Uprawniony z patentu: British Steel Corporation, Londyn (Wielka Brytania) Sposób kontroli koncowej zawartosci wegla w kapieli metalowej urzadzenie do kontroli koncowej zawartosci wegla w kapieli metalowej Przedmiotem wynalazku jest sposób kontroli koncowej zawartosci wegla w kapieli metalowej przy wytwarzaniu stali droga swiezenia kapieli za pomoca tlenu wprowadzanego do konwertora zawierajacego kapiel i urzadzenie do stosowania tego sposobu.Ustalenie zawartosci wegla w kapieli po zakonczeniu swiezenia tlenem w procesie wytapiania stali stanowi od wielu lat powazny problem i stosowano juz wiele sposobów okreslania konca procesu wdmuchiwania tlenu i tym samym ustalania zawartosci wegla w kapieli podczas tego procesu, a zwlaszcza po jego zakonczeniu. W tym celu stosowano badanie zmian barwy plomienia ulatujacego z gardzieli konwertora, analize gazów wylotowych, mierzenie temperatury kapieli i akustyczna analize metalu w konwertorze. Wszytkie te sposoby wprawdzie umozliwiaja okreslenie zmian w skladzie kapieli metalowej, a zwlaszcza zawartosci wegla, ale maja te wspólna wade, ze chociaz umozliwiaja okreslanie zawartosci wegla w kapieli w chwili dokonywania pomiaru, to jednak nie umozliwiaja oznaczania predkosci, z jaka zawartosc ta ulega zmianie i okreslenie z góry zawartosci wegla po zakonczeniu procesu za pomoca tych sposobów jest bardzo trudne. Sposoby te nie daja takze dosc dokladnych wyników.Sposób wedlug wynalazku nie ma tych wad. Polega on na umozliwieniu dokladnego i szybkiego programowania koncowej zawartosci wegla wstali poprzez kontrolowanie w sposób ciagly ciezaru wsadu w konwertorze lub w piecu podczas swiezenia i ustaleniu momentu, w którym wartosc ta osiaga minimum.Stwierdzono bowiem, ze po osiagnieciu tego stanu dalszy spadek zawartosci wegla w kapieli zalezy od ilosci tlenu wprowadzonego do konwertora lub pieca. Jezeli dla danego konwertora lub pieca zaleznosc te okresla sie znana metoda cechowania na drodze prób badawczych, wówczas ostateczna zawartosc wegla w stali mozna z góry przewidywac i regulowac w ten sposób, ze po osiagnieciu najnizszego ciezaru wsadu do stopu wprowadza sie okreslona ilosc tlenu. Stosowane w tym opisie okreslenie „konwertor" oznacza wszystkie urzadzenia stosowane do swiezenia stali tlenem, lacznie z urzadzeniami, w których stosuje sie takze dodatkowe materialy, np. paliwo.Sposób regulowania koncowej zawartosci wegla wstali przy swiezeniu kapieli tlenem polega wedlug wynalazku na tym, ze ustala sie moment, w którym ciezar wsadu poddawanego swiezeniu tlenem osiaga wartosc minimalna i nastepnie wprowadza dalej tlen w ciagu okresu czasu umozliwiajacego wprowadzenie ilosci tlenu, która zgodnie z ustalona uprzednio zaleznoscia jest potrzebna w celu zmniejszenia zawartosci wegla ponizej tej, która odpowiadala warunkom istniejacym w stanie minimalnego ciezaru wsadu i która jest wartoscia zadana.2 75 093 Najnizszy ciezar wsadu oznacza sie korzystnie okreslajac ciezar urzadzenia, w którym wsad ten znajduje sie. Ciezar urzadzenia z wsadem okresla sie dogodnie za pomoca jednego lub kilku znanych przetworników tensometrycznych, umieszczonych na pancerzu konwertora lub korzystnie sprzezonych z podstawa utrzymujaca konwertor.Urzadzenie do stosowania sposobu wedlug wynalazku sklada sie z podstawy utrzymujacej konwertor i sprzezonych z nia srodków, wykazujacych zmiany ciezaru kapieli metalowej w konwertorze i umozliwiajacych ustalenie minimalnego ciezaru tego wsadu w celu umozliwienia nastepnie doprowadzenia takiej ilosci tlenu, która zgodnie u ustalona zaleznoscia jest konieczna, aby zmniejszyc zawartosc wegla w stali do zadanej wielkosci.Ciezar zaladowanego konwertora kontroluje sie za pomoca jednego lub kilku znanych przetworników tensometrycznych, umieszczonych na pancerzu lub sprzezonych z podstawa konwertora. Jezeli konwertor jest umieszczony w znany sposób