DE3102809C2

DE3102809C2 - Verfahren und Vorrichtung zum gesteuerten Zuführen eines Frischgases und eines Schutzfluids

Info

Publication number: DE3102809C2
Application number: DE19813102809
Authority: DE
Inventors: Julius 4033 Linz Grabner
Original assignee: EISENWERK-GESELLSCHAFT MAXIMILIANSHUETTE MBH 8458 SULZBACH-ROSENBERG DE
Current assignee: EISENWERK-GESELLSCHAFT MAXIMILIANSHUETTE MBH 8458 SULZBACH-ROSENBERG DE
Priority date: 1981-01-28
Filing date: 1981-01-28
Publication date: 1983-01-20
Also published as: DE3102809A1

Description

a) von der in der Frischgashauptleitung (10) strömenden Frischgasmenge oder

b) von der in der Schutzfluidzuleitung (16) strömenden Schutzfluidmenge steuert, wobei man das Steuersignal des die Frischgasmenge messen Jen Durchflußtransmitters (24) dem die Schuiziiuidmenge in der Schutzfluidzuführleitung (16) regelnden Durchflußregler (44) aufschaltet, und wobei in beiden Fahrweisen mittels eines Druckreglers (64) ein bestimmtes Druckverhältnis zwischen Frischgasdruck und Schutzfluiddruck aufrechterhalten wird.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Frischgashauptleitung (10) eine Durchflußregeleinrichtung ir.d ein erster Drucktransmitter (60) vorgesehen ist, daß in der Schutzfluidhauptleitung (14) eine Durchflußregeleinriuitung vorgesehen ist. und daß in der Schutziluidzuleitung (16) eine Regeleinrichtung für das Regt ventil (22) und ein über eine Regeleinrichtung mit dem ersten Drucktransmitter (60) verbundener zweiter Drucktransmitter (62) vorgesehen ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2. dadurch gekennzeichnet, daß die Durchflußregeleinrichtung in der Frischgashauptleitung (10) einen Durchflußtransmitter (24), einen mit dem Durchflußtransmitter (24) verbundenen Durchflußregler (26) und ein mit dem Durchflußregler (26) verbundenes Regelventil (28) aufweist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Regeleinrichtung in der Schutzfluidhauptleitung (14) einen Durchflußtransmitter (32), einen mit dem Durchflußtransmitter (32) verbundenen Durchflußregler (34), einen mit dem 5t-Durchflußregler (34) verbundenen Signalumschalter (36), ein mit dem Signalumschalter (36) verbundenes Durchflußregelventil (40) und einen mit dem Durchflußregler (34) und dem Durchflußtransmitter (24) verbundenen Verhältnissteller (30) aufweist.

5. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 2—4. dadurch gekennzeichnet, daß die Regeleinrichtung des Regelventils (22) einen Durchflußtransmitter (42), einen mit dem Durchflußtransmitter (42) verbundenen Durchflußregler (44). einen mit dem DurchfluDregler (44) verbundenen ersten Signalumschalter (50),-einen mit dem Signalumschalter (50) verbundenen Trimmer (48), einen mit dem Trimmer (48) verbundenen zweiten SignalumschaU ter(46), einen mit dem ersten Signalumschalter (50) Verbundenen Vergleicher (52), ein mit dem Vergleicher (52) verbundenes Leitgerät (54) und einen mit dem Leitgerät (54) und dem Regelventil (22) verbundenen Stellmacher (56) aufweist

6. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 2—5, dadurch gekennzeichnet, daß die den ersten und zweiten Drucktransmitter (60, 62) verbindende Regeleinrichtung einen mit dem zweiten Drucktransmitter (62) verbundenen Druckregler (64) und eine mit dem Druckregler (64) und dem ersten Drucktransmitter (60) verbundene Rechenschaltung (58) aufweist, wobei das Signal des Druckreglers (64) dem Vergleicher (52) zuführbar is».

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum gesteuerten Zuführen eines Frischgases und eines Schutzfluids zu im feuerfesten Mauerwerk eines Frischgefäßes angeordneten Ringdüsen, durch deren Innenrohre das Frischgas und durch deren Ringspalte das Schutzfluid von getrennten, jeweils von einer Hauptleitung abzweigenden Zuleitungen eingeleitet wird, wobei in jeder Zuleitung für das Schutzfluid ein vom Frischgasdruck und vom Schutzgasdurchfluß steuerbares Regelventil angeordnet ist.

