EP3201367A1 - Verfahren und vorrichtung zum bestimmen des zeitpunktes der zündung bei einem sauerstoffblasverfahren - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum bestimmen des zeitpunktes der zündung bei einem sauerstoffblasverfahren

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EP3201367A1
EP3201367A1 EP15750684.1A EP15750684A EP3201367A1 EP 3201367 A1 EP3201367 A1 EP 3201367A1 EP 15750684 A EP15750684 A EP 15750684A EP 3201367 A1 EP3201367 A1 EP 3201367A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
oxygen
time
exhaust gas
determining
ignition
Prior art date
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Granted
Application number
EP15750684.1A
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English (en)
French (fr)
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EP3201367B1 (de
Inventor
Bernhard Voglmayr
Franz Hartl
Andreas ROHRHOFER
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Primetals Technologies Austria GmbH
Original Assignee
Primetals Technologies Austria GmbH
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Publication date
Application filed by Primetals Technologies Austria GmbH filed Critical Primetals Technologies Austria GmbH
Publication of EP3201367A1 publication Critical patent/EP3201367A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP3201367B1 publication Critical patent/EP3201367B1/de
Active legal-status Critical Current
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    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
    • C21C5/00—Manufacture of carbon-steel, e.g. plain mild steel, medium carbon steel or cast steel or stainless steel
    • C21C5/28—Manufacture of steel in the converter
    • C21C5/30—Regulating or controlling the blowing
    • C21C5/35—Blowing from above and through the bath
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
    • C21C5/00—Manufacture of carbon-steel, e.g. plain mild steel, medium carbon steel or cast steel or stainless steel
    • C21C5/28—Manufacture of steel in the converter
    • C21C5/38—Removal of waste gases or dust
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
    • C21C5/00—Manufacture of carbon-steel, e.g. plain mild steel, medium carbon steel or cast steel or stainless steel
    • C21C5/28—Manufacture of steel in the converter
    • C21C5/42—Constructional features of converters
    • C21C5/46—Details or accessories
    • C21C5/4673—Measuring and sampling devices
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D19/00—Arrangements of controlling devices
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D21/00—Arrangements of monitoring devices; Arrangements of safety devices
    • F27D21/0014—Devices for monitoring temperature

Definitions

  • the invention relates to a method for determining the time of ignition in the inflation process, in particular in the case of the LD process, in a converter in which the oxygen amount value and the exhaust gas temperature value are determined, and a corresponding device.
  • the aim of steelmaking is to produce steel, ie iron alloys with low carbon content and desired properties such as hardness, rust resistance or ductility.
  • the pig iron is refined with oxygen.
  • the oxidation process which lowers the carbon content (the refining), provides enough heat in these processes to keep the steel liquid, so external heat input is not necessary in the converters.
  • the blowing process can also be subdivided into inflation and bottom blowing processes. Bottom blowing techniques include the Bessemer process, which
  • the best known inflation method is the LD method.
  • the blowing time is between 10 and 20 minutes and is chosen so that the desired decarburization and the combustion of unwanted admixtures and the desired final temperature can be achieved.
  • the finished steel will tapped into pans by tilting the converter vessel. First, the steel bath is tapped with a temperature of more than 1,600 ° C through the tap hole in a pan, then the slag is poured off over the converter edge.
  • the converter may be mounted in a "doghouse" which has slidable gates and is designed to protect the environment from expulsion from the converter and to direct gas leakage between the converter manifold and the exhaust gas chimney into the chimney or to the secondary degas Lining is mainly used for hematite plates, certain zones are given a refractory lining or, in the case of the flexible ceiling, also plates made of heat-resistant steel.
  • the combustion in the converter does not begin immediately with the beginning of the injection of oxygen, but is usually delayed by a few seconds up to 90 seconds, and then spontaneously use at an unpredictable time. Knowing the exact timing of ignition is very important because only from that point on oxygen will react in reaction with the melt, and the actual duration of this reaction will be critical to process control and steel quality, especially its carbon content. Together with other parameters, the time of ignition allows the blowing process to be controlled from beginning to end. Accurate knowledge of the timing of ignition can improve the quality of the steel and eliminate re-injection of oxygen (post-blowing) or re-carburizing (combined with renewed sulfur input).
  • the repeatability of the blowing process is improved, which also has a positive effect on the further steps of the process chain, such as secondary metallurgy.
  • Currently used methods are based on manual input or not completely reliable automated systems. So far, the time of ignition by the operator was determined by observing the converter and thus the timing of the Ignition manually entered into the process control. Heavy smoke and dust, however, affect the clear ignition detection by the operator, as well as inability or possible inattentiveness of the operator. However, this method is associated with a time delay between the actual time of ignition and the detection of the time of ignition of several seconds, often up to 30 seconds. However, such a time-delayed determination of the timing of the ignition is disadvantageous for the process management. In addition, the timing of the ignition in hindsight, not exactly, but only approximately determined.
  • the thermal expansion in the head of the lance can also be used to determine the time of ignition (by means of strain gauges).
  • strain gauges the time of ignition
  • the operating personnel can directly see the reaction and detect the ignition timing.
  • An open doghouse always carries an immense security risk.
  • the ignition timing can be set manually by pressing a button.
  • an installed camera allows the operator to track the reaction on a monitor.
  • An automatic optical method is the connection of the camera recording with an evaluation system, which analyzes the image material and thus automatically passes the ignition point to the process model.
  • the solutions with video camera have a high installation costs result, since the camera cooled accordingly and a non-pollutable opening so a clear view of the converter mouth must be guaranteed. From DE 10 2012 224 184 AI is known in the context of a
  • Oxygen blowing process to detect several operating variables and to determine target sizes of the operation based on a linkage of the operating variables.
  • operating variables including the exhaust gas composition, the exhaust gas temperature and the radiant power of the converter flame called.
  • Target values are called a final carbon content, temperature and composition of the melt.
  • Reaction gases of about about 1100 ° C, preferably about 1200 ° C, occurs and thus represents the time of ignition.
  • the control current of the photocell triggers the measurement for the predetermined "metallurgical" amount of oxygen.
  • a disadvantage of the method of AT 299283 B is that it provides only a single data value, which is often insufficient for the reliable igniter detection of the inflation process.
  • the photocell could also be triggered by a single failure, such as a single spark close to the photocell, although the actual ignition of the oxygen has not yet taken place.
  • CCD image sensor and received by the sensor measured radiation intensity determines a course of the radiation intensity over time and the time at which a predetermined radiation intensity or a predetermined increase in the radiation intensity is reached, as the time of ignition determines.
  • a first object of the invention to provide a method which allows a reliable and redundant determination of the time of ignition.
  • a second object is the specification of a device which is particularly suitable for
  • Performing the method is suitable.
  • an oxygen amount value for the amount of the inflated oxygen and an exhaust gas temperature value for the current exhaust gas temperature is determined in the produced by the oxygen blowing exhaust gases and that time at which a predetermined oxygen limit for the amount of oxygen and at the same time a predetermined exhaust gas temperature limit value in the exhaust gas is reached, is defined as the time of ignition.
  • the object related to the device is achieved by the specification of a device for determining the time of ignition in an oxygen blowing method, in particular in the LD method, comprising a converter which is provided for injecting oxygen, wherein a determination of an oxygen amount value for the amount of is provided inflated oxygen and a determination of an exhaust gas temperature value for the current exhaust gas temperature is provided in the resulting by the oxygen blowing exhaust gases and the time at which a reaching a predetermined oxygen limit for the amount of oxygen and at the same time a predetermined exhaust gas temperature limit is effected in the exhaust gas is determined as the time of ignition.