na podporach podstawy, wówczas przetworniki tensometryczne korzystnie umieszcza sie pod oparciem tych podpór. Konwertor moze tez byc oparty na podstawie za pomoca czopów, a przetworniki tensometryczne moga byc umieszczone pod tymi czopami.Tlen wdmuchuje sie najkorzystniej zd pomoca lancy umieszczonej ponad kapiela metalowa, ale mozna stosowac i inne sposoby, np. dmuch denny. Korzystnie jest wprowadzac tlen ze stala predkoscia od chwili osiagniecia stanu minimalnego ciezaru, ale przed osiagnieciem tego stanu mozna zmieniac poziom umieszczenia lancy i predkosc dmuchu tlenu, regulujac w ten sposób predkosc procesu swiezenia i warunki tego procesu, np. predkosc powstawania zuzla i predkosc utleniania, dzieki czemu ulatwia sie dokladne regulowanie ostatecznej zawartosci wegla w stali.Sygnaly wyjsciowe przetworników tensometrycznych, wskazujace ciezar konwertora z wsadem, kontroluje .' sie korzystnie za pomoca elektrycznego mostka pomiarowego, reagujacego na sygnaly wyjsciowe przetworników powodowane zmianami ciezaru konwertora. Mozna jednak stosowac i inne sposoby mierzenia sygnalów przetworników tensometrycznych.Przyklad urzadzenia do stosowania sposobu wedlug wynalazku jest przedstawiony na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia widok urzadzenia z przodu, fig. 2 przedstawia widok z boku dwóch zestawów do wazenia, fig. 3 — widok z góry zestawów uwidocznionych na fig. 2, fig. 4 — wykres zmian skladu stali podczas procesu swiezenia, fig. 5 — wykres typowy zrrian ciezaru wsadu konwertora podczas drugiej polowy procesu swiezenia stali za pomoca tlenu, a fig. 6 — typowy wykres zaleznosci pomiedzy iloscia tlenu wprowadzonego do konwerto¬ ra i ostateczna zawartoscia wegla w stali, wynikajaca z procesu swiezenia tlenem.Fig. 1 przedstawia typowe urzadzenie konwertorowe, skladajace sie z konwertora 10, osadzonego na czopach 11 w lozyskach czopowych 12 w ramionach podpór 13. Konwertor 10 ma u góry otwór do wlewania surówki, np. zwielkiego pieca, ewentualnie z dodatkiem zlomu stalowego. Wsad swiezy sie za pomoca tlenu wdmuchiwanego przez nie uwidoczniona na rysunku lance, umieszczona nad powierzchnia kapieli i majaca wylot ponizej gardzieli konwertora. Po zakonczeniu procesu swiezenia konwertor 10 przechyla sie na czopach 11 i wlewa plynna stal do odpowiedniej wlewnicy.W przykladzie urzadzenia uwidocznionym na fig. 1 przetworniki tensometryczne 14 sa umieszczone pod podporami 13 dzwigajacymi konwertor 10. Kazdy przetwornik 14 sklada sie zasadniczo z dokladnie obrobione¬ go preta stalowego, z którym jest scisle polaczony czujnik tensometryczny z folii, reagujacy na obciazenie rozciagajace lub sciskajace, powodowane przez konwertor 10. Przez polaczenie tych czujników z nie uwidocznio¬ nym na rysunku obwodem mostka Wheat$tone'a uzyskuje sie elektryczna wspólzaleznosc pomiedzy wyjsciowa wartoscia mostka i zmianami obciazenia, powodowanymi przez zmiany ciezaru konwertora wystepujace podczas procesu swiezenia stali.Obie podpory 13 konwertora skladaja sie z pionowych dzwigarów 15 i poziomych belek 16, wzmocnio¬ nych dodatkowo ukosnymi wspornikami 17. Poziome belki 16 sa koncami osadzone ruchomo na czopach 18, zakotwiczonych w podluzu 19. Pod kazda z poziomych belek 16, przy zewnetrznym koncu lub w poblizu tego konca, jest umieszczony przetwornik tensometryczny 14. Czopy 11 konwertora spoczywaja w czopowych lozyskach 12, znajdujacych sie w poblizu wierzcholków górnych pionowych dzwigarów 15. Dzieki takiej budowie, konwertor 10 z wsadem i podporami 13 opiera sie na przetwornikach tensometrycznych 14.W alternatywnym rozwiazaniu urzadzenia wedlug wynalazku, przedstawionym na fig. 2 i 3, przetworniki tensometryczne 20 sa umieszczone pod czopami 21, na których opiera sie nie uwidoczniony na rysunku konwertor. W tym ukladzie górny odcinek jednego z dwóch ramion podpory 22 ma prostokatne wyciecie 