RU2052510C1 - Способ управления внепечной обработкой стали на установке доводки плавки в ковше - Google Patents

Способ управления внепечной обработкой стали на установке доводки плавки в ковше Download PDF

Info

Publication number
RU2052510C1
RU2052510C1 RU93018846A RU93018846A RU2052510C1 RU 2052510 C1 RU2052510 C1 RU 2052510C1 RU 93018846 A RU93018846 A RU 93018846A RU 93018846 A RU93018846 A RU 93018846A RU 2052510 C1 RU2052510 C1 RU 2052510C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
steel
elements
condition
concentration
matrix
Prior art date
Application number
RU93018846A
Other languages
English (en)
Other versions
RU93018846A (ru
Inventor
Рафик Сабирович Айзатулов
Евгений Федорович Литвиненко
Валентин Викторович Ткаченко
Юрий Алексеевич Пак
Валерий Васильевич Соколов
Владимир Вячеславович Липень
Евгений Анатольевич Иванов
Original Assignee
Предприятие "Юнна Пак"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Предприятие "Юнна Пак" filed Critical Предприятие "Юнна Пак"
Priority to RU93018846A priority Critical patent/RU2052510C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2052510C1 publication Critical patent/RU2052510C1/ru
Publication of RU93018846A publication Critical patent/RU93018846A/ru

Links

Images

Landscapes

  • Treatment Of Steel In Its Molten State (AREA)
  • Investigating And Analyzing Materials By Characteristic Methods (AREA)

Abstract

Использование: для управления обработкой стали, преимущественно на установке доводки плавки в ковше. Цель изобретения - гарантированное получение стали с составом, определяемым заданной маркой, требуемым комплексом свойств, а также минимизация затрат на корректировку химического состава стали (повышение или снижение концентраций элементов) на установке доводки плавки в ковше. Указанная цель достигается присадкой на установке доводки плавки в ковше определенных элементов, рассчитываемых с учетом заданной марки стали, массой металла в ковше, степени усвоения каждого присаживаемого элемента и других параметров. 4 з. п. ф-лы, 6 табл.

Description

Изобретение относится к металлургии, конкретнее к способам управления обработкой стали, преимущественно на установке доводки плавки в ковше.
Известен способ пpоизводства стали, включающий, в частности, измерение содержания серы в стали до и после обработки стали в ковше десульфуратором, состоящим из углеродосодержащего соединения щелочных металлов, например натрия, окиси кальция и силикокальция в соотношении (1-5):(3-20):(1-5) в количестве 4-16 кг/т [1]
Известен способ внепечной обработки стали, принятый за прототип и включающий задание марки стали по нескольким элементам (iм) с их верхней (i м max ) и нижней (i м min ) границами, измерение содержания серы и углерода до обработки стали в ковше синтетическим шлаком, алюминием и ферросплавами, продувку стали порошкообразными материалами и аргоном, измерение в готовой стали содержания углерода, серы и алюминия [2]
Общим недостатком аналога и пpототипа является отсутствие технологических приемов, направленных на гарантированное получение стали заданного состава с минимальными затратами.
Цель изобретения гарантированное получение стали с составом, определяемым заданной маркой, требуемым комплексом свойств, а также минимизация затрат на корректировку химического состава стали (повышение, или снижение концентраций элементов) на установке доводки плавки в ковше (УДПК).
Поставленная цель достигается за счет того, что в способе управления внепечной обработкой стали, включающем задание марки стали по нескольким элементам (iм) с верхней (i м max ) и нижней (i м min ) границами, задание совокупного параметра (П*), характеризующего свойство стали, например, углеродного эквивалента, измерение содержания элементов в расплаве после проведения усреднительного перемешивания (i м УП ) в стальковше на УДПК, после завершения внепечной обработки (i м ВО ) на УДПК и в разливаемой стали (i м р ), присадку в сталь материалов (Lj) на УДПК для получения стали с содержанием элементов (iм), в соответствии с заданной маркой и заданным совокупным параметром (П*), дополнительно определяют по результатам проведенных плавок для каждого элемента (iм) среднее изменение концентрации (
Figure 00000001
iм) за технологический период "отбор пробы после обработки на УДПК отбор пробы на разливке":
Figure 00000002
iм=
Figure 00000003