  • oxygen is blown onto the liquid metal melt.
  • This cumulative, blown 0 2 amount is measured via, for example, a volumetric flow sensor and, for example, transmitted to a computer system together with the currently measured exhaust gas temperature value. It has been recognized that as soon as the ignition has occurred, an increase in the exhaust gas temperature value can be detected. Exceeds this value a preset limit value with the simultaneous presence of a certain inflated 0 2 amount, it can be concluded that an ignition. That is, by an AND operation of the 0 2 - and temperature condition, for example in the form 0 2 amount> 270 Nm3 and temperature> 500 ° C, resulting in a very robust and reproducible ignition condition, the relatively unreliable ignition detection by the operator makes obsolete.
  • the invention By the invention, a reliable automatic ignition detection is possible.
  • the invention also makes it possible to achieve the target values of the process model more precisely. Also, a reduction of Nachblasroutinen done and 0 2 , which is required in the blowing process can be saved. According to the invention, a generation of reproducible steel grades is now possible.
  • a cost-effective implementation is possible if a 0 2 volumetric flow measurement already exists. The installation of such a measurement must be further cost-effectively retrofitted, if this is not available.
  • a maximum utilization of crucible gas can be achieved, since this can be done reliably via the primary dedusting in the gasometer.
  • the exhaust gas temperature value is detected at an exhaust gas chimney, in this case in particular at the vertical section of the exhaust gas chimney or at the section which is arranged in fluidic terms before the evaporative cooler inlet.
  • the exhaust gas temperature value may be detected at an evaporative cooler inlet of an evaporative cooler.
  • the oxygen amount value and the exhaust gas temperature value are determined continuously.
  • the oxygen amount value and the exhaust gas temperature value may be determined continuously after the start of the inflation of the oxygen and / or during the inflation or during the inflation process.
  • simplification in the method can be brought about by fewer measured values.
  • other positions are conceivable.
  • the oxygen amount value is determined by means of a volume flow sensor.
  • the oxygen is injected by means of a lance in the converter, the lance is connected to an oxygen supply with valve.
  • the determination of the oxygen quantity value is now preferably carried out by means of a volumetric flow sensor mounted in the region of the valve, in particular on the valve. There, a particularly simple determination of the oxygen amount value is possible.
  • the oxygen limit amount value and / or the exhaust gas limit temperature value are preferably determined empirically. That that the
  • Limits for signaling an ignition e.g. be determined empirically on the basis of a series of measurements. These can vary, for example, depending on the converter and converter content.
  • the limit values can be stored in a database. These can also be updated at certain intervals.
  • the currently measured exhaust gas temperature value and the oxygen amount value is transmitted to a computing unit.
  • the arithmetic unit comprises an evaluation algorithm which compares at least the currently measured exhaust gas temperature value and the oxygen quantity value with the exhaust gas limit temperature value and oxygen limit quantity value.
  • the evaluation algorithm is activated in the arithmetic unit only at the beginning of the oxygen blowing.
  • the evaluation algorithm can be activated in the arithmetic unit only during the oxygen blowing.
  • oxygen is blown onto the liquid metal melt.
  • This cumulative, blown 0 2 quantity is measured, for example, via a volumetric flow sensor and transmitted to a computer system together with the currently measured exhaust gas temperature value.
  • the evaluation algorithm runs on the computer system.
  • the evaluation algorithm is now based on the following contexts: If the ignition has taken place, then an increase in the exhaust gas temperature value can be ascertained. If this value exceeds a preset limit value while a certain amount of inflated O 2 is present , ignition can be concluded.
  • a feedback from the currently active process phase enables the evaluation to be actively activated.
  • the evaluation algorithm may be inactive during charging, after-blowing, parting, etc., but active at the beginning of the blowing cycle.
  • a monitoring of the relationship between a temperature increase and the oxygen amount value can be provided in the computing unit.
  • HMI Human-Machine-Interface System
  • Computer system in particular a computer system, also be monitored. If this relationship does not occur after a sufficiently long time, then a problem in the blowing process can be assumed. This alarm can be fed to an alarm system or displayed to operators using a user interface (HMI) or other mobile visualization device.
  • HMI user interface
  • a camera may be provided with a sensor containing a plurality of photodiodes, preferably with a CCD image sensor, wherein the camera is aligned with its optical axis on a gap between a converter mouth and a hood, and a computer for evaluating the images of the camera wherein the computer is programmed to determine a course of the radiation intensity over time on the basis of the radiation intensity recorded by the sensors.
  • the inventive method and the device according to the invention a reliable automatic ignition detection is possible. Also, the accuracy of the triggering time can continue increase. Also, a more exact achievement of the target values of the underlying process model as well as a reduction of Nachblasroutinen is achievable.
  • 0 2 which is required in the blowing process, saved.
  • Reliable automatic ignition detection ensures the production of reproducible steel grades. This means that better set process models enable the production of better steel grades. Particularly advantageous is the reduction of the risk of explosion in the secondary dedusting detected by too late ignitions of the 0 2 -Blasvons. Also, a cost-effective implementation of the method or the device is possible because the 0 2 volume flow measurement is easy to install. A maximum use of crucible gas is possible because this reliable over a
  • FIG. 1 shows a lateral sectional view of a converter with sensor according to the invention
  • Fig. 1 the converter 1 is shown, in which there is to be refurbished insert, namely scrap and lumpy Pig iron 2 and liquid pig iron 3.
  • the exhaust stack 4 is arranged. This can be subdivided into different sections and fluidly connected to an evaporator cooler 16.
  • the raisable and lowerable lance 7 is inserted through the opening 8 of the exhaust stack 4 in the converter 1.
  • the lance 7 descends from the position H 2 , in which the lance
  • the reaction gases 10 rise from the converter 1, which consist mainly of carbon monoxide (CO).
  • the exhaust hood 5 is then, as shown in Fig. 1, open so that so-called false air 11 flows through the gap between the hood 5 and converter 1 and its converter mouth.
  • the carbon monoxide of the reaction gases 10 burns with air.
  • the incipient combustion of the blast oxygen with the carbon from the pig iron produces white glowing flames or gases.
  • Ignition signal automatically after a sufficiently long time generated, which is a greatly delayed signal compared to the actual ignition timing.
  • the proposed method or device is based on the analysis of the oxygen amount value, ie the cumulative amount of blown O 2 , in conjunction with the exhaust gas temperature value located in the exhaust gas. These two parameters have a clear relationship, whereby a detonation detection is realized.
  • an oxygen amount value 110 for the amount of inflated oxygen and an exhaust gas temperature value 20 for the current exhaust gas temperature in the exhaust gas produced by the oxygen blowing method are determined and the time at which a predetermined oxygen limit for the amount of oxygen and at the same time a predetermined exhaust gas temperature limit in the exhaust gas is reached, as the timing of the ignition sets.
  • the oxygen amount value 110 which is also referred to below as the blown 0 2 amount 110, is measured, for example via a volumetric flow sensor and transmitted together with the currently measured exhaust gas temperature value 20 to a computer system 40.
  • the evaluation system 30 runs on the computer system 40.
  • the exhaust gas temperature value 20 can be displayed, for example, at
  • Evaporative cooler inlet 15 are detected.
  • the exhaust-gas temperature value 20 can also be detected at the exhaust-gas stack 4 (FIG. 1), in particular the section 14 of the exhaust-gas chimney 4 (FIG. 1), which is connected directly before the evaporative cooling-medium inlet 15 (FIG. 1). It can also be detected on the vertical section 17 (FIG. 1) of the exhaust gas chimney 4 (FIG. 1). At these points, the attachment of a temperature sensor 18 (FIG 1) is particularly simple.