23, ograniczone pozioma podstawa 24 i dwiema scianami pionowymi 25. Wyciecie 23 jest u góry otwarte i biegnie przez podpore 22 od bocznej sciany 26 do bocznej sciany 27, znajdujacej sie blizej konwertora. W podstawie 24 wyciecia 23 sa umieszczone cztery przetworniki tensometryczne 20 i klatka 28 w ksztalcie prostopadloscianu, zawierajaca koszyczek lozyska spoczywa w wycieciu 23 na przetwornikach tensometrycznych 20. Klatka 28 ma przekrój mniejszy niz odleglosc pomiedzy pionowymi scianami 25 wyciecia 23 i we wnekach czopa znajduja sie75 093 3 4 utwardzone, dokladnie obrobione walki stalowe 29. Po 2 z tych walków znajduja sie po obu bokach 30 klatki 28 i moga sie toczyc po scianach 25, umozliwiajac przesuwanie klatki 28 pionowo w wycieciu 23. W cylindrycz¬ nym otworze biegnacym przez srodek przeciwleglych stron 32 klatki 28 znajduje sie lozysko czopowe 31, w którym spoczywa czop 21, wspierajacy konwertor. Podobne urzadzenie znajduje sie w górnym wierzcholku drugiego ramienia podpory. Sygnaly z przetworników tensometrycznych, powodowane zmianami ciezaru konwertora, sa kontrolowane i sluza do okreslenia minimalnego ciezaru wsadu.Zmiany w skladzie kapieli zachodzace podczas swiezenia jej tlenem, sa przedstawione na fig. 4. Podczas calego procesu swiezenia wegiel jest usuwany w sposób ciagly i ulatuje w postaci tlenku wegla lub dwutlenku wegla, powodujac zmniejszanie sie ciezaru wsadu. Inne pierwiastki, jak mangan, krzem i fosfor, usuwane z kapieli metalowej tworza zuzel, glównie w postaci tlenków. Utlenianie tych pierwiastków powoduje przyrost ciezaru, ale najwiekszy przyrost ciezaru jest powodowany przez utlenianie zelaza, które nastepnie tworzy zuzel i stosunek predkosci powstawania tego wlasnie zuzla do predkosci usuwania wegla z kapjeli metalowej decyduje o wyniku koncowym procesu prowadzonego sposobem wedlug wynalazku.Na fig. 5 przedstawiono typowy wykres zmian ciezaru podczas drugiej polowy okresu swiezenia, kiedy to usuwanie krzemu do zuzla jest juz w zasadzie1 zakonczone. Linia AB przedstawia okres, w którym zawartosc tlenków zelaza w zuzlu zostala ograniczona do minimum na skutek chemicznego dzialania wegla zawartego w kapieli i zaczyna ponownie wzrastac, poniewaz zawartosc wegla jest juz zbyt mala, aby móc redukowac tlenki zelaza. Linia BC przedstawia dalszy proces redukcji weglem, a linia CD przedstawia ostatnie stadia okresu swiezenia gdy tlenek zelaza tworzy sie szybciej niz usuwa sie wegiel, na skutek czego ciezar wsadu wzrasta. Punkt C oznacza moment, w którym ciezar wsadu jest najmniejszy. Jezeli stan do swiezenia doprowadza sie za pomoca nieruchomej lancy, wówczas moment ten wystepu[e wtedy, gdy zawartosc wegla w stopie wynosi okolo 0,29% wagowych. Moment ten mozna ustalic kontrolujac w sposób ciagly ciezar konwertora z wsadem podczas procesu swiezenia, ale moze on róznic sie w zaleznosci od budowy konwertora i sposobu prowadzenia procesu.Przy stosowaniu sposobu wedlug wynalazku, ostateczna zawartosc wegla w stali mozna przewidziec lub ustalic z wykresu takiego jak przedstawiony na fig. 6, w którym na osi rzednych oznacza sie ilosc doprowadzone¬ go tlenu, a na osi odcietych koncowa zawartosc wegla wstali. Krzywa te uzyskuje sie w wyniku szeregu próbnych procesów, wprowadzajac po uzyskaniu najnizszego ciezaru wsadu okreslone ilosci tlenu. Po otrzymaniu takiej krzywej, droga ekstrapolacji lub interpolacji mozna ustalic ilosc tlenu, która nalezy wprowadzic, aby uzyskac zadana koncowa zawartosc wegla. Ilosc wdmuchiwanego tlenu mozna okreslic mierzac w znany sposób ilosc przeplywajacego gazu, lub mierzac czas przeplywu przy stalej predkosci doprowadzanego tlenu. Jezeli zas znana jest zaleznosc pomiedzyzmiana ciezaru wsadu i iloscia wprowadzonego tlenu, wówczas mozna obliczyc ilosc tlenu kontrolujac ciezar wsadu w sposób wyzej opisany. PL PL PL PL PL PL PL PL PL PL PL PL PL PL PL