RU2697117C2 - Способ перемешивания ванны металла и печная установка - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при перемешивании ванны металла в металлургической емкости. В ванну металла вводится продувочный газ, в котором продувочный газ вводят в ванну металла через упорядоченно расположенные места ввода газа в металлургической емкости таким образом, что ванна металла приобретает заданное направленное течение, при этом для создания и/или поддержания заданного направленного течения осуществляют управление или регулирование ввода продувочного газа, так что протекающее количество (Q) продувочного газа имеет импульсную, пульсирующую или пильчатую зубчатую кривую зависимости от времени, причем картину течения ванны металла определяют с использованием измерительного устройства, причем измерительное устройство включает в себя по меньшей мере одно из следующего: датчик вибрации, ультразвуковой датчик, оптоэлектронный сенсор. Изобретение позволяет избежать повреждения печной установки за счет предотвращения вибрации при продувке ванны металла газом. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 4 ил.

Description

Изобретение касается способа перемешивания ванны металла в металлургической емкости, при котором в ванну металла вводится продувочный газ. Кроме того, изобретение касается печной установки для выполнения этого способа, имеющей металлургическую емкость.

Известно применение такого способа или, соответственно, такой печной установки при получении/переработке металлов, в частности при производстве стали из чугуна.

Одним из примеров способа вышеназванного рода является так называемый LD-процесс производства стали (называемый также Линц-Донавиц-процессом или процессом вдувания кислорода). При LD-процессе в конвертер (металлургическую емкость) загружаются жидкий чугун, к которому, возможно, добавляется лом, и шлакообразующие, такой как, напр., известь или доломит. При этом жидкий чугун и шлакообразующие образуют ванну металла. После этого с помощью фурмы для ввода газа, которая направлена центрально через отверстие на верхней стороне конвертера, на ванну металла под высоким давлением (до 12 бар) вдувается кислород.

Целью LD-процесса является, снизить содержание в жидком чугуне нежелательных сопутствующих элементов, таких как, например, углерод, кремний, марганец, сера и/или фосфор (что называется также «окислительным рафинированием» чугуна). При вдувании кислорода нежелательные сопутствующие элементы сгорают и улетучиваются в виде газов или связываются шлакообразующими в виде жидкого шлака.

В центре реакции сгорания («зоне удара кислородной струи») возникают высокие температуры (2500-3000°C), и происходит бурление/перемешивание ванны металла. Это перемешивание служит для того, чтобы еще не «окисленные» части ванны металла подводились к зоне удара кислородной струи, и сопутствующие элементы, содержащиеся в этих частях ванны металла, сгорали.

При необходимости при LD-процессе для лучшего перемешивания ванны металла с помощью продувочных кирпичей (пористые и/или имеющие каналы для газа кирпичи), которые вводятся в дно конвертера, в ванну металла в качестве продувочного газа вдувается другой газ, такой как, напр., аргон или азот.

Известной проблемой при способе вышеназванного рода, в частности при LD-процессе, является, что в ванне металла могут возникать вибрации (волны). Эти вибрации в ванне металла передаются на металлургическую емкость, в которой находится ванна металла, так что возникают вибрации металлургической емкости. Вибрации металлургической емкости, в свою очередь, передаются на элементы, которые соединены с металлургической емкостью, такие как, напр., подшипники и/или приводы, которые при этом испытывают высокие нагрузки.

Вибрации могут быть такими сильными или, соответственно, иметь такую большую амплитуду (ниже упрощенно называемую «величина вибраций»), что во избежание повреждений установки, составной частью которой является металлургическая емкость, такой как, например, печная установка, процесс должен прерываться. Может быть необходимо прервать процесс, в частности, тогда, когда вибрация имеет частоту, близкую к собственной частоте установки, потому что в таком случае в установке может произойти резонансная катастрофа. Прерывания процесса приводят к большим продолжительностям технологических процессов и, следовательно, также к потерям производительности.

При определенных обстоятельствах вибрации могут приводить к тому, что изменяется ориентация металлургической емкости. Тогда может быть необходимо, заново ориентировать металлургическую емкость и заново затянуть стопорные тормоза, которые удерживают металлургическую емкость в ее положении. В этом случае процесс тоже должен прерываться, что приводит к дополнительным потерям производительности. Далее, повторное выравнивание металлургической емкости и повторное затягивание стопорных тормозов приводят к высокому износу тормозных колодок стопорных тормозов.

Из WO 2004/046390 A1 известна система подачи газа для конвертера, при этом предусмотрено предшествующее или предназначенное для форсунок устройство дросселирования притока, которое периодически снижает или прерывает повод газа внутрь печи.

Из DE 20 2012 103 082 U1 известна печь для удаления загрязнений из металлических расплавов. В области пода корпуса печи предусмотрены средства, такие как продувочные кирпичи или продувочные фурмы, для подведения продувочного газа.

Задачей изобретения является предоставить способ эксплуатации печной установки, а также печную установку, при которых можно избежать повреждений печной установки, и печная установка может экономично эксплуатироваться, а также экономично изготавливаться.

