RU2772726C1 - Method for predicting metal emission in a converter, a method for producing liquid steel from molten steel-making iron in a converter, and a system for predicting metal emission in a converter - Google Patents
Method for predicting metal emission in a converter, a method for producing liquid steel from molten steel-making iron in a converter, and a system for predicting metal emission in a converter Download PDFInfo
- Publication number
- RU2772726C1 RU2772726C1 RU2021128607A RU2021128607A RU2772726C1 RU 2772726 C1 RU2772726 C1 RU 2772726C1 RU 2021128607 A RU2021128607 A RU 2021128607A RU 2021128607 A RU2021128607 A RU 2021128607A RU 2772726 C1 RU2772726 C1 RU 2772726C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- converter
- metal
- radiation intensity
- measurement point
- lance
- Prior art date
Links
- 239000002184 metal Substances 0.000 title claims abstract description 131
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 131
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 title claims description 17
- 239000010959 steel Substances 0.000 title claims description 17
- 239000007788 liquid Substances 0.000 title claims description 14
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 3
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 title abstract description 39
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 title abstract description 18
- 238000009628 steelmaking Methods 0.000 title abstract description 3
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims abstract description 59
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 59
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N oxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 59
- 238000007670 refining Methods 0.000 claims abstract description 55
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims abstract description 33
- 238000000295 emission spectrum Methods 0.000 claims abstract description 23
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 claims abstract description 7
- 241001088417 Ammodytes americanus Species 0.000 claims description 128
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 110
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 81
- 230000001590 oxidative Effects 0.000 claims description 56
- 238000005261 decarburization Methods 0.000 claims description 53
- 238000010926 purge Methods 0.000 claims description 51
- 229910000805 Pig iron Inorganic materials 0.000 claims description 49
- 229910000499 pig iron Inorganic materials 0.000 claims description 49
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 30
- 229910001882 dioxygen Inorganic materials 0.000 claims description 29
- 238000010801 machine learning Methods 0.000 claims description 26
- 238000007664 blowing Methods 0.000 claims description 23
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 claims description 20
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 15
- 238000007792 addition Methods 0.000 claims description 7
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 abstract 2
- 229910001018 Cast iron Inorganic materials 0.000 abstract 1
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N iron oxide Chemical compound [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 42
- 239000002893 slag Substances 0.000 description 36
- 210000003800 Pharynx Anatomy 0.000 description 16
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 14
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 13
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 11
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 11
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N calcium monoxide Chemical compound [Ca]=O ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 6
- 230000003247 decreasing Effects 0.000 description 6
- 239000003546 flue gas Substances 0.000 description 6
- 238000005187 foaming Methods 0.000 description 6
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 5
- 230000001603 reducing Effects 0.000 description 5
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 4
- 235000012255 calcium oxide Nutrition 0.000 description 4
- 239000000292 calcium oxide Substances 0.000 description 4
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000000498 cooling water Substances 0.000 description 4
- 230000000875 corresponding Effects 0.000 description 4
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 4
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 4
- 238000006722 reduction reaction Methods 0.000 description 4
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 3
- 238000010183 spectrum analysis Methods 0.000 description 3
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 3
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 3
- 241001553178 Arachis glabrata Species 0.000 description 2
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 description 2
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 2
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 2
- 238000007872 degassing Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 2
- 229910000460 iron oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 1
- 210000003128 Head Anatomy 0.000 description 1
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 239000003570 air Substances 0.000 description 1
- 230000001174 ascending Effects 0.000 description 1
- 230000000903 blocking Effects 0.000 description 1
- 230000001914 calming Effects 0.000 description 1
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 description 1
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 1
- 238000006477 desulfuration reaction Methods 0.000 description 1
- 230000003009 desulfurizing Effects 0.000 description 1
- 229910001873 dinitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000005281 excited state Effects 0.000 description 1
- 238000009499 grossing Methods 0.000 description 1
- 230000005283 ground state Effects 0.000 description 1
- 239000001307 helium Substances 0.000 description 1
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 description 1
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium(0) Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000011068 load Methods 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 238000001465 metallisation Methods 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 230000001537 neural Effects 0.000 description 1
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010606 normalization Methods 0.000 description 1
- 238000011017 operating method Methods 0.000 description 1
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral Effects 0.000 description 1
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory Effects 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 230000001340 slower Effects 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 230000002269 spontaneous Effects 0.000 description 1
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
Область техники, к которой относится изобретение The technical field to which the invention belongs
Настоящее изобретение относится к способу и системе прогнозирования выброса металла (выброса шлака и жидкого чугуна из конвертера) во время обезуглероживающего рафинирования расплавленного передельного чугуна в конвертере. Настоящее изобретение также относится к способу работы конвертера, способу, позволяющему производить продувку кислородом расплавленного передельного чугуна, обеспечивая при этом предотвращение возникновения выброса металла.The present invention relates to a method and system for predicting the release of metal (the release of slag and liquid iron from a converter) during decarburization refining of molten pig iron in a converter. The present invention also relates to a method for operating a converter, a method for purging molten pig iron with oxygen while preventing the occurrence of a metal blowout.
Предшествующий уровень техникиPrior Art
Расплавленный передельный чугун, выпускаемый из доменной печи, загружают в конвертер, а окисляющий газ (газообразный кислород) подается из верхней дутьевой фурмы или нижней дутьевой фурмы в расплавленный передельный чугун, загруженный в конвертер для проведения обезуглероживающего рафинирования жидкого чугуна в конвертере и жидкую сталь получают путем выплавки стали из расплавленного передельного чугуна. В конвертере этого типа окисляющий газ вдувается в конвертер (что называется «продувкой кислородом») для растворения флюса в шлаке, в результате чего образуется шлак, и примесные элементы (такие как P и Si), содержащиеся в расплавленном передельном чугуне, удаляются в шлак. Однако при попытке растворить флюс в шлаке в достаточной степени это может часто приводить к так называемому «выбросу», когда образующийся шлак вызывает вспенивание, а шлак и расплавленный чугун (расплавленный передельный чугун или расплавленная сталь) в конвертере выплескиваются толчками наружу через горловину конвертера во время продувки кислородом.The molten pig iron discharged from the blast furnace is charged into the converter, and the oxidizing gas (oxygen gas) is supplied from the top blow lance or the bottom blow lance to the molten pig iron loaded into the converter to carry out decarburization refining of liquid iron in the converter, and liquid steel is produced by steel smelting from molten pig iron. In this type of converter, an oxidizing gas is blown into the converter (called "oxygen purge") to dissolve the flux in the slag, resulting in slag, and impurity elements (such as P and Si) contained in the molten pig iron are removed into the slag. However, when attempting to sufficiently dissolve the flux in the slag, this can often result in a so-called "blowout" where the resulting slag causes foaming and the slag and molten iron (molten pig iron or molten steel) in the converter jolt outward through the converter neck during oxygen purge.
Существует мнение, что, в частности, когда в конвертер добавляется большое количество источников оксида железа (таких как железная руда и прокатная окалина) или когда конвертер работает в режиме мягкой продувки, происходит выброс металла из-за увеличения накопления кислорода (количество FeO) в шлаке, и реакция обезуглероживания (C + O → CO) бурно начинается на границе раздела между шлаком и расплавленным чугуном (расплавленный передельный чугун или расплавленная сталь), давая большое количество газообразного CO.There is an opinion that, in particular, when a large amount of iron oxide sources (such as iron ore and mill scale) are added to the converter, or when the converter is operated in soft purge mode, metal is released due to an increase in the accumulation of oxygen (amount of FeO) in the slag. , and the decarburization reaction (C + O → CO) starts violently at the interface between the slag and molten iron (molten pig iron or molten steel), giving a large amount of CO gas.
Выброс металла выводит из равновесия компоненты расплавленной стали, снижает выход выпуска и, следовательно, вызывает различные проблемы, такие как увеличение времени обезуглероживания и рафинирования, уменьшение степени извлечения газа в OG оборудовании (оборудование для обработки отходящих газов без сжигания), ухудшение производственных условий и выход из строя периферийных устройств. Чтобы справиться с этими проблемами, в прошлом предлагались различные способы прогнозирования выброса металла.The ejection of metal unbalances the molten steel components, reduces the output of the output, and therefore causes various problems, such as an increase in the time of decarburization and refining, a decrease in the degree of gas recovery in OG equipment (equipment for the treatment of off-gases without combustion), deterioration in production conditions and output failure of peripheral devices. To deal with these problems, various methods have been proposed in the past for predicting the release of metal.
Например, в патентной литературе 1 предлагается способ прогнозирования выброса металла путем измерения вибрации верхней дутьевой фурмы с помощью датчика вибрации, установленного на верхней дутьевой фурме, с вычислением процента сигналов с амплитудой, превышающей заданное значение амплитуды среди всех измеренных сигналов вибрации в заданное время и определение того, что выброс металла произойдет, когда вычисленный процент превышает предварительно определенное значение.For example,
В патентной литературе 2 предлагается способ рафинирования, заключающийся в направлении микроволн на поверхность шлака в конвертере, улавливании микроволн, отраженных от поверхности шлака, вычислении частоты смешанной волны из падающей волны и отраженной волны и/или коэффициента отражения микроволн на поверхности шлака, определение уровня шлака и ход формирования шлака на основе расчетного значения(ий), а также задание и контроль соответствующих влияющих факторов, так чтобы уровень шлака и ход формирования шлака поддерживались в заданном стандартном состоянии.
Патентная литература 3 предлагает способ рафинирования в конвертере в устройстве для обработки отходящего газа конвертера, в котором отходящий газ, образующийся в конвертере, извлекается после охлаждения и обеспыливания отходящего газа, определяется состояние шлака на основе информации, детектируемой акустическим прибором, анализа состава отходящих газов, и денситометра пыли, и выполняется регулирование, на основе результата определения, высоты фурмы, расхода подаваемого кислорода, соотношения верхней и нижней продувки, и количества добавленного вспомогательного сырья для подавления появления выброса и/или разбрызгивания металла.
Список цитированных документовList of cited documents
Патентная литератураPatent Literature
PTL 1: Японская патентная заявка, не прошедшая экспертизу, № 6-248321.PTL 1: Unexamined Japanese Patent Application No. 6-248321.
PTL 2: Японская патентная заявка, не прошедшая экспертизу, № 59-41409.PTL 2: Unexamined Japanese Patent Application No. 59-41409.
PTL 3: Японская патентная заявка, не прошедшая экспертизу, № 6-256832.PTL 3: Unexamined Japanese Patent Application No. 6-256832.
Раскрытие сущности изобретенияDisclosure of the essence of the invention
Техническая проблемаTechnical problem
Однако вышеуказанные технологии известного уровня техники имеют проблемы, указанные ниже.However, the above prior art technologies have the problems indicated below.
В патентной литературе 1 используется датчик вибрации, а в патентной литературе 2 используется микроволновый измеритель уровня шлака. Таким образом, способы прогнозирования выброса металла с использованием этих датчиков требуют, чтобы датчики были установлены внутри конвертера или в положении, очень близком к внутренней части конвертера. Поскольку установленные датчики находятся очень близко к расплавленной стали, шлаку, отходящему газу и т. д., которые интенсивно перемещаются внутри конвертера во время продувки кислородом, возникают проблемы с долговечностью и непрерывной работоспособностью оборудования.
В соответствии с патентной литературой 3 измерение выполняется в канале отходящего газа оборудования для обработки отходящего газа конвертера, и может быть реализована относительно стабильная работа, поскольку температура атмосферы в канале отходящего газа низкая. Однако возникает проблема в том, что во времени измерения возникает задержка, соответствующая времени, в течение которого отходящий газ перемещается до места измерения в канале отходящего газа.According to
Настоящее изобретение выполнено с учетом вышеописанного известного уровня техники с целью достижения следующих целей. Одна цель настоящего изобретения состоит в создании способа и системы для прогнозирования выброса металла во время обезуглероживающего рафинирования расплавленного передельного чугуна в конвертере без необходимости в установке датчика для обнаружения выброса металла, который должен быть установлен внутри конвертера или в месте, очень близком к внутренней части конвертера, и без временной задержки. Другой целью настоящего изобретения является предложение способа работы конвертера, позволяющего производить продувку кислородом расплавленного передельного чугуна, обеспечивая при этом предотвращение возникновения выброса металла. The present invention has been made in view of the prior art described above in order to achieve the following objects. One object of the present invention is to provide a method and system for predicting metal release during decarburization refining of molten pig iron in a converter without the need for a metal release sensor to be installed inside the converter or at a location very close to the inside of the converter, and without time delay. It is another object of the present invention to provide a method for operating a converter that allows oxygen to be blown through molten pig iron while preventing the occurrence of a metal blowout.
Решение проблемыSolution
Суть настоящего изобретения, предназначенного для решения описанных выше проблем, заключается в следующем.The essence of the present invention, designed to solve the problems described above, is as follows.
[1] Способ прогнозирования выброса металла в конвертере, происходящего во время обезуглероживающего рафинирования в конвертере, в котором из расплавленного передельного чугуна производят жидкую сталь путем продувки окисляющим газом расплавленного передельного чугуна в конвертере из верхней дутьевой фурмы или продувки также окисляющим газом или инертным газом из нижней дутьевой фурмы для выполнения обезуглероживающего рафинирования расплавленного передельного чугуна, характеризующийся тем, что[1] A method for predicting a metal release in a converter occurring during decarburization refining in a converter in which molten pig iron is produced into molten steel by blowing an oxidizing gas into the molten pig iron in the converter from an upper blast lance, or blowing also with an oxidizing gas or an inert gas from a lower blast lance to perform decarburization refining of molten pig iron, characterized in that
измеряют спектр излучения пламени процесса горения в горловине, выходящего из горловины конвертера;measuring the radiation spectrum of the flame of the combustion process in the neck coming out of the neck of the converter;
вычисляют интенсивность излучения измеренного спектра излучения при длине волны в диапазоне 580 - 620 нм; иcalculate the radiation intensity of the measured radiation spectrum at a wavelength in the range of 580 - 620 nm; and
прогнозируют появление выброса металла на основе изменения, во временном ряду, рассчитанной интенсивности излучения.predicting the occurrence of a metal outburst based on a change, in a time series, of the calculated radiation intensity.