(1) где n количество плавок данной марки.
Определяют среднеквадратичное отклонение (σ*) величин (Δ iм) относительно средней (
Figure 00000004
iм). Определяют среднее изменение концентрации элемента (
Figure 00000005
iм) за период обработки стали на УДПК:
Figure 00000006
iм=
Figure 00000007
(2)
i м корр =
Figure 00000008
(3) где j количество материалов, введенных в расплав на УДПК;
Lj масса j-того материала;
[iм]j процентное содержание элемента (iм) в j-том материале;
(
Figure 00000009
iм)j среднее усвоение элемента iм из j-того материала;
Gм масса металла в стальковше.
Определяют среднеквадратичное отклонение (σ**) величин (Δ' iм) относительно средней (
Figure 00000010
iм), затем рассчитывают коэффициент а:
a
Figure 00000011
(4) и, если а ≥ 3, определяют допустимый диапазон (i м' min -i м' max ), заданный (i м* p ) по концентрациям элементов в разливаемой стали:
i м' min =i м min +3σ* (5)
i м' max =i м max -3·σ** (6) если же а < 3, то:
i м' min =i м' max =i м max -a·σ**= i м min +a·σ* (7)
Для элементов, котоpые не входят в виде аргументов в совокупный параметр (П) и концентрацию которых в стали повышают путем ввода материалов на УДПК, устанавливают в качестве заданного (i м* p ) нижний предел (i м' min ) допустимого диапазона. Для элементов, концентрацию которых снижают в процессе обработки на УДПК либо для которых оговорен только верхний предел содержания в стали (i м max ), устанавливают в качестве заданного верхний предел (i м' max ) допустимого диапазона, определяемый как:
i м* p i м' max i м max 3 ·σ* (8) Для элементов, которые входят в виде аргументов в совокупный параметр (П), в качестве заданных (i м* p ) устанавливают также значения из допустимого диапазона (i м' min -i м' max ), для которых разность между расчетным (
Figure 00000012
) и заданным (П*) значением совокупного параметра минимальна при минимальной себестоимости вводимых материалов Lj и технологического процесса обработки стали на УДПК в целом. Для элементов, концентрацию которых снижают при обработке на УДПК, нижний предел допустимого диапазона (i м') min приравнивают минимально возможному значению концентрации, достигаемому для заданной марки стали используемой технологией. Заданные концентрации элементов в стали после завершения внепечной обработки на УДПК (i м* ВО ) определяют из соотношения:
i
Figure 00000013
i
Figure 00000014
-
Figure 00000015
iм (9)
Процедуру выбора значений i м* p из диапазона (i м' min -i м' max ) выполняют в следующей последовательности: формируют исходную матрицу, в которой количество строк соответствует количеству элементов, входящих в виде аргументов в совокупный параметр (П), а количество столбцов два. В левом столбце каждой строки указывается то значение пpедела (i м' min или i м' max ) допустимого диапазона, которое соответствует минимальным затратам на изменение концентрации элемента (iм) в стали, а в правом столбце то значение предела, которое соответствует максимальным затратам. Сверху вниз элементы в матрице располагают в порядке возрастания затрат (3iм), связанных с изменением концентрации элемента (iм), определяемых как:
3iм= (i м max i м min ) · Уiм k, (10) где Уiм средние удельные затраты, производимые на УДПК и связанные с изменением содержания элемента (iм) в разливаемой стали в диапазоне концентраций i м min i м' max ;
k коэффициент, обозначающий множитель перед аргументом в формуле расчета совокупного параметра (П). Затем вычисляют значение совокупного параметра (
Figure 00000016
) для левого (
Figure 00000017
) и правого (
Figure 00000018
) столбцов матрицы и проверяют выполнение условий:
Figure 00000019
П
Figure 00000020
(11) или
Figure 00000021
П
Figure 00000022
(12) и, если одно из этих условий выполняется, то последовательной заменой значений в левом столбце матрицы на значения правого столбца, начиная с первой строки, и, двигаясь в направлении последней строки, достигают ситуации, при которой на текущем шаге расчетное значение совокупного параметра (
Figure 00000023
) удовлетворяет условию:
П*<
Figure 00000024
(13) или
Figure 00000025
>
Figure 00000026
(14) а на очередном шаге расчетное значение совокупного параметра
Figure 00000027
изменяет условие на обратное:
Figure 00000028
>
Figure 00000029
(15) или
Figure 00000030
<
Figure 00000031
. (16) Тогда для элемента, на котором произошло изменение условия на обратное, используя выражение для расчета совокупного параметра (П), определяют содержание элемен-та (i м* p ), при котором
Figure 00000032
= П* и заменяют им значение, указанное в левом столбце матрицы. В результате в левом столбце матрицы будут указаны заданные концентрации элементов (i м* p ) в разливаемой стали, обеспечивающие гарантию попадания в пределы марочного состава, достижение заданного значения совокупного параметра (П*), минимум затрат на УДПК, связанных с изменением концентраций элементов.
Если же ни одно из условий (11, 12) не выполняется, что свидетельствует о невозможности получения заданного значения совокупного параметра (П*) в диапазоне концентраций i м' min imax м', то после расчета совокупного параметра (П) для левого (
Figure 00000033
) и правого (
Figure 00000034
) столбцов матрицы определяют то значение ( или
Figure 00000036
), которое наиболее близко к заданному (П*), а соответствующий ему столбец матрицы является заданными концентрациями элементов (i м* p ) в разливаемой стали.
По получению результатов анализа пробы металла после усреднительного перемешивания (i м УП ) на УДПК производят корректирующий расчет заданных концентраций элементов в разливаемой стали (i м* p ) и после завершения внепечной обработки (i м* ВО ). Предварительно для элементов проверяют выполнение условия:
[i м max -(i м УП +
Figure 00000037
iм+
Figure 00000038