Эта задача в соответствии с изобретением решается с помощью способа перемешивания ванны металла в металлургической емкости, а также с помощью печной установки с признаками по соответствующим независимым пунктам формулы изобретения. Предпочтительные варианты осуществления и/или усовершенствования являются предметом зависимых пунктов формулы изобретения, а также последующего описания, и могут касаться как способа, так и печной установки.

В этом способе предусмотрен ввод продувочного газа в ванну металла. Продувочный газ вводится в ванну металла таким образом, что ванна металла совершает заданное направленное течение.

У печной установки предусмотрена металлургическая емкость, например, для окислительного рафинирования чугуна. Также у печной установки предусмотрено измерительное устройство для исследования картины течения ванны металла, находящейся в металлургической емкости.

Возможно также применение изобретения в так называемом AOD-процессе (называемом argon oxygen decarburization (англ. аргоно-кислородное обезуглероживание), или же аргоно-кислородным обезуглероживанием).

Под продувочным газом в настоящем случае может пониматься каждый газ, который вводится в ванну металла и при этом может вызывать перемешивание ванны металла, независимо от того, вызывает ли этот продувочный газ в ванне металла химическую реакцию, и независимо от того, вводится ли продувочный газ в ванну металла опосредствованно (напр., через газовую атмосферу) или непосредственно.

Под заданным направленным течением, целенаправленно создаваемым путем ввода продувочного газа, может пониматься такое течение, которое имеет заданную картину течения. Это значит, путем ввода продувочного газа в ванне металла целенаправленно создается/формируется заданная картина течения.

Формирование заданной картины течения может достигаться, в частности, за счет упорядоченного расположения мест ввода продувочного газа, в частности в металлургической емкости. Далее, формирование заданной картины течения может достигаться путем упорядоченной установки протекающего количества продувочного газа/давления продувочного газа при вводе продувочного газа (в каждом месте ввода продувочного газа). При этом под протекающим количеством продувочного газа может пониматься расход продувочного газа. В частности, путем комбинирования упорядоченного расположения мест ввода продувочного газа и установки протекающего количества продувочного газа/давления продувочного газа можно целенаправленно воздействовать на формирование картины течения и так целенаправленно создавать заданную картину течения.

Иначе выражаясь, путем упорядоченного расположения мест ввода продувочного газа и/или упорядоченной установки протекающего количества продувочного газа/давления продувочного газа картина течения может получаться желаемым, заданным образом «по индивидуальному заказу».

Заданная картина течения или, соответственно, заданное направленное течение может быть адаптировано/адаптироваться к геометрии металлургической емкости. Например, заданное направленное течение может проходить по существу по поверхности тора, в частности в полоидальном направлении тора. Такое прохождение заданного направленного течения целесообразно, напр., тогда, когда металлургическая емкость является осесимметричной относительно некоторой оси симметрии. Эта ось симметрии целесообразным образом является также осью симметрии тора.

Изобретение исходит из того обнаруженного факта, что величина вибрации ванны металла и вместе с тем также величина вибрации металлургической емкости зависят от картины течения ванны металла. При ненаправленном течении столкновения между отдельными элементами массы/текучей среды ванны металла являются более вероятными, чем при направленном течении, в котором соседние элементы массы/текучей среды, в противоположность ненаправленному течению, имеют (приблизительно) одинаковые направления движения и скорости. При столкновениях между отдельными элементами массы/текучей среды ванны металла происходит преобразование энергии течения в энергию вибрации. Поэтому при ненаправленном течении (вследствие высокой вероятности столкновений элементов массы/текучей среды) в энергию вибрации преобразуется более высокая доля их энергии течения, чем при направленном течении. Следовательно, величина вибрации ванны металла, и вместе с тем также величина вибрации металлургической емкости, может уменьшаться, в случае если ванна металла вместо ненаправленного течения совершает заданное направленное течение.

Также изобретение исходит из размышления о том, что с помощью заданного направленного течения может также достигаться более равномерное перемешивание ванны металла, в частности, благодаря более сильному перемешиванию ванны металла в ее краевых областях. Потому что заданное направленное течение может по своей ориентации адаптироваться к геометрии металлургической емкости. Благодаря более равномерному перемешиванию ванны металла возможны более короткие продолжительности технологических процессов для достижения желаемого качества/желаемого состояния ванны металла (напр., заданного содержания углерода).

Целесообразно, если продувочный газ вводится в ванну металла с использованием по меньшей мере одного продувочного кирпича. При этом продувочный газ может непосредственно вводиться в ванну металла. Альтернативно или дополнительно продувочному кирпичу может использоваться форсунка для ввода продувочного газа.

Также целесообразно, если для создания и/или поддержания заданного направленного течения или, соответственно, заданной картины течения осуществляется управление/регулирование ввода продувочного газа. Это управление/регулирование может осуществляться с использованием по меньшей мере одного клапана. Предпочтительным образом осуществляется управление/регулирование протекающего количества продувочного газа или давления продувочного газа, в частности с использованием клапана. Рациональным образом осуществляется управление/регулирование того протекающего количества продувочного газа, которое подается на продувочный кирпич, или, соответственно, осуществляется управление/регулирование того давления продувочного газа, которое подается на продувочный кирпич на его стороне входа газа.

