EP2423336A1 - Verfahren zur Temperaturkontrolle des Metallbades während des Blasprozesses in einem Konverter - Google Patents
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- F27D2019/0006—Monitoring the characteristics (composition, quantities, temperature, pressure) of at least one of the gases of the kiln atmosphere and using it as a controlling value
- F27D2019/0018—Monitoring the temperature of the atmosphere of the kiln
- F27D2019/0021—Monitoring the temperature of the exhaust gases
Definitions
- the invention relates to a method for controlling the blowing process in a converter, wherein the time course of the blowing process is controlled by determining the temperature and the carbon content of the metal bath and by exhaust gas analyzes.
- the measurement and control of the metal bath temperature is an essential target variable at the end of the converter process.
- a non-contact measurement of the metal bath temperature with, for example, a radiation meter separates, because on the molten metal floats a thick slag layer whose temperature is indefinitely lower and in addition dust and hot exhaust gases make the measurement difficult. It is therefore customary to interrupt the converter process for manual temperature measurement in order, for example, to introduce measuring lances with end-mounted thermocouples into the molten metal. The time required for this complicates the process control and the process flow. As a result, were continuous In situ temperature measurements of the metal bath temperature during the converter process were proposed, which led to a significant increase in efficiency.
- WO 2007/079894 A1 describes a converter with a measuring device for the optical temperature determination of the molten metal, wherein the electromagnetic radiation emitted by the metal is passed through an optical waveguide for determining the temperature of the metal to an optical detector.
- the object is achieved with the characterizing features of claim 1, characterized in that for temperature control and estimation of the temperature of the metal bath measured by a T-Sub model continuously exhaust gas dedusting T W (t) with the acyclically determined actual metal bath temperature T M (t inb ) are combined to form a calculated metal bath temperature T M (t) and the resulting temperature values are linked to the control signals calculated in a converter model for blowing.
- the T-Sub model is independent of the converter model and has a higher-level function.
- the converter model calculates the O 2 quantities and provides the control signal for blowing, while the T-Sub model tracks the steel temperature in the converter based only on the exhaust gas temperature.
- the exhaust gas temperature with the difference of the instantaneous metal bath and exhaust gas temperature becomes a calculated temperature T M (t) of the metal bath combined.
- FIG. 1 is shown in the form of a graph, the time course of the blowing process with the measured exhaust gas temperatures T W (t) during blowing and the setpoint end temperature T A (t f ) of the metal bath. To complete the information on the chemical constituents of the exhaust gas are listed, but will not be discussed in detail.
- FIG. 1 is shown as a dashed curve.
- FIG. 2 is a possible linkage of the T-Sub model 1 drawn with a converter model 2, wherein this linkage is brought about by corresponding branches and merging of the predetermined setpoint signals 3, the measured input signals 4 and the calculated output signals 5.
Abstract
Description
- Verfahren zur Temperaturkontrolle des Metallbades während des Blasprozesses in einem Konverter
- Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kontrolle des Blasprozesses in einem Konverter, wobei durch Ermittlung der Temperatur und des Kohlenstoffgehaltes des Metallbades sowie durch Abgasanalysen der zeitliche Verlauf des Blasvorgangs gesteuert wird.
- Neben der mit einer Zeitverzögerung verbundenen Bestimmung des Kohlenstoffgehaltes ist die Messung und Regelung der Metallbadtemperatur eine wesentliche Zielgröße am Ende des Konverterprozesses.
- Eine berührungslose Messung der Metallbadtemperatur mit beispielsweise einem Strahlungsmessgerät scheidet aus, weil auf der Metallschmelze eine dicke Schlackeschicht schwimmt, deren Temperatur unbestimmt niedriger ist und zusätzlich Staub und heiße Abgase die Messung erschweren. Es ist deshalb üblich, zur manuellen Temperaturmessung den Konverterprozess zu unterbrechen, um beispielsweise Messlanzen mit endseitig angebrachten Thermoelementen in das geschmolzene Metall einzuführen. Die hierfür benötigte Zeitspanne erschwert die Prozesssteuerung und den Prozessablauf. In der Folge wurden deshalb kontinuierliche in situ Temperaturmessungen der Metallbadtemperatur während des Konverterprozesses vorgeschlagen, die zu einer deutlichen Effizienzsteigerung führten.
- So wird in der
EP 0 208 067 B1 eine Vorrichtung zur Temperaturmessung an einem Konverter beschrieben, bestehend aus einem in die Stahlschmelze hineinragenden, geradlinig verlaufenden Kanal mit einem angebauten Strahlungsmessgerät, durch den ein inertes Gas mit hoher Strömungsgeschwindigkeit gegen die Stahlschmelze geführt wird, wobei das Strahlungsmessgerät die Temperatur der durch den Kanal fallenden Strahlung und der durch das Gas aus der Stahlschmelze herausgelösten Partikel bestimmt. - In der
WO 2007/079894 A1 wird ein Konverter mit einer Messvorrichtung zur optischen Temperaturbestimmung des geschmolzenen Metalls beschrieben, wobei die vom Metall emittierte elektromagnetische Strahlung durch einen Lichtwellenleiter zur Bestimmung der Temperatur des Metalls zu einem optischen Detektor geleitet wird. - Schließlich ist aus der
DT 27 07 502 A1 - Gleichzeitiges Messen der Temperatur und des Kohlenstoffgehaltes des geschmolzenem Stahls zu einer geeigneten Zeit (Nachweiszeitpunkt) während des Verlaufs des Blasprozesses ohne Unterbrechung der Sauerstoffzufuhr,
- kontinuierliches Messen der Menge und der Zusammensetzung der Abgase nach diesem Nachweiszeitpunkt,
- kontinuierliches Messen der Menge des Sauerstoffs, der nach dem Nachweiszeitpunkt zugeführt werden muss.
- Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Abschätzung der Temperatur des Metallbades als ein einfaches und unkompliziertes Werkzeug zur Prozesssteuerung anzugeben.
- Die gestellte Aufgabe wird mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 dadurch gelöst, dass zur Temperaturkontrolle und Abschätzung der Temperatur des Metallbades die von einem T-Sub-Modell kontinuierlich vor der Abgasentstaubung gemessenen Abgastemperaturen TW(t) mit der azyklisch ermittelten tatsächlichen Metallbadtemperatur TM(tinb) zu einer kalkulierten Metallbadtemperatur TM(t) kombiniert werden und die so erhaltenen Temperaturwerte mit den in einem Konvertermodell berechneten Steuersignalen zum Blasen verknüpft werden.
- Das T-Sub-Modell ist unabhängig von dem Konvertermodell und hat übergeordnete Funktion. So errechnet beispielsweise das Konvertermodell die O2-Mengen und liefert das Steuersignal zum Blasen, während das T-Sub-Modell die Stahltemperatur im Konverter nur auf Basis der Abgastemperatur verfolgt. Ab einem bestimmten Zeitpunkt tinb, an dem die so genannte Inblow-Messung durchgeführt wird (die Stahltemperatur wird mit der Sublanze oder Handmessung ermittelt), wird die Abgastemperatur mit der Differenz der momentanen Metallbad- und Abgastemperatur zu einer kalkulierten Temperatur TM(t) des Metallbades kombiniert.
- Zur Berechnung der kalkulierten Metallbadtemperaturen TM(t) sind die mit Hilfe der zum Zeitpunkt tinb azyklisch ermittelte tatsächliche Metallbadtemperatur TM(tinb), die Abgastemperatur TW(tinb) und die kontinuierlich gemessenen Abgastemperaturen TW(t) durch folgenden Rechnungsgang miteinander verknüpft:
- a) Berechnung der konstanten Temperaturdifferenz ΔT zwischen der gemessenen tatsächlichen Metallbadtemperatur TM(tinb) zum Zeitpunkt tinb der Inblow-Messung und der gemessenen Abgastemperatur Tw(tinb) zu demselben Zeitpunkt als
- b) Kalkulation der Metallbadtemperatur TM(t) mit Einbeziehung der azyklisch gemessenen Abgas- und Metalltemperatur TW(tinb), TM(tinb) und der durch das T-Sub-Modell (1) kontinuierlich gemessenen Abgastemperaturen TW(t) mit
- c) Die nach Gleichung (1) und (2) kalkulierte Metallbadtemperatur TM(t) wird mit der Sollwert-Endtemperatur TA(tf) zur Bestimmung des Blasendes durch kontinuierliche Differenzbildung verglichen:
- Wenn die Differenz einen vorbestimmten ΔT-Parameter, beispielsweise + 10 K erreicht, wird dem Operator mitgeteilt, dass die vorgesehene Temperatur TA(tf) erreicht worden ist.
- In Abhängigkeit von dem bei diesem Zeitpunkt gemessenen Kohlenstoffgehalt des Metallbades, angestrebt wird hier der Sollwert Caim, ergeben sich für den Operator folgende weitere durchzuführende Maßnahmen:
- Caim ist erreicht und TA(tf) ist nicht erreicht weiteres Blasen
- Caim ist nicht erreicht und TA(tf) ist nicht erreicht weiteres Blasen
- Caim ist nicht erreicht und TA(tf) ist erreicht weiteres Blasen (mit entsprechender Kühlung)
- Caim ist erreicht und TA(tf) ist erreicht Blasende.
- Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden nachfolgend an in schematischen Zeichnungsfiguren dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.
- Es zeigen:
- Figur 1
- Zeitlicher Verlauf des Blasprozesses,
- Figur 2
- Kombination des T-Sub-Modells mit dem Konvertermodell.