[2] Способ прогнозирования выброса металла в конвертере в соответствии с [1], дополнительно обнаруживают точку перегиба, в которой интенсивность излучения начинает увеличиваться после того, как она ранее уменьшалась, и при обнаружении указанной точки перегиба прогнозируют появление выброса металла.[2] The method for predicting metal ejection in a converter according to [1], further detecting an inflection point at which the radiation intensity starts to increase after it has previously decreased, and when said inflection point is detected, metal ejection is predicted.
[3] Способ прогнозирования выброса металла в конвертере согласно [1] или [2], в котором изменение интенсивности излучения во временном ряду определяется с использованием скользящего среднего.[3] A converter metal emission prediction method according to [1] or [2], in which the change in radiation intensity in a time series is determined using a moving average.
[4] Способ прогнозирования выброса металла в конвертере согласно [1] или [2], в котором изменение интенсивности излучения во временном ряду определяется в соответствии с формулой определения с использованием скользящего среднего.[4] The converter metal emission prediction method according to [1] or [2], wherein the variation of the radiation intensity in the time series is determined according to a determination formula using a moving average.
[5] Способ прогнозирования выброса металла в конвертере согласно [4], в котором формулы (1) - (3), приведенные ниже, используются в качестве формул определения, и, когда выполняются все формулы (1) - (3), то определяют, что результат прогнозирования указывает на появление выброса металла. [5] The converter metal emission prediction method according to [4], in which formulas (1) to (3) below are used as determination formulas, and when all formulas (1) to (3) are satisfied, the that the prediction result indicates the occurrence of a metal outburst.
[Мат. 1][Mat. one]
где I(n, m0) обозначает скользящее среднее (произв. единица) индекса интенсивности излучения от точки измерения n-m0 до точки измерения n, I(n-L1, m1) обозначает скользящее среднее (произв. единица) индекса интенсивности излучения от точки измерения n-L1-m1 до точки измерения n-L1, I(n-2L1, m1) обозначает скользящее среднее (произв. единица) индекса интенсивности излучения от точки измерения n-2L1-m1 до точки измерения n-2L1, I(n, m2) обозначает скользящее среднее (произв. единица) индекса интенсивности излучения от точки измерения n-m2 до точки измерения n, I(n-L2, m2) обозначает скользящее среднее (произв. единица) индекса интенсивности излучения от точки измерения n-L2-m2 до точки измерения n-L2, C0, C1 и C2 являются порогами определения и удовлетворяют соотношениям C0> 0, C2> 0 и C1<C2, L1 и L2 являются константами, каждая из которых является целым числом, 1 или более, а m0, m1 и m2 являются константами, каждая из которых является целым числом, 0 или более.where I(n, m 0 ) is the moving average (arr. unit) of the radiation intensity index from the measurement point nm 0 to the measurement point n, I(nL 1 , m 1 ) is the moving average (arr. unit) of the radiation intensity index from the point measurements nL 1 -m 1 to the measurement point nL 1 , I(n-2L 1 , m 1 ) denotes the moving average (arbitrary unit) of the radiation intensity index from the measurement point n-2L 1 -m 1 to the measurement point n-2L 1 , I(n, m 2 ) denotes the moving average (arr. unit) of the radiation intensity index from the measurement point nm 2 to the measurement point n, I(nL 2 , m 2 ) denotes the moving average (arr. unit) of the radiation intensity index from the point measurements nL 2 -m 2 to the measurement point nL 2 , C 0 , C 1 and C 2 are the thresholds of definition and satisfy the relations C 0 > 0, C 2 > 0 and C 1 <C 2 , L 1 and L 2 are constants, each of which is an integer, 1 or more, and m 0 , m 1 and m 2 are constants, each of which is an integer chi scrapped, 0 or more.
[6] Способ прогнозирования выброса металла в конвертере согласно [5], в котором пороговые значения определения C0, C1 и C2 в формулах (1) - (3) определяются с использованием одного или нескольких из следующих параметров: изменение интенсивности излучения, скорость потока отходящего газа, компоненты отходящего газа, скорость подачи кислорода из верхней дутьевой фурмы и высота верхней дутьевой фурмы во время продувки кислородом.[6] The converter metal emission prediction method according to [5], in which the detection threshold values of C 0 , C 1 and C 2 in formulas (1) to (3) are determined using one or more of the following parameters: change in radiation intensity, off-gas flow rate, off-gas components, top blow lance oxygen feed rate, and top blow lance height during oxygen purge.
[7] Способ прогнозирования выброса металла в конвертере согласно [5], в котором пороговые значения C0, C1 и C2 в формулах (1) - (3) определяются посредством машинного обучения с использованием одного или нескольких из следующих параметров: изменение интенсивности излучения, скорость потока отходящего газа, компоненты отходящего газа, скорость подачи кислорода из верхней фурмы и высота верхней фурмы во время продувки кислородом.[7] The converter metal outburst prediction method according to [5], wherein the threshold values C 0 , C 1 and C 2 in formulas (1) to (3) are determined by machine learning using one or more of the following parameters: intensity change emissions, off-gas flow rate, off-gas components, top lance oxygen supply rate, and top lance height during oxygen purge.
Способ работы конвертера, в котором жидкая сталь получается из расплавленного передельного чугуна, когда результат прогнозирования, указывающий на появление выброса металла, определяется способом прогнозирования выброса металла в конвертере согласно любому из [1] - [ 7], при этом после определения указанного результата прогнозирования, указывающего на появление выброса металла, выполняют по меньшей мере одну из следующих регулировок: регулировка скорости потока окисляющего газа, вдуваемого из верхней дутьевой фурмы, регулировка высоты верхней дутьевой фурмы, регулировка положения подвижного колокола по высоте, регулировка расхода окисляющего газа или инертного газа, вдуваемого из нижней дутьевой фурмы, и добавление успокаивающего материала.The operating method of a converter in which molten steel is obtained from molten pig iron, when a prediction result indicating the occurrence of a metal outburst is determined by a converter metal outburst prediction method according to any of [1] to [7], and after determining said prediction result, indicating the appearance of a metal ejection, at least one of the following adjustments is made: adjusting the flow rate of the oxidizing gas blown from the top blast lance, adjusting the height of the top blast lance, adjusting the position of the movable bell in height, adjusting the flow rate of oxidizing gas or inert gas blown from lower blow lance, and the addition of a soothing material.
[9] Система для прогнозирования выброса металла в конвертере, происходящего во время обезуглероживающего рафинирования в конвертере, в котором жидкая сталь получается из расплавленного передельного чугуна путем продувки окисляющим газом расплавленного передельного чугуна в конвертере из верхней дутьевой фурмы или продувки также окисляющим газом или инертным газом из нижней дутьевой фурмы, для выполнения обезуглероживающего рафинирования расплавленного передельного чугуна, при этом система содержит:[9] A system for predicting a metal release in a converter occurring during converter decarburization refining in which liquid steel is obtained from molten pig iron by blowing an oxidizing gas over the molten pig iron in the converter from an overhead blast lance or blowing also with an oxidizing gas or an inert gas from lower blow lance, to perform decarburization refining of molten pig iron, while the system contains:
спектроскопическую камеру, расположенную вблизи конвертера с возможностью получения изображения пламени процесса горения в горловине через зазор между конвертером и подвижным колоколом; иa spectroscopic camera located near the converter with the possibility of obtaining an image of the flame of the combustion process in the neck through the gap between the converter and the movable bell; and
анализатор изображения, выполненный с возможностью записи данных изображения, с возможностью их извлечения, отправленных из спектроскопической камеры, вычисления из указанных данных изображения интенсивности излучения в спектре излучения на длине волны в диапазоне 580 - 620 нм и прогнозирования выброса металла на основе рассчитанного изменения, во временном ряду, интенсивности излучения.an image analyzer capable of recording image data, with the possibility of extracting them, sent from the spectroscopic camera, calculating from said image data the radiation intensity in the radiation spectrum at a wavelength in the range of 580 - 620 nm and predicting the metal emission based on the calculated change, in time row, the intensity of the radiation.
[10] Система для прогнозирования выброса металла в конвертере согласно [9], также содержащая управляющий компьютер, выполненный с возможностью выдавать управляющий сигнал для изменения рабочего режима в соответствии с данными, вводимыми из анализатора изображения.[10] The system for predicting the emission of metal in the converter according to [9], also comprising a control computer configured to output a control signal for changing the operating mode in accordance with data input from the image analyzer.
[11] Система для прогнозирования выброса металла в конвертере в соответствии с [9] или [10], в которой анализатор изображения выполнен с возможностью обнаружения точки перегиба, в которой интенсивность излучения снова начинает увеличиваться после того, как она ранее уменьшалась, и при обнаружении указанной точки перегиба прогнозировать указанное появление выброса металла.[11] A system for predicting metal ejection in a converter according to [9] or [10], in which the image analyzer is configured to detect an inflection point at which the emission intensity begins to increase again after it has previously decreased, and upon detection the specified inflection point to predict the specified occurrence of a metal outlier.
[12] Система для прогнозирования выброса металла в конвертере согласно любому из [9] - [11], в которой анализатор изображения вычисляет изменение интенсивности излучения во временном ряду в соответствии с формулой определения с использованием скользящего среднего.[12] A converter metal emission prediction system according to any one of [9] to [11], in which the image analyzer calculates the change in radiation intensity over time according to a moving average determination formula.
[13] Система для прогнозирования выброса металла в конвертере согласно [12], в которой формулы (1) - (3), приведенные ниже, используются в качестве формулы определения, и результат прогнозирования, указывающий на появление выброса металла, определяется, когда выполняются все формулы (1) - (3).[13] A system for predicting a metal outburst in a converter according to [12], in which formulas (1) to (3) below are used as a determination formula, and a prediction result indicating the occurrence of a metal outburst is determined when all formulas (1) - (3).
[Мат. 2][Mat. 2]
где I(n, m0) обозначает скользящее среднее (произв. единица) индекса интенсивности излучения от точки измерения n-m0 до точки измерения n, I(n-L1, m1) обозначает скользящее среднее (произв. единица) индекса интенсивности излучения от точки измерения n-L1-m1 до точки измерения n-L1, I(n-2L1, m1) обозначает скользящее среднее (произв. единица) индекса интенсивности излучения от точки измерения n-2L1-m1до точки измерения n-2L1, I(n, m2) обозначает скользящее среднее (произв. единица) индекса интенсивности излучения от точки измерения n-m2 до точки измерения n, I(n-L2, m2) обозначает скользящее среднее (произв. единица) индекса интенсивности излучения от точки измерения n-L2-m2 до точки измерения n-L2, C0, C1 и C2 являются порогами определения и удовлетворяют соотношениям C0> 0, C2> 0 и C1<C2, L1 и L2 являются константами, каждая из которых является целым числом, 1 или более, и m0, m1 и m2 являются константами, каждая из которых является целым числом, 0 или более.where I(n, m0) denotes the moving average (arbitrary unit) of the radiation intensity index from the measurement point n-m0 to the measuring point n, I(n-Lone, mone) denotes the moving average (arbitrary unit) of the radiation intensity index from the measurement point n-Lone-mone up to measuring point n-Lone, I(n-2Lone, mone) denotes the moving average (arb. unit) of the radiation intensity index from the measurement point n-2Lone-moneto measuring point n-2Lone, I(n, m2) denotes the moving average (arbitrary unit) of the radiation intensity index from the measurement point n-m2 to the measuring point n, I(n-L2, m2) denotes the moving average (arb. unit) of the radiation intensity index from the measurement point n-L2-m2 up to measuring point n-L2, C0, Cone and C2 are thresholds of definition and satisfy the relations C0> 0, C2> 0 and Cone<C2, Lone and L2 are constants, each of which is an integer, 1 or more, and m0, mone and m2 are constants, each of which is an integer, 0 or more.
[14] Система прогнозирования выброса металла из конвертера согласно [13], в которой анализатор изображения включает модель машинного обучения для определения пороговых значений C0, C1 и C2 в формулах (1) - (3) с помощью машинного обучения с использованием одного или нескольких из следующих параметров: изменение интенсивности излучения, скорости потока отходящего газа, компонентов отходящего газа, скорости подачи газообразного кислорода из верхней дутьевой фурмы и высоты верхней дутьевой фурмы во время продувки кислородом.[14] A converter metal ejection prediction system according to [13], in which the image analyzer includes a machine learning model to determine the threshold values of C 0 , C 1 and C 2 in formulas (1) to (3) by machine learning using one or several of the following: changing the radiation intensity, the off-gas flow rate, the off-gas components, the oxygen gas feed rate from the top blow lance, and the height of the top blow lance during oxygen purge.
[15] Система для прогнозирования выброса металла из конвертера согласно [13], также содержащая компьютер для машинного обучения, который включает в себя модель машинного обучения для определения пороговых значений определения C0, C1 и C2 в формулах (1) - (3) с помощью машинного обучения с использованием по меньшей мере одного из следующих параметров: изменение интенсивности излучения, скорость потока отходящего газа, компоненты отходящего газа, скорость подачи газообразного кислорода из верхней дутьевой фурмы и высота верхней дутьевой фурмы во время продувки кислородом.[15] The system for predicting the release of metal from the converter according to [13], also containing a machine learning computer, which includes a machine learning model for determining threshold values for determining C 0 , C 1 and C 2 in formulas (1) - (3 ) by machine learning using at least one of the following parameters: change in radiation intensity, off-gas flow rate, off-gas components, oxygen gas supply rate from the top blow lance, and height of the top blow lance during oxygen purge.
