EP1310573A2 - Process to produce a metal melt on the basis of a dynamic process model, including a correction model - Google Patents
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- EP1310573A2 EP1310573A2 EP02450259A EP02450259A EP1310573A2 EP 1310573 A2 EP1310573 A2 EP 1310573A2 EP 02450259 A EP02450259 A EP 02450259A EP 02450259 A EP02450259 A EP 02450259A EP 1310573 A2 EP1310573 A2 EP 1310573A2
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Definitions
- the disadvantage here is that there is no continuous recording over the entire treatment time and the plausibility of the calculated temperature and analysis values is checked.
- the Process optimization is difficult in this way if it is feasible, especially if the conditions in the melting unit (change in refractory temperature, change in Refractory strength, change in reaction volume, ...) are also taken into account.
- the invention according to EP 0 857 222 B1 relates to a process for decarburizing a molten steel for the production of high-chromium-containing steels, in which the decarburization rate is measured continuously and the amount of oxygen to be blown in is set as a function of the measured values, the decarburization rate being determined from the CO and CO 2 content in the exhaust gas and the exhaust gas flow is determined.
- the measurement of the exhaust gas compositions listed above is possible, but relatively inaccurate.
- the position of the measuring probe in the exhaust gas flow must be positioned in the vicinity of the mouth of the crucible, on the one hand to obtain the exhaust gas information relatively quickly and on the other hand to minimize / avoid the falsification of the exhaust gas composition by fresh air entering the crucible mouth area.
- This method is less suitable for the production of alloyed steels, since metal oxidation is not taken into account and cannot be determined with this method either.
- the implementation of the method according to the invention can be carried out all the better if the faster the measurement data are available after the measurement has been carried out.
- temperature measurement as well as for chemical analysis are known measuring methods (WO 97/22859 and WO 02/48661) with which the almost immediately after the measurement measured data are available. So are the temperature values of the melt after ms and a temperature value averaged from several measurements after about one s available.
- Chemical analysis values are e.g. after 0.05 to 0.1 s and one over about 100 measurements averaged value available after 5 to 10 s.
- a separate process model module is advantageously found for each variable process variable Application.
- the process model module a self-contained part of the Understand the process model that is responsible for a certain functional sequence, such as for decarburization, desulfurization, temperature prediction and alloying with alloying elements.
- the process model modules are, however, as far as the individual Functional processes influence each other, taking these influences into account linked with each other.
- Process knowledge is automatically and continuously carried out on the process Knowledge gained during production is improved.
- This self-generating Process knowledge is adopted from a data store as new prior knowledge, i.e. it comes to a constantly improved basis for further adaptation or optimization of the process.
- the method is expediently carried out in such a way that an existing mode of operation (obtained, for example, based on many years of experience; know how) for different grades is optimized in such a way that changes which are favorable for the process (such as reduction of O 2 , optimization of the process temperature curve are reduced to lower ones) Values; reducing / optimizing gas quantities; shortening process times; ...) for the respective quality can be adopted and saved.
- changes which are favorable for the process such as reduction of O 2 , optimization of the process temperature curve are reduced to lower ones
- Values such as reduction of O 2 , optimization of the process temperature curve are reduced to lower ones
- the optimal execution of the method is at least part of the process time the time difference between two successive surveys of an actual process variable kept very small, preferably the time difference is infinitesimal, i.e. the actual process variable is collected continuously.
- a particularly simple process model with which very good end results can be achieved let is characterized in that the actual process variables the chemical Composition of the exhaust gas and the chemical composition of charged Material and possibly the chemical composition of the slag collected become.
- the method according to the invention is based on knowing the actual situation to be determined Points in time during the procedure, whereby, as stated above, permanent knowledge the actual situation is optimal for at least the most important process steps method according to the invention results.
- the process parameters such as oxygen flow, inert gas flow, Time of addition, chemical composition and quantity of additives, optimized become. Knowing the current situation allows the target points to be approached exactly, e.g. can already with knowledge of the chemical composition and the temperature of the Metal melt the missing and still to be added materials and gas quantities in time precisely introduced in terms of quantity and analysis.
- the process model is improved with a model adaptation, so that the model behavior matches the actual process behavior as closely as possible.
- Control variables found that lead to good process behavior For example, at too high steel melt temperature either reduces the oxygen supply or the Time of addition for refrigerated scrap or alloying elements can be changed.
- process model is based to a certain percentage on uncertain knowledge the process model is adapted and changed based on the process data obtained. This adaptation takes place with the process model adaptation, which is based on data from past process states. The process results are checked by plausibility queries.
- FIG. 1 and FIG. 2 The basic structure of the method according to the invention is simplified in FIG. 1 and FIG. 2, each in block diagram form.
- Processes according to the invention decarburization (DeC process), reduction, addition of alloys and cooling illustrated in block diagram form in Figs. 3, 4, 5 and 6. 7 and 8 show Temperature curve and chemical analysis values on the process flow of the following Example.
- the initial analysis, analysis of the aggregates and the quantities of gas introduced are can be determined without difficulty and are available at any time.
- the knowledge the temperature of the molten steel, the exhaust gas composition and the analysis of the Melting steel is based on snapshots, realized by a continuous Working temperature measuring and analysis system for the molten metal, such as e.g. according to WO 97/22859 or WO 02/48661.
- the exemplary AOD model designed according to the invention takes this into account and became so built that after knowing the actual state, the process model parameters so be adjusted / changed so that the desired values are actually achieved. With This procedure ensures that the FF consumption reduces the flow rates optimized and thus reduced and the ttt time can be shortened. In addition, a targeted application strategy optimizes the amount of aggregates.
- an AOD converter 1 shown in FIG. 1 oxygen and a Dilution gas (inert gas) both via a top lance 2 and via nozzles 3 which are provided below the molten steel bath level 4 on the converter 1, in the interior thereof 5 introduced.
- the converter 1 is, as is customary in the case of steelworks converters, tiltably mounted, which is not shown in more detail.
- the converter 1 is also equipped with a device 6 for Temperature measurement of the molten steel 7 and a device 8 for determining the chemical analysis of the molten steel 7 equipped. You can also use Measuring devices 9 and 10 the flow rates through the top lance 2 and the nozzles 3rd determine the gases introduced.
- the exhaust gas emerging from the converter 1 is also by means of a device 11 with regard to its chemical composition analyzes which analysis device 11 in the exhaust gas chimney, which is not shown in detail, is provided.
- the molten steel charged in the converter 1 7 Weight, chemical analysis and temperature determined. Also from the on the Premelt resting slag 12 are weight, chemical composition and Temperature determined. Of the planned aggregates to be introduced are also Weight, chemical composition and temperature known.
- Tempsoll (t) Tempist (t-Dt) + g (oxidation, gas quantity (Nl / min), heat losses, exhaust gas losses; t-Dt) t-Dt KK the measurement is available at time t-Dt, where Dt is the time step between two calculation steps. The smaller Dt is selected, the more precisely the target curve can be achieved. For short time intervals it is necessary that the measurement data describe the current state in the molten steel.
- a total (kg or mole) for each element / substance is used for the balancing set up at any time.