Bei einem mit reinem Sauerstoff und beispielsweise Propan betriebenen Frischverfahren zum Herstellen von Stahl kann es v> ährend des Frischens vorkommen, daß der aus dem Innenrohr der Düse austretende Sauerstoff in den Ringspalt eindringt oder umgekehrt das Schutzfluid aus dem Ringspalt in das Innenrohr gelangt Dies bringt bei der Verwendung von reinem Sauerstoff als Frischgas und brennbaren Schutzfluiden, wie Kohlenwasserstoff, beispielsweise Propan oder öl. die Gefahr unerwünschter Brände mit sich. Da derartige Brände zu Betriebsstörungen führen können, sind bereits eine Reihe von Vorschlägen gemacht worden, um das Überströmen an den Düsen zu vermeiden. Diese Vorschläge verwenden in den einzelnen Zuleitungen eingebaute, fest eingestellte DrossiMkörper oder Blenden, zur Gleichverteilung des zu den Uüsen strömenden Gases bzw. Schutzfluids. Diese Vorschläge haben sich jedoch nicht bewährt.

Aus der DE-PS 23 26 754 ist eine Vorrichtung zum gesteuerten Zuführen eine·. Frischgases und eines fluiden Schutzmediums zu im feuerfesten Mauerwerk eines Frischgefäßes angeordneten Ringdüsen mit getrennten Zuleitungen bekannt, bei der durch parallel geschaltete Regelventile in den einzelnen Düsenzuleitungen und nachgt;schalteten Druckregelventilen eine Gleichverteilung des Frischgases bzw. des Schutzfluids herbeigeführt wird.

Auch mit dieser Vorrichtung ist es nicht möglich. Unregelmäßigkeiten einer einzelnen Düse (Verstopfung oder Leitungsbruch) zu erkennen, entsprechend auszugleichen oder zu signalisieren. Aufgrund von Fertigungstoleranzen oder betriebsbedingten Ablagerungen können die einzelnen Düsen unterschiedliche Strömungswiderstände aufweisen, die nur sehr schwer während des Betriebs ausgeglichen werden können. Mittels der bekannten Vorrichtung wird eine Gleichverteilung dann einigermaßen gewährleistet, wenn der Druck des Schutzfluids vor dem Verteilersystem möglichst groß gegenüber dem Düsendruck ist. Dies führt aber bei Schutzfluiden, wie z. B. Propan oder Butan insofern zu Schwierigkeiten, da zur Aufrechterhaltung des gasförmigen Zustandes dieser Gase die Zuführleitungen auf Temperaturen von über 100⁰C aufgewärmt werden müssen. Dies bedingt speziell

hitzebeständige Dichtungen und Geräte.

Es ist bekannt (DE-OS 28 34 737), daß die Durchflußmenge des Schutzfluids in einem bestimmten Verhältnis zur Durchflußmenge des Frischgases (O₃) steht.

Ausgehend von dieser Tatsache liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Nachteile der bekannten Vorrichtung Zum gesteuerten Zuführen eines Frischgases und eines fluiden Schutzmediums zu vermeiden und durch die Kopplung der Durchflußregelung mit der Druckregelung ei.?o Gleichverteilung des Frischgases bzw. des Schutzfluids zu den einzelnen Ringdüsen zu erzielen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß man bei einem Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 das Regelventil wahlweise von der in der Frischgashauptleitung strömenden Frischgasmenge oder von der in der Schutzfluidzuieitung strömenden Schutzfluidmenge steuert, wobei man das Steuersignal des die Frischgasmenge messenden Durchflußtransmitters dem die Schutzfluidmenge in der Schutzfluidzuführleitung regelnden Durchflußregler aufschaltet, und wobei in beiden Fahrweisen mitteis eines Druckreglers ein bestimmtes Druckverhältnis zwischen Fri-ehgasdruck und Schutzfluiddruck aufrechterhalten wird.

Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ergibt sich aus den Unteransprüchen 2—6.

Diese Vorrichtung weist in der Frischgashauptleitung eine Durchflußregeleinrichtung und einen ersten Drucktransmitter auf. In der Schutzfluidhauptleitung ist erfindungsgemäß eine Durchflußregeleinrichtung vorgesehen und in der Schulzfluidzuleitung ist eine Regeleinrichtung für das Regelventil und ein über eine Regeleinrichtung mit dem ersten Drucktransmitter verbundener zweiter Drucktransmitter vorgesehen.