  • the oxygen amount value 110 and the exhaust gas temperature value 20 may be determined continuously or may also be determined continuously after the start of the inflation of the oxygen and / or during the inflation. Others too
  • the evaluation algorithm 30 is now based on the following relationships: If the ignition has taken place, then an increase in the exhaust gas temperature value 20 can be ascertained. Exceeds this exhaust gas temperature value 20 a preset limit with the simultaneous presence of a certain inflated 0 2 amount 110, it can be concluded that an ignition.
  • an AND combination of the O 2 and temperature conditions for example in the form of oxygen quantity> 270 Nm 3 AND exhaust gas temperature value> 500 ° C.
  • the oxygen limit value to be determined in advance for the amount of oxygen and the exhaust gas temperature limit value to be determined in advance for signaling an ignition can be determined empirically on the basis of a series of measurements. These can vary, for example, depending on the converter. It can
  • the evaluation can be actively switched as a function of this.
  • the evaluation algorithm 30 may be inactive during charging, after-blowing, parting, etc., but active at the beginning of the blowing cycle. Since the relationship between the temperature increase and the amount of material Saustoff- is characteristic of the blowing process, this can also be monitored by the computer system 40. If this relationship does not occur after a sufficiently long time, then from a problem in the blowing process. This alarm may be supplied to an alarm system 60, or displayed to operators via a human-machine interface 70 or other mobile visualization device 80.
  • the device according to the invention is particularly suitable for carrying out the method according to the invention.
  • the "uncertainty factor human" in connection with the ignition detection can be eliminated, whereby a higher or more reproducible product quality results.
  • the crucible driver no longer has to worry about the ignition detection or the process is simplified (saving a control element).
  • the safety can be increased because the doghouse at the beginning of the blowing phase does not have to be open.
  • HMI Human Interface System

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen des Zeitpunktes der Zündung bei einem Sauerstoffblasverfahren, insbesondere beim LD-Verfahren, in einem Konverter (1), wobei ein Sauerstoffmengenwert (110) für die Menge des aufgeblasenen Sauerstoffs und ein Abgastemperaturwert (20) für die aktuelle Abgastemperatur in den durch das Sauerstoffblasverfahren entstehenden Abgasen bestimmt wird und jener Zeitpunkt, bei dem ein vorab festgelegter Sauerstoffgrenzwert für die Menge des Sauerstoffs und gleichzeitig ein vorab festgelegter Abgas- temperaturgrenzwert im Abgas erreicht wird, als Zeitpunkt der Zündung festlegt wird. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Vorrichtung, welche insbesondere dazu geeignet ist, das Verfahren durchzuführen.

Description

Beschreibung
Verfahren und Vorrichtung zum Bestimmen des Zeitpunktes der Zündung bei einem Sauerstoffblasverfahren
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen des Zeitpunktes der Zündung beim Aufblasverfahren, insbesondere beim LD-Verfahren, in einem Konverter, bei dem der Sauerstoffmengenwert und der Abgastemperaturwert bestimmt werden, sowie eine entsprechende Vorrichtung.
Ziel der Stahlerzeugung ist es, Stahl, also Eisenlegierungen mit geringem Kohlenstoffgehalt und gewünschten Eigenschaften wie Härte, Rostbeständigkeit oder Verformbarkeit, herzustellen.
Bei den Blasverfahren wird das Roheisen mit Sauerstoff gefrischt . Der Oxidationsprozess , der den Kohlenstoffanteil senkt (das Frischen) , liefert in diesen Verfahren genug Wärme, um den Stahl flüssig zu halten, eine externe Wärmezufuhr ist in den Konvertern deshalb nicht notwendig. Die Blasverfahren kann man zusätzlich in Aufblasverfahren und Bodenblasverfahren unterteilen. Zu den Bodenblasverfahren gehören das Bessemer-Verfahren, das
Thomas-Verfahren, die Rennfeuer und frühe Hochöfen. Das bekannteste Aufblasverfahren ist das LD-Verfahren .
Beim Linz -Donawitz -Verfahren (kurz LD-Verfahren) werden in den LD-Konverter metallischer Schrott und flüssiges Roheisen eingefüllt und Schlackenbildner hinzugegeben. Über eine Lanze wird Sauerstoff auf die Schmelze geblasen. Dabei verbrennen im Stahl unerwünschte Begleitelemente wie Schwefel, Phosphor,
Kohlenstoff usw. und gehen in das Rauchgas oder die Schlacke über. Durch die mit der Verbrennung verbundene enorme Wärmeentwicklung wird der beigegebene Schrott aufgeschmolzen bzw. kann durch Zugabe von Schrott und Erz der Roheiseneinsatz verringert und die Schmelze gekühlt werden. Die Blasdauer beträgt zwischen 10 und 20 Minuten und wird so gewählt, dass die gewünschte Entkohlung und die Verbrennung der unerwünschten Beimengungen sowie die erwünschte Endtemperatur erreicht werden. Der fertige Stahl wird durch Kippen des Konvertergefäßes in Pfannen abgestochen. Erst wird das Stahlbad mit einer Temperatur von mehr als 1.600°C durch das Abstichloch in eine Pfanne abgestochen, danach wird die Schlacke über den Konverterrand abgegossen.
Der Konverter kann in einer Konvertereinhausung („Doghouse") angebracht sein, welche verschiebbare Tore aufweist und die Aufgabe hat, die Umgebung vor Auswürfen aus dem Konverter zu schützen und Gasausschwallungen zwischen Konvertermund und Abgaskühlkamin in den Kühlkamin oder in die Sekundargasabsaugung zu leiten. Als feuerseitige Auskleidung werden vornehmlich Hämatitplatten eingesetzt; gewisse Zonen erhalten eine feuerfeste Bestampfung oder aber, im Bereich der flexiblen Decke, auch Platten aus hitzebeständigem Stahl .
Die Verbrennung im Konverter setzt aber nicht sofort mit dem Beginn des Einblasens des Sauerstoffs ein, sondern verzögert sich in der Regel um einige Sekunden bis zu 90 Sekunden, um dann spontan zu einem nicht vorbestimmbaren Zeitpunkt einzusetzen. Die Kenntnis des genauen Zeitpunkts der Zündung ist sehr wichtig, weil nur ab diesem Zeitpunkt der Sauerstoff in Reaktion mit der Schmelze tritt und die tatsächliche Dauer dieser Reaktion für die Prozessführung und die Stahlqualität, insbesondere dessen Kohlenstoffgehalt , ausschlaggebend ist. Zusammen mit anderen Parametern ermöglicht der Zeitpunkt der Zündung die Steuerung des Blasvorgangs vom Anfang bis zum Ende. Durch eine genaue Kenntnis des Zeitpunkts der Zündung kann die Qualität des Stahls verbessert werden, und ein erneutes Einblasen von Sauerstoff (Nachblasen) oder ein erneutes Aufkohlen (verbunden mit neu- erlichem Schwefeleinsatz) fällt weg. Die Wiederholbarkeit des Blasvorgangs wird verbessert, was sich auch positiv auf die weiteren Schritte der Prozesskette, etwa die Sekundärmetallurgie, auswirkt. Aktuell eingesetzte Verfahren beruhen auf manuellen Eingaben oder nicht absolut verlässlichen automatisierten Systemen. Bisher wurde der Zeitpunkt der Zündung durch den Operator mittels Beobachtung des Konverters bestimmt und somit der Zeitpunkt der Zündung manuell in die Prozesssteuerung eingegeben. Starke Rauch- und Staubentwicklung beeinträchtigen die eindeutige Zünderkennung durch den Operator jedoch, ebenso wie Unerfah- renheit oder eventuelle Unaufmerksamkeit des Operators. Diese Methode ist aber mit einer Zeitverzögerung zwischen dem tatsächlichen Zeitpunkt der Zündung und der Erfassung des Zeitpunkts der Zündung von mehreren Sekunden, oft bis zu 30 Sekunden, verbunden. Eine derart zeitverzögerte Bestimmung des Zeitpunkts der Zündung ist jedoch für die Prozessführung nachteilig. Zudem kann der Zeitpunkt der Zündung im Nachhinein nicht exakt, sondern nur annähernd bestimmt werden.