iм)]≥ 1,5-2,5 σ* (17) и, если условие не выполняется, а концентрация элемента не может быть снижена при обработке на УДПК, это свидетельствует о вероятности выхода элемента за верхнюю границу содержания в разливаемой стали (i м max ), то плавку переназначают в другую марку стали, если же условие (17) выполняется, то вновь формируют исходную матрицу. Затем для элементов, концентрацию которых повышают путем ввода материалов при обработке на УДПК и которые входят в качестве аргументов в совокупный параметр (П), осуществляют проверку:
(i м УП +
Figure 00000039
iм+
Figure 00000040
iм)>i м′ max (18) и при выполнении этого условия значения левого и правого столбцов матрицы для элемента (iм) заменяются величиной (i м УП +
Figure 00000041
iм+
Figure 00000042
iм), а при невыполнении условия (18) дополнительно проверяют:
(i м УП +
Figure 00000043
iм+
Figure 00000044
iм)>i м′ min (19) и, если это условие выполняется, то значение, указанное в левом столбце матрицы, заменяется величиной (i м УП +
Figure 00000045
iм+
Figure 00000046
iм), в противном же случае корректировку матрицы для элемента (iм) не производят. Для элементов, концентрацию которых снижают при обработке на УДПК и которые входят в качестве аргументов в совокупный параметр (П), при выполнении условия (18) соответствующие значения матрицы не изменяются. При невыполнении условия (18), но выполнении условия (19) значение в левом столбце матрицы заменяется величиной (i м УП +
Figure 00000047
iм+
Figure 00000048
iм). При невыполнении условия (19) значения в левом и правом столбцах матрицы для элемента (iм) заменяются величиной (i м УП +
Figure 00000049
iм+
Figure 00000050
iм). Затем для элементов, входящих в качестве аргументов в совокупный параметр (П) с использованием скорректированной вышеописанным способом матрицы, вновь определяют заданные концентрации элементов в разливаемой стали (i м* р ), а по зависимости (9) пересчитывают значения (i м* ВО ). Для элементов, которые не входят в качестве аргументов в совокупный параметр (П), заданные концентрации (i м* р и i м* ВО ), определенные ранее, не изменяются. Далее производят присадку материалов Lj на УДПК из расчета получения заданной концентрации (i м* ВО ), перемешивание металла и отбор пробы стали после завершения всех операций.
По получению результатов анализа пробы (i м ВО ) металла после обработки на УДПК по каждому из элементов проверяют выполнение условия:
[i м max -(i м ВО +
Figure 00000051
iм)] ≥ 1,5-2,5 σ* (20) и, если это условие не выполняется, а концентрация элемента не может быть снижена путем продолжения обработки стали на УДПК при наличии запаса времени перед началом разливки, то плавку переназначают в другую марку стали и передают на разливку. Если же условие (20) выполняется, то при наличии запаса времени продолжают обработку на УДПК с целью достижения заданных концентраций (i м* ВО ) элементов в металле после обработки, а при отсутствии запаса времени для элементов концентрацию которых повышают путем ввода материалов при обработке на УДПК проверяют вероятность выхода за нижнюю границу (i м min ) содержания в разливаемой стали по условию:
[(i м ВО +
Figure 00000052
iм)-i м min ] ≥ 1,5-2,5σ* (21) при выполнении которого плавку подают на разливку, а при невыполнении плавку переназначают в другую марку и передают на разливку.
Перечень элементов (iм), содержание которых в стали оговаривается ГОСТом или ТУ на выплавляемую марку стали, подразделяется на:
элементы, концентрацию которых в металле повышают путем ввода материалов (ферросплавов, легирующих и других добавок) при обработке на УДПК. К таким элементам относятся: C, Mn, Si, Cr, V, Ti, Al, Nb, реже Ni, Cu, Mo, N, P;
элементы, концентрацию которых в металле снижают на УДПК путем ввода материалов (шлакообразующих и других добавок, газов) либо непосредственно в процессе обработки. К таким элементам, в основном относятся: C, S, H, реже N, P;
элементы, изменением концентраций которых не управляют при обработке на УДПК, либо для которых оговорен только верхний предел содержания в разливаемой стали. К таким элементам можно отнести: S, P, N, H, As, Ni, Cu, Cr.
Существо изобретения заключается в определении заданных концентраций элементов (iм) в разливаемой стали (i м* p ) и при ее доводке в ковше на УДПК (i м* ВО ) при соблюдении следующих условий:
получение концентрации элемента в стали в пределах ГОСТ (ТУ) посредством используемой технологии должно обеспечиваться гарантированно;
концентрации элементов в стали должны удовлетворять критерию оптимальности химического состава, связывающего химический состав с требуемыми служебными свойствами, например, требуемому значению углеродного эквивалента:
Cэкв= C +
Figure 00000053
+
Figure 00000054
(22) и т.д. В дальнейшем данные показатели будут обозначаться как совокупный параметр (П), а их заданные значения как (П*);
затраты в стоимостном выражении, связанные с вводом добавок на УДПК и процесса обработки в целом, для получения заданных концентраций (i м* ВО ) элементов в стали должны быть минимальны.
В соответствии с изобретением способ осуществляется в следующей последовательности действий:
1) задают марку стали, в которой поэлементно указаны нижняя (i м min ) и (или) верхняя (i м max ) границы содержания в разливаемом металле;
2) задают значение совокупного параметра (П*), характеризующего определенное свойство стали;
3) определяют по зависимости (1) по массиву проведенных плавок данной марки среднее изменение концентрации (
Figure 00000055
iм) каждого из элементов (iм) и ее среднее квадратичное отклонение σ* за счет выдержки стали в ковше после ее обработки на УДПК до разливки;
4) определяют по зависимости (2) по массиву проведенных плавок данной марки среднее изменение концентрации (
Figure 00000056
iм) каждого из элементов и ее среднеквадратичное отклонение σ** за период обработки стали на УДПК.
Среднее изменение концентраций
Figure 00000057
iм и
Figure 00000058
iм определяется протеканием реакций между металлом, футеровкой стальковша и покровным шлаком и для рассматриваемого агрегата УДПК зависит от состава металла (т.е. марки стали), типа футеровки стальковша, вида и количества покровного шлака.