Die Durchflußregeleinrichtung in der Frischgashauptleitung weist einen Durchflußtransmitter, einen mit dem Durchflußtransmitter verbundenen Durchflußregler und ein mit dem Durchflußregler verbundenes Regelventil auf.

Die Regeleinrichtung in der Schutzfluidhauptleitung weist einen "Tiurchflußtransmitter, einen mit dem Durchflußtransmitter verbundenen Durchflußregler, einen mit dem Durchflußregler verbundenen Signalumschalter, ein mit dem Signalumschalter verbundenes Durchflußregelventil und einen mit dem Durchflußregler und dem Durchflußtransmitter verbundenen Verhältnissteller iiUf.

Die Regeleinrichtungen der Regelventile in den Düsenzuleitungen weisen je einen Durchflußtransmitter. einen mit dem Durchflußtransmitter verbundenen Durchflußregler, einen mii dem Durchflußregler verbundenen ersten Signalumschalter, einen mit dem Signalumschalter verbundenen Trimmer, einen mit dem Trimmer verbundenen zweiten Signalumschalter, einen mit dem ersten Signalumschalter verbundenen Vergleieher, ein mit dem Vergleicher verbundenes Leitgerät und einen mit dem Leitgerät und dem Regelventil verbundenen Stellmacher auf.

Die den ersten Drucktransmitter in der Frischgashauptleitung mit den je Düsenzuleitung vorhandenen zweiten Drucktransmitter verbindende Regeleinrichtung weist einen mit dem zweiten Drucktransmitter verbundenen Druckregler und eine mit dem Druckregler und dem ersten Drucktransmitter verbundene Rechenschaltung auf, wobei das Signal des Druckreglers dem Vergleicher zuführbar ist.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und der Vorrichtung zur Durchfüh-.ing des Verfahrens werden

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50 in vorteilhafter Weise die Düsen vor Abbrand durch unzureichende Kühlung geschützt. Weiter wird, da die Kühlfluidmenge für jede Düse einzeln einstellbar ist und daher freie Düsen nicht mit überhöhten Kühlfluidmengen betrieben werden, eine Verringerung der Kühlfluidmenge erreicht.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren sind verschiedene Fahr- bzw. Betriebsweisen des Konverters einstellbar, wodurch in vorteilhafter Weise bei Störungen von Anlageteilen der Betrieb der übrigen Anlagenteile aufrechterhalten bleiben kann.

Durch die Durchflußmessung und die Druckmessung in jeder einzelnen Düse ist eine gute Kontrollmöglichkeit für den Zustand der entsprechenden Düse gegeben.

Durch die Anpassung des Alarmpegels in Abhängigkeit an den Betriebszustand jeder einzelnen Düse ist es möglich, die Grenzwerte dem tatsächlichen Gefahrenzustand entsprechend einzustellen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 ein Meß- und Regelschema ~jm gesteuerten Zuführen eines Frischgases und eines SchuUfluids zu im feuerfesten Mauerwerk eines Frischgefäßes angeordneten Ringdüsen.

In Fig. 1 ist eine Frischgashauptleitung 10 gezeigt, von der eine Frischgaszuleitung 12 zu einer Ringdüse 66 abzweigt. In der Frischgashauptleitung ist in Strömungsrichtung von einem Durchflußtransmitter ein Stellventil 76. ein Regelventil 28 und eir Drucktransmitter 60 vorgesehen. Zwischen dem Stellventil 76 und dem Regelventil 28 mündet in die Frischgashauptleilung eine Kühlgasleitung 20, in der ein Stellventil 72 angeordnet ist. Von einer Schutzfluidhauptleitung 14 zweigt zu der Ringdüse 66 eine Schutzfluidzuieitung 16 ab. die in den Ringraum der Düse mündet. In der Schutzfluidhauptleitung ist stromabwärts von einem Durchflußtransmitter 32 ein Stellventil 82 und ein Durchflußregelventil 40 vorgesehen. In der Schutzfluidzuieitung ist ein Regelventil 22 und stromabwärts von diesem ein Drucktiansmitter 62 und ein Durchflußtransmitter 42 vorgesehen.

Die Frischgasmengenverteilung auf die einzelnen Düsen ist problemlos und wird in bekannter Weise über den Durchflußtransmitter 24 gemessen und über den Durchflußregler 26 bzw. das Durchflußregelventil 28 geregelt.

