RU2355795C2 - Smelting method of metal - Google Patents
Smelting method of metal Download PDFInfo
- Publication number
- RU2355795C2 RU2355795C2 RU2007115606/02A RU2007115606A RU2355795C2 RU 2355795 C2 RU2355795 C2 RU 2355795C2 RU 2007115606/02 A RU2007115606/02 A RU 2007115606/02A RU 2007115606 A RU2007115606 A RU 2007115606A RU 2355795 C2 RU2355795 C2 RU 2355795C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- metal
- smelted
- composition
- chemical elements
- measuring
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Investigating And Analyzing Materials By Characteristic Methods (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при организации металлургических процессов в цветной и черной металлургии.The invention relates to the field of metallurgy and can be used in the organization of metallurgical processes in non-ferrous and ferrous metallurgy.
Известны способы выплавки металла, включающие измерение количественных характеристик химических элементов, входящих в состав выплавляемого металла, с последующим внесением веществ, корректирующих элементный состав выплавляемого металла, необходимый набор и количество которых определяют по результатам этих измерений. При этом процесс измерения количественных характеристик химических элементов включает следующие элементы:Known methods of metal smelting, including measuring the quantitative characteristics of chemical elements that make up the composition of the smelted metal, followed by the introduction of substances that adjust the elemental composition of the smelted metal, the required set and quantity of which is determined by the results of these measurements. The process of measuring the quantitative characteristics of chemical elements includes the following elements:
- изъятие из емкости с расплавленным металлом пробы - небольшой части расплавленного металла,- removal of a small portion of the molten metal from the container with molten metal
- кристаллизацию (отверждение) пробы в специальной форме - кристаллизаторе,- crystallization (curing) of the sample in a special form - crystallizer,
- изъятие отвержденной пробы из кристаллизатора,- removal of the cured sample from the mold,
- механическую обработку (часто фрезеровку и шлифовку) поверхности пробы с целью удаления нерепрезентативного поверхностного слоя,- machining (often milling and grinding) of the surface of the sample in order to remove a non-representative surface layer,
- осуществление собственно измерения количественных характеристик химических элементов, часто с помощью лабораторных средств спектрального анализа, например, устройства XXX фирмы УУУ,- the actual measurement of the quantitative characteristics of chemical elements, often using laboratory spectral analysis tools, for example, device XXX company UUU,
- сравнение результатов измерения с требуемыми значениями.- comparison of the measurement results with the required values.
Отбор проб осуществляют, чаще всего, с помощью специальных зондов-пробоотборников, погружаемых в металл вручную или посредством применения манипуляторов.Sampling is carried out, most often, using special probes, samplers, immersed in metal manually or through the use of manipulators.
Отбор проб осуществляют, как правило, после того, как химический состав выплавляемого металла в емкости стабилизировался после внесения корректирующих веществ и достаточно однороден в пределах рабочей емкости, например конвертера. Поскольку процесс измерения, этапы которого приведены выше, достаточно длителен, занимает, как минимум, несколько минут, информация о динамике изменения количественных характеристик химических элементов сразу после внесения корректирующих веществ не является актуальной. Поэтому целесообразность измерения количественных характеристик химических элементов расплавленного металла в нескольких точках рабочего объема является проблематичной. Обычно отбор пробы проводят в одной точке рабочего объема расплава.Sampling is carried out, as a rule, after the chemical composition of the melted metal in the tank is stabilized after the introduction of corrective substances and is quite homogeneous within the working tank, for example, a converter. Since the measurement process, the steps of which are given above, is quite lengthy and takes at least a few minutes, information on the dynamics of changes in the quantitative characteristics of chemical elements immediately after the introduction of corrective substances is not relevant. Therefore, the feasibility of measuring the quantitative characteristics of the chemical elements of the molten metal at several points of the working volume is problematic. Typically, sampling is carried out at one point in the working volume of the melt.