Управление/регулирование протекающего количества продувочного газа или, соответственно, давления продувочного газа может осуществляться с использованием блока контроля. Рациональным образом с помощью блока контроля осуществляется управление/регулирование состояния клапана. Предпочтительно частота включения клапана удерживается ниже некоторого заданного/устанавливаемого верхнего предела частоты включения. Таким образом может продлеваться срок службы клапана.

Предпочтительным образом осуществляется сначала управление вводом продувочного газа, а затем регулирование. Предпочитаемым образом до момента времени, в который формируется/создается заданное направленное течение, осуществляется управление вводом продувочного газа а начиная с этого момента времени - регулирование. Это позволяет быстрее создавать заданное направленное течение.

Целесообразным образом протекающее количество продувочного газа удерживается выше некоторого заданного минимального протекающего количества. Рациональным образом минимальное протекающее количество выбирается так, что давление продувочного газа на стороне выхода газа продувочного кирпича по меньшей мере равно давлению ванны металла на стороне выхода газа продувочного кирпича. Таким образом может предотвращаться проникновение ванны металла в продувочный кирпич. Под давлением ванны металла может пониматься давление, которое создает ванна металла на стороне выхода газа продувочного кирпича.

Минимальное протекающее количество предпочтительно будет находиться/рассчитываться с использованием вышеупомянутого блока контроля. В расчет минимального значения могут, в частности, входить: масса ванны металла или, соответственно, массы компонентов ванны металла и/или давление в металлургической емкости. Рациональным образом указанные выше величины предварительно передаются в блок контроля в качестве параметров.

Предпочтительно, если протекающее количество продувочного газа имеет импульсную, пульсирующую или пильчатую зубчатую кривую зависимости от времени. Это позволяет получить сниженный расход продувочного газа, что относится к расходу продувочного газа при постоянном во времени протекающем количестве продувочного газа. Кривая зависимости от времени протекающего количества продувочного газа может также иметь некоторую периодичность. Эта периодичность позволяет создавать или, соответственно, поддерживать осциллирующее/вращающееся течение ванны металла. Далее, при управлении/регулировании протекающего количества продувочного газа может варьироваться амплитуда, частота и/или длительность импульса протекающего количества продувочного газа.

Предпочитаемым образом протекающее количество продувочного газа удерживается ниже заданного/устанавливаемого максимального протекающего количества. Таким образом может дополнительно снижаться расход продувочного газа.

Далее, предпочтительно, когда в качестве продувочных газов в ванну металла вводятся поочередно различные газы, в частности (сначала) кислород и (затем) по меньшей мере один инертный газ.

В частности, для инициирования заданного направленного течения ванны металла в качестве продувочного газа в ванну металла может вводиться кислород. Вследствие химической реакции между кислородом и компонентами ванны металла может ускоряться формирование заданного направленного течения ванны металла и/или снижаться расход продувочного газа, так как эта химическая реакция дает часть необходимой энергии для формирования заданного направленного течения ванны металла.

В дополнение к этому, в качестве продувочного газа в ванну металла может вводиться по меньшей мере один инертный газ, такой как, напр., азот или благородный газ. Предпочтительно в ванну металла сначала вводится азот, а затем аргон. В течение некоторого заданного периода времени в качестве продувочного газа в ванну металла может вводиться азот, так как азот дешевле, чем аргон. Под конец в течение некоторого более короткого периода времени в качестве продувочного газа в ванну металла может вводиться аргон, чтобы вывести из ванны металла возможные включения азота.

Далее, газ, в частности кислород может вводиться в ванну металла с использованием по меньшей мере одной фурмы для ввода газа. При этом газ может вводиться в ванну металла опосредствованно, в частности через газовую атмосферу.

Возможно также управление/регулирование ввода этого газа в ванну металла, в частности с использованием указанного выше блока контроля. К тому же ввод этого газа может осуществляться вместе с вводом продувочного газа или осуществляться отдельно от ввода продувочного газа.

Целесообразным образом картина течения ванны металла определяется с использованием измерительного устройства.

В одном из предпочтительных усовершенствований с использованием измерительного устройства определяется по меньшей мере один параметр состояния вибрации металлургической емкости. Таким параметром состояния может быть амплитуда вибрации. Далее, таким параметром состояния может быть частота вибрации. Целесообразным образом картина течения ванны металла определяется с использованием этого параметра состояния.

Также предпочтительно, если продувочный газ вводится в ванну металла таким образом, что этот параметр состояния удерживается вне заданного/устанавливаемого интервала значений или ниже заданного/устанавливаемого максимального значения. Благодаря этому можно обойтись без прерываний процесса во избежание повреждений установки, составной частью которой является металлургическая емкость, в частности печной установки.