- FIGS. 3 and 4 The sequence of the iteration and calculation process is shown in FIGS. 3 and 4 using a logical plan, with FIG. 3 being decisive for the decarburization process and FIG. 4 for the reduction process.
- These processes are based on the following forms of calculation.
- a shift in the timing of alloying between the different ones steps is done to maintain the desired temperature.
- FeNi or Ni, lime and / or scrap are primarily used for cooling.
- SiO 2 (kg / t) ⁇ SiO 2j (%) + j addition + 2.14 * ( ⁇ Si% * j addition * + Si Red )
- the logical plan for calculating the lime / dolo consumption is shown in FIG. 6.
- the results of the model calculation are continuously updated with the actual values of the Melting steel temperature, slag temperature, analysis of the molten steel and the Exhaust gas measurement compared.
- the following process flow is used to manufacture the quality AISI 304 illustrated from the raw steel used to the finished product.
- 7 and 8 show the course of the temperature change and the course of the change in chemical analysis (for C, Mn, Cr, Ni) in this process.
- step 2 Decarburization stage 2 (step 2)
- step 3 Decarburization level 3 (step 3)
- step 5 Decarburization level 5 (step 5)
Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Metallschmelze in einer hüttentechnischen Anlage, insbesondere zum Frischen einer Metallschmelze, vorzugsweise zum Herstellen von Stahl, wie z.B. von legiertem, rostfreiem Stahl oder Edelstahl, welches Verfahren auf einer nach einem Prozeßmodell ablaufenden und die hüttentechnische Anlage steuernden Rechentechnik fußt.The invention relates to a method for producing a molten metal in a metallurgical plant, especially for freshening a molten metal, preferably for the production of steel, e.g. of alloyed, stainless steel or stainless steel, which Process on a running according to a process model and the metallurgical plant controlling computing technology is based.
Für die industrielle Herstellung von Stahl besteht von jeher ein Bedürfnis nach einem Verfahren, das eine optimale und auch kostengünstige Prozeßführung ermöglicht. Die Erfindung betrifft daher insbesondere ein Verfahren zur Herstellung von Stahl durch Frischen einer vorgegebenen, geschmolzenen Roheisenmenge, die neben den üblichen Elementen gegebenenfalls für die Herstellung von unterschiedlichen Qualitäten notwendige Legierungselemente enthält, wie beispielsweise Chrom und Nickel.There has always been a need for one for the industrial production of steel Process that enables optimal and inexpensive process control. The The invention therefore relates in particular to a method for producing steel by Fresh a predetermined amount of molten pig iron, in addition to the usual Elements possibly necessary for the production of different qualities Contains alloying elements such as chrome and nickel.
Bei der Entkohlung einer Metallschmelze, wie einer Roheisenschmelze mit Sauerstoff, wird für ein Gleichgewicht zwischen Metall, Kohlenstoff und Sauerstoff bei einer bestimmten Temperatur und bei einem bestimmten Druck gesorgt. Dieses Gleichgewicht bestimmt das Ausmaß, bis zu welchem Gehalt Kohlenstoff aus der Schmelze entfernt werden kann, ohne daß gleichzeitig metallische Bestandteile, wie z.B. Chrom als auch Eisen, oxidiert werden. Bei diesem Frischvorgang kann die thermodynamische Aktivität innerhalb des Metallschmelzbades sowie das zwischen den im Schmelzbad enthaltenen Elementen und der sich entwickelnden Gasatmosphäre sich einstellende Gleichgewicht durch die Mischung von Sauerstoff mit Inertgas (als Verdünnungsgas) beeinflußt werden.The decarburization of a molten metal, such as a pig iron melt with oxygen for a balance between metal, carbon and oxygen at a given Temperature and at a certain pressure. This balance determines that The extent to which carbon can be removed from the melt without that metallic components, e.g. Chromium as well as iron are oxidized. With this freshening process, the thermodynamic activity within the Metal melt pool and that between the elements contained in the melt pool and the evolving gas atmosphere adjusting balance by the mixture of Oxygen can be influenced with inert gas (as a diluent gas).
Aus der AT 339 938 B ist ein Programm zur Optimierung der Entkohlung einer Masse von geschmolzenem Metall zu entnehmen, das auf Kenntnis der Anfangstemperatur, chemischer Anfangszusammensetzung der Vorschmelze und des Gewichtes beruht, wobei Soll-Werte unter wirtschaftlich günstigen Bedingungen erhalten werden können. Als Verdünnungsmittel wird dabei jedes beliebige Gas gewählt, das sich bei der Entkohlung inert verhält. Unter Verwendung der Anfangsinformationen werden mit dem Programm mehrere Koeffizienten, welche die thermodynamischen Aktivitäten jedes im Schmelzbad vorhandenen Elementes als Funktion der Badzusammensetzung definieren, berechnet. Unter Verwendung dieser Koeffizienten berechnet das Programm den Kohlenmonoxidpartialdruck im Gleichgewicht mit Kohlenstoff und den verschiedenen metallischen Elementen und Oxiden. Nachteilig ist hierbei, daß während des Entkohlens sich einstellende Werte der Temperatur, der chemischen Zusammensetzung etc. nicht berücksichtigt werden, sodaß sich laufend ändernde Ist-Werte keinen Einfluß auf das Endprodukt haben können.AT 339 938 B is a program for optimizing the decarburization of a mass of molten metal, which is based on knowledge of the initial temperature, chemical Initial composition of the premelt and the weight is based, with target values can be obtained under economically favorable conditions. As a diluent any gas that is inert during decarburization is selected. Under Using the initial information, the program uses several coefficients, which are the thermodynamic activities of each element present in the weld pool define as a function of the bath composition, calculated. Using this The program calculates the equilibrium carbon monoxide partial pressure coefficients with carbon and the various metallic elements and oxides. The disadvantage is here that during decarburization, the values of the temperature, the chemical composition etc. are not taken into account, so that continuously changing actual values can have no influence on the end product.
In dem Patent EP 0 545 379 B1 wird ein Verfahren zum Raffinieren von Stahl durch Steuern der Entkohlung eines vorbestimmten Metallschmelzbades mit bekannter chemischer Zusammensetzung und Temperatur beschrieben. Das Verfahren weist dabei folgende Verfahrensschritte auf:
- ein erstes neuronales Netzwerk, um Eingangs- und Ausgangsdaten aus Daten zu analysieren, zu denen die Zusammensetzung, das Gewicht und die Temperatur des Bades am Anfang jeder Prozeßperiode, das zu verwendende Gasverhältnis Sauerstoff zu Verdünnungsgas während jeder Prozeßperiode und die am Abschluß jeder Prozeßperiode erreichte Endtemperatur gehören, bis das neuronale Netz in der Lage ist, einen wesentlichen genauen Ausganswert zu liefern, welcher die Sauerstoffzählwerte darstellt, die in das Bad eingeblasen werden müssen, um zu bewirken daß die Temperatur des Bades auf einen bestimmten Soll-Temperaturwert ansteigt,
- ein zweites neuronales Netzwerk, um Eingangs- und Ausgangsdaten aus Daten zu analysieren, zu denen die Zusammensetzung, das Gewicht und die Temperatur des Bades am Anfang jeder Prozeßperiode und die am Abschluß jeder Prozeßperiode erreichte Endtemperatur gehören, bis das neuronale Netz in der Lage ist, einen im wesentlichen genauen Ausgangswert von Sauerstoffzählwerten zu liefern, um den Kohlenstoffpegel entsprechend einer vorgewählten Aufstellung von Verhältnissen von Sauerstoff zu Verdünnungsgas auf den vorgewählten Soll-Pegel zu senken,
- Zuschlagstoffe werden in drei weiteren neuronalen Netzwerken berücksichtigt, um den Kohlenstoffgehalt, die Temperatur und die Endzusammensetzung des Bades am Ende des Einblasens von Sauerstoff zu berechnen.