Auch die Wärmedehnung im Kopf der Lanze kann zur Bestimmung des Zeitpunkts der Zündung herangezogen werden (mittels Dehn- messstreifen) . Dies bedingt jedoch einen hohen technischen Aufwand und ermöglicht nur eine verzögerte Bestimmung des Zeitpunkts der Zündung.
Bei einem geöffneten Doghouse beispielsweise kann das Be- dienpersonal direkt die Reaktion einsehen und den Zündzeitpunkt erkennen. Ein geöffnetes Doghouse birgt aber immer ein immenses Sicherheitsrisiko. So kann der Zündzeitpunkt manuell durch Drücken eines Knopfs gesetzt werden. Auch kann durch eine installierte Kamera das Bedienpersonal die Reaktion auf einem Monitor verfolgen.
Ein automatisches optisches Verfahren ist die Verbindung der Kamera-Aufnahme mit einem Auswertesystem, welches das Bildmaterial analysiert und so den Zündzeitpunkt automatisch an das Prozessmodell weitergibt. Die Lösungen mit Videokamera haben jedoch einen hohen Installationsaufwand zur Folge, da die Kamera entsprechend gekühlt und eine nicht verschmutzbare Öffnung also freie Sicht auf den Konvertermund garantiert werden muss. Aus der DE 10 2012 224 184 AI ist bekannt, im Rahmen eines
Sauerstoff-Blasverfahrens mehrere Betriebsgrößen zu erfassen und anhand einer Verknüpfung der Betriebsgrößen Zielgrößen des Betriebs zu ermitteln. Als zu erfassende Betriebsgrößen werden unter anderem die Abgaszusammensetzung, die Abgastemperatur und die Strahlungsleistung der Konverterflamme genannt. Als
Zielgrößen werden ein Kohlenstoffendgehalt , Temperatur und Zusammensetzung der Schmelze genannt.
Aus der WO 2007/109 850 AI ist bekannt, im Rahmen des Betriebs eines Sauerstoff-Blasofens mittels fotosensitiver Elemente eine Abgaszusammensetzung zu ermitteln und beim Betrieb des Blasofens zu berücksichtigen.
Aus der Patentschrift AT 299 283 B ist bekannt, zur genauen Feststellung des Zündungszeitpunktes die Flammenhelligkeit durch eine Fotozelle, also einer Elektronenröhre im weiteren Sinn, zu messen. Die Fotozelle wird gemäß AT 299 283 B mit ihrer optischen Achse horizontal etwa 10 cm über der Oberkante der Konvertermündung angeordnet, sodass sie bei offener Kaminhaube jene Strahlung detektiert, die zwischen Oberkante der Konvertermündung (Konvertermund) und Unterkante der Kaminhaube (Abzugshaube) austritt. Die Fotozelle wird nun so eingestellt, dass ihr Steuerstrom bei einer Temperatur der anvisierten
Reaktionsgase von über etwa 1100°C, vorzugsweise etwa 1200°C, auftritt und damit den Zeitpunkt der Zündung darstellt. Der Steuerstrom der Fotozelle löst die Messung für die vorausbestimmte „metallurgische" Sauerstoffmenge aus.
Nachteilig am Verfahren der AT 299283 B ist, dass diese nur einen einzigen Datenwert liefert, der für die sichere Zünderkennung des Aufblasverfahrens oft nicht ausreichend ist. Die Fotozelle könnte auch durch eine einmalige Störung, etwa einem einzigen Funken nahe an der Fotozelle, ausgelöst werden, obwohl die eigentliche Zündung des Sauerstoffs noch nicht stattgefunden hat .
In der AT 509 866 A4 werden frühestens beginnend mit dem Sauerstoffblasen bzw. Erreichen eines gewissen 02-Durchflusses mehrere zeitlich aufeinander folgende Bilder des Bereichs zwischen Konvertermund und Abzugshaube mittels eines
CCD-Bildsensors aufgenommen und aufgrund der von den Sensor gemessenen Strahlungsintensität ein Verlauf der Strahlungsintensität über die Zeit bestimmt und jener Zeitpunkt, bei dem eine vorbestimmte Strahlungsintensität oder ein vorbestimmter Anstieg der Strahlungsintensität erreicht wird, als Zeitpunkt der Zündung festlegt.
Es ist daher eine erste Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren anzugeben, das eine verlässliche und redundante Bestimmung des Zeitpunkts der Zündung erlaubt. Eine zweite Aufgabe liegt in der Angabe einer Vorrichtung, welche sich insbesondere zum
Durchführen des Verfahrens eignet .
Die auf das Verfahren bezogene Aufgabe wird gelöst durch die Angabe eines Verfahrens zum Bestimmen des Zeitpunktes der Zündung bei einem Sauerstoffblasverfahren, insbesondere beim
LD-Verfahren, in einem Konverter, wobei ein Sauerstoffmengenwert für die Menge des aufgeblasenen Sauerstoffs und ein Abgastemperaturwert für die aktuelle Abgastemperatur in dem durch das Sauerstoffblasverfahren entstehenden Abgasen bestimmt wird und jener Zeitpunkt, bei dem ein vorab festgelegter Sauerstoff- grenzwert für die Menge des Sauerstoffs und gleichzeitig ein vorab festgelegter Abgastemperaturgrenzwert im Abgas erreicht wird, als Zeitpunkt der Zündung festlegt wird. Die auf die Vorrichtung bezogene Aufgabe wird gelöst durch die Angabe einer Vorrichtung zum Bestimmen des Zeitpunktes der Zündung bei einem Sauerstoffblasverfahren, insbesondere beim LD-Verfahren, umfassend einen Konverter, welcher zum Einblasen von Sauerstoff vorgesehen ist, wobei eine Ermittlung eines Sauerstoffmengenwerts für die Menge des aufgeblasenen Sauerstoffs vorgesehen ist und eine Ermittlung eines Abgastemperaturwerts für die aktuelle Abgastemperatur in dem durch das Sauerstoffblasverfahren entstehenden Abgasen vorgesehen ist und jener Zeitpunkt, bei dem ein Erreichen eines vorab festgelegten Sauerstoffgrenzwertes für die Menge des Sauerstoffs und gleichzeitig ein vorab festgelegter Abgastemperaturgrenzwert im Abgas bewirkt ist, als Zeitpunkt der Zündung festlegbar ist. Beim Blasprozess wird Sauerstoff auf die Flüssigmetallschmelze aufgeblasen. Diese kumulierte, geblasene 02-Menge wird über z.B. über einen Volumenstrommesssensor gemessen und gemeinsam mit dem aktuell gemessenen Abgastemperaturwert z.B. an ein Computersystem übermittelt. Es wurde erkannt, dass, sobald die Zündung erfolgt ist, ein Anstieg des Abgastemperaturwertes festzustellen ist. Überschreitet dieser Wert einen voreingestellten Grenzwert bei gleichzeitigem Vorhandensein einer gewissen aufgeblasenen 02-Menge, kann auf eine erfolgte Zündung geschlossen werden. D.h. durch eine UND-Verknüpfung der 02- und Temperatur-Bedingung, z.B. in der Form 02-Menge > 270 Nm3 und Temperatur > 500 °C, ergibt sich eine sehr robuste und reproduzierbare Zündbedingung, die die relativ unzuverlässige Zünderkennung durch den Operator obsolet macht .