Полезные эффекты изобретенияUseful effects of the invention
В способе и системе для прогнозирования выброса металла в конвертере согласно настоящему изобретению возможность выброса металла прогнозируется путем измерения спектра излучения пламени в горловине. Поэтому появление выброса металла можно спрогнозировать без необходимости в установке датчика для обнаружения выброса металла, который должен быть установлен внутри конвертера или в положении, очень близком к внутренней части конвертера, и без создания временной задержки. В способе работы конвертера в соответствии с настоящим изобретением, поскольку меры по предотвращению выброса металла выполняются в то время, когда получен результат прогнозирования, указывающий на возникновение события выброса металла, это событие выброса металла можно надежно подавлять.In the method and system for predicting metal ejection in a converter according to the present invention, the possibility of metal ejection is predicted by measuring the emission spectrum of the throat flame. Therefore, the appearance of a metal surge can be predicted without the need for a metal surge detector to be installed inside the converter or at a position very close to the inside of the converter, and without creating a time delay. In the operation method of the converter according to the present invention, since metal ejection prevention measures are performed at the time when a prediction result indicating the occurrence of a metal ejection event is obtained, the metal ejection event can be reliably suppressed.
Краткое описание чертежейBrief description of the drawings
Фиг. 1 представляет схему, иллюстрирующую конфигурацию оборудования конвертера, подходящего для реализации настоящего изобретения.Fig. 1 is a diagram illustrating the hardware configuration of a converter suitable for implementing the present invention.
Фиг. 2 представляет график, иллюстрирующий изменение во временном ряду индекса интенсивности излучения во время продувки кислородом в плавке, при которой произошел выброс.Fig. 2 is a graph illustrating the change in time series of the radiation intensity index during an oxygen purge in a melt in which a burst occurred.
Фиг. 3 представляет график, иллюстрирующий изменение во временном ряду индекса интенсивности излучения во время продувки кислородом в плавке, при которой не произошло выброса.Fig. 3 is a graph illustrating the change in the time series of the radiation intensity index during oxygen purge in a melt in which no emission occurred.
Фиг. 4. представляет схему, иллюстрирующую конфигурацию оборудования конвертера, подходящего для реализации настоящего изобретенияFig. 4. is a diagram illustrating the hardware configuration of a converter suitable for implementing the present invention
Описание вариантов осуществления изобретенияDescription of embodiments of the invention
Изобретатели интенсивно проводили исследования с целью прогнозирования при обезуглероживающем рафинировании, выполняемом в конвертере для получения жидкой стали из расплавленного передельного чугуна путем окислительного рафинирования расплавленного чугуна, в реальном времени без задержки по времени, возникновения выброса металла во время продувки кислородом. В частности, во время обезуглероживающего рафинирования в конвертере изобретатели контролировали внутреннее состояние конвертера при возникновении выброса металла в реальном времени. Известно, что выброс происходит, когда шлак в конвертере находится во вспененном состоянии.The inventors have extensively researched to predict, in the decarburization refining performed in a converter for producing liquid steel from molten pig iron by oxidative refining of molten iron, in real time without time delay, the occurrence of a metal burst during oxygen purging. In particular, during the decarburization refining in the converter, the inventors monitored the internal state of the converter when metal ejection occurred in real time. It is known that a blowout occurs when the slag in the converter is in a foamed state.
В результате исследований изобретатели сосредоточили внимание на пламени реакции горения в горловине конвертера как на факторе, пригодном для точного определения внутреннего состояния конвертера в реальном времени, и пришли к идее измерения спектра излучения пламени реакции горения в горловине через заданные интервалы времени при обезуглероживающем рафинировании. Здесь термин «пламя реакции горения в горловине» означает пламя внутри конвертера, пламя, выходящее из горловины конвертера в сторону дымохода на верхней части конвертера.As a result of research, the inventors focused on the flame of the combustion reaction in the neck of the converter as a factor suitable for accurately determining the internal state of the converter in real time, and came up with the idea of measuring the emission spectrum of the flame of the combustion reaction in the neck at predetermined time intervals during decarburization refining. Here, the term "throat combustion reaction flame" means the flame inside the converter, the flame exiting the neck of the converter towards the chimney on top of the converter.
Спектр излучения пламени реакции горения в горловине содержит не только информацию о газообразном CO, образующемся в результате реакции обезуглероживания (C + O → CO) в конвертере, но также информацию о газообразном CO2, образующемся в результате самовозгорания, возникающего при смешивании части образовавшегося газообразного CO и воздуха, всасываемого через горловину конвертера. Спектр излучения дополнительно содержит информацию о FeO* (промежуточный продукт), относящуюся к атомам железа, которые испаряются из точки воспламенения внутри конвертера (а именно, из положения, в котором окисляющий газ из верхней дутьевой фурмы сталкивается с поверхностью ванны расплавленного передельного чугуна). Изобретатели обнаружили, что внутреннее состояние конвертера можно легко оценить в реальном времени, если возможно для длины волны в диапазоне 580 - 620 нм в спектре излучения измерять интенсивность излучения в реальном времени на каждой длине волны.The emission spectrum of the combustion reaction flame in the throat contains not only information about the gaseous CO formed as a result of the decarburization reaction (C + O → CO) in the converter, but also information about the gaseous CO 2 formed as a result of spontaneous combustion resulting from the mixing of part of the formed gaseous CO and air sucked in through the neck of the converter. The emission spectrum additionally contains information on FeO* (intermediate product) related to the iron atoms that evaporate from the ignition point inside the converter (namely, from the position at which the oxidizing gas from the top blow lance hits the surface of the molten pig iron bath). The inventors have found that the internal state of the converter can be easily assessed in real time if it is possible for a wavelength in the range of 580 to 620 nm in the emission spectrum to measure the emission intensity in real time at each wavelength.
Длина волны в диапазоне 580 - 620 нм в спектре излучения соответствует оранжевой полосе спектра FeO, связанной с образованием и исчезновением FeO* (промежуточного продукта), и отличается от длин волн полосы промежуточного продукта газа, содержащего газообразные углеводороды. Кроме того, изобретатели подтвердили, что пик поглощения наблюдается в вышеупомянутом диапазоне длин волн, когда образуется FeO* (промежуточный продукт), в то время как пик излучения наблюдается в том же диапазоне длин волн, когда FeO* (промежуточный продукт) исчезает. Кроме того, изобретатели подтвердили, что интенсивность излучения коррелирует со скоростью исчезновения FeO* (промежуточного продукта). Далее «FeO* (промежуточный продукт)» обозначается просто «FeO*».The wavelength in the range of 580 - 620 nm in the emission spectrum corresponds to the orange band of the FeO spectrum, associated with the formation and disappearance of FeO * (intermediate product), and differs from the wavelengths of the band of the intermediate gas product containing gaseous hydrocarbons. In addition, the inventors confirmed that an absorption peak is observed in the above wavelength range when FeO* (intermediate) is formed, while an emission peak is observed in the same wavelength range when FeO* (intermediate) disappears. In addition, the inventors have confirmed that the intensity of the radiation correlates with the rate of disappearance of FeO* (intermediate). Hereinafter, "FeO* (intermediate)" is simply referred to as "FeO*".
С вышеуказанной точки зрения изобретатели измерили спектр излучения пламени реакции горения в горловине конвертера во временном ряду во время обезуглероживающего рафинирования в конвертере. Спектр излучения пламени реакции горения в конвертере был измерен, как показано на фиг.1 (детали которого будут описаны позже), путем установки спектроскопической камеры 6 перед конвертером 2 и получения изображения пламени реакции горения 16 в горловине, выходящего через зазор между горловиной 9 и подвижным колоколом 10. Изображение, полученное спектроскопической камерой 6, передается в анализатор изображений 7. В анализаторе изображений 7 изображение регистрируется и интенсивность излучения на каждой длине волн излучения анализируется, посредством выполнения линейного анализа входных данных изображения на любой строке сканирования. Измерение спектра излучения и анализ интенсивности излучения проводился с интервалом между точками измерения, то есть с интервалом времени измерения Δt, принятым равным 1 секунде.From the above point of view, the inventors measured the emission spectrum of the combustion reaction flame in the neck of the converter in a time series during the decarburization refining in the converter. The emission spectrum of the combustion reaction flame in the converter was measured as shown in FIG.
Исходя из полученных результатов измерения спектра излучения, длина волны 610 нм, при которой ширина изменения была наибольшей во время обезуглероживающего рафинирования, была выбрана в качестве целевой длины волны (длина волны, используемая при анализе), и изменение интенсивности излучения во временном ряду получали путем расчета интенсивности излучения при длине волны 610 нм в каждый момент измерения во время обезуглероживающего рафинирования. При получении изменения интенсивности излучения во временном ряду, в качестве «индекса интенсивности излучения» определялась нормированная интенсивность излучения, в предположении, что интенсивность излучения в данных изображения, зарегистрированных спектроскопической камерой 6 в горловине перед началом продувки кислородом, определена как 1, и изменение интенсивности излучения во временном ряду получали с использованием этого индекса интенсивности излучения. Конечно, изменение во временном ряду также может быть получено с использованием ненормированной интенсивности излучения.Based on the obtained results of measuring the emission spectrum, the wavelength of 610 nm, at which the width of the change was largest during decarburization refining, was selected as the target wavelength (the wavelength used in the analysis), and the change in the emission intensity in the time series was obtained by calculating radiation intensity at a wavelength of 610 nm at each measurement moment during decarburization refining. When obtaining the change in the emission intensity in the time series, the normalized emission intensity was determined as the "radiation intensity index", assuming that the emission intensity in the image data recorded by the
В вышеописанных исследованиях использовался конвертер (вместимостью 300 тонн), позволяющий подавать продувающий окисляющий газ из верхней дутьевой фурмы 3 и подавать продувающий перемешивающий газ из нижней дутьевой фурмы 4 в нижней части конвертера. Газообразный кислород (газообразный кислород технической чистоты) использовался в качестве окисляющего газа, вдуваемого из верхней дутьевой фурмы, и газообразный аргон использовался в качестве перемешивающего газа, вдуваемого из нижней дутьевой фурмы. Используемая здесь верхняя дутьевая фурма была верхней дутьевой фурмой, включающей дутьевые сопла Лаваля, служащие в качестве пяти дутьевых сопел для газообразного кислорода, установленные на конце фурмы с углом дутья 15º. Здесь угол вдувания для дутьевого сопла представляет относительный угол между направлением дутья газообразного кислорода из дутьевого сопла и осевым направлением верхней дутьевой фурмы.In the studies described above, a converter (capacity of 300 tons) was used, allowing the supply of purge oxidizing gas from the
В вышеописанном конвертере обезуглероживающее рафинирование проводилось на жидком передельном чугуне с концентрацией углерода 3,5% масс. Подача газообразного кислорода из верхней дутьевой фурмы начиналась в момент, когда содержание углерода в расплавленном передельном чугуне составляло 3,5% масс. и продолжалась до тех пор, пока содержание углерода в расплавленном чугуне в конвертере не достигало 0,04% масс.In the converter described above, the decarburization refining was carried out on liquid pig iron with a carbon concentration of 3.5% by weight. The supply of gaseous oxygen from the upper blast lance began at the moment when the carbon content in the molten pig iron was 3.5 wt%. and continued until the carbon content in the molten iron in the converter did not reach 0.04% of the mass.
Скорость подачи газообразного кислорода из верхней дутьевой фурмы задавалась равной 800 - 1000 нм3 (нормальный кубический метр)/мин, высота фурмы верхней дутьевой фурмы установлена в диапазоне 2,5 - 3,0 м, и скорость подачи перемешивающего газа из нижней дутьевой фурмы установлена равной 5-30 нм3/мин. В описании термин «высота фурмы верхней дутьевой фурмы» означает расстояние от головки верхней дутьевой фурмы до поверхности ванны расплавленного передельного чугуна внутри конвертера при измерении в стационарном состоянии.The supply rate of oxygen gas from the upper blow lance was set to 800 to 1000 Nm 3 (Nm)/min, the height of the lance of the top blow lance was set in the range of 2.5 to 3.0 m, and the agitation gas supply rate from the bottom blow lance was set to equal to 5-30 nm 3 /min. In the description, the term "upper blast lance height" means the distance from the head of the upper blast lance to the surface of the molten pig iron bath inside the converter when measured at steady state.
Фиг. 2 представляет график, иллюстрирующий изменение во временном ряду индекса интенсивности излучения во время продувки кислородом в ходе плавки, в которой имел место выброс металла, индекс интенсивности излучения рассчитывался в соответствии с описанным выше способом. Фиг. 3 представляет график, иллюстрирующий изменение во временном ряду индекса интенсивности излучения во время продувки кислородом в ходе плавки, при которой не произошло выброса металла, при этом индекс интенсивности излучения рассчитывался в соответствии с описанным выше способом. Время обезуглероживающего рафинирования в ходе плавки, проиллюстрированной на фиг. 2, в которой произошел выброс, составило 19,5 мин, и время обезуглероживающего рафинирования в ходе плавки, проиллюстрированной на фиг. 3, в которой не произошло выброса, составило 18,0 мин. Ход продувки кислородом, представленный горизонтальной осью на каждой из фиг. 2 и 3, определяется следующей формулой (4).Fig. 2 is a graph illustrating the change in the time series of the radiation intensity index during oxygen purge during the melt in which the metal was ejected, the radiation intensity index was calculated in accordance with the method described above. Fig. 3 is a graph illustrating the change in the time series of the radiation intensity index during oxygen purge during a melt in which no metal was ejected, with the radiation intensity index calculated in accordance with the method described above. The decarburization refining time during the melt illustrated in FIG. 2 in which the burst occurred was 19.5 minutes, and the decarburization refining time during the melt illustrated in FIG. 3, in which no ejection occurred, was 18.0 min. The oxygen purge stroke, represented by the horizontal axis in each of FIGS. 2 and 3 is determined by the following formula (4).
Ход продувки кислородом = (QO2C/Q0O2) × 100… (4)Oxygen purge stroke = (Q O2C / Q 0O2 ) × 100… (4)
где QO2C обозначает общее количество кислорода (нм3) в течение периода времени от начала подачи кислорода до определенного момента времени, и QO2 обозначает общее количество кислорода (нм3) в конце подачи кислорода.where Q O2C denotes the total amount of oxygen (nm 3 ) during the period of time from the start of the oxygen supply to a certain point in time, and Q O2 denotes the total amount of oxygen (nm 3 ) at the end of the oxygen supply.