Так, продувочный газ может, напр., вводиться в ванну металла таким образом, чтобы амплитуда вибрации металлургической емкости удерживалась ниже некоторого заданного/устанавливаемого максимального значения амплитуды. Кроме того, продувочный газ может вводиться в ванну металла таким образом, чтобы частота вибрации металлургической емкости удерживалась вне некоторого заданного/устанавливаемого интервала частот. Рациональным образом этот интервал частот выбирается таким образом, чтобы собственная частота установки находилась внутри, в частности в середине внутри этого интервала частот. Тем самым может предотвращаться резонансная катастрофа в установке.

В другом предпочтительном усовершенствовании для определения картины течения ванны металла с помощью системы камеры, которая имеет по меньшей мере одну камеру, производится видеосъемка ванны расплава. Целесообразным образом картина течения ванны металла определяется с использованием нескольких отдельных изображений видеосъемки.

Предпочтительно продувочный газ вводится в ванну металла с использованием нескольких продувочных кирпичей. Потому что при применении нескольких продувочных кирпичей картина течения ванны металла может простым образом адаптироваться к геометрии металлургической емкости.

Продувочный газ может вводиться в ванну металла таким образом, чтобы по меньшей мере на два из этих продувочных кирпичей подавались различные протекающие количества продувочного газа. При этом протекающие количества продувочного газа могут быть разными, напр., по своей амплитуде, частоте и/или фазе.

В дополнение к этому, продувочный газ может вводиться в ванну металла таким образом, чтобы по меньшей мере на два из этих продувочных кирпичей подавались одинаковые протекающие количества продувочного газа.

Предпочтительным образом в блок контроля передается по меньшей мере один параметр, который может сказываться на режиме управления/регулирования блока контроля. Такой параметр может быть массой одного из компонентов ванны металла, напр., массой жидкого металла, массой добавленных шлакообразующих или массой добавленного лома. Целесообразным образом для каждого компонента ванны металла соответственно масса этого компонента передается в блок контроля. Другим таким параметром может быть содержание сопутствующего элемента в жидком металле, как, напр., содержание углерода.

Металлургическая емкость предпочтительно представляет собой конвертер для окислительного рафинирования чугуна. Предпочтительным образом металлургическая емкость является по существу осесимметричной. Целесообразным образом металлургическая емкость оснащена огнеупорной футеровкой. В дополнение к этому, металлургическая емкость целесообразным образом включает в себя выпускное отверстие для отвода ванны металла. Через отверстие на верхней стороне металлургической емкости может быть проведена по меньшей мере одна фурма для ввода газа, в частности выдвижная фурма для ввода газа.

Рациональным образом для ввода продувочного газа в ванну металла предусмотрена система газоснабжения. Эта система газоснабжения может, в частности, иметь по меньшей мере один газопровод, по меньшей мере один клапан и/или по меньшей мере один продувочный кирпич. Кроме того, вышеупомянутая фурма для ввода газа может быть составной частью системы газоснабжения.

К тому же может быть предусмотрен блок контроля, который подготовлен к управлению/регулированию такой системы газоснабжения, в частности к управлению/регулированию вышеупомянутой системы газоснабжения. Предпочтительно этот блок контроля подготовлен к управлению/регулированию по меньшей мере одного клапана системы газоснабжения.

В одном из предпочтительных вариантов осуществления в стенке металлургической емкости, предпочтительно в ее дне, расположен по меньшей мере один продувочный кирпич для ввода продувочного газа в ванну металла. Этот продувочный кирпич может быть составной частью системы газоснабжения.

Предпочтительно несколько продувочных кирпичей расположено в дне металлургической емкости. Далее, расположение продувочных кирпичей может иметь ось симметрии, которая также является осью симметрии металлургической емкости. Продувочные кирпичи могут быть расположены в дне металлургической емкости, напр., по окружности, в частности в виде концентрических окружностей.

Также может быть предусмотрен по меньшей мере один расходомер для измерения протекающего количества продувочного газа и/или по меньшей мере один датчик давления для измерения давления продувочного газа. Расходомер или, соответственно, датчик давления тоже может быть составной частью системы газоснабжения.

Система газоснабжения рациональным образом имеет по меньшей мере один газопровод, который соединен с одним из продувочных кирпичей или с фурмой для ввода газа. Указанный по меньшей мере один газопровод может быть оснащен таким расходомером для измерения протекающего количества продувочного газа и/или таким датчиком давления для измерения давления продувочного газа. Кроме того, указанный по меньшей мере один газопровод может быть оснащен клапаном, в частности электрически управляемым/регулируемым клапаном. Этот клапан может быть, в частности, выполнен в виде пропорционального или цифрового клапана.

Предпочитаемым образом система газоснабжения включает в себя несколько газопроводов. Эти газопроводы могут быть оснащены каждый клапаном, в частности таким электрически управляемым/регулируемым пропорциональным или цифровым клапаном. В дополнение к этому, клапаны могут быть управляемыми/регулируемыми независимо друг от друга. К тому же, газопроводы могут быть оснащены каждый таким расходомером для измерения протекающего количества продувочного газа и/или таким датчиком давления для измерения давления продувочного газа. Целесообразным образом эти газопроводы системы газоснабжения соединены каждый с одним из продувочных кирпичей или с фурмой для ввода газа.