- a first neural network to analyze input and output data from data including the composition, weight and temperature of the bath at the beginning of each process period, the oxygen to diluent gas ratio to be used during each process period and the final temperature reached at the end of each process period belong until the neural network is able to provide a substantially accurate output value which represents the oxygen counts that must be injected into the bath to cause the bath temperature to rise to a certain target temperature value,
- a second neural network to analyze input and output data from data including the composition, weight and temperature of the bath at the beginning of each process period and the final temperature reached at the end of each process period until the neural network is able to provide a substantially accurate baseline of oxygen counts to reduce the carbon level to the preselected target level according to a preselected set of oxygen to diluent ratios,
- Aggregates are taken into account in three other neural networks to calculate the carbon content, the temperature and the final composition of the bath at the end of the oxygen injection.
Hierbei ist nachteilig, daß über die gesamte Behandlungszeit keine kontinuierliche Erfassung und Prüfung auf Plausibilität der errechneten Temperatur- und Analysewerte erfolgt. Die Optimierung von Prozessen ist auf diese Art schwer wenn überhaut machbar, speziell wenn man die Verhältnisse im Schmelzaggregat (Änderung der Feuerfesttemperatur, Änderung der Feuerfeststärke, Änderung des Reaktionsvolumens, ...) mitberücksichtigt.The disadvantage here is that there is no continuous recording over the entire treatment time and the plausibility of the calculated temperature and analysis values is checked. The Process optimization is difficult in this way if it is feasible, especially if the conditions in the melting unit (change in refractory temperature, change in Refractory strength, change in reaction volume, ...) are also taken into account.
Die Erfindung gemäß EP 0 857 222 B1 betrifft ein Verfahren zum Entkohlen einer
Stahlschmelze zur Herstellung von hochchromhältigen Stählen, bei welchem die
Entkohlungsgeschwindigkeit fortlaufend gemessen wird und in Abhängigkeit von den
gemessenen Werten die Menge des einzublasenden Sauerstoffs eingestellt wird, wobei die
Entkohlungsgeschwindigkeit aus dem CO- und CO2-Gehalt im Abgas und dem
Abgasdurchfluß bestimmt wird. Die Messung oben angeführter Abgaszusammensetzungen
ist zwar möglich, jedoch relativ ungenau. Die Position der Meßsonde im Abgasstrom muß in
der Nähe des Tiegelmundes positioniert werden, um einerseits die Abgasinformation relativ
schnell zu erhalten und anderereseits die Verfälschung der Abgaszusammensetzung durch
Frischlufteintrag im Tiegelmundbereich zu minimieren/vermeiden. Zur Herstellung legierter
Stähle ist dieses Verfahren weniger geeignet, da eine Metalloxidation keine
Berücksichtigung findet und mit diesem Verfahren auch nicht feststellbar ist.The invention according to
Gemäß der DE 33 11 232 C2 erfolgt ein computergesteuertes Frischen von Metallschmelzen mit Sauerstoff und einem Verdünnungsgas, wobei die Gasdurchflußmengen durch Berechnen des Ausmaßes der Metalloxidation unter Verwendung von errechneten Werten festgesetzt werden.According to DE 33 11 232 C2, a computer-controlled refining of metal melts takes place with oxygen and a diluent gas, the gas flow rates through Calculate the extent of metal oxidation using calculated values be fixed.
Das in der DE 33 11 232 C2 beschriebene Verfahren ist zwar zum Entkohlen von Metallschmelzen geeignet, jedoch ist dieses Verfahren aufgrund des verwendeten Modells nicht geeignet, exakt den Zeitpunkt des Erreichens des Übergangspunktes von der Entkohlungsreaktion zur Metalloxidation zu bestimmen. Die Folge ist ein erhöhter Chromabbrand und dadurch zusätzlich erforderliche Mengen an Reduktionsstoffen (Ferrosilizium, Kalk) sowie eine verminderte Haltbarkeit des Konverters.The method described in DE 33 11 232 C2 is for decarburizing Metal melting is suitable, but this method is due to the model used not suitable, exactly the time of reaching the transition point from the Decarburization reaction to determine metal oxidation. The consequence is an increased Chromium erosion and therefore additional quantities of reducing agents required (Ferrosilicon, lime) and a reduced durability of the converter.
Die gängige Praxis beim AOD-Stahlherstellungsverfahren ist wie folgt:
Während einer Charge werden (speziell bei der Rostfrei-Stahlerzeugung) Messungen
(Temperatur, Probenahme für chemische Analyse) durchgeführt.
- Bei Verwendung einer Sublanze muß der Prozeß für die Messung nicht unterbrochen werden (Temperaturangaben liegen unmittelbar nach Eintauchen der Meßsonde in die Stahlschmelze vor; bei einer Probenahme muß auf die Analyseergebnisse vom Labor gewartet werden (etwa 3 - 6 Minuten)).
- Wenn keine Sublanze verwendet wird, muß für eine Messung der AOD-Prozeß unterbrochen werden. Bei einer Handmessung liegt der Temperaturwert ebenfalls unmittelbar nach Eintauchen der Sonde in die Stahlschmelze vor. Bei einer Probenahme muß auf die Analyseergebnisse wie oben angeführt ebenfalls ca. 3 bis 6 Minuten gewartet werden.
Measurements (temperature, sampling for chemical analysis) are carried out during a batch (especially for stainless steel production).
- When using a sublance, the process for the measurement does not have to be interrupted (temperature information is available immediately after immersing the measuring probe in the molten steel; when taking a sample, the analysis results have to be waited for by the laboratory (about 3 - 6 minutes)).
- If no sublance is used, the AOD process must be interrupted for a measurement. With a manual measurement, the temperature value is also available immediately after immersing the probe in the molten steel. When taking a sample, the analysis results as described above must also be waited for about 3 to 6 minutes.
Der Nachteil beider Meßmethoden ist, daß die Information über die Stahlschmelze (Temperatur, chemische Analyse) nur punktuell erfolgt. Bei der Handmessung kommt es außerdem bei jeder Messung zu einer Prozeßunterbrechung (der Konverter muß für die Messung umgelegt werden). Das bedingt eine Erhöhung der tap to tap Zeit, damit verbunden sind ein höherer Feuerfestverschleiß, eine Temperaturerniedrigung der Stahlschmelze (hervorgerufen durch Umlegen des Konverters), usw.The disadvantage of both measurement methods is that the information about the steel melt (Temperature, chemical analysis) only done selectively. It comes with hand measurement also with each measurement for a process interruption (the converter must be Measurement can be switched). This requires an increase in tap to tap time are higher refractory wear, lowering the temperature of the steel melt (caused by flipping the converter), etc.