Как видно из фиг. 2 и 3, при продолжении продувки кислородом индекс интенсивности излучения увеличивается в первой половине продувки кислородом (а именно, в период времени, когда ход выполнения продувки кислородом находится в диапазоне 60 - 70%) независимо от возникновения выброса. С другой стороны, во второй половине продувки кислородом, по мере выполнения продувки кислородом, индекс интенсивности излучения уменьшается.As can be seen from FIG. 2 and 3, as the oxygen purge continues, the radiation intensity index increases in the first half of the oxygen purge (namely, the period of time when the progress of the oxygen purge is in the range of 60-70%), regardless of the occurrence of a burst. On the other hand, in the second half of the oxygen purge, as the oxygen purge is performed, the radiation intensity index decreases.
Однако, как проиллюстрировано на фиг. 2, в плавке, в которой происходил выброс металла, индекс интенсивности излучения, который начинает увеличиваться в ходе продувки кислородом, когда-то снижается даже в первой половине продувки кислородом, а затем происходит выброс после того, как индекс интенсивности излучения снова начал увеличиваться.However, as illustrated in FIG. 2, in the melt in which the metal ejection occurred, the radiation intensity index, which starts to increase during the oxygen purge, sometime decreases even in the first half of the oxygen purge, and then ejection occurs after the emission intensity index starts to increase again.
Вышеуказанное явление считается результатом того факта, что во время возникновения выброса металла, поскольку шлак в конвертере вызывает вспенивание, кажущаяся толщина шлака увеличивается, и реакция восстановления FeO замедляется, т.е. реакция обезуглероживания замедляется вследствие блокирующего эффекта, вызванного увеличением кажущейся толщины шлака, в результате чего индекс интенсивности излучения однократно снижается. Причина, по которой индекс интенсивности излучения после этого снова увеличивается, заключается в том, что поскольку реакция восстановления FeO остановилась, количество FeO в шлаке становится избыточным и реакция обезуглероживания (FeO + C→Fe + CO) снова начинает проходить на границе раздела между шлаком и расплавленным чугуном, тем самым снова увеличивается индекс интенсивности излучения.The above phenomenon is considered to be the result of the fact that at the time of occurrence of the metal ejection, since the slag in the converter causes foaming, the apparent thickness of the slag increases and the FeO reduction reaction slows down, i.e. the decarburization reaction is slowed down due to the blocking effect caused by the increase in the apparent thickness of the slag, as a result of which the radiation intensity index is reduced once. The reason why the radiation intensity index increases again after that is that since the FeO reduction reaction has stopped, the amount of FeO in the slag becomes excessive and the decarburization reaction (FeO + C→Fe + CO) starts again at the interface between the slag and molten iron, thereby again increasing the radiation intensity index.
Из вышеописанного результата изобретатели обнаружили, что изменение во временном ряду индекса интенсивности излучения можно использовать для прогнозирования выброса металла.From the above result, the inventors have found that a change in the time series of the radiation intensity index can be used to predict the emission of metal.
В ходе плавки, при которой не произошло выброса металла, как показано на фиг. 3, показатель интенсивности излучения увеличивается по мере проведения продувки и достигает максимального значения на средней стадии продувки. Затем, в период, приближающийся к конечной стадии продувки, показатель интенсивности излучения уменьшается, поскольку скорость реакции восстановления оксида железа снижается.During a melt that did not eject metal, as shown in FIG. 3, the radiation intensity indicator increases as the purge is carried out and reaches its maximum value at the middle stage of the purge. Then, in the period approaching the final purge stage, the emission intensity index decreases as the rate of the iron oxide reduction reaction decreases.
Принимая во внимание то обстоятельство, что показатель интенсивности излучения образует рисунок с возрастанием и убыванием, изобретатели сравнили изменение во временном ряду индекса интенсивности излучения между плавкой, в которой произошел выброс, и плавкой, при котором выброс не произошел. В результате было обнаружено, что в случае возникновения выброса металла изменение во временном ряду индекса интенсивности излучения имеет, например, особенность, упомянутую ниже. Выброс металла происходит, когда текущее значение индекса интенсивности излучения увеличивается на 20% или более от значения индекса интенсивности излучения в точке измерения за 10 секунд до текущего времени, и индекс интенсивности излучения в точке измерения за 10 секунд до текущего времени равен или меньше, чем в точке измерения за 80 секунд до текущего времени. Вышеуказанное соображение аналогичным образом применяется к значениям измеренной интенсивности излучения, которые являются ненормированными.In view of the fact that the radiation intensity index forms an ascending and descending pattern, the inventors compared the change in the time series of the radiation intensity index between the melt in which the emission occurred and the melt in which the emission did not occur. As a result, it was found that in the case of a metal ejection, a change in the time series of the radiation intensity index has, for example, the feature mentioned below. Metal ejection occurs when the current value of the radiation intensity index increases by 20% or more from the value of the radiation intensity index at the
Таким образом, было высказано предположение, что когда произошел выброс, наблюдается следующий характер изменения интенсивности излучения и индекса интенсивности излучения: каждый из них непрерывно уменьшается или не изменяется в течение определенного времени (около 70 секунд), а затем переходит к значительному увеличению, как описано выше (характер изменения определяется как “точка перегиба” в данном описании). Другими словами, было высказано предположение, что возникновения выброса металла можно предсказать, обнаружив появление точки перегиба во временном ряду изменений интенсивности излучения и индекса интенсивности излучения.Thus, it has been suggested that when an ejection occurs, the following pattern of change in radiation intensity and radiation intensity index is observed: each of them continuously decreases or does not change for a certain time (about 70 seconds), and then proceeds to a significant increase, as described above (the nature of the change is defined as the "inflection point" in this description). In other words, it has been suggested that the occurrence of a metal ejection can be predicted by detecting the appearance of an inflection point in the time series of changes in radiation intensity and radiation intensity index.
В плавке, показанной на фиг. 2, в которой имеет место выброс металла, есть два периода (впадины индекса интенсивности излучения), в которых индекс интенсивности излучения однократно уменьшается, а затем начинает увеличиваться. Скорость увеличения индекса интенсивности излучения для каждой из двух впадин по сравнению с индексом интенсивности излучения в точке измерения за 10 секунд до точки измерения, соответствующей каждой впадине, меньше в первой впадине (в то время, когда продувка кислородом завершена приблизительно на 30%), чем во второй впадине (в то время, когда продувка кислородом завершена приблизительно на 45%). Таким образом, первая впадина (в то время, когда продувка кислородом завершена приблизительно на 30%) рассматривается как предполагаемое появление вспенивания шлака, которое не приводит к выбросу. С другой стороны, во второй впадине (во время, когда продувка кислородом завершена приблизительно на 45%), скорость увеличения индекса интенсивности излучения по сравнению с индексом интенсивности излучения в точке измерения за 10 секунд до этого превышает 20%, и выброс металла произошел после того, как индекс интенсивности излучения прошел вторую впадину. Следовательно, считается, что возникновение выброса металла можно более точно предсказать, обнаружив появление точки перегиба, такой как вторая впадина, во временных рядах изменений интенсивности излучения и индекса интенсивности излучения.In the melt shown in Fig. 2, in which metal ejection occurs, there are two periods (radiation intensity index troughs) in which the emission intensity index decreases once and then begins to increase. The rate of increase in the radiation intensity index for each of the two pits compared to the radiance intensity index at the
При использовании индекса интенсивности излучения для прогнозирования выброса металла выброс металла можно также спрогнозировать путем сравнения индекса интенсивности излучения, заданного как мгновенное значение (фактическое значение), которое не является скользящим средним, как видно из режима, проиллюстрированного на фиг. 2 и 3. Однако было подтверждено, что выброс металла можно более точно предсказать, используя скользящее среднее индекса интенсивности излучения в течение определенного периода. Здесь термин «скользящее среднее» подразумевает значение, полученное в результате деления суммы изменений данных за определенный промежуток времени на количество единиц данных, и представляет собой метод сглаживания данных временного ряда.When using the radiation intensity index to predict metal ejection, metal ejection can also be predicted by comparing the radiation intensity index given as an instantaneous value (actual value) that is not a running average, as seen from the mode illustrated in FIG. 2 and 3. However, it has been confirmed that metal release can be more accurately predicted using a moving average of the radiation intensity index over a certain period. Here, the term "moving average" means the value obtained by dividing the sum of data changes over a certain period of time by the number of data units, and is a method of smoothing time series data.
Отклонение сокращается путем использования скользящих средних значений интенсивности излучения (фактические значения) и индекса интенсивности излучения. При соответствующем выборе числа отсчетов в расчетах скользящих средних, в плавке, в которой не происходит выброса металла, скользящее среднее может быть вызвано, например, монотонным увеличением до тех пор, пока индекс интенсивности излучения не достигает максимального значения, и монотонным уменьшением после того, как индекс интенсивности излучения достиг максимального значения. Интенсивность излучения (фактическое значение) также ведет себя аналогично индексу интенсивности излучения.The deviation is reduced by using moving averages of the radiation intensity (actual values) and the radiation intensity index. With an appropriate choice of the number of readings in the calculation of the moving averages, in a melt in which there is no ejection of metal, the moving average can be caused, for example, by a monotonic increase until the radiation intensity index reaches its maximum value, and a monotonic decrease after the radiation intensity index has reached its maximum value. The radiation intensity (actual value) also behaves similarly to the radiation intensity index.
Кроме того, было подтверждено, что возникновение выброса металла может быть еще более точно предсказано путем расчета изменений во временном ряду интенсивности излучения и индекса интенсивности излучения в соответствии с формулами определения с использованием скользящих средних.In addition, it has been confirmed that the occurrence of a metal outburst can be predicted even more accurately by calculating the changes in the time series of the radiation intensity and the radiation intensity index according to the moving average determination formulas.
Например, следующие формулы (1) - (3) могут быть использованы в качестве формул определения с использованием скользящих средних значений индекса интенсивности излучения в отношении точки измерения n. Используя формулы (1) - (3), можно легко обнаружить вышеописанную точку перегиба. Здесь точка измерения n обозначает точку измерения в определенное время во время обезуглероживающего рафинирования и соответствует текущей точке измерения.For example, the following formulas (1) to (3) can be used as moving average determination formulas of the radiation intensity index with respect to the measurement point n. Using formulas (1) - (3), you can easily find the above inflection point. Here, the measurement point n denotes a measurement point at a certain time during decarburization refining, and corresponds to the current measurement point.
[Мат. 3][Mat. 3]
В приведенных выше формулах I(n, m0) обозначает скользящее среднее (произв. единица) индекса интенсивности излучения от точки измерения n-m0 до точки измерения n, I(n-L1, m1) обозначает скользящее среднее (произв. единица) индекса интенсивности излучения от точки измерения n-L1-m1 до точки измерения n-L1; I(n-2L1, m1) обозначает скользящее среднее (произв. единица) индекса интенсивности излучения от точки измерения n-2L1-m1 до точки измерения n-2L1; I(n, m2) обозначает скользящее среднее (произв. единица) индекса интенсивности излучения от точки измерения n-m2 до точки измерения n; I(n-L2, m2) обозначает скользящее среднее (произв. единица) индекса интенсивности излучения от точки измерения n-L2-m2 до точки измерения n-L2; C0, C1 и C2 являются пороговыми значениями определения и удовлетворяют соотношениям C0>0, C2> 0 и C1<C2; L1 и L2являются константами, каждая из которых представляет собой целое число, 1 или более, а m0, m1 и m2 являются константами, каждая из которых является целым числом, 0 или более.In the above formulas, I(n, m 0 ) denotes the moving average (arr. unit) of the radiation intensity index from the measurement point nm 0 to the measurement point n, I(nL 1 , m 1 ) denotes the moving average (arr. unit) of the intensity index radiation from the measurement point nL 1 -m 1 to the measurement point nL 1 ; I(n-2L 1 , m 1 ) denotes the moving average (arr. unit) of the radiation intensity index from the measurement point n-2L 1 -m 1 to the measurement point n-2L 1 ; I(n, m 2 ) denotes the moving average (arr. unit) of the radiation intensity index from the measurement point nm 2 to the measurement point n; I(nL 2 , m 2 ) denotes the moving average (arr. unit) of the radiation intensity index from the measurement point nL 2 -m 2 to the measurement point nL 2 ; C 0 , C 1 and C 2 are detection thresholds and satisfy the relationships C 0 >0, C 2 > 0 and C 1 <C 2 ; L 1 and L 2 are constants, each of which is an integer, 1 or more, and m 0 , m 1 and m 2 are constants, each of which is an integer, 0 or more.
Здесь формула (1) подразумевает, что в качестве данных определения используются только данные со значением C0 или более. С созданием такого условия, определение может быть выполнено путем исключения фонового шума и данных, измеренных в период затемнения, когда поле зрения спектроскопической камеры было заблокировано на короткое время. Формула (2) представляет величину изменения индекса интенсивности излучения в течение периода времени от точки измерения n-2L1 до точки измерения n-L1, т.е. в течение периода времени, незадолго до текущего момента времени. Формула (3) представляет величину изменения индекса интенсивности излучения в течение периода времени от точки измерения n-L2 до точки измерения n, т.е. в течение периода времени, незадолго до текущего момента времени.Here, the formula (1) implies that only data with a C value of 0 or more is used as determination data. With such a condition, the determination can be made by excluding background noise and data measured during the blackout period when the field of view of the spectroscopic camera was blocked for a short time. Formula (2) represents the change in the radiation intensity index during the period of time from the measurement point n-2L 1 to the measurement point nL 1 , i.e. over a period of time shortly before the current point in time. Formula (3) represents the magnitude of the change in the radiation intensity index during the period of time from the measurement point nL 2 to the measurement point n, i.e. over a period of time shortly before the current point in time.
Формулы (2) и (3) нормированы с использованием I(n-2L1, m1) и I(n-L2, m2) соответственно. Нормировка предназначена для устранения влияний, вызванных абсолютным значением интенсивности излучения, изменяющимся для каждой плавки. Кроме того, в настоящем изобретении из-за обнаружения точки перегиба в изменении временного ряда, т.е. явления, когда индекс интенсивности излучения снижается один раз во временном периоде, незадолго до текущего момента времени, а затем возвращается к увеличению непосредственно перед текущим моментом времени, C2> 0 и C1<C2 выполняются.Formulas (2) and (3) are normalized using I(n-2L 1 , m 1 ) and I(nL 2 , m 2 ) respectively. The normalization is intended to eliminate the effects caused by the absolute value of the radiation intensity, which varies for each heat. In addition, in the present invention, due to the detection of an inflection point in the change in the time series, i.e. phenomena when the radiation intensity index decreases once in a time period, shortly before the current time, and then returns to increase just before the current time, C 2 > 0 and C 1 <C 2 are performed.