По меньшей мере два из продувочных кирпичей могут быть объединены в группу продувочных кирпичей, при этом подвод продувочного газа к отдельным продувочным кирпичам этой группы продувочных кирпичей с использованием одного общего клапана может быть управляемым/регулируемым.

Целесообразно, если измерительное устройство соединено с блоком контроля, в частности с вышеупомянутым блоком контроля, подготовленным к управлению/регулированию системы газоснабжения. Измерительное устройство может быть, напр., соединено с блоком контроля с использованием линии передачи данных. Это позволяет передавать обратно в блок контроля сигналы измерений, снятые измерительным устройством.

В дополнение к этому, блок контроля может быть выполнен в виде регулятора системы регулирования.

Также целесообразно, если измерительное устройство подготовлено к определению по меньшей мере одного параметра состояния вибрации металлургической емкости, в частности амплитуды и/или частоты вибрации.

Измерительное устройство может включать в себя по меньшей мере один датчик вибрации, по меньшей мере один ультразвуковой датчик и/или по меньшей мере один оптоэлектронный сенсор. Предпочтительно измерительное устройство включает в себя несколько датчиков вибраций, несколько ультразвуковых датчиков и/или несколько оптоэлектронных сенсоров. Потому что с помощью нескольких таких датчиков облегчается определение картины течения ванны металла и/или локализация отклонения мгновенного течения ванны металла от заданного направленного течения. Альтернативно или дополнительно к указанным выше датчикам измерительное устройство может включать в себя систему камеры.

Также целесообразно, если блок контроля подготовлен к тому, чтобы определять картину течения ванны металла с использованием по меньшей мере одного параметра состояния вибрации металлургической емкости и/или с использованием нескольких отдельных изображений видеосъемки, произведенной с помощью системы камеры.

Блок контроля может быть выполнен таким образом, чтобы при управлении/регулировании некоторой величины управления/регулирования, такой как, напр., протекающее количество продувочного газа, учитывался по меньшей мере один параметр, который влияет на динамику режима управления/регулирования системы регулирования. Такой параметр может быть, напр., временем перестановки одного из клапанов или временем реакции одного из датчиков.

Предыдущее описание предпочтительных вариантов осуществления содержит многочисленные признаки, которые воспроизведены в отдельных зависимых пунктах формулы изобретения, будучи иногда объединены по несколько. Однако эти признаки могут целесообразным образом также рассматриваться по отдельности и объединяться в рациональные другие комбинации. В частности, эти признаки, каждый по отдельности и в любой надлежащей комбинации, могут комбинироваться с предлагаемым изобретением способом/предлагаемой изобретением печной установкой.

Описанные выше свойства, признаки и преимущества изобретения, а также способ их достижения, становятся яснее и отчетливее понятны в контексте последующего описания примеров осуществления, которые поясняются подробнее со ссылкой на чертежи. Примеры осуществления служат для пояснения изобретения и не ограничиваю изобретение указанной в них комбинацией признаков, также в отношении функциональных признаков. Кроме того, предназначенные для этого признаки каждого примера осуществления могут также, разумеется, рассматриваться отдельно, удаляться из какого-либо примера осуществления, вводиться в какой-либо другой пример осуществления для его дополнения и/или комбинироваться с любым из пунктов формулы изобретения.

Показано:

фиг.1: печная установка, имеющая металлургическую емкость, систему газоснабжения, а также блок контроля;

фиг.2: сечение металлургической емкости с фиг.1 в перспективе;

фиг.3: другая печная установка, имеющая металлургическую емкость, систему газоснабжения, а также блок контроля, и

фиг.4: график, на котором изображена в качестве примера кривая зависимости от времени протекающего количества продувочного газа.

На фиг.1 схематично показана печная установка 2, имеющая металлургическую емкость 4, систему 6 газоснабжения и блок 8 контроля.

В настоящем примере осуществления металлургическая емкость 4 представляет собой конвертер для окислительного рафинирования чугуна. В металлургической емкости 4 находится ванна 10 металла, которая содержит жидкий чугун, шлакообразующие, а также лом. В жидком чугуне содержатся к тому же нежелательные сопутствующие элементы, такие как, напр., углерод, кремний, марганец, сера и фосфор.

Далее, печная установка 2 имеет измерительное устройство 12 для исследования картины течения ванны 10 металла. Измерительное устройство 12 включает в себя несколько датчиков 14 вибрации, которые установлены на металлургической емкости 4 и соединены каждый линией 16 передачи данных с блоком 8 контроля (на фиг.1 в качестве примера изображены два из этих датчиков 14 вибрации).

Также измерительное устройство 12 подготовлено к определению двух параметров состояния вибрации металлургической емкости 4, а именно, амплитуды вибрации и частоты вибрации. Блок 8 контроля подготовлен к тому, чтобы по определенным параметрам состояния вибрации определять картину течения ванны 10 металла.

В принципе, измерительное устройство 12 могло бы вместо датчиков 14 вибрации или дополнительно к датчикам 14 вибрации иметь по меньшей мере один ультразвуковой датчик и/или по меньшей мере один оптоэлектронный сенсор для определения параметров состояния.