На основании полученных данных определяют необходимость внесения корректирующих веществ, рассчитывают их состав и количество. После внесения корректирующих веществ весь процесс повторяется до тех пор, пока количественные характеристики химических элементов не достигнут требуемых значений. После этого технологическая цель выплавки металла считается достигнутой, выплавляемый металл разливают в формы и (или) кристаллизуют с помощью УНРС.Based on the data obtained, determine the need for corrective substances, calculate their composition and quantity. After the introduction of corrective substances, the whole process is repeated until the quantitative characteristics of the chemical elements reach the required values. After that, the technological goal of metal smelting is considered to be achieved, the smelted metal is poured into molds and (or) crystallized with the help of the URS.
Измерения количественных характеристик химических элементов расплава в известных способах выплавки металла целесообразно осуществлять лишь несколько раз в течение всего процесса выплавки. Очередной акт измерения целесообразно осуществлять только после внесения корректирующих смесей и стабилизации элементного состава расплава в рабочей емкости.It is advisable to measure the quantitative characteristics of the chemical elements of the melt in known metal smelting methods only several times during the entire smelting process. It is advisable to carry out the next measurement act only after the introduction of corrective mixtures and stabilization of the elemental composition of the melt in the working vessel.
Это существенным образом уменьшает интервал времени между измерением количественных характеристик химических элементов расплава и осуществлением корректирующего воздействия (внесения смеси).This significantly reduces the time interval between the measurement of the quantitative characteristics of the chemical elements of the melt and the implementation of the corrective action (introduction of the mixture).
К недостаткам существующих способов относится, в частности, следующее:The disadvantages of the existing methods include, in particular, the following:
1. Информация о количественных характеристиках химических элементов расплава поступает со значительным запаздыванием и характеризует не столько текущее состояние расплава, сколько его состояние на момент отбора пробы. Ввиду высокой скорости протекания современных металлургических процессов это приводит к неопределенности, обусловливающей неизбежные ошибки при определении состава и количества корректирующих смесей.1. Information on the quantitative characteristics of the chemical elements of the melt comes with a significant delay and characterizes not so much the current state of the melt as its state at the time of sampling. Due to the high flow rate of modern metallurgical processes, this leads to uncertainty causing inevitable errors in determining the composition and quantity of correcting mixtures.
2. Это, в свою очередь, обусловливает высокую вероятность значительных отклонений количественных характеристик химических элементов, входящих в состав готового металла, по отношению к заданным значениям. Другими словами, элементный состав (а следовательно, и физические свойства) готового металла может значительным или даже недопустимым образом отличаться от планируемого.2. This, in turn, leads to a high probability of significant deviations in the quantitative characteristics of the chemical elements that make up the finished metal, in relation to the given values. In other words, the elemental composition (and therefore the physical properties) of the finished metal can significantly or even unacceptably differ from the planned one.
3. Задержка в получении информации о количественных характеристиках химических элементов, входящих в расплав и, как следствие, неоптимальный состав корректирующих веществ может привести к увеличению времени выплавки, а стало быть, к чрезмерным энергетическим затратам и снижению производительности металлургического агрегата.3. The delay in obtaining information on the quantitative characteristics of the chemical elements entering the melt and, as a result, the non-optimal composition of the corrective substances can lead to an increase in the smelting time, and therefore to excessive energy costs and a decrease in the productivity of the metallurgical unit.