Durch die Erfindung ist eine zuverlässige automatische Zünderkennung möglich. Durch die Erfindung ist zudem ein exakteres Erreichen der Zielwerte des Prozessmodells möglich. Auch kann eine Reduktion von Nachblasroutinen erfolgen und 02, welches beim Blasverfahren benötigt wird, eingespart werden . Erfindungsgemäß ist nun eine Erzeugung von reproduzierbaren Stahlqualitäten möglich. Zudem ist eine kostengünstige Umsetzung möglich, wenn eine 02-Volumenstrommessung schon vorhanden ist. Die Installation solch einer Messung ist weiter kostengünstig nachzu- rüsten, falls diese nicht vorhanden ist. Durch die Erfindung ist eine maximale Nutzung von Tiegelgas erreichbar, da dies zuverlässig über die Primärentstaubung in den Gasometer geführt werden kann. Auch ist eine Minderung des Explosionsrisikos durch zu spät erkannte Zündungen des 02-Blasverfahrens bei der Se- kundärentstaubung erlangbar. Durch die Erfindung sind vorteilhafterweise besser eingestellte Prozessmodelle und dadurch bessere Stahlqualitäten erzeugbar. Auch ist eine einfache Umsetzung vorteilhaft. In den Unteransprüchen sind weitere vorteilhafte Maßnahmen aufgelistet, die beliebig miteinander kombiniert werden können, um weitere Vorteile zu erzielen. In vorteilhafter Ausgestaltung wird der Abgastemperaturwert an einem Abgaskamin erfasst, hier insbesondere am vertikalen Abschnitt des Abgaskamins oder an dem Abschnitt, welcher fluid- technisch vor dem Verdampfungskühlereintritt angeordnet ist. Auch kann der Abgastemperaturwert an einem Verdampfungskühlereintritt eines Verdampfungskühlers erfasst werden. Dort ist die Messung der Temperatur besonders einfach bzw. ist die Anbringung einer Messvorrichtung besonders einfach. Bevorzugt werden der Sauerstoffmengenwert und der Abgastemperaturwert kontinuierlich bestimmt. Auch können der Sauerstoffmengenwert und der Abgastemperaturwert kontinuierlich nach dem Beginn des Aufblasens des Sauerstoffs und/oder während des Aufblasens bzw. während des Aufblasprozesses bestimmt werden. Dadurch kann eine Vereinfachung im Verfahren durch weniger Messwerte herbeigeführt werden. Auch andere Positionen sind jedoch denkbar.
In bevorzugter Ausgestaltung wird der Sauerstoffmengenwert mittels eines Volumenstrommesssensors ermittelt. Der Sauerstoff wird mittels einer Lanze in den Konverter eingeblasen, wobei die Lanze mit einem Sauerstoffvorrat mit Ventil verbunden ist. Bevorzugt wird nun die Ermittlung des Sauerstoffmengenwerts durch einen im Bereich des Ventils, insbesondere am Ventil, angebrachten Volumenstrommesssensors vorgenommen. Dort ist eine besonders einfache Bestimmung des Sauerstoffmengenwerts möglich.
Bevorzugt werden der Sauerstoffgrenzmengenwert und/oder der Abgasgrenztemperaturwert empirisch ermittelt. D.h. dass die
Grenzwerte zur Signalisierung einer Zündung z.B. auf Basis einer Messreihe empirisch ermittelt werden. Diese können beispielsweise je nach Konverter und Konverterinhalt variieren. Die Grenzwerte können in einer Datenbank hinterlegt werden. Auch können diese in gewissen Abständen aktualisiert werden.
Bevorzugt wird der aktuell gemessene Abgastemperaturwert und der Sauerstoffmengenwert an eine Recheneinheit übermittelt. In bevorzugter Ausgestaltung umfasst die Recheneinheit einen Auswertealgorithums , welcher zumindest den aktuell gemessenen Abgastemperaturwert und den Sauerstoffmengenwert mit dem Abgasgrenztemperaturwert und Sauerstoffgrenzmengenwert ver- gleicht.
Bevorzugt wird der Auswertealgorithmus in der Recheneinheit erst mit Beginn des Sauerstoffblasens aktiviert. Jedoch kann der Auswertealgorithmus in der Recheneinheit nur während des Sauerstoffblasens aktiviert werden. Beim Blasprozess wird Sauerstoff auf die Flüssigmetallschmelze aufgeblasen. Diese kumulierte, geblasene 02-Menge wird über z.B. über einen Vo- lumenstrommesssensor gemessen und gemeinsam mit dem aktuell gemessenen Abgastemperaturwert an ein Computersystem über- mittelt. Auf dem Computersystem läuft der Auswertealgorithmus. Der Auswertealgorithmus basiert nun auf folgenden Zusammenhängen: Ist die Zündung erfolgt, so ist ein Anstieg der Abgastemperaturwert festzustellen. Überschreitet dieser Wert einen voreingestellten Grenzwert bei gleichzeitigem Vorhan- densein einer gewissen aufgeblasenen 02-Menge, kann auf eine erfolgte Zündung geschlossen werden. Durch eine Rückmeldung von der aktuell aktiven Prozessphase kann die Auswertung abhängig davon aktiv geschalten werden. So kann der Auswertealgorithmus beim Chargieren, Nachblasen, Abstechen, usw. inaktiv, zu Beginn des Blaszyklusses hingegen aktiv sein.
Zudem kann eine Überwachung des Zusammenhangs zwischen einem Temperaturanstieg und dem Sauerstoffmengenwert in der Recheneinheit vorgesehen sein. Bei Nichteintritt dieses Zusam- menhangs, insbesondere bei Nichteintritt eines Temperaturanstiegs, ist bevorzugt ein Alarm ausgebbar. Auch kann ein Alarmsystem und/oder eine Benutzerschnittstelle (HMI = Hu- man-Machine- Interface System) und/oder ein Multimediagerät, an das der Alarm weitergegeben wird, vorgesehen sein.
Auch kann das Alarmsystem den Alarm anschließend erst an eine Benutzerschnittstelle (HMI = Human-Machine- Interface System) und/oder ein Multimediagerät, weitergeben. Da der Zusammenhang zwischen Temperatur-Anstieg und 02-Konzentration charakteristisch für den Blasprozess ist, kann dieser durch ein
Rechnersystem, insbesondere ein Computersystem, ebenfalls überwacht werden. Tritt dieser Zusammenhang nach genügend langer Zeit nicht ein, so kann von einem Problem im Blasprozess ausgegangen werden. Dieser Alarm kann einem Alarmsystem zugeführt oder mithilfe einer Benutzerschnittstelle (HMI) oder einem anderen mobilem Visualisierungsgerät dem Bedienpersonal angezeigt werden.