Система 6 газоснабжения включает в себя несколько продувочных кирпичей 18 для ввода продувочного газа в ванну 10 металла. Эти продувочные кирпичи 18 расположены в дне 20 металлургической емкости 4. При этом продувочные кирпичи 18 расположены в виде двух концентрических окружностей («окружности продувочных кирпичей»), что, однако, нельзя различить на фиг.1. В изображенном на фиг.1 сечении металлургической емкости 4 можно различить только два из продувочных кирпичей 18 внутренней из двух концентрических окружностей продувочных кирпичей, а также два из продувочных кирпичей 18 внешней из двух концентрических окружностей продувочных кирпичей. Что касается изображения, на котором можно различить указанное выше расположение продувочных кирпичей 18, можно сослаться на фиг.3.

В дополнение к этому, система 6 газоснабжения включает в себя выдвижную фурму 22 для ввода газа, чтобы вводить газ в ванну 10 металла. Система 6 газоснабжения включает в себя, кроме того, несколько газопроводов 24. Один из этих газопроводов 24 соединен с фурмой 22 для ввода газа. Остальные из этих газопроводов 24 соединены с продувочными кирпичами 18.

Каждый из газопроводов 24 оснащен расходомером 26 для измерения протекающего количества продувочного газа. Расходомеры 26 соединены каждый с блоком 8 контроля линией 16 передачи данных.

В принципе, любое количество газопроводов 24 могло бы включать в себя вместо таких расходомеров 26 или дополнительно к таким расходомерам 26 датчики давления для измерения давления продувочного газа.

Также каждый из газопроводов 24 оснащен электрически управляемым/регулируемым клапаном 28. В настоящем примере осуществления клапаны 28 выполнены в виде пропорциональных клапанов. Клапаны 28 соединены каждый с блоком 8 контроля линией 16 передачи данных, так что от блока 8 контроля к клапанам 28 могут передаваться команды управления/регулирования. Кроме того, клапаны 28 обладают возможностью независимого друг от друга управления/регулирования посредством блока 8 контроля, так что на продувочные кирпичи 18 могут подаваться различные протекающие количества продувочного газа, эти протекающие количества продувочного газа могут, в частности, отличаться друг от друга по своей амплитуде, частоте и/или фазе.

На фурме 22 для ввода газа расположен датчик 30 давления для измерения давления газа в металлургической емкости 4. Этот датчик 30 давления тоже соединен с блоком 8 контроля линией 16 передачи данных.

Далее, блок 8 контроля подготовлен к тому, чтобы изменять свой режим управления/регулирования в зависимости от параметров, которые могут передаваться в блок 8 контроля.

Сначала в блок 8 контроля в качестве параметров передаются масса жидкого чугуна, масса добавленного лома, а также масса шлакообразующих. Кроме того, в блок 8 контроля в качестве параметров передаются содержания сопутствующих элементов в жидком чугуне.

С помощью фурмы 22 для ввода газа в ванну 10 металла вводится/на ванну 10 металла вдувается кислород с давлением прибл. 10 бар. При этом нежелательные сопутствующие элементы в ванне 10 металла сгорают и улетучиваются в виде газов или связываются шлакообразующими в виде жидкого шлака. Кроме того, при вдувании кислорода осуществляется перемешивание ванны 10 металла.

Через продувочные кирпичи 18 сначала кислород, затем азот и в последнюю очередь аргон в качестве продувочных газов непосредственно вводятся в ванну 10 металла, при этом азот вводится в ванну 10 металла в течение более долгого периода времени, чем кислород или аргон. Ввод продувочных газов в ванну 10 металла вызывает дополнительное перемешивание ванны 10 металла.

Соответствующий газ, который вводится в ванну 10 металла в качестве продувочного газа через продувочные кирпичи 18, вводится в металлургическую емкость 4 таким образом, что ванна 10 металла совершает направленное течение. При этом соответствующее протекающее количество продувочного газа, которое подается на продувочные кирпичи 18, определяется с использованием вышеупомянутых расходомером 26 и подвергается управлению/регулированию с использованием вышеупомянутых клапанов 28, при этом управление/регулирование положениями клапанов 28 осуществляется с помощью блока 8 контроля.

Кроме того, регистрируются мгновенное протекающее количество кислорода, которое подается на фурму 22 для ввода газа, а также продолжительность вдувания кислорода, и в качестве параметров передаются в блок 8 контроля. К тому же с помощью датчика 30 давления, который расположен на фурме 22 для ввода газа, определяется давление газа в металлургической емкости 4, и это определенное давление газа в качестве параметра передается в блок 8 контроля.

С использованием измерительного устройства 12 определяется картина течения ванны 10 металла. При этом с помощью измерительного устройства 12 определяется амплитуда и частота вибрации металлургической емкости 4 и передается в блок 8 контроля. Блок 8 контроля, в свою очередь, определяет картину течения ванны 10 металла с использованием амплитуды и/или с использованием частоты.