Ein korrigierendes Eingreifen bei zu hoher oder zu niedriger Temperatur kann erst nach durchgeführter Messung erfolgen.Corrective action at too high or too low temperature can only be done after performed measurement.
Aufgabe der Erfindung ist es, besonders für konventionell schwierig zu regelnde Produktionsprozesse, wie z.B. beim AOD-Prozeß, ein Verfahren anzugeben, mit dem eine Produktionssteigerung, Energieeinsparung, Verkürzung der tap to tap Zeit (ttt-Zeit), Zuschlagstoffoptimierung und eine höhere Haltbarkeit der im Produktionsprozeß zum Einsatz gelangenden Feuerfestmaterialien erzielt werden kann. Insbesondere soll die Erfindung auch bei der Herstellung legierter Stähle, wie z.B. Cr-Nr-legierter Rostfreistähle anwendbar sein.The object of the invention is, especially for conventionally difficult to regulate Production processes, e.g. in the AOD process to specify a method with which a Production increase, energy saving, shortening the tap to tap time (ttt time), Aggregate optimization and a higher durability of the in the production process for Use of refractory materials can be achieved. In particular, the Invention also in the production of alloyed steels, e.g. Cr-Nr alloyed stainless steels be applicable.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch folgende Verfahrensschritte gelöst:
- mit dem Prozeßmodell wird mit zu einer bestimmten Zeit (ti) erhobenen Daten einer Ist-Prozeßgröße, wie der Temperatur der Schmelze und/oder der chemischen Zusammensetzung der Schmelze, durch Simulation mit Rechentechnik unmittelbar zum Zeitpunkt der Erhebung der Ist-Prozeßgröße eine Prozeßgröße für einen späteren Zeitpunkt (ti + dt), vorzugsweise eine Prozeßendgröße, ermittelt und
- bei Abweichungen der simulierten Prozeßgröße von einem gewünschten Soll-Wert werden mittels des Prozeßmodells mit Rechentechnik Korrekturmaßnahmen zur Änderung der Ist-Prozeßgröße errechnet und die Ist-Prozeßgröße entsprechend geändert
- worauf zu einem späteren Zeitpunkt (ti + dt) mit weiters erhobenen Daten der Ist-Prozeßgröße das Verfahren wiederholt wird.
- with the process model, data of an actual process variable, such as the temperature of the melt and / or the chemical composition of the melt, is collected at a specific time (t i ) by simulation with computer technology immediately at the time of the collection of the actual process variable a later point in time (t i + dt), preferably a final process variable, is determined and
- in the event of deviations of the simulated process variable from a desired target value, corrective measures for changing the actual process variable are calculated using the process model with computing technology and the actual process variable is changed accordingly
- whereupon the process is repeated at a later point in time (t i + dt) with further data of the actual process variable.
Erfindungsgemäß wird somit zu einem bestimmten Zeitpunkt eine Messung an der Schmelze durchgeführt, u.zw. mindestens der Temperatur oder mindestens der chemischen Zusammensetzung, worauf aufgrund eines Prozessmodells mit dem gemessenen Wert ein Wert für einen späteren Zeitpunkt errechnet wird (vorzugsweise zum Endzeitpunkt), und es wird bei einer Abweichung des so vom Messwert hochgerechneten Wertes von einem gewünschten vorbestimmten Wert eine Korrekturmaßnahme für die Prozeßgröße ergriffen, dies kann natürlich sofort oder auch zu einem späteren Zeitpunkt durchgeführt werden. Wenn sich z.B. herausstellen sollte, dass die Temperatur am Ende einer Charge zu hoch wäre, kann korrigierend eingegriffen werden durch die Zugabe von Kühlschrott, was entweder sofort zum Messzeitpunkt oder, falls für den Prozeß aus metallurgischen Gründen günstiger, auch etwas später erfolgen kann. According to the invention, a measurement on the melt is thus carried out at a specific point in time carried out, etc. at least the temperature or at least the chemical Composition, based on a process model with the measured value Value for a later time is calculated (preferably at the end time), and it if the value thus extrapolated from the measured value differs from one a corrective measure for the process variable is taken in the desired predetermined value, this can of course be done immediately or at a later date. If e.g. should point out that the temperature at the end of a batch is too high corrective action can be taken by adding refrigerated scrap what either immediately at the time of measurement or, if for the process, for metallurgical reasons cheaper, can also be done a little later.
Die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens läßt sich umso besser verwirklichen, je schneller die Meßdaten nach Durchführung der Messung zu Verfügung stehen. Sowohl für die Temperaturmessung als auch für die chemische Analyse sind Meßverfahren bekannt (WO 97/22859 und WO 02/48661) mit denen nahezu unmittelbar nach der Messung die gemessenen Daten zur Verfügung stehen. So sind die Temperaturwerte der Schmelze nach ms und ein aus mehreren Messungen gemittelter Temperaturwert nach etwa einer s verfügbar. Werte der chemischen Analyse sind z.B. nach 0,05 bis 0,1 s und ein über etwa 100 Messungen gemittelter Wert nach 5 bis 10 s verfügbar.The implementation of the method according to the invention can be carried out all the better if the faster the measurement data are available after the measurement has been carried out. As well as temperature measurement as well as for chemical analysis are known measuring methods (WO 97/22859 and WO 02/48661) with which the almost immediately after the measurement measured data are available. So are the temperature values of the melt after ms and a temperature value averaged from several measurements after about one s available. Chemical analysis values are e.g. after 0.05 to 0.1 s and one over about 100 measurements averaged value available after 5 to 10 s.
Zweckmäßig werden mittels des Prozeßmodells die zu einer bestimmten Zeit (ti) erhobenen Daten einer Ist-Prozeßgröße auf Plausibilität überprüft und ausschließlich plausible Daten zur Simulation der Prozeßgröße zur Verfügung gestellt und nicht-plausible Daten verworfen, wobei im letzteren Fall die Simulation aufgrund der zuletzt bestimmten plausiblen Daten fortgesetzt wird. Hierdurch gelingt es, das Verfahren trotz Fehldaten, z.B. verursacht durch Meßfehler etc., ohne Verzögerung unter Erreichung des Verfahrenszieles zu beenden.The process model expediently checks the data of an actual process variable at a specific time (t i ) for plausibility and only makes plausible data available for simulating the process variable, and non-plausible data is discarded, the simulation being based on the last one in the latter case certain plausible data is continued. In this way, despite incorrect data, for example caused by measurement errors, etc., the process can be ended without delay and the process objective is achieved.
