlenstoffgehalt der Stahlschmelze aufgetragen werden und die Formel für eine Kurve, auf der diese Werte liegen, aufgestellt wird, um eine Beziehung zu erhalten, die die Temperatur und den Kohlenstoffgehalt der Stahlschmelze in Zusammenhang bringt; b5

die Endwerte der Temperatur und des Kchlenstoffgehaltes der Stahlschmelze am Ende des Blasprozesses durch Extrapolation der zukünftigen Ortskurve vorausgesagt werden und wenigstens ein Parameter in Abhängigkeit von dem Unterschied zwischen den vorausgesagten Werten und

\ji

den erwünschten Werten gesteuert wird, wobei diese Parameter ausgewählt sind aus der Gruppe, bestehend aus der Menge des zugefiihrien Sauerstoffes, der Art und der Mengen der /ugefiihrtcn Zuschläge und der Lanzcnhöhe. wodurch die gewünschten Werte erreicht werden können und cmc genaue Quulitiiisslcuerung der Stahlschmelze und eine Verringerung im Rückblasen erzielt werden.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern der Temperatur und des Kohlenstoffgehalis einer Stahlschmelze in einem Sauerstoffblaskonverter mit dem Ziel, die Temperatur und den Kohlenstoffgehalt der Stahl schmelze am Ende des Blasprozesses innerhalb eines gewünschten Wertebereiches /u halten, wobei die Zusammensetzung und die Menge der in dem Konverter befindlichen Charge gemessen werden. Sauerstoff auf die Stahlschmelze geblasen wird, die Temperatur und der Kohlenstoffgehalt der Stahlschmelze zu einer geeigneten Zeit in der Mitte oder während der Endstufe des Blasprozesses direkt gemessen werden und der Blasprozeß aufgrund eines dynamischen Modells rechnerisch verfolgt wird.

Bekanntlich muß in einem Sauerstoffblaskonverter der BlasprozcQ immer abgestoppt werden, wenn der geschmolzene Stahl die gewünschte Temperatur und den gewünschten Kohlenstoffgehalt erreicht hai. In der Praxis ist es jedoch schwierig, genau die gewünschte Temperatur und den gewünschten Kohlenstoffgehalt /ti erreichen. Aus diesem Grunde wurde die Zufuhr von Sauerstoff kurz vor der vorausgesagten Heendigungs/cit des Blasens, bei der die gewünschten Niveaus erreicht werden sollten, abgestoppi und der Konverter gekippt, um die Temperatur zu messen und eine genommene Probe /u analysieren. Eine Verbesserung des Verfahrens wurde dadurch erreicht, daß durch Verwendung einer Nebenlan/.e eine Nachweissonde kurz vor der vorausgesagten Beendigungszeit für das Blasen in den geschmolzenen Stahl eingetaucht wurde, um gleichzeitig die Temperatur des geschmolzenen Stahls und den Kohlenstoffgehalt zu messen und aus den gemessenen Werten dann die Änderung der Temperatur und die Änderung des Kohlenstoffgehaltes unter Anwendung eines statischen Modells vorauszusagen. Dadurch konnte die Zufuhr von Sauerstoff und das Einwerfen oder Einbringen der Hilfsrohstoffe, Schlackenbildner oder Zuschläge gesteuert werden, um die gewünschten Werte zu erreichen. Ein solches Verfahren ist beispielsweise in der DE-AS 23 61 420 beschrieben. Bei diesem Verfahren werden die Rohstoffmaterialien so gemischt, daß die Temperatur etwas höher als die gewünschte Endtemperatur liegen müßte, und es werden die Temperatur und der Kohlenstoffgehalt mit einem Meßfühler zwei oder drei Minuten vor dem Ende des Aufblasens von Sauerstoff gemessen und aus den Meßwerten die Tempcraturanstiegsgeschwindigkeit und ein charakteristischer Entkohlungswert berechnet, so daß auf der Grundlage dieser Messungen und Berechnungen die Endtemperatur und der Endkohlenstoffgehalt vorausgesagt werden können. Grundlage der Berechnung ist ein im wesentlichen statisches Modell, das im allgemeinen nur dann genaue Werte liefert,

wenn der Prozeß nach dem Schema abläuft, für das das Modell ausgelegt ist. Unvorhergesehene Änderungen können aber nur mit einem dynamischen Modell erfaßt werden.