Каждое из L1 и L2 представляет количество точек измерения, начиная с текущего времени. Предполагая, что временной интервал измерения составляет Δt (сек), каждый из L1×Δt и L2×Δt представляет период (в секундах), отсчитываемый от текущего времени. Более того, каждое из m0, m1 и m2 представляет количество точек измерения, попадающих в диапазон обратного скользящего среднего. Предполагая, что интервал времени измерения равен Δt (сек), m1×Δt, m2×Δt и m3×Δt, каждый представляет собой временной промежуток (в секундах), в течение которого должно быть вычислено обратное скользящее среднее.Each of L 1 and L 2 represents the number of measurement points since the current time. Assuming that the measurement time interval is Δt (sec), each of L 1 ×Δt and L 2 ×Δt represents a period (in seconds) counted from the current time. Moreover, each of m 0 , m 1 and m 2 represents the number of measurement points falling within the range of the inverse moving average. Assuming that the measurement time interval is Δt (sec), m 1 ×Δt, m 2 ×Δt and m 3 ×Δt, each represents the time interval (in seconds) over which the inverse moving average must be calculated.
В предположении, что выброс металла происходит, когда выполняются все формулы (1) - (3), тесты для прогнозирования возникновения выброса металла во время обезуглероживающего рафинирования в соответствии с вышеописанными формулами (1), (2) и ( 3) были проведены при варьировании пороговых значений определения C0, C1 и C2 и констант L1, L2 и m0, m1 и m2.Assuming that metal ejection occurs when all formulas (1) to (3) are satisfied, tests for predicting the occurrence of metal ejection during decarburization refining according to formulas (1), (2) and (3) above were carried out by varying threshold values for determining C 0 , C 1 and C 2 and constants L 1 , L 2 and m 0 , m 1 and m 2 .
В таблице 1 представлены результаты испытаний. В этих тестах длина волны 610 нм была установлена в качестве заданной длины волны, и даже когда был определен результат прогнозирования, указывающий на возникновение выброса металла, режим работы не был изменен для предотвращения возникновения выброса металла.Table 1 presents the test results. In these tests, a wavelength of 610 nm was set as the target wavelength, and even when a prediction result indicating the occurrence of metal ejection was determined, the operation mode was not changed to prevent the occurrence of metal ejection.
Таблица 1Table 1
L2 L1 ,
L2
m1,
m2 m 0 ,
m 1 ,
m2
(%)Percentage of normal detection
(%)
Количество выполненных плавок: 100 плавок для каждого теста.Number of heats performed: 100 heats for each test.
Как видно из таблицы 1, было обнаружено, что выброс металла можно стабильно предсказать, соответствующим образом выбирая количество отсчетов в расчетах скользящих средних значений индекса интенсивности излучения и пороговые значения определения. Здесь «Доля успешных определений» в Таблице 1 подразумевает процент плавок, для которых удалось спрогнозировать выброс за 60 секунд или более до момента фактического появления выброса. «Доля нормального обнаружения» подразумевает процент плавок, для которых результат прогнозирования, указывающий на возникновение выброса металла, не был определен в отношении плавок, в которых не было выброса металла, т.е. процент плавок, в которых не было ложного обнаружения. As can be seen from Table 1, it has been found that metal ejection can be stably predicted by appropriately selecting the number of readings in the moving average calculation of the radiation intensity index and detection thresholds. Here, "Determination Success Rate" in Table 1 refers to the percentage of heats for which a blowout was predicted 60 seconds or more before the blowout actually occurred. "Normal Detection Fraction" means the percentage of heats for which a prediction result indicative of the occurrence of a metal outburst was not determined for heats that did not have a metal outburst, i.e. percentage of heats that did not have a false positive.
Способ прогнозирования выброса металла в конвертере, система для прогнозирования выброса металла в конвертере и способ работы конвертера в соответствии с настоящим изобретением разработаны путем проведения дополнительных исследований на основе вышеописанных данных. Подробности выполнения способа прогнозирования выброса металла в конвертере, системы для прогнозирования выброса металла в конвертере и способа работы конвертера в соответствии с настоящим изобретением будут описаны ниже со ссылкой на чертежи. Фиг.1 представляет схематический вид, иллюстрирующий конфигурацию оборудования конвертера, подходящего для осуществления настоящего изобретения.A converter metal emission prediction method, a converter metal emission prediction system, and a converter operation method according to the present invention have been developed by further studies based on the above-described data. Details of the execution of the converter metal emission prediction method, the converter metal emission prediction system, and the operation method of the converter according to the present invention will be described below with reference to the drawings. 1 is a schematic view illustrating the hardware configuration of a converter suitable for carrying out the present invention.
Оборудование конвертера 1, подходящее для осуществления настоящего изобретения, включает: конвертер 2; верхнюю дутьевую фурму 3; спектроскопическую камеру 6, расположенную по периферии конвертера 2, чтобы иметь возможность фиксации изображения пламени 16 реакции горения в горловине; регистрирующий анализатор изображения 7, с возможностью получения изображения, фиксируемого спектроскопической камерой 6 и анализа фиксируемого изображения; и управляющий компьютер 8, отправляющий управляющие сигналы на основе данных, проанализированных анализатором изображения 7.
Оборудование конвертера 1 дополнительно включает регулятор 11 высоты фурмы для регулировки высоты верхней дутьевой фурмы 3 и регулятор 12 расхода окисляющего газа для регулирования скорости подачи окисляющего газа, который вдувается из верхней дутьевой фурмы 3, причем эти регуляторы работают индивидуально в соответствии с управляющими сигналами, посылаемыми из управляющего компьютера 8. Оборудование конвертера 1 дополнительно включает регулятор 13 расхода газа нижней продувки для регулирования скорости подачи перемешивающего газа, вдуваемого из нижней дутьевой фурмы 4, регулятор 14 добавления вспомогательного сырья для контроля марок и количества добавляемого вспомогательного сырья, которые хранятся в бункерах (не показаны), расположенных над конвертером, и регулятор 15 положения подвижного колокола для управления положением по высоте подвижного колокола 10.The equipment of the
Высота фурмы, измеренная регулятором 11 высоты фурмы, скорость подачи окисляющего газа, измеренная регулятором 12 скорости подачи окисляющего газа, скорость подачи газа, вдуваемого снизу, измеренная регулятором 13 скорости подачи газа нижней продувки, количество добавленного вспомогательного сырья, измеренное регулятором 14 добавления вспомогательного сырья, и положение высоты подвижного колокола, измеренное регулятором 15 положения подвижного колокола, вводятся в управляющий компьютер 8 для управления с обратной связью. Кроме того, скорость потока отходящего газа, измеренная расходомером отходящего газа (не показан), установленным в дымоходе и измеряющим скорость потока отходящего газа, выходящего из конвертера, и содержание компонентов отходящего газа, измеренное анализатором отходящего газа (не показан), расположенным в дымоходе, и определяемое содержание компонентов (CO, CO2 и O2) отходящего газа, выходящего из конвертера, дополнительно вводятся в управляющий компьютер 8.The lance height measured by the
В конвертере 2, используемом в настоящем изобретении, вдуваемый поток 17 окисляющего газа может быть направлен из верхней дутьевой фурмы 3 в направлении расплавленного передельного чугуна 5 в конвертере, и в то же время перемешивающий газ может вдуваться в конвертер из нижней дутьевой фурмы 4 в нижней части конвертера. Кроме того, вблизи конвертера установлена спектроскопическая камера 6, способная измерять спектр излучения пламени 16 реакции горения в горловине в конвертере 2 Изображение пламени 16 реакции горения в горловине, появляющегося через зазор между горловиной 9 конвертера и подвижным колоколом 10 фиксируется установленной спектроскопической камерой 6.In the
Положение установки спектроскопической камеры 6 может быть дополнительно выбрано так, чтобы воздействие тепла, пыли и т.д., на спектроскопическую камеру 6 было достаточно незначительным, чтобы сделать спектроскопическую камеру 6 долговечной и спектроскопическая камера 6 могла фиксировать изображение пламени 16 реакции горения в горловине, выходящего через зазор между горловиной 9 конвертера и подвижным колоколом 10. Например, когда спектроскопическая камера 6 установлена перед конвертером 2, изображение пламени 16 реакции горения, появляющееся через небольшое окно (зазор), расположенное в загрузочном люке, для проверки пламени, может быть зафиксировано спектроскопической камерой 6. Вместо этого окно для регистрации изображения, через которое может быть получено изображение пламени 16 реакции горения в горловине, может быть расположено на задней стороне (сторона, противоположная посту управления) стены, окружающей корпус конвертера, или со стороны конвертера (со стороны опорного ролика), и спектроскопическая камера 6 может быть установлена за окном, чтобы фиксировать изображение пламени 16 реакции горения в горловине. В качестве альтернативы, спектроскопическая камера 6 может быть установлена даже внутри стенки, окружающей корпус конвертера, если спектроскопическая камера 6 способна выдерживать условия этого положения.The installation position of the
Изображение (данные изображения), снятое спектроскопической камерой 6, последовательно отправляется в анализатор изображения 7. Анализатор 7 изображения записывает отправленное зафиксированное изображение (данные изображения), выполняет линейный анализ данных изображения в любой строке сканирования и анализирует длины волны излучения и интенсивность излучения для каждой длины волны излучения. Кроме того, анализатор изображения 7 прогнозирует возникновение выброса металла на основе результата анализа отправленного зафиксированного изображения (данных изображения).The image (image data) captured by the
Данные изображения пламени 16 реакции горения в горловине, проанализированные анализатором изображения 7, отправляются в управляющий компьютер 8 в каждый момент измерения вместе с результатом прогнозирования, указывающим на возникновение выброса металла. Аналогичным образом рабочие данные, хранящиеся в управляющем компьютере 8, такие как скорость подачи газообразного кислорода из верхней фурмы, высота верхней фурмы, скорость потока отходящего газа и компоненты отходящего газа, отправляются в анализатор изображения 7 при каждом измерении.The image data of the throat
После получения от анализатора 7 изображения результата прогнозирования, указывающего на возникновение выброса металла, управляющий компьютер 8 выдает управляющие сигналы для работы регулятора 11 высоты фурмы, регулятора 12 расхода окисляющего газа, регулятора 13 расхода газа, вдуваемого снизу, регулятора 14 подачи вспомогательного сырья и регулятора 15 положения подвижного колокола, независимо или совместно. Позиция 18 на фиг. 1 обозначает трубу для подачи окисляющего газа в верхнюю дутьевую фурму, позиция 19 обозначает трубу для подачи охлаждающей воды в верхнюю дутьевую фурму и позиция 20 обозначает трубу для слива охлаждающей воды из верхней дутьевой фурмы.After receiving from the analyzer 7 an image of the prediction result indicating the occurrence of a metal ejection, the
Согласно настоящему изобретению жидкую сталь получают из расплавленного передельного чугуна 5 с помощью оборудования конвертера 1 путем продувки окисляющим газом конвертера из верхней дутьевой фурмы 3 или дополнительно продувки также инертным газом из нижней дутьевой фурмы 4 через расплавленный передельный чугун 5, содержащийся в конвертере 2, и путем проведения окислительного рафинирования расплавленного передельного чугуна 5, т.е. обезуглероживающего рафинирования расплавленного передельного чугуна 5.According to the present invention, liquid steel is produced from
Во время обезуглероживающего рафинирования изображение пламени 16 реакции горения в горловине фиксируется спектроскопической камерой 6, и полученный спектр излучения анализируется для оценки изменения ситуации внутри конвертера 2 во время обезуглероживающего рафинирования в реальном времени. Выброс металла прогнозируется на основе предполагаемого изменения ситуации внутри конвертера. С точки зрения повышения производительности и увеличения выхода железа, предпочтительно, регистрация изображения пламени 16 реакции горения в горловине с помощью спектроскопической камеры 6 и анализ спектра излучения в интервале времени измерения Δt, заданном равным 1 - 10 с.During the decarburization refining, an image of the
Спектр излучения, полученный путем съемки изображения пламени, записывается в анализаторе 7 изображений с возможностью извлечения. Анализатор 7 изображений определяет длины волн излучения в диапазоне 580 - 620 нм в полученном спектре излучения пламени 16 реакции горения в горловине и вычисляет интенсивность излучения для каждой из указанных длин волн излучения.The emission spectrum obtained by capturing an image of a flame is recorded in the image analyzer 7 in an extractable manner. The image analyzer 7 determines the emission wavelengths in the range of 580-620 nm in the obtained emission spectrum of the throat
Как описано выше, длина волны в диапазоне 580 - 620 нм соответствует оранжевой полосе системы FeO, которая связана с образованием и исчезновением FeO*. Изобретатели подтвердили, что пик поглощения наблюдается, когда FeO* образуется в вышеуказанном диапазоне длин волн, в то время как пик излучения наблюдается в том же диапазоне длин волн, когда FeO* исчезает, и интенсивность излучения коррелирует со скоростью исчезновения FeO*. Другими словами, поскольку длины волн в диапазоне 580 - 620 нм отражают реакцию в конвертере и дают сведения, позволяющие легко оценить ситуацию внутри конвертера, эти длины волн выбираются в качестве цели измерения. Интенсивность излучения указывает величину энергии излучения, когда FeO переходит из возбужденного состояния (FeO*) в основное состояние.As described above, the wavelength in the range of 580 - 620 nm corresponds to the orange band of the FeO system, which is associated with the formation and disappearance of FeO*. The inventors confirmed that an absorption peak is observed when FeO* is formed in the above wavelength range, while an emission peak is observed in the same wavelength range when FeO* disappears, and the emission intensity correlates with the FeO* disappearance rate. In other words, since wavelengths in the range of 580 - 620 nm reflect the reaction in the converter and provide information that makes it easy to assess the situation inside the converter, these wavelengths are chosen as the measurement target. The radiation intensity indicates the amount of radiation energy when FeO goes from the excited state (FeO*) to the ground state.