Infolge von Störungen kann es zu Fehlmessungen kommen. Solche Störungen sind beispielsweise Schlackenspritzer an Meßfühlern oder ein Zuwachsen einer Öffnung im metallurgischen Gefäß durch die die Schmelze mittels des Meßfühlers beobachtet wird. Im letzteren Fall würde ein vergangener Zustand ständig weiter gemessen werden. Solche Permanentmeßwerte sind nur für eine gewisse Zeit zulässig, welche Zeitdauer vom Verlauf des Verfahrens, vom Meßwert und von dem bereits durchgeführten Verfahrensverlauf abhängig ist. Wird der Permanentmeßwert als unzulässig, also als nicht plausibel erkannt, kann man unmittelbar zum Beheben des Problems schreiten, beispielsweise die zugewachsene Öffnung, durch die die Schmelze beobachtet werden soll, aufzubrennen, gegebenenfalls ein Sichtfenster zu reinigen, etc.As a result of malfunctions, incorrect measurements can occur. Such disorders are for example, slag splashes on sensors or an opening in the opening metallurgical vessel through which the melt is observed by means of the sensor. in the in the latter case, a past state would be continuously measured. Such Permanent measured values are only permissible for a certain period of time, which time period from the course the procedure, the measured value and the procedure already carried out is dependent. If the permanent measured value is recognized as inadmissible, i.e. as not plausible, you can go straight to fixing the problem, for example the burn overgrown opening through which the melt is to be observed, if necessary to clean a window, etc.
Durch eine Plausibilitätsprüfung können Meßwerte, die außerhalb einer vorbestimmten Bandbreite eines zu einer bestimmten Zeit gemäß einem Idealverlauf des Prozesses vorbestimmten Wertes liegen, eliminiert werden. Diese Bandbreite bewegt sich in der Größenordnung ± 10% vom vorgegebenen Idealwert, vorzugsweise ± 5%. Die Festlegung des idealen Prozeßverlaufes bzw. eines Idealwerts zu einer bestimmten Zeit erfolgt aufgrund von Erfahrungswerten oder errechneten Werten. Liegt ein neuer Meßwert innerhalb der Bandbreite, d.h. er wird als plausibel akzeptiert, wird von diesem letzten Wert wiederum ein Idealverlauf des Prozesses aufgrund von Erfahrungswerten oder errechneten Werten angenommen und die Simulation aufgrund dieses neuen Verfahrensverlaufes weiter fortgesetzt, so daß letztendlich Meßwerte akzeptiert werden, die außerhalb der Bandbreite einer der vorhergehenden und zwischenzeitlich verlassenen Idealverläufe des Prozesses liegen als plausibel erkannt werden. Hierdurch ist das System selbstlernend.A plausibility check can be used to measure values outside a predetermined Bandwidth of one at a certain time according to an ideal course of the process predetermined value are eliminated. This range is in the Order of magnitude ± 10% of the specified ideal value, preferably ± 5%. The definition the ideal course of the process or an ideal value at a specific time is based on from empirical values or calculated values. If there is a new measured value within the Bandwidth, i.e. it is accepted as plausible, in turn becomes one from this last value Ideal course of the process based on empirical values or calculated values accepted and the simulation continues due to this new process continued so that ultimately measurement values are accepted that are outside the bandwidth one of the previous ideal courses of the process that have since been abandoned lying are recognized as plausible. This makes the system self-learning.
Vorteilhaft findet für jede variable Prozeßgröße ein eigenes Prozeßmodell-Modul Anwendung. Unter Prozeßmodell-Modul wir ein in sich abgeschlossener Teil des Prozeßmodells verstanden, der für einen bestimmten Funktionsablauf zuständig ist, wie z.B. für die Entkohlung, die Entschwefelung, die Temperaturvorausrechnung und die Legierung mit Legierungselementen. Die Prozeßmodell-Module sind jedoch, soweit die einzelnen Funktionsabläufe sich gegenseitig beeinflussen, zur Berücksichtigung dieser Einflüsse untereinander verknüpft.A separate process model module is advantageously found for each variable process variable Application. Under the process model module, a self-contained part of the Understand the process model that is responsible for a certain functional sequence, such as for decarburization, desulfurization, temperature prediction and alloying with alloying elements. The process model modules are, however, as far as the individual Functional processes influence each other, taking these influences into account linked with each other.
Das Prozeßmodell selbst bzw. mindestens ein Modul des Prozeßmodells ist nach einer bevorzugten Ausführungsform mit intelligenter Selbstoptimierung ausgestattet. Die erfindungsgemäße Aufgabe wird hierbei durch ein intelligent ausgebildetes System gelöst, das aufbauend auf eingegebenem Vorwissen selbständig situationsgerechte Anweisungen für eine sichere und möglichst optimale Prozeßführung gibt. Die selbständig gegebenen Anweisungen werden dabei kontinuierlich mit den Ist-Daten verglichen und auf Plausibilität überprüft.The process model itself or at least one module of the process model is based on one preferred embodiment equipped with intelligent self-optimization. The The object of the invention is achieved here by an intelligently designed system, the independently based on the given prior knowledge, appropriate instructions for safe and optimal process control. The independently given Instructions are continuously compared with the actual data and for plausibility checked.
Das eingegebene Vorwissen (Prozeßwissen) wird dabei selbständig laufend durch am Prozeß während der Produktion gewonnenes Wissen verbessert. Dieses selbstgenerierende Prozeßwissen wird von einem Datenspeicher als neues Vorwissen übernommen, d.h. es kommt zu einer ständig verbesserten Grundlage für eine weitere Adaption oder Optimierung des Prozesses.The previously entered knowledge (process knowledge) is automatically and continuously carried out on the process Knowledge gained during production is improved. This self-generating Process knowledge is adopted from a data store as new prior knowledge, i.e. it comes to a constantly improved basis for further adaptation or optimization of the process.
Das Verfahren wird zweckmäßig so ausgeführt, daß von einer bestehenden Fahrweise (erhalten z.B. aufgrund langjähriger Erfahrung; know how) für unterschiedliche Güten eine Optimierung so durchgeführt wird, daß für den Prozeß günstige Änderungen (wie Reduzierung von O2, Prozeß-Temperaturverlauf optimieren zu niedrigeren Werten; Reduzieren/Optimieren von Gasmengen; Verkürzen der Prozeßzeiten; ...) für die jeweilige Güte übernommen und abgespeichert werden. In weiterer Folge werden die Prozeß-Optimierungsschritte immer enger gesetzt. Dieser Vorgang wird u.a. mit Hilfe neuronaler Netze bewerkstelligt.The method is expediently carried out in such a way that an existing mode of operation (obtained, for example, based on many years of experience; know how) for different grades is optimized in such a way that changes which are favorable for the process (such as reduction of O 2 , optimization of the process temperature curve are reduced to lower ones) Values; reducing / optimizing gas quantities; shortening process times; ...) for the respective quality can be adopted and saved. As a result, the process optimization steps are tightened. This process is accomplished using neural networks, among other things.
Zur optimalen Durchführung des Verfahrens ist zumindest über einen Teil der Prozeßdauer die Zeitdifferenz zwischen zwei aufeinander folgenden Erhebungen einer Ist-Prozeßgröße sehr klein gehalten, vorzugsweise ist die Zeitdifferenz infinitesimal, d.h. die Ist-Prozeßgröße wird kontinuierlich erhoben.The optimal execution of the method is at least part of the process time the time difference between two successive surveys of an actual process variable kept very small, preferably the time difference is infinitesimal, i.e. the actual process variable is collected continuously.
Ein besonders einfaches Prozeßmodell, mit dem sich sehr gute Endergebnisse erzielen lassen, ist dadurch gekennzeichnet, daß als Ist-Prozeßgrößen die chemische Zusammensetzung des Abgases und die chemische Zusammensetzung von chargiertem Material sowie gegebenenfalls die chemische Zusammensetzung der Schlacke erhoben werden.A particularly simple process model with which very good end results can be achieved let, is characterized in that the actual process variables the chemical Composition of the exhaust gas and the chemical composition of charged Material and possibly the chemical composition of the slag collected become.