Auch kann eine Kamera mit einem Sensor vorgesehen sein, der mehrere Fotodioden enthält, vorzugsweise mit einem CCD-Bildsensor, wobei die Kamera mit ihrer optischen Achse auf einem Spalt zwischen einem Konvertermund und einer Abzugshaube ausgerichtet ist, sowie ein Rechner zur Auswertung der Bilder der Kamera, wobei der Rechner so programmiert ist, dass er aufgrund der von den Sensoren aufgenommenen Strahlungsintensität einen Verlauf der Strahlungsintensität über die Zeit bestimmt. Frühestens (weil sonst gegebenenfalls andere, nicht von der Zündung stammende Flammen noch hell lodern) beginnend mit dem Sauerstoffblasen (etwa beim Erreichen eines gewissen Sauerstoff-Durchflusses) werden mehrere zeitlich aufeinander folgende Bilder desselben Bereichs zwischen Konvertermund und Abzugshaube mittels eines Sensors, der mehrere, jeweils einem Bildpunkt entsprechende Fotodioden enthält, vorzugsweise mittels eines CCD-Bildsensors, aufgenommen, wird aufgrund der von den Fotodioden gemessenen Strahlungsintensität ein Verlauf der Strahlungsintensität über die Zeit bestimmt und wird jener Zeitpunkt, bei dem eine vorbestimmte Strahlungsintensität oder ein vorbestimmter An- stieg der Strahlungsintensität erreicht wird, als Zeitpunkt der Zündung festlegt. Beide Vorrichtungen/Verfahren können zum Bestimmen des Zündungszeitpunkts auch miteinander verknüpft werden. Die Verbindung der beiden Verfahren liefert ein noch weiter verbessertes Ergebnis für den Zündzeitpunkt.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung ist eine zuverlässige automatische Zünderkennung möglich. Auch kann die Genauigkeit des Auslösezeitpunkts weiter erhöht werden. Auch ist ein exakteres Erreichen der Zielwerte des zugrunde liegenden Prozessmodells sowie eine Reduktion von Nachblasroutinen erreichbar. Vorteilhafterweise wird zudem 02, welches beim Blasverfahren benötigt wird, eingespart. Durch die zuverlässige automatische Zünderkennung wird die Erzeugung von reproduzierbaren Stahlqualitäten gewährleistet . D.h. dass durch besser eingestellte Prozessmodelle eine Erzeugung von besseren Stahlqualitäten ermöglicht wird. Besonders vorteilhaft ist die Minderung des Explosionsrisikos bei der Sekundärentstaubung durch zu spät erkannte Zündungen des 02-Blasverfahrens . Auch ist eine kostengünstige Umsetzung des Verfahrens bzw. der Vorrichtung möglich, da die 02 Volumenstrommessung leicht anzubringen ist. Auch eine maximale Nutzung von Tiegelgas ist möglich, da dieses zuverlässig über eine
Primärentstaubung in einen Gasometer geführt werden kann. Die Erfindung kann zudem kostengünstig in ein bestehendes Condition Monitoring System eingebunden werden. Weitere Merkmale, Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Figuren. Darin zeigen schematisch : Fig. 1: eine seitliche Schnittansicht eines Konverters mit erfindungsgemäßem Sensor,
Fig. 2: schematisch das Verfahren. Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wird, ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt. Variationen hiervon können vom Fachmann abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung, wie er durch die nachfolgenden Patentansprüche definiert wird, zu verlassen.
In Fig. 1 ist der Konverter 1 dargestellt, in welchem sich der zu frischende Einsatz befindet, nämlich Schrott und stückiges Roheisen 2 sowie flüssiges Roheisen 3. Über dem Konvertermund, zu dem sich der Konverter 1 nach oben hin verjüngt, ist der Abgaskamin 4 angeordnet. Dieser ist in verschiedene Abschnitte unterteilbar und mit einem Verdampferkühler 16 fluidtechnisch verbunden. Eine Abzugshaube 5, welche entlang des Doppelpfeils
6 abgesenkt bzw. angehoben werden kann, umgibt den Abgaskamin 4. Sie dient zum Abdichten des Konvertermunds und zum Auffangen der Frischgase während des Frischens. Die heb- und senkbare Lanze 7 wird durch die Öffnung 8 des Abgaskamins 4 in den Konverter 1 eingeführt.
Die Lanze 7 senkt sich von der Position H2, in welcher die Lanze
7 mit durchgehenden Strichen gezeichnet ist und wo die Sauerstoffzufuhr noch nicht geöffnet ist, bis zur Betriebsposition Hi ab. Bereits kurz vor Erreichen der Betriebsposition Hi wird die Sauerstoffzufuhr geöffnet und der zum Blasen benötigte Sauerstoff 9 tritt aus. Die Lanze 7 wird weiter abgesenkt, während Sauerstoff 9 aus der Mündung austritt, bis sie die Betriebsposition Hi erreicht, welche strichpunktiert dargestellt ist. Bei Erreichen der Betriebsposition Hi sollte die Zündung erfolgen, wenn keine Zündverzögerung auftritt. Wenn jedoch die Zündung durch überstehenden Schrott oder dergleichen verzögert wird, so strömt eine Menge Sauerstoff aus, die an der
Frischreaktion nicht teilnimmt, und sehr wohl berücksichtigt werden muss.
Erfolgt die Zündung, so steigen die Reaktionsgase 10 aus dem Konverter 1 auf, die vorwiegend aus Kohlenmonoxid (CO) bestehen. Die Abzugshaube 5 ist dann, wie in Fig. 1 dargestellt, offen, sodass sogenannte Falschluft 11 durch den Spalt zwischen Abzugshaube 5 und Konverter 1 bzw. dessen Konvertermund einströmt. Das Kohlenmonoxid der Reaktionsgase 10 verbrennt mit Luft. Die mit der Zündung beginnende Verbrennung des Blasesauerstoffs mit dem Kohlenstoff aus dem Roheisen erzeugt weiß leuchtende Flammen bzw. Gase.
Bei dem Sauerstoffblasverfahren wird mit hohem Druck (bis 12 bar) Sauerstoff auf das Metallbad aufgeblasen. In einer heftigen Reaktion oxidiert der Sauerstoff das Eisen zu Eisenoxid und den Kohlenstoff zu Kohlenmonoxid (CO) , wobei das Eisenoxid den Sauerstoff sofort an die Eisenbegleiter weiter gibt. Im Reaktionszentrum, dem Brennfleck, entstehen Temperaturen von 2500 bis 3000°C und eine lebhafte umlaufende Badbewegung, die auch noch während des Prozesses noch nicht gefrischte Teile des Bades an den Brennfleck heranführt.
Zur exakten Prozessführung durch die Prozessmodelle ist eine exakte Erkennung des Zündzeitpunkts von immenser Wichtigkeit. Ab diesem Zeitpunkt beginnt der von der Blaslanze aufgeblasene 02 mit der Flüssigmetallschmelze zu reagieren. Wird dieser
Zeitpunkt nicht richtig erkannt, kann es zu Folgen wie beispielsweise einem nicht exakten Erreichen der Zielwerte des Prozessmodells kommen. Auch können Nachblasroutinen benötigt werden .
Auch kann ein erhöhter 02-Verbrauch durch "Nachblasen" vorkommen. Als weitere Folge eines nicht richtig erkannten
Zeitpunkts können auch Stahlqualitäten nicht reproduzierbar erzeugt werden. Auch kann vom Prozess erzeugtes CO-Gas nicht verwertet werden - es kommt zur Vol1Verbrennung .