Известно, что измерение количественных характеристик элементов, входящих в состав выплавляемого металла, осуществляют непосредственно в емкости с расплавленным металлом, без предварительного извлечения из нее образцов (пробы) выплавляемого металла путем ввода в емкость с расплавленным металлом зонда, например лазеров [1, 2, 3, 4]. Однако известные способы непосредственного измерения количественных характеристик элементов, входящих в состав выплавляемого металла, также имеют недостаток, состоящий в том, что измерение осуществляют без учета времени и скорости химических реакций, происходящих в процессе выплавки стали из чугуна в емкости с расплавленным металлом. Замеры осуществляют в каком-то одном месте, например через стенку емкости, используют защитные инертные газы при вводе зондов в емкость, используют дорогие лазерные устройства. Все это не обеспечивает должной точности, достоверности и надежности измерений.It is known that the quantitative characteristics of the elements that make up the composition of the smelted metal are measured directly in the vessel with molten metal, without first extracting samples (samples) of the metal to be smelted from it by introducing a probe, such as lasers, into the vessel with molten metal [1, 2, 3 , four]. However, the known methods for directly measuring the quantitative characteristics of the elements included in the composition of the smelted metal also have the disadvantage that the measurement is carried out without taking into account the time and speed of chemical reactions that occur during the smelting of steel from cast iron in a vessel with molten metal. Measurements are carried out in one place, for example, through the wall of the tank, use protective inert gases when introducing probes into the tank, use expensive laser devices. All this does not provide due accuracy, reliability and reliability of measurements.
Целью изобретения является повышение эффективности и сокращения времени осуществления металлургических процессов, улучшения качества и повышения точности достижения требуемого элементного состава выплавляемого металла, а также повышение скорости, точности и достоверности измерений.The aim of the invention is to increase the efficiency and reduce the time of implementation of metallurgical processes, improve the quality and increase the accuracy of achieving the required elemental composition of the melted metal, as well as increasing the speed, accuracy and reliability of measurements.
Для достижения этих целей в способе выплавки металла измерение количественных характеристик химических элементов, входящих в состав выплавляемого металла, и последующее внесение веществ, корректирующих элементный состав выплавляемого металла в необходимом количестве, по результатам этих измерений, измерение количественных характеристик химических элементов, входящих в состав выплавляемого металла, осуществляют непосредственно в емкости с расплавленным металлом, без предварительного извлечения из нее образцов выплавляемого металла, путем погружения одного или более измерительных зондов в емкость с выплавляемым металлом, при этом измерения осуществляют непрерывно или с интервалом времени, сопоставимым или меньше времени происходящего в процессе выплавки изменения атомарного состава выплавляемого металла в зоне измерения.To achieve these goals in the method of metal smelting, measuring the quantitative characteristics of chemical elements included in the composition of the smelted metal, and the subsequent introduction of substances that adjust the elemental composition of the smelted metal in the required quantity, according to the results of these measurements, measuring the quantitative characteristics of chemical elements included in the composition of the smelted , carried out directly in a vessel with molten metal, without first extracting from it samples of melted metal la, by immersing one or more measuring probes in a vessel with smelted metal, while the measurements are carried out continuously or with a time interval comparable to or less than the time of the change in the atomic composition of the smelted metal in the measurement zone during the smelting process.
Кроме того, измерения количественных характеристик химических элементов выплавляемого металла осуществляют на заданную глубину одновременно в нескольких заданных участках емкости с выплавляемым металлом, а для измерения количественных характеристик химических элементов выплавляемого металла используют измерительные зонды, сохраняющие работоспособность при погружении в выплавляемый металл в течение длительного времени, сопоставимого с длительностью процесса выплавки.In addition, the quantitative characteristics of the chemical elements of the smelted metal are measured at a given depth simultaneously in several predetermined sections of the smelted metal tank, and measuring probes are used to measure the quantitative characteristics of the chemical elements of the smelted metal, which remain operational when immersed in the smelted metal for a long time, comparable with the duration of the smelting process.
Характерное время изменения атомарного состава выплавляемого металла можно определить, например, используя инженерные методики расчета кинетики металлургических процессов, или результаты физического или математического моделирования. Предлагаемый способ позволяет осуществлять несколько измерений в секунду, что позволяет организовать мониторинг состояния измеряемых параметров, отслеживать тенденции их изменения, а значит, осуществлять более точные управляющие воздействия. Для отслеживания быстрых изменений состояния измеряемых характеристик, в том числе в момент внесения корректирующих веществ, целесообразно использовать информацию, одновременно поступающую из двух и более точек объема расплава.The characteristic time of the change in the atomic composition of the smelted metal can be determined, for example, using engineering methods for calculating the kinetics of metallurgical processes, or the results of physical or mathematical modeling. The proposed method allows you to perform several measurements per second, which allows you to organize monitoring of the state of the measured parameters, track the trends of their changes, and therefore, to carry out more accurate control actions. To track rapid changes in the state of the measured characteristics, including at the time of the introduction of corrective substances, it is advisable to use information simultaneously from two or more points of the melt volume.