На плавках, на которых отсутствуют добавки Lj вызывающих изменение концентрации какого-нибудь из элементов (iм), т.е. i м корр 0 в формуле (2), среднеквадратичное отклонение σ* (величин Δ iм от
Figure 00000059
iм) и σ** (величин Δ' iм от
Figure 00000060
iм) не различается. При этом среднее изменение концентрации элемента (iм) за период: "отбор пробы после усреднительного перемешивания на УДПК отбор пробы на разливке", соответствует сумме (
Figure 00000061
iм +
Figure 00000062
iм), а среднеквадратичное отклонение величин (Δ iм+ Δ' iм) от средней суммы (
Figure 00000063
iм +
Figure 00000064
iм) не отличается от значения σ*.
На плавках, на которых вводят добавки Lj, изменяющие концентрацию элемента, т.е. i м корр ≠ 0 в формуле (2), среднеквадратичные отклонения σ** превосходят значения σ* что обусловлено погрешностями, связанными непосредственно с вводом добавок (ошибки измерения массы добавок, массы стали в ковше, содержание элемента [iм]j в добавке и т.д.). При этом среднее изменение концентрации элемента за период: "отбор пробы после усреднительного перемешивания на УДПК отбор пробы на разливке", соответствует сумме (
Figure 00000065
iм +
Figure 00000066
iм), а среднеквадратичное отклонение величин (Δ iм + Δ' iм) от средней суммы (
Figure 00000067
iм +
Figure 00000068
iм) не отличается от σ**
Характер распределения величин Δ iм относительно
Figure 00000069
iм и величин Δ' iм относительно
Figure 00000070
iм для рассматриваемого перечня элементов, в основном, соответствует нормальному либо близок к нему. Определяют допустимый диапазон (i м' min i м' max ) заданий (i м* p ) по концентрациям элементов в разливаемой стали, предварительно проанализировав значение коэффициента а, рассчитанного по формуле (4): если а ≥ 3, то нижний предел (i м' min ) допустимого диапазона рассчитывают по формуле (5), а верхний (i м' max ) по формуле (6).
Для гарантированного (с вероятностью не менее 99,5%) получения концентрации элемента в соответствии с ГОСТом или ТУ, в случае, когда на УДПК i м корр 0 достаточно, чтобы выполнялось условие:
i м min +3σ*≅ (i м ВО +
Figure 00000071
iм)≅ i м max -3•σ* (23) До получения результатов анализа пробы после усреднительного перемешивания на УДПК, не известно, необходима или нет корректировка содержания какого-либо элемента, т.е. будет ли i м корр ≠ 0 или i м корр 0, а также учитывая, что величина σ** > σ* то для сохранения вероятности выхода элемента за верхнюю границу (i м max ) содержания в разливаемой стали на 0,25-процентном уровне необходимо σ* в правой части условия (23) заменить на σ**, в результате чего и образуется уравнение (6): если а < 3, т. е. когда i м min + 3 σ* > i м max 3 σ**, это свидетельствует о том, что концентрация элемента в разливаемой стали в пределах ГОСТа (ТУ) при использовании данной технологии обработки может быть получена с вероятностью менее 99,5% Поэтому чтобы обеспечить максимум вероятности получения концентрации элемента в стали в пределах ГОСТа (ТУ), нижний (i м' min ) и верхний (i м' max ) пределы допустимого диапазона должны быть равны между собой и вычисляться по формуле (7).
Для элементов, концентрацию которых снижают в процессе обработки на УДПК либо для которых оговорена только верхняя граница содержания в стали (i м max ), определяют верхний предел (i м' max ) допустимого диапазона по зависимости (8).
Для элементов, которые не входят в виде аргументов в формулу расчета совокупного параметра (
Figure 00000072
), в качестве заданных концентраций (i м* p ) в разливаемой стали устанавливают: элементы, концентрацию которых повышают путем ввода добавок на УДПК, нижний предел (i м' min ) допустимого диапазона, т.е. i м* p i м' min ; элементы, концентрацию которых снижают при обработке на УДПК, либо для которых оговорена только верхняя граница (imax м) содержания в стали верхний предел (i м' max ) допустимого диапазона, т.е. i м* p i м' max .
Для элементов, которые входят в виде аргументов в формулу расчета совокупного параметра (П), в качестве заданных концентраций (i м* p ) в разливаемой стали устанавливают такие значения из допустимого диапазона ( iм' min - i м' max ), для которых разность между расчетным (П) и заданным значением (П*) совокупного параметра минимальна при минимальной себестоимости процесса обработки стали на УДПК.
Для элементов, концентpацию которых снижают в процессе обработки на УДПК, нижний предел (i м' min ) допустимого диапазона приравнивают минимально возможному значению концентрации, достигаемому для заданной марки стали используемой технологией.
Определяют заданные концентрации элементов (i м* ВО ) в стали после завершения внепечной обработки на УДПК по формуле (9).
Процедура выбора значений i м* p из допустимого диапазона (i м' min i м' max ) для элементов, которые входят в виде аргументов в формулу расчета совокупного параметра (П), состоит в следующем.
Формируют исходную матрицу, в которой:
количество строк соответствует количеству элементов аргументов;
количество столбцов два правый и левый. В левом столбце указывается то значение предела допустимого диапазона (i м' min i м' max ), которое соответствует минимуму затрат на изменение концентрации элемента (для элементов, концентрацию которых повышают i м' min , для элементов, концентрацию которых снижают i м' max ). В правом столбце то значение предела, которое соответствует максимуму затрат (для элементов, концентрацию которых повышают i м' max , для элементов, концентрацию которых снижают i м' min );
сверху вниз элементы в матрице располагают в порядке возрастания затрат, связанных с изменением концентрации элемента, и рассчитываемых по зависимости (10).
Вычисляют значение совокупного параметра для левого (
Figure 00000073
) и правого (
Figure 00000074
) столбцов матрицы.
Проверяют выполнение условий в соответствии с формулами (11) или (12).
Если условие (11) или (12) выполняется, то
значение совокупного параметра на текущем шаге (
Figure 00000075
) приравнивается значению
Figure 00000076