Vorteilhaft werden als Prozeßgrößen zusätzlich die chemische Zusammensetzung des Abgases und die chemische Zusammensetzung von chargiertem Material sowie gegebenenfalls die chemische Zusammensetzung der Schlacke erhoben.The chemical composition of the Exhaust gas and the chemical composition of charged material as well if necessary, the chemical composition of the slag is collected.
Um die Prozeßendgrößen, die Qualitätskennwerte für die fertige Metallschmelze darstellen, möglichst mit den vorgegebenen anzustrebenden Idealwerten übereinstimmen zu lassen, werden vorteilhaft, einstellbare Prozeßvariable, wie Fluß, Druck, Temperatur und Zusammensetzung von Gasen und/oder Mengen, Zusammensetzungen und Chargiergeschwindigkeiten von Zuschlagstoffen am Prozeßmodell optimiert.The final process variables, which represent quality parameters for the finished molten metal, if possible to match the specified ideal values to be sought, are advantageous, adjustable process variables such as flow, pressure, temperature and Composition of gases and / or quantities, compositions and Charging speeds of additives optimized on the process model.
Das erfindungsgemäße Verfahren beruht auf einer Kenntnis der Ist-Situation zu bestimmten Zeitpunkten während des Verfahrens, wobei, wie oben ausgeführt, die permanente Kenntnis der Ist-Situation für zumindest die wichtigsten Prozeßschritte ein optimales erfindungsgemäßes Verfahren ergibt. Aufgrund der Kenntnis des Ist-Zustandes, also der Ist-Prozeßgrößen, können die Prozeßparameter, wie Sauerstoffdurchfluß, Inertgasdurchfluß, Zugabezeitpunkt, chemische Zusammensetzung und Menge der Zuschlagstoffe, optimiert werden. Die Kenntnis der Ist-Situation erlaubt, die Zielpunkte exakt anzufahren, z.B. können schon allein bei Kenntnis der chemischen Zusammensetzung und der Temperatur der Metallschmelze die fehlenden und noch zuzugebenden Materialien und Gasmengen zeitlich exakt mengen- und analysengenau eingebracht werden.The method according to the invention is based on knowing the actual situation to be determined Points in time during the procedure, whereby, as stated above, permanent knowledge the actual situation is optimal for at least the most important process steps method according to the invention results. Based on the knowledge of the actual state, i.e. the actual process variables, the process parameters, such as oxygen flow, inert gas flow, Time of addition, chemical composition and quantity of additives, optimized become. Knowing the current situation allows the target points to be approached exactly, e.g. can already with knowledge of the chemical composition and the temperature of the Metal melt the missing and still to be added materials and gas quantities in time precisely introduced in terms of quantity and analysis.
Der Schmelzablauf zur Herstellung einer Stahlschmelze speziell für den AOD-Prozeß würde folgendermaßen ablaufen:The melting process for producing a steel melt specifically for the AOD process would proceed as follows:
Mit dem Modell wird nach Vorgabe des jeweiligen Qualitätsproduktes das statische Prozeßverhalten für eine Prozeßgröße y = f (Stellgrößen, nicht beeinflußbare Prozeßgrößen) nachgebildet. Die daraus berechnete Prozeßendgröße y* ist ein typischer Qualitätsparameter des herzustellenden Produktes und weicht von der sich tatsächlich einstellenden Endgröße y mehr oder weniger ab.With the model, the static becomes according to the specification of the respective quality product Process behavior for a process variable y = f (manipulated variables, process variables that cannot be influenced) simulated. The final process variable y * calculated from this is a typical quality parameter of the product to be manufactured and deviates from the actual size y more or less.
Mit einer Modelladaption wird das Prozeßmodell verbessert, damit das Modellverhalten möglichst gut mit dem tatsächlichen Prozeßverhalten übereinstimmt.The process model is improved with a model adaptation, so that the model behavior matches the actual process behavior as closely as possible.
Mittels eines mit einem Prozeßoptimierer durchgeführten Optimierungsverfahrens werden Stellgrößen gefunden, die zu einem guten Prozeßverhalten führen. Zum Beispiel kann bei zu hoher Stahlschmelzetemperatur entweder die Sauerstoffzufuhr reduziert oder der Zugabezeitpunkt für Kühlschrott oder Legierungselemente geändert werden.By means of an optimization process carried out with a process optimizer Control variables found that lead to good process behavior. For example, at too high steel melt temperature either reduces the oxygen supply or the Time of addition for refrigerated scrap or alloying elements can be changed.
Da das Prozeßmodell zu einem bestimmten Prozentsatz auf unsicherem Wissen beruht, wird das Prozeßmodell anhand gewonnener Prozeßdaten adaptiert und verändert. Diese Adaption erfolgt mit der Prozeßmodelladaption, die auf Daten vergangener Prozeßzustände aufsetzt. Die Kontrolle der Prozeßergebnisse erfolgt durch Abfragen aus Plausibilität.Because the process model is based to a certain percentage on uncertain knowledge the process model is adapted and changed based on the process data obtained. This adaptation takes place with the process model adaptation, which is based on data from past process states. The process results are checked by plausibility queries.
Der prinzipielle Aufbau des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vereinfacht in Fig. 1 und Fig. 2 dargestellt, und zwar jeweils in Blockdiagrammform. Erfindungsgemäße Prozesse betreffend Entkohlung (DeC-Prozeß), Reduktion, Legierungsstoffzugabe und Kühlung sind in Blockdiagrammform in der Fig. 3, 4, 5 und 6 veranschaulicht. Die Fig. 7 und 8 zeigen Temperaturverlauf und chemische Analysewerte über den Prozeßablauf des nachstehenden Beispiels.The basic structure of the method according to the invention is simplified in FIG. 1 and FIG. 2, each in block diagram form. Processes according to the invention decarburization (DeC process), reduction, addition of alloys and cooling illustrated in block diagram form in Figs. 3, 4, 5 and 6. 7 and 8 show Temperature curve and chemical analysis values on the process flow of the following Example.
Als Prozeßmodellfunktionen sind folgende Funktionen vorgesehen:
Vor dem Start des Prozeßmodells ist die Kenntnis des Zustandes der Vorschmelze und Schlacke notwendig.Before starting the process model, knowledge of the state of the premelt and Slag necessary.
Die Anfangsanalyse, Analyse der Zuschlagstoffe und die eingebrachten Gasmengen sind ohne Schwierigkeiten genau bestimmbar und stehen jederzeit zur Verfügung. Die Kenntnis der Temperatur der Stahlschmelze, die Abgaszusammensetzung und die Analyse der Stahlschmelze beruht auf Momentaufnahmen, verwirklicht durch ein koninuierlich arbeitendes Temperaturmeß- und Analysesystem für die Metallschmelze, wie dies z.B. gemäß der WO 97/22859 oder WO 02/48661 erfolgt.The initial analysis, analysis of the aggregates and the quantities of gas introduced are can be determined without difficulty and are available at any time. The knowledge the temperature of the molten steel, the exhaust gas composition and the analysis of the Melting steel is based on snapshots, realized by a continuous Working temperature measuring and analysis system for the molten metal, such as e.g. according to WO 97/22859 or WO 02/48661.