Auch kann es zu einem erhöhten Explosionsrisiko bei der Se- kundärentstaubung kommen, da durch die Schlauchfilteranlagen zündbares Gas geführt wird. Zudem beruhen die aktuell eingesetzten Verfahren auf manuellen Eingaben oder nicht absolut verlässlichen automatisierten Systemen. Die Schwierigkeiten im Zusammenhang mit einer visuellen Zünderkennung durch den Operator beim LD-Prozess sind daher hinlänglich bekannt: keine oder schlechte Reproduzierbarkeit, erfahrene Tiegelfahrer sind notwendig, es ist ein offenes Doghouse zu Beginn der Blasphase notwendig, was ein potentielles Sicherheitsrisiko darstellt etc.. Falls kein Zündsignal seitens des Operators kommt, kann dies zu einer erhöhten Belastung des Abgaskamins 4 führen. Bei manchen Anlagen wird dann das
Zündsignal nach einer hinreichend langen Zeit automatisch generiert, wobei es sich hierbei um ein stark verzögertes Signal im Vergleich zum tatsächlichen Zündzeitpunkt handelt.
Diese Probleme werden mithilfe der Erfindung nun vermieden.
Das vorgeschlagene Verfahren bzw. Vorrichtung beruht auf der Analyse des Sauerstoffmengenwerts , d.h. der kumulierten, geblasenen 02-Menge, in Verbindung mit dem sich im Abgas befindlichen Abgastemperaturwert. Diese beiden Parameter haben einen eindeutigen Zusammenhang, wodurch eine Zünderkennung realisiert wird.
In FIG 2 wird das Verfahren schematisch aufgezeigt. Erfindungsgemäß wird ein Sauerstoffmengenwert 110 für die Menge des aufgeblasenen Sauerstoffs und ein Abgastemperaturwert 20 für die aktuellen Abgastemperatur in den durch das Sauerstoffblasverfahren entstehenden Abgasen bestimmt und jener Zeitpunkt, bei dem ein vorab festgelegter Sauerstoffgrenzwert für die Menge des Sauerstoffs und gleichzeitig ein vorab festgelegter Abgastemperaturgrenzwert im Abgas erreicht wird, als Zeitpunkt der Zündung festlegt.
Beim Blasprozess wird Sauerstoff auf die Flüssigmetallschmelze aufgeblasen. Der Sauerstoffmengenwert 110, welche auch nachfolgend als geblasene 02-Menge 110 bezeichnet wird, wird z.B. über einen Volumenstrommesssensor gemessen und gemeinsam mit dem aktuell gemessenen Abgastemperaturwert 20 an ein Computersystem 40 übermittelt. Auf dem Computersystem 40 läuft der Auswer- tealgorithmus 30. Der Abgastemperaturwert 20 kann z.B. am
Verdampfungskühlereintritt 15 (FIG 1) erfasst werden. Auch kann der Abgastemperaturwert 20 an dem Abgaskamin 4 (FIG 1) , insbesondere dem fluidtechnisch direkt vor dem Verdampfungskühlereintritt 15 (FIG 1) geschalteten Abschnitt 14 des Abgaskamins 4 (FIG 1) , erfasst werden. Auch kann sie am vertikalen Abschnitt 17 (FIG 1) des Abgaskamins 4 (FIG 1) erfasst werden. An diesen Stellen ist die Anbringung eines Temperatursensors 18 (FIG 1) besonders einfach. Der Sauerstoffmengenwert 110 und der Abgastemperaturwert 20 können kontinuierlich bestimmt werden oder aber auch kontinuierlich nach dem Beginn des Aufblasens des Sauerstoffs und/ oder während des Aufblasens bestimmt werden. Auch andere
Konstellationen sind vorstellbar, solange sie den Zweck erfüllen .
Der Auswertealgorithmus 30 basiert nun auf folgenden Zusam- menhängen: Ist die Zündung erfolgt, so ist ein Anstieg des Abgastemperaturwertes 20 festzustellen. Überschreitet dieser Abgastemperaturwert 20 einen voreingestellten Grenzwert bei gleichzeitigem Vorhandensein einer gewissen aufgeblasenen 02-Menge 110, kann auf eine erfolgte Zündung geschlossen werden.
Erfindungsgemäß ergibt sich durch eine UND-Verknüpfung der 02- und Temperatur-Bedingung z.B. in der Form Sauerstoffmengenwert > 270 Nm3 UND Abgastemperaturwert > 500 °C eine sehr robuste und reproduzierbare Zündbedingung, die die relativ unzuverlässige Zünderkennung durch den Operator obsolet macht. Der vorab festzulegende Sauerstoffgrenzwert für die Menge des Sauerstoffs und der vorab festzulegende Abgastemperaturgrenzwert zur Signalisierung einer Zündung können auf Basis einer Messreihe empirisch ermittelt werden. Diese können beispielsweise je nach Konverter variieren. Es können
aber auch andere mathematische Methoden zum Festlegen der Grenzwerte verwendet werden.
Durch eine Rückmeldung von der aktuell aktiven Prozessphase 50 kann die Auswertung abhängig davon aktiv geschalten werden. So kann der Auswertealgorithmus 30 beim Chargieren, Nachblasen, Abstechen, usw. inaktiv, zu Beginn des Blaszykluses hingegen aktiv sein. Da der Zusammenhang zwischen Temperaturanstieg und Saustoff- mengenwert charakteristisch für den Blasprozess ist, kann dieser durch das Computersystem 40 ebenfalls überwacht werden. Tritt dieser Zusammenhang nach genügend langer Zeit nicht ein, so kann von einem Problem im Blasprozess ausgegangen werden . Dieser Alarm kann einem Alarmsystem 60 zugeführt, oder mithilfe einer Benutzerschnittstelle (Human-Machine- Interface) 70 oder einem anderen mobilem Visualisierungsgerät 80 dem Bedienpersonal angezeigt werden.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung eignet sich insbesondere dazu das erfindungsgemäße Verfahren durchzuführen. Durch die Erfindung kann der "Unsicherheitsfaktor Mensch" im Zusammenhang mit der Zünderkennung eliminiert werden, wodurch eine höhere bzw. reproduzierbarere Produktqualität entsteht. Der Tiegelfahrer braucht sich nicht mehr um die Zünderkennung zu kümmern bzw. die Prozessführung wird vereinfacht (Einsparung eines Bedienelements) . Außerdem kann die Sicherheit erhöht werden, da das Doghouse zu Beginn der Blasphase nicht mehr offen stehen muss.
Bezugszeichenliste
1 Konverter, inbesondere Stahlkonverter
2 Schrott und stückiges Roheisen
3 Flüssiges Roheisen
4 Abgaskamin
5 Abzughaube
6 Richtung der Absenkung bzw. Anhebung der Abzughaube 5
7 Lanze
8 Öffnung für die Lanze 7
9 Sauerstoff
10 Reaktionsgase
11 Falschluft
14 Schräg nach unten gerichtet Abschnitt des Abzugskamins
15 Verdampfungskühlereintritt
16 Verdampfungskühler
17 Horizontal Abschnitt des Abzugskamins
18 Temperatursensor
20 Abgastemperaturwert
30 Auswertealgorithums
40 ComputerSystem
50 Prozessphase
60 Alarmsystem
70 Benutzerschnittstelle (HMI = HumanlnterfaceSystem)
80 Multimediagerät
110 Sauerstoffmengenwert
Hi Betriebsposition der Lanze 7
H2 Position der Lanze 7, wo die Sauerstoffzufuhr geöffnet wird

Claims

Verfahren zum Bestimmen des Zeitpunktes der Zündung bei einem Sauerstoffblasverfahren, insbesondere beim
LD-Verfahren, in einem Konverter (1) ,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s ein Sauerstoffmengenwert (110) für die Menge des aufgeblasenen Sauerstoffs und ein Abgastemperaturwert (20) für die aktuelle Abgastemperatur in den durch das Sauer- stoffblasverfahren entstehenden Abgasen bestimmt wird und jener Zeitpunkt, bei dem ein vorab festgelegter Sauerstoffgrenzwert für die Menge des Sauerstoffs und
gleichzeitig ein vorab festgelegter Abgastemperaturgrenzwert im Abgas erreicht wird, als Zeitpunkt der Zündung festlegt wird.