значение предела, указанное в левом столбце первой (верхней) строки матрицы заменяют на значение из правого столбца;
расчет совокупного параметра для левого столбца скорректированной матрицы (
Figure 00000077
);
значение совокупного параметра на очередном шаге (
Figure 00000078
) приравнивается значению
Figure 00000079

сравнение П*c
Figure 00000080
и
Figure 00000081
в соответствии с условиями (13-16);
если из анализа следует, что условия (13 или 14) на текущем шаге на обратное (15 или 16) на очередном шаге не изменилось, то
Figure 00000082
приравнивают значению
Figure 00000083
Затем в следующей строке матрицы значение предела в левом столбце заменяют на значение из правого столбца и вновь производят расчет
Figure 00000084
, которому приравнивают значение совокупного параметра на очередном шаге
Figure 00000085

если из анализа следует, что при замене в очередной строке матрицы (при переборе строк сверху вниз) значения предела в левом столбце на значение из правого столбца, условие (13, или 14) изменяется на обратное (15 или 16), то по номеру строки матрицы идентифицируют элемент в формуле расчета совокупного параметра (П). Затем для идентифицированного элемента с использованием формулы расчета совокупного параметра и значения П* вычисляют концентрацию, при которой выполняется условие
Figure 00000086
= П*. Этим результатом расчета изменяют значение предела, указанное в левом столбце матрицы для идентифицированного элемента;
по окончании перечисленных операций в левом столбце матрицы будут указаны заданные концентрации элементов (i м p *) в разливаемой стали, обеспечивающие гарантию попадания в пределы марочного состава, достижение заданного значения (П*) совокупного параметра при минимуме затрат на УДПК, связанных с изменениями концентраций элементов в стали.
Если условие (11), или (12) не выполняется, это свидетельствует о невозможности получения заданного значения совокупного параметра (П*) в допустимом диапазоне (i м min ' i м max ') концентраций элементов, поэтому идентифицируют тот столбец матрицы (левый или правый) для которого значение совокупного параметра (
Figure 00000087
или
Figure 00000088
) наиболее близко к заданному (П*). Этот столбец и содержит заданные концентрации (i м p *) элементов в разливаемой стали.
В связи с тем, что первоначальное определение заданных концентраций элементов (i м p *) в разливаемой стали и после обработки на УДПК (i м* ВО ) может быть проведено еще на стадии подготовки к выплавке, то на основе результатов анализа пробы после проведения усреднительного перемешивания на УДПК, должен быть проведен корректирующий расчет для уточнения заданных концентраций. Последовательность корректирующего расчета проводится по следующей схеме.
Предварительно определяют вероятность выхода каждого из элементов за верхнюю границу (i м max ) в разливаемой стали по условию (17). Если условие не выполняется по какому-либо элементу, а его концентрация не может быть снижена при обработке на УДПК, то эта плавка должна быть переназначена в другую марку стали из-за невозможности гарантированно обеспечить содержание элемента в разливаемой стали в пределах ГОСТа (ТУ).
Величина множителя (1,5-2,5) перед σ* в условии (17), а также (20) и (21) определена из практики с учетом существующих величин допусков по каждому из элементов в меньшую от i м min и большую от i м max стороны для рассматриваемых марок сталей, а также исходя из максимально достигнутой вероятности получения элемента в разливаемо стали в пределах ГОСТа (ТУ) при использовании данной технологии обработки на УДПК. Конкретные значения множителя выбирают из указанного диапазона в период отладки технологии выплавки и внепечной обработки рассматриваемой марки стали.
При выполнении условия (17) для элементов, которые входят в виде аргументов в формулу расчета совокупного параметра выполняют операции: вновь формируют исходную матрицу; для элементов концентрацию которых можно повышать путем ввода добавок на УДПК, осуществляют проверку по условию (18). Если условие (18) выполняется, то значения левого и правого столбцов матрицы для рассматриваемого элемента необходимо заменить суммой (i м УП +
Figure 00000089
iм+
Figure 00000090
iм).
При невыполнении условия (18), дополнительно проверяют условие (19), при выполнении которого значение в левом столбце заменяется суммой (i м УП +
Figure 00000091
iм+
Figure 00000092
iм) в противном же случае корректировку матрицы для элемента (iм) не производят;
для элементов, концентрацию которых в расплаве можно снизить при обработке на УДПК, сначала выполняют проверку по условию (18). Если условие (18) выполняется, то значения в левом и правом столбце матрицы не изменяются. При невыполнении условия (18), проверяют условие (19), и при его выполнении значение в левом столбце матрицы заменяется cуммой (i м УП +
Figure 00000093
iм+
Figure 00000094
iм) в противном cлучае этой cуммой заменяютcя значения и в левом и в правом столбцах матрицы.
Используя описанную выше процедуру выбора значений i м* р из допустимого диапазона (i м' min i м' max ), но уже для скорректированной матрицы, вновь определяют заданные концентрации элементов (i м* р ) в разливаемой стали.
По зависимости (9) пересчитывают заданные концентрации элементов в стали (i м* ВО ) после завершения обработки на УДПК.
При выполнении условия (17) для элементов, которые не входят в виде аргументов в совокупный параметр (П), заданные концентрации (i м* p и i м* ВО ), которые определили на предварительной стадии, не изменяют.
После проведения такого корректирующего расчета производят обработку стали на УДПК с присадкой материалов Lj из расчета получения заданной концентрации i м* ВО , окончательное перемешивание расплава и отбор пробы для анализа после завершения всех операций на УДПК.