Auch in der FR-PS 15 56 139 ist ein Verfahren beschrieben, bei dem aus ein Mal mittels einer speziellen MeÖlanze ohne Unterbrechung des Blasens gemessenen Werten für den Kohlenstoffgehalt und die Temperatur aufgrund einer groben Näherungsformel auf den Endpunkt des Blasens extrapoliert wird. Abänderungen und Eigenarten des Verfahrens werden in dieser Formel nicht berücksichtigt. Für jeden praktischen Spczialfall muß eine neue empirische Formel erarbeitet werden. Die angegebene Extrapolationsformcl kann deshalb nur als grobe Näherung angesehen werden. Demgegenüber wird von G. Surgutschow u. a. in »Berg- und Hüttenmännische Monatshefte«, 118. Jahrgang. 1973, Heft 7, Seiten 234 —241, versucht, durch Erfassung vieler Parameter, die für den Blasprozeß wichtig sind, über eine große Matrix von Bestimmungsgleichungen möglichst viele Details des Blasprozesses in einem dynamischen Modell rechnerisch zu verfolgen. Aus dieser Arbeit ergibt sich jedoch, daß erst noch zahlreiche Untersuchungen der aufgezeigten dynamischen Modelle anhand von Modellversuchen notwendig sind, bevor die in Aussicht gestellte Anwendung dieser Arbeit zur Steuerung von Blasprozessen in der Praxis eingesetzt werden kann, und eine derartige Steuerung wird in jedem Falle äußerst kompliziert und aufwendig sein.

Bei einem aus der DE-AS 14 33 443 bekannten Verfahren zur Überwachung und Regelung der Sauerstoffaufblasverfahren wird die Steuerung des Frischvorganges aufgrund einer Theorie für die Sauerstoffbilanz durchg^r führt. Die Steuerung des Frischvorganges erfolgt auf der Basis der Lanzenhöhe und der Dosierung der Zuschlagstoffe in Abhängigkeit von einem Parameter für die Verteilung des zugeführten Sauerstoffes, der als Anzeige des Zustandes des Frischvorganges genommen wird. Die für die Steuerung verarbeiteten Informationen sind jedoch

nicht ausreichend, um den Blasvorgang genau genug zu beschreiben, seine Änderungen hinreichend gut zu verfolgen und damit die gewünschten Endwerte anszusteuern.

Bei dem aus der US-PS 35 61 743 bekannten Verfahren wird ebenfalls die Verteilung des Sauerstoffs auf Schlacke und Abgas während des Blasprozesses zur Prozeßsteuerung ausgenutzt, wobei eine dynamische Prozeßsteuerung angestrebt wird. Es ist dabei angegeben, daß als Steuerparameter die Temperatur, der Kohlenstoffgehalt, die Lanzenhöhe, die Menge des zugeführten Sauerstoffes und Mengen und Art der Hilfsmaterialien oder Zuschläge und der Abgase eingesetzt werden können, um in einem dynamischen Verfahren den Stahlhcrstellungsprozeß zu steuern. Es ist jedoch noch kein konkretes Verfahren zur Bestimmung des jeweiligen momentanen Koh!enstoffgehaltes und der momentanen Temperatur der Stahlschmelze während des Blasprozesses angegeben, um daraus die Endwerte für den Kohlenstoffgehalt und die Temperatur voraussagen zu können.

Demgegenüber ist nun Aufgabe der Erfindung, ein konkretes dynamisches Sieuerungsverfahren zu schaffen, bei dem mittels eines Extrapolationsverfahrens die gewünschten Endwerte für den Kohlenstoffgehalt und die Temperatur sehr genau angesteuert werden, indem leicht zugängliche Meßgrößen des Systems erfaßt werden