Diese Kenntnis erlaubt erst das Optimieren und Ergänzen bestehender Modelle. Das beispielhaft erfindungsgemäß konzipierte AOD-Modell trägt dem Rechnung und wurde so aufgebaut, daß nach Kenntnis des Ist-Zustandes die Prozeßmodellparameter so angepaßt/geändert werden, daß die angestrebten Soll-Werte tatsächlich erreicht werden. Mit dieser Vorgehensweise wird erreicht, daß der FF-Verbrauch reduziert, die Durchflußmengen optimiert und damit reduziert und die ttt-Zeit verkürzt werden. Außerdem wird durch eine gezielte Einsatzstrategie die Menge an Zuschlagstoffen optimiert.This knowledge only makes it possible to optimize and supplement existing models. The exemplary AOD model designed according to the invention takes this into account and became so built that after knowing the actual state, the process model parameters so be adjusted / changed so that the desired values are actually achieved. With This procedure ensures that the FF consumption reduces the flow rates optimized and thus reduced and the ttt time can be shortened. In addition, a targeted application strategy optimizes the amount of aggregates.
Gemäß einem in Fig. 1 dargestellten AOD-Konverter 1 werden Sauerstoff und ein
Verdünnungsgas (Inertgas) sowohl über eine Toplanze 2 als auch über Düsen 3, die
unterhalb des Stahlschmelzbadniveaus 4 am Konverter 1 vorgesehen sind, in dessen Inneres
5 eingebracht. Der Konverter 1 ist, wie bei Stahlwerkskonvertern üblich, kippbar gelagert,
was nicht näher dargestellt ist. Der Konverter 1 ist weiters mit einer Einrichtung 6 zur
Temperaturmessung der Stahlschmelze 7 sowie einer Einrichtung 8 zur Bestimmung der
chemischen Analyse der Stahlschmelze 7 ausgestattet. Zusätzlich lassen sich mit
Meßeinrichtungen 9 und 10 die Durchflußmengen der über die Toplanze 2 und die Düsen 3
eingebrachten Gase feststellen. Das aus dem Konverter 1 austretende Abgas wird ebenfalls
mittels einer Einrichtung 11 hinsichtlich seiner chemischen Zusammensetzung hin
analysiert, welche Analyseneinrichtung 11 im Abgaskamin, der nicht näher dargestellt ist,
vorgesehen ist.According to an
Vor dem Start des Verfahrens werden von der in den Konverter 1 chargierten Stahlschmelze
7 Gewicht, chemische Analyse und Temperatur festgestellt. Auch von der auf der
Vorschmelze ruhenden Schlacke 12 werden Gewicht, chemische Zusammensetzung und
Temperatur bestimmt. Von den geplant einzubringenden Zuschlagstoffen sind ebenfalls
Gewicht, chemische Zusammensetzung und Temperatur bekannt.Before starting the process, the molten steel charged in the
Angaben über Stahlqualitäten und Abstichzustand beinhalten alle Grenz- und Zielwerte der Stahlelemente zum Abstichzeitpunkt sowie auch die Abstichtemperatur.Information about steel qualities and tapping condition include all limit and target values of Steel elements at the time of tapping as well as the tapping temperature.
Für die Modellrechnung werden vorteilhaft folgende untenstehende Daten als Ist-Prozeßgrößen
erhoben:
Die Bestimmung der Temperatur und der Konzentration eines Elementes in der
Stahlschmelze 7 erfolgt anhand nachstehender Definitionen:
Hierin bedeuten:
- f (..,t), g (...,t)
- zeitabhängige Funktionen
- t
- Zeit
- soll
- Soll-Wert
- ist
- Ist-Wert
- Zuschlagstoffe
- Legierungselemente, Kühlschrott, Schlackebildner, .....
- f (.., t), g (..., t)
- time-dependent functions
- t
- time
- should
- Target value
- is
- Actual value
- aggregates
- Alloy elements, cooling scrap, slag formers, .....
Für kurze Zeitintervalle ist es erforderlich, daß die Meßdaten den aktuellen Zustand in der
Stahlschmelze beschreiben.
For short time intervals it is necessary that the measurement data describe the current state in the molten steel.
Während der Modellrechnung werden die Werte der Elemente (%) und der Temperatur (°C) für Stahl, Schlacke, Abgas (Komponenten, Betrag) und die Wärmebilanz zum Zeitpunkt i nach dem Modellstart zyklisch berechnet.During the model calculation, the values of the elements (%) and the temperature (° C) for steel, slag, exhaust gas (components, amount) and the heat balance at time i calculated cyclically after model start.
Bilanziert werden die Gasphase, der Stahl und die Schlacke.The gas phase, the steel and the slag are balanced.
Dabei wird für die Bilanzierung eine Summe (kg oder Mol) für jedes Element/jeden Stoff in jedem Zeitabschnitt aufgestellt.A total (kg or mole) for each element / substance is used for the balancing set up at any time.
Die Bilanzgleichung für das Element x lautet:
- xk
- Anteil von x im Zugabestoff k
- Ausbringenk
- Ausbringen des Zuschlagstoffes k
- Gewicht xOxidation
- Gewicht des Stoffes x, der im Zeitabschnitt Dt oxidiert
- Gewicht xvap
- Verdampfungsverlust im Zeitabschnitt Dt
- x k
- Share of x in the additive k
- Spread k
- Application of the aggregate k
- Weight x oxidation
- Weight of the substance x that oxidizes in the period Dt
- Weight x vap
- Evaporation loss in the period Dt
Die Oxidations- und Reduktionsprodukte sind in der Schlackenphase und Gasphase zu berücksichtigen.The oxidation and reduction products are in the slag and gas phase consider.
Wichtige Reaktionen (diese sind in einer Datenbank hinterlegt) sind:
Der Ablauf des Iterations- und Rechenprozesses ist in den Fig. 3 und 4 anhand eines
logischen Plans dargestellt, wobei Fig. 3 für den Entkohlungsprozeß und Fig. 4 für den
Reduktionsprozeß maßgebend sind. Diesen Prozessen sind nachfolgende
Berechnungsformen zugrundegelegt.
Die Legierungsstoffberechnung verfolgt im wesentlichen zwei Ziele:
Ausgehend vom Zustand der Vorschmelze (chemische Analyse Stahlschmelze, Gewicht, Temperatur) werden alle notwendigen Zugaben auf die gezielte Abstichanalyse berechnet.Based on the condition of the premelt (chemical analysis of the molten steel, weight, Temperature), all necessary additions are calculated based on the targeted racking analysis.
Für die Auswahl der Legierungsstoffe zur Vorrechnung wird nach folgenden Kriterien entschieden:
- Kostenoptimierung, d.h. Kostenminimierung für jedes Legierungselement
- Zugabe von C>2% sind nur in
den steps 1, 2a, 2b gestattet - Cr-Zugabe: in
step 1 und 2a (50%), 2b (50%), Reduktion (Feineinstellung) - Ni-Zugabe: in step 2c (90%), restliche Zugabe in step 3 (30%), step 4 (20%), Reduktion (20%)
- MN-Zugabe: in step 2b (100% HCMn) oder in step 2b (50%) und Rest mit SiMn in Reduktionsphasen (wenn verfügbar)
- Zum Masseaufbau wird eine zusätzliche neutrale Zugabe mit Abstichanalyse berechnet.