После получения результатов анализа пробы (i м* ВО ) металла выполняют ряд заключительных операций по следующей схеме:
Аналогично предыдущему случаю определяют вероятность выхода за верхнюю границу (i м max ) по условию (20), в котором отсутствует величина
Figure 00000095
iм, по сравнению с условием (17).
Если условие не выполняется, а концентрация элемента не может быть снижена путем продолжения обработки на УДПК при наличии запаса времени до начала разливки, то эта плавка должна быть переназначена в другую марку стали из-за невозможности гарантированно обеспечить содержание элемента в разливаемой стали в пределах ГОСТа (ТУ).
При выполнении условия (20) и при наличии необходимого запаса времени до начала разливки на УДПК продолжают обработку стали с целью достижения заданных концентраций (i м* ВО ).
При выполнении условия (20), но отсутствии запаса времени, для элементов, концентрацию которых повышают путем ввода материалов при обработке на УДПК, дополнительно проверяют по условию (21) вероятность выхода за нижнюю границу (i м min ) содержания элемента в разливаемой стали; при выполнении условия (21) плавку подают на разливку; при невыполнении условия (21) плавка должна быть переназначена в другую марку, после чего ее подают на разливку.
Ниже приведен пример реализации предлагаемого способа управления применительно к внепечной обработке стали марки 10ХСНД в условиях ККЦ МК "Азовсталь".
В табл.1 приведены, исходные данные в соответствии с обозначениями, принятыми в описании. Значения
Figure 00000096
iм,
Figure 00000097
iм, σ* σ** получены на основе обработки массива из 80 плавок стали 10ХСНД. Величины
Figure 00000098
iм и
Figure 00000099
iм рассчитывались в соответствии с формулами (1) и (2).
В последнем столбце табл.1 указаны множители, используемые в формулах (17), (20) и (21) для проверки вероятности выхода за нижнюю (i м min ), или верхнюю (i м max ) границу содержания элемента по ГОСТу. Численное значение множителей определено из опыта работы.
В табл. 2 приведены значения коэффициента а, рассчитанного по формуле (4), а также нижний (i м min ') и верхний (i м max ') пределы допустимого диапазона, рассчитанные по формулам (5) и (6) для элементов С, Mn, Si, Cr, Ni, Cu, а также по формуле (7) для Al и по формуле (8) для S, P. Для Ni, Cu, Al, концентрацию которых можно повысить при обработке на УДПК, заданными концентрациями (i м* p ) в разливаемой стали будут значения (подчеркнуто), указанные в столбце (i м' min ) табл.2. Для Р, у которого ГОСТом оговорена только верхняя граница (i м max ) содержания, заданным значением будет (i м' max ) из табл.2. Для остальных элементов заданные значения (i м* p ) должны быть выбраны из допустимых диапазонов (i м' min i м' max ), причем для S, входящей в формулу для расчета совокупного параметра и которая может быть удалена при обработке на УДПК, в качестве нижнего предела (i м' min ) допустимого диапазона принято значение в 0,015% которое гарантированно может быть достигнуто при проведении десульфурирующей обработки (продувка SiСa) стали 10ХСНД на УДПК.
В табл. 3 показано формирование исходной матрицы, посредством которой осуществляют выбор (i м p *) из допустимого диапазона (i м' min i м' max ). В левом столбце исходной матрицы указаны значения предела допустимого диапазона, требующие минимума затрат на изменение концентрации, а в правом максимума. Сверху вниз строки в матрице располагают по увеличению затрат, рассчитываемых по формуле (10). В нижней строке матрицы указаны расчетные значения совокупного параметра (
Figure 00000100
) для левого (
Figure 00000101
) и правого (
Figure 00000102
) столбцов. В табл. 3 также приведена окончательная структура матрицы после осуществления операций перебора при П* 0,32, П* 0,35 и П* 0,36. При этом в левых столбцах матриц указаны заданные значения (i м* р ) концентраций элементов, выбранные из допустимых диапазонов.
В табл.4 сведены результаты из табл.2 (по Р, Cu, Ni, Al) и табл.3 (по С, Mn, Si, S, Cr), а также результаты расчетов по формуле (9). Указаны также результаты анализа (i м УП ) пробы после проведения усреднительного перемешивания на УДПК, а также величина отношения: [i м мах - (i м УП +
Figure 00000103
iм+
Figure 00000104
iм)]σ*, сравнение которого с величиной множителя (указанного в последнем столбце табл.1) показывает, что дальнейшая обработка металла на УДПК должна производиться в соответствии с заданной маркой стали 10ХСНД.
По результатам анализа пробы после усреднительного перемешивания должна быть скорректирована исходная матрица, необходимая для выбора (i м* p ) из допустимых диапазонов (i м min i м' min ). В табл.5 приведена исходная скорректированная матрица, данные которой были получены с использованием условий (18) и (19), а также представлена окончательная структура скорректированной матрицы соответственно при П* 0,32, П* 0,35 и П* 0,36.
В табл. 6 сведены результаты из табл.5 (по C, Mn, Si, S, Cr) и табл. 4 (по Р, Ni, Cu, Al). Из табл.6 следует, что при указанном анализе i м УП (из табл.4) с учетом величины
Figure 00000105
iм (из табл.1) при П* 0,32 требуется корректировка только по Al на 0,01% при П* 0,35 требуется корректировка по Mn на 0,01% по Al на 0,01% при П* 0,36 требуется корректировка по Mn на 0,07% по Al на 0,01%
В табл.6 также указаны результаты анализа пробы (i м ВО ) после завершения обработки стали на УДПК. Проверка выполнения условий (20) и (21) показывает, что концентрации элементов в разливаемой стали будут находиться в пределах ГОСТ гарантированно, поэтому рассматриваемая плавка направляется на разливку в соответствии с заданной маркой.