В дополнение к этому, продувочный газ вводится в ванну 10 металла таким образом, что частота вибрации удерживается вне некоторого устанавливаемого интервала частот. Причем этот интервал частот выбирается так, чтобы собственная частота печной установки 2 находилась внутри этого интервала частот. Далее, продувочный газ вводится в ванну 10 металла таким образом, что амплитуда вибрации удерживается ниже некоторого устанавливаемого максимального значения амплитуды.

На фиг.2 показано сечение в перспективе металлургической емкости 4 с фиг.1.

Металлургическая емкость 4 оснащена огнеупорной футеровкой 32. Для отвода ванны 10 металла, находящейся в металлургической емкости 4, металлургическая емкость 4 имеет в своей стенке 34 выпускное отверстие 36. За исключением выпускного отверстия в стенке 34, металлургическая емкость 4 является по существу осесимметричной относительно оси 38 симметрии.

На своей верхней стороне металлургическая емкость 4 имеет отверстие 40, через которое проведена фурма 22 для ввода газа. При этом фурма 22 для ввода газа расположена по оси 38 симметрии. Расположенный на фурме 22 для ввода газа датчик 30 давления для изготовления давления газа в металлургической емкости 4 (сравн. фиг.1) в целях наглядности не фиг.2 не изображен.

Продувочные кирпичи 18 для ввода продувочного газа в ванну 10 металла расположены в дне 20 металлургической емкости в виде двух концентрических окружностей продувочных кирпичей. При этом продувочные кирпичи 18 расположены радиально-симметрично относительно оси 38 симметрии металлургической емкости 4.

Далее, на фиг.2 изображены четыре штриховые стрелки, которые должны пояснять предпочтительное заданное направление 42 течения ванны 10 металла. Заданное направленное течение ванны 10 металла проходит предпочтительно в полоидальном направлении тора (не изображен), ось симметрии которого является также осью 38 симметрии металлургической емкости 4. Предпочтительно заданное направленное течение при его переходе от движения вверх на движение вниз проходит от оси 38 симметрии.

На фиг.3 схематично показана другая печная установка 2, имеющая металлургическую емкость 4, систему 6 газоснабжения и блок 8 контроля.

Последующее описание, изложенное со ссылкой на фиг.3, ограничивается по существу отличиями от примера осуществления на фиг.1, на который ссылаемся в отношении признаков и функций, остающихся без изменений. Конструктивные элементы, остающиеся по существу без изменений, как правило, пронумерованы одинаковыми ссылочными обозначениями, а не упомянутые признаки в следующем примере осуществления заимствованы без их повторного описания.

Измерительное устройство 12 этой другой печной установки 2 включает в себя систему 44 камеры, которая расположена на фурме для ввода газа и включает в себя по меньшей мере одну камеру. В дополнение к этому, система 44 камеры соединена линией 16 передачи данных с блоком 8 контроля.

Блок 8 контроля подготовлен к тому, чтобы с использованием нескольких отдельных изображений видеосъемки ванны 10 металла, произведенной с помощью системы 44 камеры, определять картину течения ванны 10 металла.

Вместо того чтобы определять параметры состояния вибрации металлургической емкости 4, как это происходит в примере осуществления с фиг.1, с помощью системы 44 камеры производится видеосъемка ванны 10 металла. Несколько отдельных изображений этой видеосъемки по указанной выше линии 16 передачи данных передаются в блок 8 контроля, который определяет картину течения ванны 10 металла с использованием этих отдельных изображений.

В данном примере осуществления продувочные кирпичи 18 внутренней из двух окружностей продувочных кирпичей объединены в группу продувочных кирпичей. На эти продувочные кирпичи 18 могут подаваться одинаковые протекающие количества продувочного газа, так как эти продувочные кирпичи 18 соединены с одним общим газопроводом 24, и управление/регулирование подводом продувочного газа к этим продувочным кирпичам 18 возможно с использованием одного общего клапана 28. Следовательно, на продувочные кирпичи 18 внутренней из двух окружностей продувочных кирпичей всегда подаются одинаковые протекающие количества продувочного газа. На продувочные кирпичи 18 внешней из двух окружностей продувочных кирпичей могут подаваться различные протекающие количества продувочного газа, так как эти продувочные кирпичи 18 соединены каждый с собственным газопроводом 24, и управление/регулирование подвода продувочного газа к каждому из этих продувочных кирпичей 18 возможно с использованием одного общего клапана 28.

На фиг.4 показан график, на котором изображена в качестве примера кривая зависимости от времени протекающего количества продувочного газа, которое подается на один из продувочных кирпичей 18 или на несколько продувочных кирпичей 18.

По оси абсцисс этого графика нанесено время t, в то время как по оси ординат этого графика нанесено протекающее количество Q продувочного газа.

В момент t0 времени начинается ввод продувочного газа в ванну 10 металла. До момента t1 времени осуществляется управление протекающим количеством Q продувочного газа с использованием блока 8 контроля. (Т.е. обратной передачи сигналов измерений, измеренных расходомерами 26, в блок 8 контроля, не происходит). Таким образом должно достигаться быстрое создание предусмотренного направленного течения ванны 10 металла. Для создания заданного направленного течения протекающее количество Q продувочного газа до момента t1 времени имеет пильчатую зубчатую кривую, при этом амплитуда и частота протекающего количества Q продувочного газа возрастают со временем t.