В качестве измерительных зондов можно использовать, например, устройства, приведенные в [5]. В предлагаемом способе для защиты зонда от высокой температуры и возможности длительного нахождения в емкости с расплавленным металлом корпус зонда изготавливается из материала, обеспечивающего его работоспособность в течение длительного времени, например из алюмографитовой керамики.As measuring probes, for example, the devices described in [5] can be used. In the proposed method, to protect the probe from high temperature and the possibility of a long stay in a vessel with molten metal, the probe body is made of a material that ensures its operability for a long time, for example, from aluminum graphite ceramic.
Таким образом, в предлагаемом способе выплавки стали интересуются не только значением количественных характеристик химических элементов в определенные моменты процесса выплавки металла, но и динамикой изменения измеряемых величин, тенденциями в состоянии элементного состава расплава. Это позволяет обеспечить осуществление более точных и своевременных корректирующих воздействий, что, в свою очередь, позволит сократить продолжительность процесса выплавки, добиться повышения точности элементного состава и стабильности физических свойств выплавляемого металла.Thus, in the proposed method of steel smelting, they are interested not only in the value of the quantitative characteristics of chemical elements at certain points in the metal smelting process, but also in the dynamics of changes in the measured values and in the state of the elemental composition of the melt. This allows for the implementation of more accurate and timely corrective actions, which, in turn, will reduce the duration of the smelting process, to increase the accuracy of the elemental composition and the stability of the physical properties of the smelted metal.
В качестве примера возможна следующая реализации заявленного способа. Используется установка внепечной обработки стали, служащая для добавки легирующих элементов. Два зонда расположены на одинаковой глубине в ковше, один из них находится в непосредственной близости от места сброса ферросплавов, второй расположен диаметрально противоположно. Изначально сталь имеет содержание Mn 1%, целевой показатель 1,9%. Согласно заявленному изобретению, производят непрерывное измерение содержания марганца. По результатам замера на начальном этапе, вычисляют количество необходимого ферромарганца по известным инженерным методикам и добавляют его в ковш. Проводя непрерывный мониторинг, вычисляют среднее арифметическое между показаниями двух зондов и решение о добавлении ферросплавов принимают из визуальной оценки графика средней. Так, если имеются показания зонда 1 и зонда 2, изображенные на фиг.1, то из визуальной оценки уже на 200-й секунде можно заключить, что среднее содержание марганца стремится к показателю 1,8%, что меньше целевого. Исходя из этой информации, принимают решение о введении корректирующей добавки.As an example, the following implementation of the claimed method is possible. An out-of-furnace steel processing unit is used to add alloying elements. Two probes are located at the same depth in the bucket, one of them is in close proximity to the place of discharge of ferroalloys, the second is located diametrically opposite. Initially, steel has a Mn content of 1%, a target of 1.9%. According to the claimed invention, a continuous measurement of the manganese content is carried out. According to the results of the measurement at the initial stage, calculate the amount of ferromanganese required by known engineering methods and add it to the bucket. Carrying out continuous monitoring, the arithmetic average between the readings of the two probes is calculated and the decision to add ferroalloys is made from a visual assessment of the average graph. So, if there are readings of the