Анализатор 7 изображения вычисляет интенсивность излучения и полученный индекс интенсивности излучения для каждой длины волны. Кроме того, анализатор 7 изображения предпочтительно вычисляет скользящее среднее индекса интенсивности излучения. Затем анализатор 7 изображений оценивает изменение ситуации внутри конвертера и прогнозирует возникновение выброса металла во время работы конвертера на основе вычисленных изменений во временном ряду интенсивности излучения, индекса интенсивности излучения и скользящего среднего значения индекса интенсивности излучения. В этом случае, предпочтительно, обнаруживают вышеописанную точку перегиба и прогнозируют возникновение выброса металла в соответствии с результатом обнаружения, указывающим на наличие точки перегиба.The image analyzer 7 calculates the radiation intensity and the resulting radiation intensity index for each wavelength. In addition, the image analyzer 7 preferably calculates a moving average of the radiation intensity index. Then, the image analyzer 7 evaluates the change in the situation inside the converter and predicts the occurrence of a metal ejection during the operation of the converter based on the calculated changes in the time series of the radiation intensity, the radiation intensity index, and the moving average of the radiation intensity index. In this case, the above-described inflection point is preferably detected, and the occurrence of a metal ejection is predicted according to the detection result indicating the presence of the inflection point.
Предпочтительно вышеописанные формулы (1) - (3) используются в качестве формул определения для прогнозирования выброса металла со скользящими средними, и результат прогнозирования, указывающий на появление выброса металла, определяется, когда выполняются все формулы (1) - (3 ). Поскольку C0, C1 и C2, т.е. пороговые значения определения в формулах (1) - (3), различаются в зависимости от условий фиксации изображения и рабочего режима каждого конвертера, выполняется предварительное испытание для измерения интенсивности излучения и для установки пороговых значений определения таким образом, чтобы процент нормального обнаружения выброса металла на основе формул (1) - (3) был максимальным. Принимая во внимание преимущество в работе, C0 - C2 также могут быть определены так, чтобы нормальная частота обнаружения была максимальной в пределах диапазона, в котором ложное обнаружение сохраняется наименьшим.Preferably, formulas (1) to (3) described above are used as determination formulas for predicting moving average metal outburst, and a prediction result indicating the occurrence of metal outburst is determined when all formulas (1) to (3) are executed. Since C 0 , C 1 and C 2 , i.e. detection thresholds in formulas (1) to (3) differ depending on the image capture conditions and the operating mode of each converter, a preliminary test is performed to measure the radiation intensity and to set the detection thresholds so that the percentage of normal detection of a metal emission based on formulas (1) - (3) was the maximum. Considering the performance advantage, C 0 - C 2 can also be defined such that the normal detection rate is maximum within the range in which false detection is kept the least.
Что касается других констант L1, L2, m0, m1 и m2, когда каждой константе задается большее значение, тенденция обнаружения становится более умеренной и избыточное обнаружение (случай определения состояния, не соответствующего выбросу металла, как влекущее выброс металла) менее вероятным. Однако если значения этих констант заданы слишком большими, чувствительность снижается, и становится трудно обнаружить выброс металла до его появления.As for the other constants L 1 , L 2 , m 0 , m 1 and m 2 , when each constant is set to a larger value, the detection trend becomes more moderate and the over-detection (the case of determining a non-ejection state as causing metal ejection) is less probable. However, if the values of these constants are set too high, the sensitivity decreases and it becomes difficult to detect a metal outlier before it occurs.
Кроме того, Δt × L1, Δt × L2, Δt × m0, Δt × m1, и Δt × m2 предварительно установлены для получения максимального процента, при котором нормальное обнаружение выброса металла выполняется в соответствии с формулами (1) - (3), за счет выполнения предварительного испытания с учетом времени (от нескольких десятков секунд до ста секунд), необходимого для принятия контрмер после обнаружения возникновения выброса. Когда каждое из Δt × L1, Δt × L2, Δt × m0, Δt × m1, и Δt × m2 установлено на продолжительность времени, соответствующую около 1 - 5% времени продувки, получается довольно подходящая степень обнаружения. Принимая во внимание преимущество в работе, эти константы также могут быть определены таким образом, чтобы доля нормального обнаружения была максимальной в пределах диапазона, в котором ложное обнаружение сохраняется наименьшим.In addition, ∆t × L 1 , ∆t × L 2 , ∆t × m 0 , ∆t × m 1 , and ∆t × m 2 are preset to obtain the maximum percentage at which normal metal emission detection is performed according to formulas (1) - (3) by performing a preliminary test taking into account the time (from several tens of seconds to one hundred seconds) required to take countermeasures after detecting the occurrence of an outlier. When each of Δt×L 1 , Δt×L 2 , Δt×m 0 , Δt×m 1 , and Δt×m 2 is set to a duration corresponding to about 1 to 5% of the purge time, a fairly suitable degree of detection is obtained. Considering the performance advantage, these constants can also be defined such that the proportion of normal detection is maximized within the range in which false detection is kept the least.
С помощью анализатора изображений 7 оператор может задать пороговые значения C0, C1 и C2 и констант L1, L2, m0, m1 и m2 равные любым числовым значениям. Кроме того, анализатор изображений 7 имеет функцию модели машинного обучения для определения пороговых значений C0, C1 и C2 посредством машинного обучения с использованием одного или двух или более изменений интенсивности излучения, скорости потока отходящего газа, компонентов отходящего газа, скорости подачи газообразного кислорода в верхнюю фурму и высоты верхней фурмы во время продувки кислородом. Другими словами, анализатор 7 изображений имеет функцию включения автоматической настройки C0, C1 и C2 посредством машинного обучения.Using the image analyzer 7, the operator can set the threshold values C 0 , C 1 and C 2 and the constants L 1 , L 2 , m 0 , m 1 and m 2 equal to any numerical values. In addition, the image analyzer 7 has a machine learning model function for determining threshold values of C 0 , C 1 and C 2 by machine learning using one or two or more changes in radiation intensity, exhaust gas flow rate, exhaust gas components, oxygen gas supply rate into the top lance and heights of the top lance during oxygen purge. In other words, the image analyzer 7 has a function to enable automatic adjustment of C 0 , C 1 and C 2 through machine learning.
Кроме того, как проиллюстрировано на фиг.4, компьютер 21 машинного обучения с функцией модели машинного обучения может быть размещен отдельно от анализатора изображения 7. В этом случае вышеописанные константы могут быть установлены следующим образом. Сначала, например, из управляющего компьютера 8, в котором записаны рабочие данные, и из анализатора 7 изображений, в котором записаны данные об интенсивности излучения пламени 16 реакции горения в горловине, соответственно, рабочие данные и данные об интенсивности излучения отправляются в компьютер с машинным обучением 21 в автономном режиме. Компьютер 21 машинного обучения выполняет машинное обучение на основе полученных данных, определяет новые значения вышеуказанных констант и отправляет определенные значения в анализатор 7 изображения. Анализатор 7 изображения принимает новые константы и делает определение в ближайшей и последующих операциях с использованием новых констант.Further, as illustrated in FIG. 4, the
Фиг.4 представляет схематический вид, иллюстрирующий другую конфигурацию оборудования конвертера, подходящего для реализации настоящего изобретения. Оборудование конвертера 1A, показанное на фиг. 4, имеет конфигурацию, в которой компьютер 21 машинного обучения расположен в дополнение к оборудованию конвертера 1, показанному на фиг. 1. Другая конфигурация аналогична конфигурации оборудования конвертера 1, показанного на фиг. 1. Одинаковые компоненты обозначены одинаковыми ссылочными позициями, и описание этих компонентов опускается.4 is a schematic view illustrating another hardware configuration of a converter suitable for implementing the present invention.
Конкретная длина волны, используемая при расчете индекса интенсивности излучения, определяется путем предварительного измерения длин волн в диапазоне 580 - 620 нм при одной длине волны, на которой величина изменения интенсивности излучения во время обезуглероживающего рафинирования является наибольшей, или путем периодического мониторинга длин волн в пределах вышеуказанного диапазона длин волн во время обезуглероживающего рафинирования и определения для каждого мониторинга одну из нескольких длин волн, при которой величина изменения интенсивности излучения является наибольшей.The specific wavelength used in calculating the radiation intensity index is determined by preliminary measurement of wavelengths in the range of 580 - 620 nm at the one wavelength at which the amount of change in radiation intensity during decarburization refining is the largest, or by periodically monitoring wavelengths within the above wavelength range during decarburization refining and determining for each monitoring one of several wavelengths at which the amount of change in radiation intensity is greatest.
В способе работы конвертера в соответствии с настоящим изобретением, в то время, когда результат прогнозирования, указывающий на возникновение выброса металла, определяется во время обезуглероживающего рафинирования на основе рассчитанного изменения во временном ряду интенсивности излучения, одна или две или более действий из регулировки скорости подачи окисляющего газа, вдуваемого из верхней дутьевой фурмы, регулировки высоты фурмы, регулировки положения по высоте подвижного колокола, регулировки скорости подачи окисляющего газа или инертного газа вдуваемого из нижней дутьевой фурмы, и добавления успокаивающего материала в конвертер выполняют с целью предотвратить появление выброса и повреждение оборудования. В этом случае изменение во временном ряду индекса интенсивности излучения предпочтительно вычисляется с использованием формул определения (1) - (3), и результат прогнозирования, указывающий на появление выброса металла, определяется, когда выполняются все формулы (1) - (3).In the operation method of the converter according to the present invention, at the time when the prediction result indicating the occurrence of a metal outburst is determined during decarburization refining based on the calculated change in the radiation intensity time series, one or two or more actions of adjusting the supply rate of the oxidizing agent of gas blown from the top blow lance, adjusting the height of the lance, adjusting the height position of the movable bell, adjusting the feed rate of the oxidizing gas or inert gas blown from the bottom blow lance, and adding a soothing material to the converter is performed to prevent blowout and equipment damage. In this case, the change in the time series of the radiation intensity index is preferably calculated using the determination formulas (1) to (3), and the prediction result indicating the occurrence of a metal outburst is determined when all formulas (1) to (3) are satisfied.
Практический способ борьбы с появлением выброса металла предпочтительно выполняется за счет уменьшения скорости подачи окисляющего газа, вдуваемого из верхней дутьевой фурмы, уменьшения высоты верхней дутьевой фурмы, увеличения положения по высоте подвижного колокола для предотвращения повреждения подвижного колокола шлаком, увеличения скорости подачи окисляющего газа или инертного газа, вдуваемого из нижней дутьевой фурмы, или добавления успокаивающего материала. Более предпочтительно, чтобы две или более из описанных выше операций выполнялись совместно. С помощью описанной выше регулировки вспенивание шлака или интенсивная реакция обезуглероживания могут быть подавлены до возможности выброса или в самом начале выброса металла. Следовательно, можно избежать выброса шлака и жидкого чугуна за пределы конвертера и повысить выход железа.The practical method of combating the occurrence of metal ejection is preferably carried out by reducing the supply rate of the oxidizing gas blown from the top blowing lance, reducing the height of the top blowing lance, increasing the height position of the movable bell to prevent damage to the movable bell by slag, increasing the supply rate of the oxidizing gas or inert gas blown from the lower blow lance, or the addition of a soothing material. More preferably, two or more of the operations described above are performed concurrently. With the adjustment described above, foaming of the slag or a strong decarburization reaction can be suppressed before the ejection is possible or at the very beginning of the ejection of the metal. Therefore, the discharge of slag and liquid iron outside the converter can be avoided, and the yield of iron can be improved.
В данном случае уменьшение скорости подачи окисляющего газа, вдуваемого из верхней дутьевой фурмы, уменьшение высоты верхней дутьевой фурмы, увеличение скорости подачи газа, вдуваемого из нижней дутьевой фурмы, и добавление успокаивающего материала являются контрмерами по изменению рабочих условий, предотвращающих появление выброса металла. Повышение высоты подвижного колокола является мерой против изменения рабочих условий, чтобы предотвратить повреждение оборудования. Таким образом, желательно изменить, по меньшей мере, рабочие условия, чтобы предотвратить возникновение выброса металла. Уменьшение высоты подвижного колокола для физического предотвращения выброса шлака также является эффективной мерой противодействия с точки зрения уменьшения выброса шлака. В таком случае, однако, необходимо принять во внимание сокращение количества раз, которое может использоваться подвижный колокол.In this case, decreasing the supply rate of the oxidizing gas injected from the top blow lance, decreasing the height of the top blow lance, increasing the supply rate of the gas blown from the bottom blow lance, and adding a soothing material are countermeasures to change the operating conditions to prevent metal blowout. Raising the height of the movable bell is a measure against changing working conditions to prevent damage to the equipment. Thus, it is desirable to change at least the operating conditions in order to prevent the occurrence of metal ejection. Reducing the height of the movable bell to physically prevent the release of slag is also an effective countermeasure in terms of reducing the release of slag. In such a case, however, the reduction in the number of times that the movable bell can be used must be taken into account.
Здесь термин «успокаивающий материал» означает вспомогательное сырье для получения стали, которое подавляет вспенивание шлака за счет образования путей дегазации в шлаке внутри конвертера при добавлении в конвертер и за счет улучшения дегазации шлака при вспенивании. Обычно, например, углеродистый материал, прокатная окалина или шлак используют в гранулированной форме после смешивания с влагой или маслом и жиром, но также можно использовать любое другое подходящее вещество.Here, the term "calming material" means a steelmaking auxiliary raw material that suppresses slag foaming by forming degassing paths in the slag inside the converter when added to the converter and by improving slag degassing when foaming. Usually, for example, carbonaceous material, mill scale or slag is used in granular form after mixing with moisture or oil and fat, but any other suitable substance can also be used.