Claims (3)

  1. СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ВНЕПЕЧНОЙ ОБРАБОТКОЙ СТАЛИ НА УСТАНОВКЕ ДОВОДКИ ПЛАВКИ В КОВШЕ (УДПК), включающий задание марки стали по нескольким элементам iм с верхней i м max и нижней i м min границами, задание совокупного параметра П* , характеризующего свойство стали, измерение содержания элементов в расплаве после проведения усреднительного перемешивания i м уп в стальковше УДПК, после завершения внепечной обработки i v во на УДПК и в разливаемой стали i v р , присадку в сталь материалов Lj на УДПК для получения стали с содержанием элементов iм в соответствии с заданной маркой и заданным совокупным параметром П*, отличающийся тем, что дополнительно определяют по результатам проведенных плавок для каждого элемента iм среднее изменение концентрации
    Figure 00000106
    за технологический период: отбор пробы после обработки на УДПК - отбор пробы на разливке по математическому выражению
    Figure 00000107

    где n - количество плавок данной марки стали, определяют среднеквадратичное отклонение σ* величин
    Figure 00000108
    относительно средней
    Figure 00000109
    определяют среднее изменение концентрации элемента
    Figure 00000110
    за период обработки стали на УДПК по математическому выражению
    Figure 00000111

    Figure 00000112

    где j - количество материалов, введенных в расплав на УДПК;
    Lj - масса j-того материала;
    [iv]j - процентное содержание элемента iм в j-том материала;
    Figure 00000113
    - среднее усвоение элемента iм из j-го материала;
    Gм - масса металла в стальковше;
    и среднеквадратичное отклонение σ** величин
    Figure 00000114
    относительно средней
    Figure 00000115
    затем рассчитывают коэффициент (a) по математическому выражению
    Figure 00000116

    и, если a≥3, определяют допустимый диапазон i м′ min ÷i м′ max заданий
    Figure 00000117
    по концентрациям элементов в разливаемой стали по следующим математическим выражениям:
    i v′ min =i м min +3σ*, (5)
    i м′ max =i м max -3σ**, (6)
    если же a<3, то определяют величину i м′ min по следующему математическому выражению:
    Figure 00000118

    далее для элементов, которые не входят в виде аргументов в совокупный параметр П и концентрацию которых в стали повышают путем ввода материалов на УДПК, устанавливают в качестве заданного
    Figure 00000119
    нижний предел i v′ min допустимого диапазона, а для элементов, концентрацию которых снижают в процессе обработки на УДПК, либо для которых оговорена только верхняя граница содержания в стали i м max , устанавливают в качестве заданного верхний предел i м′ max допустимого диапазона, определяемый по следующему математическому выражению:
    Figure 00000120

    затем для элементов, которые входят в виде аргументов в совокупный параметр П, в качестве заданных
    Figure 00000121
    устанавливают такие значения из допустимого диапазона i v′ min ÷i м′ max , для которых разность между расчетным
    Figure 00000122
    и заданным П* значением совокупного параметра минимальная при минимальной себестоимости вводимых материалов Lj и технологического процесса обработки стали на УДПК в целом, при этом для элементов, концентрацию которых снижают при обработке на УДПК, нижний предел i м′ min допустимости диапазона приравнивают минимально возможному значению концентрации, достигаемому для заданной марки стали используемой технологией, а заданные концентрации элементов в стали
    Figure 00000123
    после завершения внепечной обработки на УДПК определяют по следующему математическому выражению:
    Figure 00000124

    2. Способ по п.1, отличающийся тем, что выбор заданных значений
    Figure 00000125
    из допустимого диапазона i v′ min ÷i м′ max выполняют в следующей последовательности: предварительно формируют матрицу, в которой количество строк соответствует количеству элементов, входящих в виде аргументов в совокупный параметр П, а количество столбцов - два, причем в левом столбце каждой строки указывается то значение предела i м′ min или i м′ max допустимого диапазона, которое соответствует минимальным затратам на изменение концентрации элемента iм в стали, а в правом столбце - то значение предела, которое соответствует максимальным затратам, а сверху вниз элементы в матрице располагают в порядке возрастания затрат 3iм, связанных с изменением концентрации элемента iм по следующему математическому выражению:
    Figure 00000126

    где
    Figure 00000127
    средние удельные затраты, производимые на УДПК и связанные с изменением содержания элемента iм в разливаемой стали в пределах допустимого диапазона i м′ min ÷i м′ max ;
    K - коэффициент, обозначающий множитель перед элементом iм в формуле расчета совокупного параметра П;
    затем вычисляют значение совокупного параметра
    Figure 00000128
    для левого
    Figure 00000129
    и правого
    Figure 00000130
    столбцов матрицы и проверяют выполнение условий
    Figure 00000131

    или
    Figure 00000132

    и, если одно из этих условий выполняется, то последовательной заменой значений в левом столбце матрицы на значения правого столбца, начиная с правой строки, и двигаясь в направлении последней строки, достигают ситуации, при которой на текущем шаге расчетное значение совокупного параметра
    Figure 00000133
    удовлетворяет условию
    Figure 00000134

    или
    Figure 00000135

    а на очередном шаге расчетное значение
    Figure 00000136
    совокупного параметра изменяет условие на обратное
    Figure 00000137

    или
    Figure 00000138

    тогда для элемента, на котором произошло изменение условия на обратное, используя выражение для расчета совокупного параметра П, отределяют содержание элемента
    Figure 00000139
    при котором
    Figure 00000140
    и заменяют им значение, указанное в левом столбце матрицы, в результате чего в левом столбце будут указаны заданные концентрации элементов
    Figure 00000141
    в разливаемой стали, если же ни одно из условий (11,12) не выполняется, что свидетельствует о невозможности достижения заданного значения П* совокупного параметра в диапазоне концентраций i м′ min ÷i м′ max , то после расчета совокупного параметра для левого
    Figure 00000142
    и правого
    Figure 00000143
    столбцов матрицы в качестве заданного определяют тот из них, для которого расчетное значение
    Figure 00000144
    совокупного параметра наиболее близко к заданному П*.
    3. Способ по п.1, отличающийся тем, что по получению результатов анализа пробы металла i м уп после усреднительного перемешивания на УДПК производят корректирующий расчет заданных концентраций элементов а разливаемой стали
    Figure 00000145
    и после завершения внепечной обработки на УДПК
    Figure 00000146
    при этом предварительно проверяют выполнение условия по каждому элементу iм
    Figure 00000147

    и, если это условие не выполняется, а концентрация элемента не может быть снижена при обработке на УДПК, то вероятен выход элемента iм за верхнюю границу i м max содержания в разливаемой стали и плавку переназначают в другую марку стали, если же условие выполняется, то вновь формируют исходную матрицу, затем для элементов, концентрацию которых повышают при обработке на УДПК и которые входят в виде аргументов в совокупный параметр П, осуществляют проверку
    Figure 00000148

    и при выполнении этого условия значения левого и правого столбцов матрицы для элемента iм заменяются величиной
    Figure 00000149
    а при невыполнении условия (18) дополнительно проверяют выполнение условия
    Figure 00000150