Изначально сталь имеет содержание Mn 1%, целевой показатель 1,9%. Согласно заявленному изобретению, производят непрерывное измерение содержания марганца. По результатам замера на начальном этапе вычисляют количество необходимого ферромарганца по известным инженерным методикам и добавляют его в ковш. Проводя непрерывный мониторинг, вычисляют среднее арифметическое между показаниями двух зондов и решение о добавлении ферросплавов принимают из визуальной оценки графика средней. Так, если имеются показания зонда 1 и зонда 2, изображенные на фиг.1, то из визуальной оценки уже на 200-й секунде можно заключить, что среднее содержание марганца стремится к показателю 1,8%, что меньше целевого. Исходя из этой информации, принимают решение о введении корректирующей добавки.Initially, steel has a Mn content of 1%, a target of 1.9%. According to the claimed invention, a continuous measurement of the manganese content is carried out. According to the results of the measurement at the initial stage, the amount of ferromanganese required is calculated by known engineering methods and added to the bucket. Carrying out continuous monitoring, the arithmetic average between the readings of the two probes is calculated and the decision to add ferroalloys is made from a visual assessment of the average graph. So, if there are readings of the
В качестве другого примера возможна реализация изобретенного способа для процесса в томасовском конвертере. Зонд (например, [1] или [7]), расположенный в нижней части боковой стенки конвертера, может измерять состав металла с заданным интервалом времени, но не чаще 10 раз в секунду. Предположим, что используются опытные данные кинетики протекания металлургического процесса, включающие график среднего содержания элементов в металле в зависимости от времени, прошедшего с начала продувки (см. фиг.2, источник [6], стр.216). При осуществлении способа производят мониторинг трех элементов: кремний, углерод, фосфор. Определяющим для 1-го, 2-го и 3-го периода продувки являются соответственно Si, С, Р. Исходя из этого находят по графику характерное время изменения концентрации элемента в соответствующем периоде как время, за которое его концентрация уменьшается в 2,72 раз. Для кремния концентрация в начале первого периода составляет 0,85%, уменьшается до 0,31% за 2 минуты. Аналогично для углерода характерное время изменения во втором периоде от 3,5% до 1,3% составляет 9 минут, фосфора в третьем периоде - 2 минуты. Согласно формуле изобретения интервал времени между двумя последовательными измерениями одного зонда принимают сопоставимым или меньше характерного времени изменения атомарного состава выплавляемого металла в зоне осуществления измерений. В данном примере устанавливают время между измерениями 10 секунд. После начала процесса продувки измерение содержания всех трех элементов Si, С и Р производят через каждые 10 секунд. После снятия первых 4 замеров производят аппроксимацию полиномом 3 степени методом наименьших квадратов. После каждого замера (начиная с 4-го) прогнозируют содержание элемента на следующие 10 секунд, используя аппроксимирующую функцию. Сравнивают прогнозное значение xп, целевое значение xц, вычисляют поправкуAs another example, it is possible to implement the invented method for a process in a Thomas converter. A probe (for example, [1] or [7]), located in the lower part of the side wall of the converter, can measure the composition of the metal with a given time interval, but no more than 10 times per second. Assume that the experimental kinetics of the metallurgical process are used, including a graph of the average content of elements in the metal as a function of the time elapsed since the start of purging (see Fig. 2, source [6], p. 216). When implementing the method, three elements are monitored: silicon, carbon, phosphorus. The decisive factors for the 1st, 2nd, and 3rd purge periods are Si, C, and P, respectively. Based on this, the characteristic time of the element concentration change in the corresponding period is found from the graph as the time during which its concentration decreases by 2.72 times . For silicon, the concentration at the beginning of the first period is 0.85%, decreases to 0.31% in 2 minutes. Similarly, for carbon, the characteristic time of change in the second period from 3.5% to 1.3% is 9 minutes, phosphorus in the third period is 2 minutes. According to the claims, the time interval between two consecutive measurements of one probe is taken to be comparable or less than the characteristic time of the change in the atomic composition of the smelted metal in the measurement zone. In this example, the time between measurements is set to 10 seconds. After the start of the purge process, the content of all three elements Si, C and P is measured every 10 seconds. After taking the first 4 measurements, an approximation by a polynomial of
Корректируют подачу кислорода по формуле:Correct the oxygen supply by the formula:
у=у0·(1+е),y = y 0 · (1 + e),
где у и у0 - скорректированный и текущий расход кислорода соответственно.where y and y 0 are the corrected and current oxygen consumption, respectively.