Предпочтительно уменьшенная величина скорости подачи окисляющего газа, вдуваемого из верхней дутьевой фурмы, уменьшенная величина высоты верхней дутьевой фурмы, величина изменения положения по высоте подвижного колокола, увеличенная скорость подачи окисляющего газа или инертного газа, вдуваемого из нижней дутьевой фурмы, и количество добавляемого успокаивающего материала определяются заранее, например, на основании соотношения между интенсивностью перемешивания расплавленного чугуна и расходом окисляющего газа.Preferably, the reduced rate of supply of oxidizing gas blown from the top blow lance, the reduced amount of height of the top blow lance, the amount of height change of the movable bell, the increased rate of supply of oxidizing gas or inert gas blown from the bottom blow lance, and the amount of soothing material added are determined by in advance, for example, based on the relationship between the mixing intensity of the molten iron and the flow rate of the oxidizing gas.
В оборудовании 1 конвертера, подходящем для реализации настоящего изобретения, предпочтительно каждый раз, когда выполняются все формулы определения (1) - (3), управляющий компьютер 8 выдает управляющий сигнал на регулятор 11 высоты фурмы для уменьшения высоты фурмы, выдает управляющий сигнал на регулятор 12 расхода окислительного газа для уменьшения расхода окисляющего газа, вдуваемого из верхней дутьевой фурмы, выдает управляющий сигнал на регулятор 15 положения подвижного колокола по высоте, чтобы увеличить положение по высоте подвижного колокола, выдает управляющий сигнал на регулятор 13 расхода газа вдуваемого снизу для увеличения скорости потока вдуваемого окисляющего газа или инертного газа, выдает управляющий сигнал на регулятор 14 добавления вспомогательного сырья для добавления заранее определенного количества успокаивающего материала или подает все эти управляющие сигналы одновременно.In the
Окисляющий газ, вдуваемый из верхней дутьевой фурмы 3, обычно представляет собой газообразный кислород (газообразный кислород промышленной чистоты). Однако, например, вместо этого также может использоваться газовая смесь из газообразного кислорода, инертного газа, такого как аргон или гелий, и газообразного азота, воздуха или воздуха, обогащенный кислородом. Термин «окисляющий газ» означает кислородсодержащий газ с концентрацией кислорода более или равной концентрации кислорода в воздухе. Газ, вдуваемый из нижней дутьевой фурмы 4, является инертным газом или окисляющим газом. Когда вводят окисляющий газ, окисляющий газ действует не только как окисляющий газ для окислительного рафинирования, но также как перемешивающий газ.The oxidizing gas blown from the
При определении ситуации внутри конвертера на основе спектрального анализа пламени 16 реакции горения в горловине в некоторых случаях может произойти ложное обнаружение из-за изменения ситуации, например, в случае, когда поле зрения блокируется прохождением крана. или отложением металла в горловине. Следовательно, пороговые значения определения C0, C1 и C2 в формулах (1) - (3) желательно изменять при работе конвертера для каждой плавки.When determining the situation inside the converter based on the spectral analysis of the
Более подробно, пороговые значения определения C0, C1 и C2 предпочтительно определяют с использованием одного, или двух, или более изменений интенсивности излучения, скорости потока отходящего газа, компонентов отходящего газа, скорости подачи газообразного кислорода из верхней фурмы и высоты верхней фурмы во время продувки кислорода.In more detail, the C 0 , C 1 and C 2 detection thresholds are preferably determined using one, or two, or more changes in irradiance, off-gas flow rate, off-gas components, top lance oxygen gas feed rate, and top lance height. oxygen purge time.
Более предпочтительно, пороговые значения определения C0, C1 и C2 определяют посредством машинного обучения с использованием одного, или двух, или более изменений интенсивности излучения, скорости потока отходящего газа, компонентов отходящего газа, скорости подачи газообразного кислорода из верхней фурмы и высоты верхней дутьевой фурмы во время продувки кислорода.More preferably, C 0 , C 1 , and C 2 detection thresholds are determined by machine learning using one or two or more changes in irradiance, off-gas flow rate, off-gas components, top lance oxygen gas feed rate, and top tuyere height. blowing lance during oxygen purge.
Хотя в приведенном выше описании расчеты в соответствии с формулами (1) - (3) выполняют с использованием индекса интенсивности излучения, вычисления в соответствии с формулами (1) - (3) могут выполняться с использованием интенсивности излучения при каждом измерении.Although in the above description, the calculations according to formulas (1) to (3) are performed using the radiation intensity index, the calculations according to formulas (1) to (3) can be performed using the radiation intensity at each measurement.
В соответствии с настоящим изобретением, как описано выше, поскольку возникновение выброса металла в конвертере 2, выполняющем обезуглероживающее рафинирование передельного чугуна 5, прогнозируется путем измерения спектра излучения пламени реакции горения в горловине, больше нет необходимости размещать датчик для обнаружения выброса металла внутри конвертера или в месте, очень близком к внутренней части конвертера, и возникновение выброса металла можно предсказать без задержки по времени. Кроме того, поскольку контрмеры для предотвращения выброса металла выполняются в то же время, когда получается результат прогнозирования, указывающий на возможность выброса металла, возникновение выброса металла может стабильно подавляться.According to the present invention, as described above, since the occurrence of a metal emission in the
ПРИМЕР 1EXAMPLE 1
Обезуглероживающее рафинирование расплавленного передельного чугуна 5 выполняют с использованием конвертера с верхней и нижней продувкой (газообразный кислород, вдуваемый сверху, и газообразный аргон, вдуваемый снизу) вместимостью 300 тонн и конфигурацией, аналогичной конфигурации конвертера 2, показанного на фиг. 1. Верхняя дутьевая фурма 3 представлена в виде верхней дутьевой фурмы, включающей пять сопел Лаваля, установленных на конце фурмы с углом вдувания 15º, причем сопла расположены с равными интервалами на одной окружности вокруг оси верхней дутьевой фурмы. Каждое из дутьевых сопел имеет диаметр горловины dt 73,6 мм и выходной диаметр de 78,0 мм.The decarburization refining of
Сначала в конвертер загружают железный лом, а затем в конвертер загружают расплавленный передельный чугун массой 300 тонн, предварительно подвергнутый обессериванию и дефосфоризации, при температуре 1310 - 1360ºС. В таблице 2 показан химический состав расплавленного передельного чугуна.First, iron scrap is loaded into the converter, and then molten pig iron weighing 300 tons, previously subjected to desulfurization and dephosphorization, is loaded into the converter at a temperature of 1310 - 1360ºС. Table 2 shows the chemical composition of molten pig iron.
Таблица 2table 2
(% масс.)Chemical composition of molten pig iron
(% mass)
3,63.4-
3.6
0,020.01 -
0.02
0,270.16 -
0.27
0,0360.015 -
0.036
0,0160.008 -
0.016
ноеthe rest
noe
Затем начинают рафинирование расплавленного передельного чугуна обезуглероживанием путем вдувания в качестве окисляющего газа газообразного кислорода к поверхности ванны расплавленного передельного чугуна из верхней продувочной фурмы 3, в то время как газообразный аргон вдувают в качестве перемешивающего газа в ванну расплавленного передельного чугуна из нижней продувочной фурмы 4. Количество загружаемого железного лома регулируют так, чтобы температура расплавленной стали после окончания обезуглероживающего рафинирования поддерживалась на уровне 1650°C.Then, refining of the molten pig iron by decarburization is started by blowing oxygen gas as an oxidizing gas to the surface of the molten pig iron bath from the
После этого негашеную известь добавляют в качестве флюса на основе СаО во время обезуглероживающего рафинирования из бункера (не показан), расположенного над конвертером, и обезуглероживающее рафинирование продолжают до тех пор, пока концентрация углерода в расплавленном чугуне не достигает 0,05% масс. Количество добавленной негашеной извести отрегулировано так, чтобы основность ((CaO% масс.)/(SiO2% масс.) шлака, образующегося в конвертере, поддерживалась на уровне 2,5.Thereafter, quicklime is added as a CaO-based flux during the decarburization refining from a hopper (not shown) located above the converter, and the decarburization refining is continued until the carbon concentration in the molten iron reaches 0.05 wt%. The amount of added quicklime is adjusted so that the basicity ((CaO % wt.)/(SiO 2 % wt.) of the slag formed in the converter is maintained at 2.5.
Во время обезуглероживающего рафинирования изображение пламени 16 реакции горения в горловине, возникающего в зазоре между горловиной 9 конвертера 2 и подвижным колпаком 10, последовательно фиксируется с заранее заданным интервалом времени измерения Δt: 1 сек с помощью спектроскопической камеры 6, расположенной практически перед конвертером 2.During decarburization refining, the image of the
Анализатор изображения 7 измеряет спектр излучения (данные изображения) из фиксированного изображения и выполняет анализ заданных длин волн излучения в диапазоне 580 - 620 нм в полученном спектре излучения в каждый момент измерения и вычисляет индекс интенсивности излучения для каждой длины волны. Используемая здесь длина волны (т.е. заданная длина волны) составляет 610 нм. Анализ выполняют путем линейного анализа данных изображения в любой строке развертки.The image analyzer 7 measures the emission spectrum (image data) from the captured image, and analyzes the predetermined emission wavelengths in the range of 580 to 620 nm in the acquired emission spectrum at each measurement time, and calculates an emission intensity index for each wavelength. The wavelength used here (ie, the target wavelength) is 610 nm. The analysis is performed by linear analysis of image data in any scan line.
Расчеты в соответствии с вышеописанными формулами (1) - (3) выполняют с использованием индекса интенсивности излучения, полученного на конкретной длине волны в каждый момент измерения. В этом случае пороговые значения в формулах определения (1) - (3) установлены равными C0 = 15, C1 = 0.65, и C2 = 0.7, и константы установлены равными L1 = L2 = 10 и m0 = m1 = m2 = 20.Calculations in accordance with the above-described formulas (1) - (3) are performed using the radiation intensity index obtained at a specific wavelength at each measurement moment. In this case, the threshold values in the definition formulas (1) - (3) are set to C 0 = 15, C 1 = 0.65, and C 2 = 0.7, and the constants are set to L 1 = L 2 = 10 and m 0 = m 1 \u003d m 2
Результат прогнозирования, указывающий на возникновение выброса металла, определяют, когда выполняются все формулы (1) - (3). Когда определен результат прогноза, указывающий на возникновение выброса металла, тогда выполняют одно, два или более из следующих действий: регулировка скорости подачи газообразного кислорода из верхней дутьевой фурмы, регулировка высоты фурмы верхней дутьевой фурмы, регулировка положения по высоте подвижного колокола, регулировка скорости подачи окисляющего газа или инертного газа, вдуваемого из нижней дутьевой фурмы, и добавление успокаивающего материала в конвертер.A prediction result indicating the occurrence of a metal outburst is determined when all formulas (1) to (3) are executed. When a prediction result is determined indicating the occurrence of a metal outburst, then one, two or more of the following are performed: adjusting the supply rate of gaseous oxygen from the upper blow lance, adjusting the height of the lance of the upper blow lance, adjusting the height position of the movable bell, adjusting the supply rate of the oxidizing gas or inert gas injected from the lower blow lance and adding a soothing material to the converter.
Более конкретно, скорость подачи газообразного кислорода из верхней дутьевой фурмы регулируют уменьшая с 1000 нм3/мин до 833 нм3/мин, высоту фурмы регулируют уменьшая с 3,0 м до 2,5 м, а скорость подачи газа, вдуваемого снизу, регулируют, увеличивая с 15 нм3/мин до 30 нм3/мин. Положение по высоте подвижного колокола регулируют повышая на 500 мм положение подвижного колокола в то время, когда определен результат прогноза, указывающий на возникновение выброса металла. Количество добавленного успокаивающего материала регулируют до 500 - 1500 кг.More specifically, the supply rate of oxygen gas from the top blowing lance is controlled by decreasing from 1000 Nm 3 /min to 833 Nm 3 /min, the height of the lance is adjusted by decreasing from 3.0 m to 2.5 m, and the supply rate of gas blown from below is adjusted , increasing from 15 nm 3 /min to 30 nm 3 /min. The height position of the movable bell is adjusted by raising the position of the movable bell by 500 mm at the time when a prediction result indicating the occurrence of a metal ejection is determined. The amount of added soothing material is adjusted to 500 - 1500 kg.
Вышеописанные регулировки выполняют путем подачи управляющих сигналов от управляющего компьютера 8 регулятору 11 высоты фурмы, регулятору 12 расхода окисляющего газа, регулятору 13 расхода газа вдуваемого снизу, регулятору 14 добавления вспомогательного сырья и регулятору 15 положения подвижного колокола для управления этими регуляторами сразу после того, как был определен результат прогнозирования, указывающий на возникновение выброса металла. Кроме того, когда любая из формул (1) - (3) больше не выполняется, тогда скорость подачи газообразного кислорода из верхней фурмы, высоту верхней фурмы, положение по высоте подвижного колокола и скорость подачи окисляющего газа или инертного газа, вдуваемого из нижней дутьевой фурмы, возвращают к значениям до регулировок, и после этого обезуглероживающее рафинирование продолжается.The above-described adjustments are made by supplying control signals from the
В результате реализации настоящего изобретения частота выброса была снижена примерно до 1/3 количества выбросов до реализации настоящего изобретения.As a result of the implementation of the present invention, the emission frequency has been reduced to about 1/3 of the number of emissions prior to the implementation of the present invention.