Verfahren zum Bestimmen des Zeitpunkts der Zündung nach Anspruch 1,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s der Abgastemperaturwert (20) an einem Verdampfungskühlereintritt eines Verdampfungskühlers und/oder der Abgastemperaturwert (20) an einem Abgaskamin (4), insbesondere dem fluidtechnisch direkt vor dem Verdampfungskühlereintritt geschalteten Abschnitt des Abgaskamins, erfasst wird.
Verfahren zum Bestimmen des Zeitpunkts der Zündung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s der Sauerstoffmengenwert (110) und der Abgastemperaturwert (20) kontinuierlich bestimmt werden.
Verfahren zum Bestimmen des Zeitpunkts der Zündung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1-2,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s der Sauerstoffmengenwert (110) und der Abgastemperaturwert (20) kontinuierlich nach dem Beginn des Aufblasens des Sauerstoffs und/oder während des Aufblasens bestimmt werden .
Verfahren zum Bestimmen des Zeitpunkts der Zündung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s der Sauerstoffmengenwert (110) mittels eines Volumen- strommesssensors ermittelt wird.
Verfahren zum Bestimmen des Zeitpunkts der Zündung nach Anspruch 5,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s der Sauerstoff mittels einer Lanze (7) in den Konverter (1) eingeblasen wird, wobei die Lanze (7) mit einem Sauerstoffvorrat mit Ventil verbunden ist, und wobei die Ermittlung des Sauerstoffmengenwertes (110) durch einen im Bereich des Ventils, insbesondere am Ventil, angebrachten Volumenstrommesssensor, vorgenommen wird.
Verfahren zum Bestimmen des Zeitpunkts der Zündung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s der Sauerstoffgrenzmengenwert und/oder der Abgasgrenz - temperaturwert empirisch ermittelt werden.
Verfahren zum Bestimmen des Zeitpunkts der Zündung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s der aktuell gemessene Abgastemperaturwert (20) und der Sauerstoffmengenwert (110) an eine Recheneinheit (40) übermittelt wird und die Recheneinheit (40) einen Auswertealgorithmus (30) umfasst, welcher zumindest den aktuell gemessenen Abgastemperaturwert (20) und den Sauerstoffmengenwert (110) mit dem Abgasgrenztemperaturwert und Sauerstoffgrenzmengenwert vergleicht.
9. Verfahren zum Bestimmen des Zeitpunkts der Zündung nach Anspruch 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s der Auswertealgorithmus (30) in der Recheneinheit (40) erst mit Beginn des Sauerstoff lasens aktiviert wird.
Verfahren zum Bestimmen des Zeitpunkts der Zündung nach Anspruch 8,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s der Auswertealgorithmus (30) in der Recheneinheit (40) nur während des Sauerstoff lasens aktiviert wird.
Verfahren zum Bestimmen des Zeitpunkts der Zündung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s zudem der Zusammenhang zwischen dem Temperaturanstieg und dem Sauerstoffmengenwert (110) überwacht wird und bei Nichteintritt des Zusammenhangs, insbesondere bei
Nichteintritt eines Temperaturanstiegs, ein Alarm ausgegeben wird.
Verfahren zum Bestimmen des Zeitpunkts der Zündung nach Anspruch 11,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s der Alarm an ein Alarmsystem (60) und/oder an eine Benutzerschnittstelle (HMI = Human-Machine- Interface System) (70) und/oder ein Multimediagerät (80) weitergegeben wird .
Vorrichtung zum Bestimmen des Zeitpunktes der Zündung bei einem Sauerstoffblasverfahren, insbesondere beim
LD-Verfahren, umfassend einen Konverter (1) ,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s eine Ermittlung eines Sauerstoffmengenwerts (110) für die Menge des aufgeblasenen Sauerstoffs vorgesehen ist und eine Ermittlung eines Abgastemperaturwerts (20) für die aktuelle Abgastemperatur in den durch das Sauerstoffblasverfahren entstehenden Abgasen vorgesehen ist und jener Zeitpunkt, bei dem ein Erreichen eines vorab festgelegten Sauerstoffgrenzwerts für die Menge des Sauerstoffs und gleichzeitig ein vorab festgelegter Abgastemperaturgrenzwert im Abgas bewirkt ist, als Zeitpunkt der Zündung festlegbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 13,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s ein Verdampfungskühler (16) mit einem Verdampfungskühlereintritt (15) und ein Abgaskamin (4) vorgesehen ist und der Abgastemperaturwert (20) an dem Verdampfungskühlereintritt (15) und/oder an dem Abgaskamin (4), insbesondere dem fluidtechnisch direkt vor dem Verdampfungskühlereintritt (15) geschalteten Abschnitt des Abgaskamins (4), erfassbar ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 13 und 14,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s ein Volumenstrommesssensor zur Ermittlung des Sauerstoffmengenwerts (110) vorgesehen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 15,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s der Sauerstoff mittels einer Lanze (7) in den Konverter (1) einblasbar ist, wobei die Lanze (7) mit einem Sauerstoffvorrat mit Ventil verbunden ist, und wobei der Volumenstrommesssensor im Bereich des Ventils, insbesondere am Ventil, angebracht ist.
Vorrichtung zum Bestimmen des Zeitpunkts der Zündung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 13-16,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s eine Recheneinheit vorgesehen ist und der aktuell gemessene Abgastemperaturwert (20) und der Sauerstoffmengenwert (110) an diese Recheneinheit übermittelbar ist und die Recheneinheit einen Auswertealgorithums (30) umfasst, welche zumindest den aktuell gemessenen Abgastemperaturwert (20) und den Sauerstoffmengenwert (110) mit dem Abgasgrenztemperaturwert und Sauerstoffgrenzmengenwert vergleicht .
Vorrichtung zum Bestimmen des Zeitpunkts der Zündung nach Anspruch 17,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s eine Aktivierung des Auswertealgorithmus (30) in der Recheneinheit erst mit Beginn des Sauerstoff lasens vorgesehen ist.
Vorrichtung zum Bestimmen des Zeitpunkts der Zündung nach Anspruch 17,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s eine Aktivierung des Auswertealgorithmus (30) in der Recheneinheit nur während des Sauerstoffblasens vorgesehen ist .
Vorrichtung zum Bestimmen des Zeitpunkts der Zündung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 13 bis 19,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s eine Überwachung des Zusammenhangs zwischen einem Temperaturanstieg und dem Sauerstoffmengenwert (110) vorgesehen ist und bei Nichteintritt des Zusammenhangs, insbesondere bei Nichteintritt eines Temperaturanstiegs, ein Alarm ausgebbar ist.
Vorrichtung zum Bestimmen des Zeitpunkts der Zündung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 13 bis 20,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s ein Alarmsystem (60) und/oder eine Benutzerschnittstelle (HMI = Human-Machine- Interface System) (70) und/oder ein Multimediagerät (80) , an das der Alarm weitergegeben wird, vorgesehen ist.
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