    и, если это условие выполняется, то значение, указанное в левом столбце матрицы, заменяется величиной
    Figure 00000151
    в противном же случае корректировку матрицы для элемента iм не производят, а для элементов, концентрацию которых снижают при обработке на УДПК и которые входят в виде аргументов в совокупный параметр П, осуществляют обратные действия: при выполнении условия (18) корректировку матрицы по элементу iм не производят, при невыполнении условия (18), но выполнении условия (19) значение в левом столбце матрицы заменяется величиной
    Figure 00000152
    при невыполнении условия (19) значения в левом и правом столбцах матрицы для элемента iм заменяются величиной
    Figure 00000153
    затем для элементов, входящих в виде аргументов в совокупный параметр П, с использованием скорректированной матрицы вновь определяют заданные концентрации
    Figure 00000154
    в разливаемой стали, а по зависимости (9) пересчитывают значения
    Figure 00000155
    а для остальных элементов, которые не входят в виде аргументов в совокупный параметр П, заданные концентрации
    Figure 00000156
    определенные ранее, не изменяются, далее производят присадку материалов Lj на УДПК из расчета получения в стали заданной концентрации
    Figure 00000157
    перемешивание металла и отбор пробы стали после завершения всех операций.
  2. 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что по получению результатов анализа пробы i v во после обработки на УДПК по каждому из элементов iм проверяется выполнение условия
    Figure 00000158

    и, если это условие не выполняется , а концентрация элемента не может быть снижена путем продолжения обработки стали на УДПК при наличии запаса времени перед началом разливки, то плавку переназначают в другую марку стали и передают на разливку, если же условие (20) выполняется, то при наличии запаса времени продолжают обработку на УДПК с целью достижения заданных концентраций
    Figure 00000159
    элементов в стали, а при отсутствии запаса времени для элементов, концентрацию которых в металле повышают при обработке на УДПК, дополнительно проверяют вероятность выхода за нижнюю границу i v min содержания в разливаемой стали по условию
    Figure 00000160

    при выполнении которого плавку подают на разливку, а при невыполнении плавку переназначают в другую марку и передают на разливку.
  3. 5. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве параметра П, характеризующего свойство стали, используют углеродный эквивалент, который рассчитывают по следующему математическому выражению:
    Figure 00000161

    где [C], [Mn], [Nb], [Ti], [V] -концентрация углерода, марганца, ниобия, титана, ванадия в разливаемой стали, %.
RU93018846A 1993-04-12 1993-04-12 Способ управления внепечной обработкой стали на установке доводки плавки в ковше RU2052510C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU93018846A RU2052510C1 (ru) 1993-04-12 1993-04-12 Способ управления внепечной обработкой стали на установке доводки плавки в ковше

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU93018846A RU2052510C1 (ru) 1993-04-12 1993-04-12 Способ управления внепечной обработкой стали на установке доводки плавки в ковше

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2052510C1 true RU2052510C1 (ru) 1996-01-20
RU93018846A RU93018846A (ru) 1996-05-10

Family

ID=20140149

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU93018846A RU2052510C1 (ru) 1993-04-12 1993-04-12 Способ управления внепечной обработкой стали на установке доводки плавки в ковше

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2052510C1 (ru)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
1. Авторское свидетельство СССР N 558944, кл. C 21C 7/064, 1977. 2. Авторское свидетельство СССР N 1325088, кл. C 21C 7/064, 1987. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN112560218B (zh) Lf精炼造渣石灰加入量预测方法、系统及lf精炼方法
CN107475481B (zh) 控制Nb含量的铸钢件冶炼方法
US6033102A (en) Method and system for controlling mixing of raw materials for cement
DE102022004522A1 (de) Nickelbasis-Superlegierungsstahl und Herstellungsverfahren dafür
RU2052510C1 (ru) Способ управления внепечной обработкой стали на установке доводки плавки в ковше
EP1310573B1 (de) Verfahren zur Herstellung einer Metallschmelze an Hand eines dynamischen Prozessmodells, inklusiv Korrekturmodell
CN113832300A (zh) 一种基于预测的if钢精炼结束全氧控制方法
JP2020185573A (ja) 自動材料選択装置及び自動材料選択プログラム
WO1998011018A1 (en) Silicon refining process
EP4317467A1 (en) Duplex stainless steel wire rod, and duplex stainless steel wire
CN115906538A (zh) 一种钢包精炼炉钢水成分预测的方法
DE3311232A1 (de) Verfahren zum decarbonisieren von geschmolzenem metall
DE2325063B2 (de) Agglomeriertes schweisspulver zum unterpulver-schweissen von kaltzaehen nickellegierten staehlen
DE3409615C2 (ru)
DE2730599C3 (de) Verfahren zur Steuerung eines Stahlfrischprozesses für Stähle mit einem C-Gehalt im Bereich von 0,1 bis 0,8 Gew.-%
EP0140001B1 (de) Verfahren zur Herstellung von Stählen mit hohem Reinheitsgrad und geringen Gasgehalten in Stahlwerken und Stahlgiessereien
DE3409614A1 (de) Vorlegierung fuer die herstellung einer titanlegierung
CN112094988B (zh) 一种rh精炼炉料控制方法
DE19832701B4 (de) Verfahren zur Erzeugung von Stahl
EP4092150A1 (en) Ferritic stainless steel
CN114990281B (zh) 一种炼钢合金低成本投入量控制方法
JPH09310114A (ja) 取鍋精錬炉における成分調整方法
DE102021214220A1 (de) Verfahren zum Herstellen einer Ferrolegierung mit niedrigem Kohlenstoffgehalt
WO2007017350A1 (de) Verfahren zum herstellen von vermikulargraphitguss
CN118034214A (zh) 一种基于libs的烧结矿二元碱度稳定控制方法