- In der
Figur 1 ist in Form eines Diagramms der zeitliche Verlauf des Blasprozesses mit den gemessenen Abgastemperaturen TW(t) während des Blasens sowie die Sollwert-Endtemperatur TA(tf) des Metallbades dargestellt. Zur Vervollständigung sind auch Angaben über die chemischen Bestandteile des Abgases aufgeführt, auf die aber nicht näher eingegangen wird. - Nach einem Prozessverlauf von ca. 14 Minuten wurde eine Inblow-Messung durchgeführt und dieser Zeitpunkt in Form einer gepunkteten vertikalen Gerade tinb eingezeichnet. Zu diesem Zeitpunkt tinb wurden eine Abgastemperatur Tw(tinb) von 831°C und eine Metallbadtemperatur TM(tinb) von 1550 °C gemessen. Diese Inblow-Messwerte ergeben mit den kontinuierlich ermittelten Abgastemperaturen TW(t) dann die nach den Gleichungen (1) und (2) berechnete kalkulierte Metallbadtemperatur TM(t), die in der
Figur 1 als gestrichelte Kurve eingezeichnet ist. Sobald sich diese Kurve TM(t) mit der Sollwert-Endtemperatur TA(tf) mit einem ΔT-Parameter von beispielsweise ± 10 K schneidet, wird der Prozesszustand bezüglich der Temperatur erreicht und das Blasen kann, wenn auch der gewünschte Kohlenstoffgehalt im Metallbad erreicht ist, gestoppt werden. Dieser Zeitpunkt ist in derFigur 1 mit einer vertikalen Linie 10 eingezeichnet. - In der
Figur 2 ist eine mögliche Verknüpfung des T-Sub-Modells 1 mit einem Konvertermodell 2 eingezeichnet, wobei diese Verknüpfung durch entsprechende Abzweigungen und Zusammenführungen der vorgegebenen Sollwertsignale 3, der gemessenen Eingangssignale 4 und der berechneten Ausgangssignale 5 herbeigeführt ist. -
- 1
- T-Sub-Modell
- 2
- Konvertermodell
- 3
- Sollwertsignale
- 4
- Eingangsignale
- 5
- Ausgangsignale
- 10
- Zeitpunkt wenn TM(t) = TA(tf)
- tinb
- Zeitpunkt der Inblow-Messung
- TM(tinb)
- gemessene tatsächliche Metallbadtemperatur zum Zeitpunkt tinb
- TW(tinb)
- gemessene tatsächliche Abgastemperatur zum Zeitpunkt tinb
- TW(t)
- kontinuierlich gemessene Abgastemperatur
- TM(t)
- kalkulierte Metallbadtemperatur
- TA(tf)
- Sollwert-Endtemperatur des Metallbades
Claims (3)
- Verfahren zur Kontrolle des Blasprozesses in einem Konverter, wobei durch Ermittlung der Temperatur und des Kohlenstoffgehaltes des Metallbades sowie durch Abgasanalysen der zeitliche Verlauf des Blasvorgangs gesteuert wird,
dadurch gekennzeichnet,
dass zur Temperaturkontrolle und Abschätzung der Temperatur des Metallbades die von einem T-Sub-Modell (1) kontinuierlich vor der Abgasentstaubung gemessenen Abgastemperaturen (TW(t)) mit der azyklisch ermittelten tatsächlichen Metallbadtemperatur (TM(tinb))zu einer kalkulierten Metallbadtemperatur (TM(t)) kombiniert werden und die so erhaltenen Temperaturwerte durch Vergleich mit der Sollwert-Endtemperatur (TA(tf)) des Metallbades mit den in einem Konvertermodell (2) berechneten Steuersignalen zum Blasen verknüpft werden. - Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass zur Kalkulation der Metallbadtemperaturen (TM(t)) die zu einem Zeitpunkt (tinb, 10) mit einer Sublanze oder manuell azyklisch ermittelte tatsächliche Metallbadtemperatur (TM(tinb)) mit den zu diesem Zeitpunkt gemessenen Abgastemperatur (TW(tinb)) sowie den kontinuierlich gemessenen Abgastemperaturen (Tw(t)) durch folgenden Rechnungsgang miteinander verknüpft sind:a) Berechnung der konstanten Temperaturdifferenz (ΔT) zwischen der Sollwert-Endtemperatur (TA(tf)) des Metallbades und der gemessenen tatsächlichen Metallbadtemperatur (TM(tinb)) mitb) Kalkulation der Metallbadtemperatur (TM(t)) mit Einbeziehung der gemessenen Abgas- und Metalltemperatur (Tw(tinb), TM(tinb)) und der durch das T-Sub-Modell (1) kontinuierlich gemessenen Abgastemperaturen (TW(t)) mitzur Bestimmung des Blasendes, das dann erreicht ist, wenn die Differenz einen vorbestimmten ΔT-Parameter, beispielsweise ± 10 K erreicht und der angestrebte Kohlenstoffgehalt (Caim) des Metallbades gleichfalls erreicht ist. - Verfahren nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass bei Erreichen der vorgesehenen Temperatur (TA(tf)) in Abhängigkeit von dem bei diesem Zeitpunkt gemessenen Kohlenstoffgehalt des Metallbades, angestrebt wird hier der Sollwert (Caim), folgende weitere Maßnahmen durchzuführen sind:• Caim ist erreicht und TA(tf) ist nicht erreicht weiteres Blasen • Caim ist nicht erreicht und TA(tf) ist nicht erreicht weiteres Blasen • Caim ist nicht erreicht und TA(tf) ist erreicht weiteres Blasen mit entsprechender Kühlung • Caim ist erreicht und TA(tf) ist erreicht Blasende.
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