Das Mengenmeßsignal des Durchflußtransmitters 24 wird über einen Verhältnissteller 30, der zwischen 2% und 10% einstellbar ist, einem Durchflußregler 34 für das Schutzgas zugeführt, dessen Signal über einen Signalumschalter 36 entweder dem in der Schutzfluidhauptleitung 14 angeordneten Regelventil 40 oder aber über den Signalumschalter 46 als übergeordneter Sollwert dem Regler 44 und in weiterer Folge dem Regelventil 22 zugeführt wird.

Die gemeinsame Durchflußmessung des Schutzfluids für alle Düsen wird mittels des Durchflußtransrv,itters 32 durchgeführt, dessen Signal ebenfalls dem Durchflußregler 34 zugeführt wird. Das in der Schutzfluidzuführ-Ieitung angeordnete Regelventil ist über einen Stelimacher 56, ein Leitgerät 54. einen Vergleicher 52. einen ersten Signalumsehalter 50, einen Trimmer 48 und einen zweiten Signalschalter 46, die in Reihe gescheite? sind, mit dem Signalumschaiter 36 verbünden. Das Signal des Durchflußtransmitters 42 wird einem Durchflußregler 44 zugeführt, dessen Signal wiederum dem ersten Signalumschalter 50 zugeführt wird. Das Signal des zweiten Signalumschalters 46 kann als Sollwert dem

DurchfluDregler 44 zugeführt werden. Das Signal des Drucktransmitters 62 wird einem Druckregler 64 zugeführt, dessen Signal dem Vergleicher 52 zugeführt wird. Das Signal des ersten Drucktransmitters 60 wird über eine Rechenschaltung 58 dem Druckregler 64 als *» Sollwert abgeschaltet

Mit der Regelvorrichtung sind folgende Fahrweisen möglich:

1. Mittels des Durchflußregelventils 40 ist eine "> gemeinsame Durchflußregelung des Schutzfluids zu allen Düsen möglich, wobei die nachgeschaltete in den Schutzfluidzuführleitangen der einzelnen Düsen angeordneten Regelventile 22 entweder über ihren Handstellantrieb örtlich oder über ihr Leitgerät 54 fernverstellt werden, so daß ein gleichmäßiger Durchfluß gegeben ist Diese Fahrweise ist vor allem zur Inbetriebnahme der Anlage geeignet.

2. Das'stellsignal des Durchflußreglers 34 wird über die Signalumschalter 36, 46 auf das Regelventil 22 geschaltet, wobei das gemeinsame Regelventil 40 voll geöffnet wird. Der Signalumschalter 46 kann nun das Stellsignal über den Trimmer 48, den ersten Signalumschalter 50, dem Vergleicher 52, dem Leitgerät 54 und dem Stellmacher 56 dem Regelventil 22 zuführen.

Bei dieser Fahrweise werden die Regelventile parallel von dem Durchflußregler 34 gesteuert, wobei jedoch -30 zwei Einschränkungen gelten:

Eine Druckbegrenzung über den Drucktransmitter 62 und den Druckregler 64 ist vorrangig wirksam.

Die Lage der Regelventile kann gegeneinander mittels des Trimmers 48 vertrimmt werden, um stark unterschiedliche Strömungswiderstände auszugleichen.

3. Das Stellsignal des Durchflußreglers 34 wird über den Signalumschalter 46 auf den Durchflußregler 44 als Sollwert aufgeschaltet (Kaskadenschaltung) ίο und das Stellsignal des Durchflußreglers 44 wird über den Signalumschalter 50 in bereits beschriebener Weise dem Regelventil 22 zugeführt.

Auch hier gilt wieder die Einschränkung, daß eine Druckbegrenzung über den Drucktransmitter 62 und den Druckregler 64 vorrangig wirksam ist.