В момент t1 времени заданное направленное течение ванны 10 металла сформировано. С этого момента времени протекающее количество Q продувочного газа регулируется с использованием блока 8 контроля. (Т.е. происходит обратная передача сигналов измерений, измеренных расходомерами 26, в блок 8 контроля). Для поддержания заданного направленного течения протекающее количество Q продувочного газа, начиная с момента t1 времени, имеет пульсирующую кривую зависимости от времени.

В течение всего изображенного периода времени протекающее количество Q продувочного газа удерживается выше некоторого минимального протекающего количества Qmin, заданного блоком 8 контроля. Это минимальное протекающее количество Qmin устанавливается блоком 8 контроля таким образом, что давление продувочного газа на стороне выхода газа продувочного кирпича/продувочных кирпичей 18 по меньшей мере равно давлению ванны металла на стороне выхода газа продувочного кирпича/продувочных кирпичей 18. Таким образом должно предотвращаться проникновение ванны 10 металла в продувочный кирпич/продувочные кирпичи 18. Давление ванны металла рассчитывается блоком 8 контроля по давлению газа в металлургической емкости 4, а также по массам компонентов ванны 10 металла.

Хотя изобретение было более подробно проиллюстрировано и описано в деталях на предпочтительных примерах осуществления, изобретение не ограничено раскрытыми примерами, и отсюда могут выводиться другие варианты без выхода из объема охраны изобретения.

Claims (12)

1. Способ перемешивания ванны (10) металла в металлургической емкости (4), при котором в ванну (10) металла вводится продувочный газ, в котором продувочный газ вводят в ванну (10) металла через упорядоченно расположенные места ввода газа в металлургической емкости (4) таким образом, что ванна (10) металла приобретает заданное направленное течение, при этом для создания и/или поддержания заданного направленного течения осуществляют управление или регулирование ввода продувочного газа так, что протекающее количество (Q) продувочного газа имеет импульсную, пульсирующую или пильчатую зубчатую кривую зависимости от времени, причем картину течения ванны (10) металла определяют с использованием измерительного устройства (12), причем измерительное устройство включает в себя по меньшей мере одно из следующего: датчик (14) вибрации, ультразвуковой датчик, оптоэлектронный сенсор.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что продувочный газ вдувают в ванну (10) металла с использованием по меньшей мере одного продувочного кирпича (18).

3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что управление/регулирование протекающего количества (Q) продувочного газа или давления продувочного газа осуществляют с использованием по меньшей мере одного клапана (28).

4. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что в качестве продувочных газов в ванну (10) металла вводят поочередно различные газы, в частности кислород и по меньшей мере один инертный газ.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что с использованием измерительного устройства (12) определяют по меньшей мере один параметр состояния вибрации металлургической емкости (4), в частности амплитуду и/или частоту вибрации, и картину течения ванны (10) металла определяют с использованием этого параметра состояния.

6. Способ по п.5, отличающийся тем, что продувочный газ вводят в ванну (10) металла таким образом, что этот параметр состояния удерживается вне заданного/устанавливаемого интервала значений или ниже заданного/устанавливаемого максимального значения.

7. Способ по п.1, отличающийся тем, что продувочный газ вводят в ванну (10) металла с использованием нескольких продувочных кирпичей (18).

8. Установка (2) для перемешивания ванны (10) металла в металлургической емкости (4) способом по любому из пп.1-7, имеющая металлургическую емкость (4), систему (6) газоснабжения для ввода продувочного газа в ванну (10) металла, и содержащая измерительное устройство (12) для определения картины течения ванны (10) металла, находящейся в металлургической емкости (4), причем измерительное устройство включает в себя по меньшей мере одно из следующего: датчик (14) вибрации, ультразвуковой датчик, оптоэлектронный сенсор.

9. Установка (2) по п.8, отличающаяся тем, что металлургическая емкость (40 представляет собой конвертер для окислительного рафинирования чугуна.

10. Установка (2) по п.8 или 9, отличающаяся тем, что система (6) газоснабжения для ввода продувочного газа в ванну (10) металла имеет по меньшей мере один газопровод (24), по меньшей мере один клапан (28) и/или по меньшей мере один продувочный кирпич (18), и/или блок (8) контроля, который подготовлен к управлению/регулированию такой системы (6) газоснабжения.

11. Установка (2) по п.8 или 9, отличающаяся тем, что она снабжена по меньшей мере одним расположенным в дне (20) металлургической емкости (4) продувочным кирпичом (18) для ввода продувочного газа в ванну (10) металла.

12. Установка (2) по п.8 или 9, отличающаяся тем, что она снабжена по меньшей мере одним расходомером (26) для измерения протекающего количества (Q) продувочного газа и/или по меньшей мере одним датчиком давления для измерения давления продувочного газа.

Images