Источники информацииInformation sources
1. Патент US №4995723.1. US patent No. 4995723.
2. Патент РФ №2273841.2. RF patent No. 2273841.
3. Патент РФ №2163713.3. RF patent №2163713.
4. Патент РФ №2180951.4. RF patent No. 2180951.
5.Заявка РФ №2005131601 на изобретение «Измерительный зонд для погружения в расплав металла».5. RF application No. 2005131601 for the invention of "Measuring probe for immersion in a molten metal."
6. Кудрин В.А. Металлургия стали. Учебник для вузов. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Металлургия, 1989, 560 с.6. Kudrin V.A. Metallurgy of steel. Textbook for high schools. - 2nd ed., Revised. and add. - M.: Metallurgy, 1989, 560 p.
7. Заявка US №20030218747.7. Application US No.20030218747.
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007115606/02A RU2355795C2 (en) | 2007-04-26 | 2007-04-26 | Smelting method of metal |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007115606/02A RU2355795C2 (en) | 2007-04-26 | 2007-04-26 | Smelting method of metal |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2007115606A RU2007115606A (en) | 2008-11-10 |
| RU2355795C2 true RU2355795C2 (en) | 2009-05-20 |
Family
ID=41021970
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2007115606/02A RU2355795C2 (en) | 2007-04-26 | 2007-04-26 | Smelting method of metal |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2355795C2 (en) |
-
2007
- 2007-04-26 RU RU2007115606/02A patent/RU2355795C2/en not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2007115606A (en) | 2008-11-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP0192764B1 (en) | A method for producing cast-iron, and in particular cast-iron which contains vermicular graphite | |
| JP5974962B2 (en) | Method for producing aluminum-killed steel with Ca added with excellent HIC resistance and Ca addition treatment method for molten steel | |
| JP5527180B2 (en) | Converter blowing method and converter blowing system | |
| KR102348892B1 (en) | Molten metal component estimation apparatus, molten metal component estimation method, and molten metal manufacturing method | |
| JP6601631B2 (en) | Method for estimating amount of waste from molten metal refining vessel and method for refining molten metal | |
| RU2355795C2 (en) | Smelting method of metal | |
| JP5854171B2 (en) | Correction device, correction method, and steel refining method | |
| EP3339848B1 (en) | Method to determine the carbon equivalent content of a cast iron alloy having a hypereutectic composition and equipment to carry it out | |
| JPH09202913A (en) | Method for controlling carbon concentration at end point in rh vacuum degassing apparatus and device for controlling carbon concentration | |
| JP6037014B2 (en) | Steel manufacturing method | |
| JP5978967B2 (en) | Component adjustment method for molten steel | |
| US6790254B1 (en) | Method for controlling and adjusting the concentration of a gas component in a melt and a device for carrying out the same | |
| JP5884182B2 (en) | Method for controlling inclusion composition of Ca-containing aluminum killed steel | |
| JP6822148B2 (en) | Dehydrogenation refining method for molten steel | |
| JP6966029B1 (en) | Decarburization refining method of molten steel under reduced pressure | |
| JP4816513B2 (en) | Molten steel component estimation method | |
| JP6943300B2 (en) | Control device and control method for vacuum degassing equipment | |
| JP6277991B2 (en) | Slag component estimation method, solvent calculation method and hot metal pretreatment method | |
| KR20000045516A (en) | Method and device for predicting concentration of carbon in molten metal in electric furnace work | |
| TW201734214A (en) | Molten pig iron pre-treatment method and molten pig iron pre-treatment control device | |
| JP6331601B2 (en) | Blowing control method in steelmaking converter. | |
| RU2711852C1 (en) | Method of determining metal level of calm bath of converter | |
| EP4177361A1 (en) | Converter blowing control method and converter blowing control system | |
| JP3293674B2 (en) | Control method of end point carbon concentration in RH degassing process | |
| JPH0312127B2 (en) |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20150427 |