Diese Druckbegrenzung verhindert, daß der Druck des Schutzgases über den Druck des Frischgases ansteigt

Mittels des in de^r Frischgashauptleitung angeordneten Drucktransmitters 60 wird der Druck des Frischgases gemessen. Das Signal des Drucktransmitters 60 wird einer Rechenschaltüng 58 zugeführt, die ein um einen bestimmten konstanten Wert vermindertes Drucksignal dem Druckregler 64 als Sollwert zuführt Oberschreitet der durch den zweiten Drucktransmitter 62 gemessene Druck diesen Sollwert, nimmt das Stellsignal von dem Druckregler 64 ab und unterdrückt schließlich über den Vergleicher 52 das Durchflußreglersignal. Dadurch wird das Regelventil 22 teilweise oder gänzlich geschlossen, bis der Druck in der Schutzfluidzuführleitung 16 dem Drucksollwert entspricht, d.h. das Regelventil 22 arbeitet je nach Zustand der Düse entweder als Durchfluß- oder als Druckregelorgan.

Das Regelventil ist so ausgebildet, daß durch eine mechanische Einrichtung (z. B. Handrad) ein völliges Schließen verhindert werden kann bzw. das Ventil auf einen bestimmten Wert eingestellt werden kann. Dadurch ergibt sich der wirtschaftliche Vorteil, daß ein einziges Ventil sowohl' die Funktion der bisher üblichen festen Drosselkörper im Handbetrieb als auch gleichzeitig die Funktion der Mengenregelung und Druckbegrenzung im Automatikbetrieb erfüllt.

Zur Betriebskontrolle sind je Düse ein Druckanzeiger 86, ein Durchflußtransmitter 42 sowie ein Durchflußanzeiger 84 vorgesehen. Diese Anzeiger sind von bekannter Bauart, z. B. als Leuchtbandanzeiger ausgebildet, wobei das Leuchtband des Durchflußanzeigers bei wirksamer Druckbegrenzung blinkt.

Die Signale des Durchflußanzeigers bzw. des Druckanzeigers werden Alarmschaltern 90 bzw. 96 für den Druck und den Durchfluß zugeführt, deren Alarmpegel über Alarmpegelversteller 88 bzw. 94 in Abhängigkeit von den Betriebszuständen der Anlage über die Alarm- und Sicherheitsanlage verstellbar ist.

Insbesondere wird beim Frischbetrieb ein minimaler Druck von etwa 3 bar und ein Durchfluß von 70% des auf die jeweilige Düse als Sollwert vorgegebenen Durchflußwertes festgelegt. Die Unterschreitung einer oder beider Grenzwerte bewirkt eine Blasunterbrechung, d. h. eine Düse kann weder durch zu geringen Gasdruck noch Durchfluß (ζ. Β. Rohrleitungsbruch) beschädigt werden.

Bei Blasunterbrechung wird in bekannter Weise anstelle von Frischgas Kühlgas in die Frischgashauptleitung über die Kühlgasleitung 20 eingeblasen, wobei das in der Frischgashauptleitung 10 angeordnete Stellventil 76 schließt und das in der Kühlgasleitung 20 angeordnete Stellventil 72 öffnet.

Nach dem öffnen der Stickstoffleitung 18 mittels des Stellventils 102 wird die Schutzgasleitung mittels des Stellventils 82 geschlossen. Dann wird Stickstoff in so hoher Menge eingeblasen, daß die Ringdüsen 66 nicht mit der Schmelze vollaufen; dies wird bei den Ringdüsen insbesondere durch die von der Regelung unabhängige Stickstoffeinspeisung über das Rückschlagventil 78 sichergestellt. Das Rückschlagventil 80 in der Schutzfluidzuleitung verhindert den Rücktritt von Stickstoff in die Gasleitungen.

Werden einzelne Düsen außer Betrieb gesetzt, so besteht die Möglichkeit über das Handregelventil 104 jede einzelne Düse sicher vom Gasnetz zu trennen und die daraus resultierenden Alarme bzw. Steuerbefehle über die Alarmschaltüng 92 bzw. 98 unwirksam zu machen.

Zu Testzwecken besteht die Möglichkeit die einzelnen Düsen durch die Handventilkombination 68, 70, 72 auf Stickstoff umzuschalten und so die Anlage mit Inertgas auf optimale Gasgleichverteilung einzustellen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum gesteuerten Zuführen eines Frischgases und eines Schutzfluids zu im feuerfesten Mauerwerk eines Frischgefäße;; angeordneten Ringdüsen, durch deren Innenrohre das Frischgas und durch deren Ringspalte das Schutzfluid von getrennten, jeweils von einer Hauptleitung abzweigenden Zuleitungen eingeleitet wird, wobei in jeder Zuleitung für das Schutzmedium ein vom Frischgasdruck steuerbares Regelventil angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß man das Regelventil (22) wahlweise