- Cost optimization, ie cost minimization for each alloy element
- Addition of C> 2% is only allowed in
steps 1, 2a, 2b - Cr addition: in
step 1 and 2a (50%), 2b (50%), reduction (fine adjustment) - Ni addition: in step 2c (90%), remaining addition in step 3 (30%), step 4 (20%), reduction (20%)
- MN addition: in step 2b (100% HCMn) or in step 2b (50%) and the rest with SiMn in reduction phases (if available)
- An additional neutral addition with tapping analysis is calculated for mass build-up.
Eine Verschiebung des Zeitpunktes der Legierungsstoffzugabe zwischen den verschiedenen steps wird vorgenommen, um die gewünschte Temperatur einzuhalten.A shift in the timing of alloying between the different ones steps is done to maintain the desired temperature.
Der logische Plan zur Legierungsberechnung ist aus Fig. 5 zu ersehen.The logical plan for alloy calculation can be seen in FIG. 5.
Für die Kühlung werden vordringlich FeNi oder Ni, Kalk und/oder Schrott verwendet.FeNi or Ni, lime and / or scrap are primarily used for cooling.
Der Gesamtverbrauch an Kalk und Dolo richtet sich nach dem Si-Eintrag und SiO2 input
während des gesamten Prozesses:
Der logische Plan für die Berechnung des Kalk/Doloverbrauchs ist in Fig. 6 wiedergegeben.The logical plan for calculating the lime / dolo consumption is shown in FIG. 6.
Vorzugsweise werden für das Prozeßmodell folgende Modellfunktionen eingesetzt:
- Badspiegelberechnung
- Chargiermodell
- Thermische Modellberechnung
- Analyseberechnung
- Stickstoff Modell
- DeC-Modell
- DeC-Modell (Feinabstimmung Abstich)
- Reduktionsmodell
- DeS-Modell
- Neutrales Zuschlagstoff-Modell
- Legierungsmodell
- Abstich-Modell
- Temperatur-Modell
- T-Kontroll-Modellfunktion
- Reblow-Modell
- Badspiegelberechnung
- Chargiermodell
- Thermal model calculation
- analysis calculation
- Nitrogen model
- DeC model
- DeC model (fine-tuning racking)
- reduction model
- THe model
- Neutral aggregate model
- alloy model
- Racking model
- Temperature model
- T-control model function
- Reblow model
Die Ergebnisse der Modellberechnung werden kontinuierlich mit den Ist-Werten der Stahlschmelzetemperatur, Schlacketemperatur, Analyse der Stahlschmelze und der Abgasmessung verglichen.The results of the model calculation are continuously updated with the actual values of the Melting steel temperature, slag temperature, analysis of the molten steel and the Exhaust gas measurement compared.
Anhand des nachstehenden Prozeßablaufes ist die Herstellung der Qualität AISI 304
ausgehend vom eingesetzten Rohstahl bis zum Fertigprodukt veranschaulicht. Die Fig. 7 und
8 zeigen den Verlauf der Temperaturänderung sowie den Verlauf der Änderung der
chemischen Analyse (für C, Mn, Cr, Ni) bei diesem Prozeßablauf. The following process flow is used to manufacture the
[Nm3/min]O 2 lance
[Nm 3 / min]
[Nm3/min]O 2 nozzles
[Nm 3 / min]
[Nm3/min]N 2 lance
[Nm 3 / min]
[Nm3/min]Ar-lance
[Nm 3 / min]
[%]Target salary C
[%]
[°C]target temperature
[° C]
- CRE step 1:CRE step 1:
- durchschnittlich 78%average 78%
- CRE gesamt:CRE total:
- durchschnittlich 68%68% on average
- Einsatzgewicht:
- Stahl 86,5 t
Schlacke: 0,6 t
Medienverbräuche: siehe
- Zugabe:
Dolomit 1500 kg
Kalk 2000 kg
FeNi 1500 kg
Behandlungszeit step 1: 11,25 Minuten
- Operating weight:
- Steel 86.5 t
Slag: 0.6 t
Media consumption: see table 1
- addition:
- Dolomite 1500 kg
Lime 2000 kg
FeNi 1500 kg
Treatment time step 1: 11.25 minutes
- Zugaben:
- Kalk 1000 kg
FeNi 1000 kg
Behandlungszeit step 2: 4,83 Minuten
- Add-ons:
- Lime 1000 kg
FeNi 1000 kg
Treatment time step 2: 4.83 minutes
- Zugabe:
Kalk 1500 kg
Behandlungszeit step 3: 5,66 Minuten
- addition:
-
Lime 1500 kg
Treatment time step 3: 5.66 minutes
- Zugabe:
- Kalk 480 kg
Shredder 1000 kg
Behandlungszeit step 4: 7, 92 Minuten
- addition:
- Lime 480 kg
Shredder 1000 kg
Treatment time step 4: 7, 92 minutes
Zugabe:
Temperatur nach step 5: 1752°C
Behandlungszeit step 5: 16,08 Minuten
addition:
Temperature after step 5: 1752 ° C
Treatment time step 5: 16.08 minutes
- Zugabe:
- CaF2 710 kg
SiMn 900 kg
FeSi 1602 kg
Nimet 90 kg
Kühlmittel ss 500 kg
- addition:
- CaF2 710 kg
SiMn 900 kg
FeSi 1602 kg
Nimet 90 kg
Coolant ss 500 kg
Abstichgewicht: 90,5 t
Schlacke: 9,478 t
Tapping weight: 90.5 t
Slag: 9.478 t
Die Kurvenverläufe der in den in Fig. 7 und 9 dargestellten Diagramme lassen erkennen, daß eine nahezu vollständige Übereinstimmung mit den Soll-Kurven herrscht. Dies bedeutet, daß der tatsächliche Prozeßablauf dem vorgegebenen idealen Prozeßablauf folgt und die Zielwerte mit nur geringen Abweichungen, die - so überhaupt vorhanden - nur durch Meßungenauigkeiten verursacht werden können. Ermöglicht ist dies durch den erfindungsgemäß vorgesehenen sofortigen Eingriff in das Prozeßgeschehen, sollten aufgrund der Meßergebnisse und der darauf aufbauenden Simulation, d.h. Vorrausrechnung der zu erwartenden Ergebnisse, Abweichungen von den Zielwerten zu erwarten sein.The curves of the diagrams shown in FIGS. 7 and 9 show that there is almost complete agreement with the target curves. This means that the actual process flow follows the predetermined ideal process flow and the Target values with only slight deviations, which - if at all - only through Measurement inaccuracies can be caused. This is made possible by the Immediate intervention in the process that is provided according to the invention should be based on the measurement results and the simulation based on them, i.e. Precalculation of the expected results, deviations from the target values can be expected.
Ergänzend dazu kommt noch der Lerneffekt für dieses dynamische Modell aufgrund bereits durchgeführter Prozeßabläufe.In addition to this, there is already the learning effect for this dynamic model carried out processes.
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