ПРИМЕР 2EXAMPLE 2
Обезуглероживание расплавленного передельного чугуна 5 выполняли аналогично примеру 1, с использованием того же оборудования конвертера (конвертер с верхней и нижней продувкой), что и в примере 1.Decarburization of
Во время обезуглероживающего рафинирования изображение пламени 16 реакции горения в горловине, появляющегося в зазоре между горловиной конвертера 2 и подвижным колоколом, последовательно снимали спектроскопической камерой 6 с заданным интервалом времени измерения Δt, установленным равным 1 секунде, как в примере 1. Анализатор 7 изображения измерял спектр излучения (данные изображения) из полученного изображения и выполнял анализ на выбранных длинах волн излучения в диапазоне длин волн 580 - 620 нм в полученном спектре излучения в каждый момент измерения и вычислял индекс интенсивности излучения на каждой длине волны. Используемая здесь длина волны (т.е. выбранная длина волны) составляла 610 нм. Анализ выполнялся методом линейного анализа данных изображения на любой строке развертки.During the decarburization refining, the image of the throat
Расчеты в соответствии с вышеописанными формулами (1) - (3) выполняли с использованием индекса интенсивности излучения, полученного на конкретной длине волны в каждый момент измерения. В этом случае значения констант L1, L2, m0, m1 и m2 в формулах (1) - (3) установлены теми же, что и в примере 1, но пороговые значения определения C0, C1и C2 были определены следующим образом. Рабочие данные, полученные для 200 плавок обезуглероживающего рафинирования, аналогичного описанному в примере 1, разделены на четыре группы в зависимости от величины среднего значения скорости подачи газообразного кислорода во время продувки кислородом, и пороговые значения были определены для каждой из четырех групп. Другими словами, каждому пороговому значению в формулах (1) - (3) задано четыре значения в зависимости от величины среднего значения скорости подачи газообразного кислорода.Calculations in accordance with the above formulas (1) - (3) were performed using the radiation intensity index obtained at a specific wavelength at each measurement moment. In this case, the values of the constants Lone, L2, m0, mone and m2 in formulas (1) - (3) are set the same as in example 1, but the threshold values for determining C0, Coneand C2were defined as follows. The operating data obtained for 200 heats of the decarburization refining similar to that described in Example 1 was divided into four groups depending on the value of the average value of the oxygen gas supply rate during the oxygen purge, and threshold values were determined for each of the four groups. In other words, each threshold value in formulas (1) - (3) is set to four values depending on the value of the average value of the oxygen gas supply rate.
В реальной работе среднее значение расхода газообразного кислорода вычисляли последовательно, и использовали одно из четырех значений каждого порогового значения, причем оно определяется в зависимости от среднего значения скорости подачи газообразного кислорода. Результат прогнозирования, указывающий на возникновение выброса металла, определяли, когда выполнялись все формулы (1) - (3) с пороговыми значениями, установленными, как описано выше. Когда был определен результат прогноза, указывающий на возникновение выброса металла, тогда в соответствии с теми же стандартами, что и в примере 1, выполняли одно, два или более следующих действий: регулировка скорости подачи газообразного кислорода из верхней дутьевой фурмы, регулировка высоты верхней дутьевой фурмы, регулировка положения подвижного колокола по высоте, регулировка скорости подачи окисляющего газа или инертного газа, вдуваемого из нижней дутьевой фурмы, и добавление успокаивающего материала в конвертер. Если любая из формул (1) - (3) больше не выполнялась, тогда возвращали к значениям до регулировок скорость подачи газообразного кислорода из верхней дутьевой фурмы, высоту верхней дутьевой фурмы, положение по высоте подвижного колокола и скорость подачи окисляющего газа или инертного газа, вдуваемого из нижней дутьевой фурмы, и после этого обезуглероживающее рафинирование продолжалось.In real work, the average value of the flow rate of gaseous oxygen was calculated sequentially, and one of the four values of each threshold value was used, and it is determined depending on the average value of the rate of supply of gaseous oxygen. A prediction result indicating the occurrence of a metal outburst was determined when all formulas (1) to (3) were executed with the threshold values set as described above. When a prediction result indicating the occurrence of a metal outburst was determined, then, in accordance with the same standards as in Example 1, one, two or more of the following actions were performed: adjusting the supply rate of oxygen gas from the top blow lance, adjusting the height of the top blow lance , adjusting the position of the movable bell in height, adjusting the feed rate of the oxidizing gas or inert gas blown from the lower blow lance, and adding the soothing material to the converter. If any of the formulas (1) - (3) were no longer satisfied, then the rate of supply of gaseous oxygen from the upper blast lance, the height of the upper blast lance, the height position of the movable bell and the supply rate of the oxidizing gas or inert gas blown in were returned to the values before adjustments. from the lower blow lance, and thereafter the decarburization refining continued.
Было подтверждено, что из-за определения пороговых значений в формулах (1) - (3), как описано выше, появление выброса металла во время обезуглероживающего рафинирования может быть снижено до уровня, равного или ниже уровня в примере 1 и обезуглероживающее рафинирование может быть стабилизировано.It was confirmed that due to the determination of the threshold values in the formulas (1) to (3) as described above, the occurrence of a metal burst during decarburization refining can be reduced to a level equal to or lower than that in Example 1, and decarburization refining can be stabilized. .
ПРИМЕР 3EXAMPLE 3
Как описано выше, при определении ситуации внутри конвертера на основе спектрального анализа пламени 16 реакции горения в горловине в некоторых случаях может произойти ложное обнаружение из-за изменения ситуации, например, когда поле зрения затрудняется из-за прохождения крана или отложения металла на горловине. Следовательно, пороговые значения определения C0, C1 и C2 в формулах (1) - (3) желательно изменять при работе конвертера для каждой плавки.As described above, when determining the situation inside the converter based on the spectral analysis of the
С учетом вышеизложенного, машинное обучение типа нейронной сети было выполнено с использованием, в качестве обучающих данных, данных автономного анализа, полученных в ходе 2000 плавок, в каждой из которых проведен спектральный анализ пламени 16 реакции горения в горловине. Всего 30 позиций, таких как масса расплавленного передельного чугуна, масса железного скрапа, температура расплавленного передельного чугуна перед обезуглероживающим рафинированием, количество добавленного вспомогательного сырья, скорость подачи кислорода (скорость подачи газообразного кислорода из верхней дутьевой фурмы) на стадии в процессе продувки, скорость потока газа, вдуваемого снизу, высота фурмы, скорость потока отходящего газа, состав отходящего газа и высота подвижного колокола, выбраны в качестве входных данных, а количество скрытых слоев установлено равным пяти.In view of the above, neural network-type machine learning was performed using, as training data, offline analysis data obtained from 2000 melts, each of which carried out a spectral analysis of the
Пороговые значения определения C0, C1и C2 в формулах (1) - (3) установлены способом определения пороговых значений с помощью машинного обучения, как описано выше, и рафинирование расплавленного передельного чугуна обезуглероживанием было выполнено аналогичным образом, как и в примере 1, с использованием того же оборудования конвертера (конвертер с верхним и нижним дутьем), что и в примере 1. Значения констант L1, L2, m0, m1и m2 в формулах (1) - (3) установлены те же, что и в примере 1.The detection thresholds of C 0 , C 1 and C 2 in formulas (1) to (3) were set by the machine learning threshold determination method as described above, and decarburization refining of the molten pig iron was performed in the same manner as in Example 1 , using the same converter equipment (converter with top and bottom blast) as in example 1. The values of the constants L 1 , L 2 , m 0 , m 1 and m 2 in formulas (1) - (3) are set to the same same as in example 1.
В течение всего времени продувки обезуглероживающего рафинирования изображение пламени 16 реакции горения, выходящего из горловины конвертера 2, последовательно фиксировалось спектроскопической камерой 6 с заранее определенным интервалом времени измерения Δt: 1 сек, как в примере 1. Из полученного изображения спектр излучения (данные изображения) измерялся и записывался анализатором изображения 7.During the whole time of the decarburization refining purge, the image of the
Результат прогнозирования, указывающий на возникновение выброса металла, был определен, когда выполнялись все формулы (1) - (3). Если был определен результат прогнозирования, указывающий на возникновение выброса металла, тогда выполнялись одно, два или более действий из регулировки расхода газообразного кислорода из верхней дутьевой фурмы, регулировки высоты верхней дутьевой фурмы, регулировки положения по высоте подвижного колокола, регулировки расхода окисляющего газа или инертного газа, вдуваемого из нижней дутьевой фурмы, и добавления успокаивающего материала в конвертер (как в примере изобретения 3) в соответствии с теми же стандартами, что и в примере 1.A prediction result indicating the occurrence of a metal outburst was determined when all formulas (1) to (3) were executed. If a prediction result was determined indicating the occurrence of a metal outburst, then one, two or more of adjusting the flow rate of oxygen gas from the top blow lance, adjusting the height of the top blow lance, adjusting the height position of the movable bell, adjusting the flow rate of oxidizing gas or inert gas were performed. blown from the lower blow lance and adding a soothing material to the converter (as in Invention Example 3) according to the same standards as in Example 1.
Для сравнения примеров 1 - 3, обезуглероживающее рафинирование, описанное в примере 1, которое выполняли после предварительной установки пороговых значений определения C0, C1 и C2 в формулах (1) - (3) на заранее определенные значения (называемые примером изобретения 1), и обезуглероживающее рафинирование, описанное в примере 2, которое выполняли после установки пороговых значений определения C0, C1 и C2 в формулах (1) - (3) в зависимости от величины среднего значения скорости потока газообразного кислорода во время продувки кислородом (называемые примером изобретения 2).To compare examples 1 to 3, the decarburization refining described in example 1, which was performed after pre-setting the detection thresholds C 0 , C 1 and C 2 in formulas (1) - (3) to predetermined values (referred to as invention example 1) , and the decarburization refining described in Example 2, which was performed after setting the threshold values for determining C 0 , C 1 and C 2 in formulas (1) to (3) depending on the value of the average value of the flow rate of oxygen gas during oxygen purge (called an example of the invention 2).
В каждом из примеров изобретения 1, 2 и 3 выполняли более 100 плавок. В каждой из операций, когда был определен результат прогнозирования, указывающий на возникновение выброса металла, тогда выполняли в соответствии с теми же стандартами, что и в примере 1, одно, два или более действий из регулировки скорости подачи газообразного кислорода из верхней фурмы, регулировки высоты верхней фурмы, регулировки положения по высоте подвижного колокола, регулировки расхода окисляющего газа или инертного газа, вдуваемого из нижней фурмы и добавления успокаивающего материала в конвертер.In each of the examples of the
Кроме того, если любая из формул (1) - (3) больше не выполнялась, тогда скорость потока газообразного кислорода из верхней фурмы, высота верхней фурмы, положение по высоте подвижного колокола и расход окисляющего газа или инертного газа, вдуваемого из нижней дутьевой фурмы, возвращались к значениям до регулировок, и после этого обезуглероживающее рафинирование продолжалось.In addition, if any of formulas (1) to (3) is no longer satisfied, then the flow rate of oxygen gas from the upper lance, the height of the upper lance, the height position of the movable bell, and the flow rate of oxidizing gas or inert gas blown from the lower blow lance, returned to the values before the adjustments, and after that the decarburization refining continued.
Таблица 3 показывает результаты работы в примерах изобретения 1, 2 и 3. Таблица 3 дополнительно показывает результат обезуглероживающего рафинирования известного уровня техники (уровень техники), которое выполнялось без прогнозирования выброса металла. Частота появления выброса металла в таблице 3 дана в процентах, представляющих количество плавок, в которых произошел выброс металла, по отношению к общему количеству плавок (100 плавок).Table 3 shows the results of operation in Invention Examples 1, 2, and 3. Table 3 further shows the result of prior art decarburization refining that was performed without predicting a metal release. The metal ejection frequency in Table 3 is given as a percentage representing the number of heats in which metal ejection occurred relative to the total number of heats (100 heats).
Таблица 3Table 3
(%)The appearance of a metal ejection
(%)
Как видно из Таблицы 3, в примере изобретения 3 частота появление выброса было низким, продолжительность продувки из-за возникновения выброса была уменьшена, и количество использованного успокаивающего материала также было уменьшено.As can be seen from Table 3, in Invention Example 3, the frequency of occurrence of the surge was low, the duration of the purge due to the occurrence of the surge was reduced, and the amount of soothing material used was also reduced.
Список обозначенийList of symbols
1 оборудование конвертера1 converter hardware
1А оборудование конвертера1A converter equipment
2 конвертер2 converter
3 верхняя дутьевая фурма3 top blow lance
4 нижняя дутьевая фурма4 lower blow lance
5 жидкий передельный чугун5 liquid pig iron
6 спектроскопическая камера6 spectroscopic camera
7 анализатор изображений7 image analyzer
8 управляющий компьютер8 control computer
9 горловина9 neck
10 подвижный колокол10 movable bell
11 регулятор высоты фурмы11 lance height adjuster
12 регулятор расхода окислительного газа12 oxidizing gas flow regulator
13 регулятор расхода газа, вдуваемого снизу13 gas flow regulator blown in from below
14 регулятор добавления вспомогательного сырья14 regulator for adding auxiliary raw materials
15 регулятор высоты подвижного колокола15 movable bell height adjuster
16 пламя реакции горения в горловине16 combustion reaction flame in the throat
17 струйный поток окислительного газа17 oxidizing gas jet stream
18 труба для подачи окислительного газа в верхнюю дутьевую фурму18 pipe for supplying oxidizing gas to the upper blow lance
19 труба для подачи охлаждающей воды в верхнюю дутьевую фурму19 pipe for supplying cooling water to the upper blow tuyere
20 труба для слива охлаждающей воды из верхней дутьевой фурмы20 pipe for draining cooling water from the upper blow lance
21 компьютер машинного обучения21 machine learning computers
Claims (37)
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2019-070519 | 2019-04-02 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2772726C1 true RU2772726C1 (en) | 2022-05-24 |
Family
ID=
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1258838A1 (en) * | 1985-05-24 | 1986-09-23 | Особое проектно-конструкторское бюро Научно-производственного объединения "Черметавтоматика" | Device for controlling converter melting process |
WO2019004157A1 (en) * | 2017-06-30 | 2019-01-03 | Jfeスチール株式会社 | Converter operation monitoring method and converter operation method |
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1258838A1 (en) * | 1985-05-24 | 1986-09-23 | Особое проектно-конструкторское бюро Научно-производственного объединения "Черметавтоматика" | Device for controlling converter melting process |
WO2019004157A1 (en) * | 2017-06-30 | 2019-01-03 | Jfeスチール株式会社 | Converter operation monitoring method and converter operation method |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US20220177987A1 (en) | Method for predicting slopping in converter, method for operating converter, and system for predicting slopping in converter | |
JP6617855B2 (en) | Converter operation monitoring method and converter operation method | |
TW202225418A (en) | Converter operation method and converter blowing control system | |
US8808421B2 (en) | System for furnace slopping prediction and lance optimization | |
JP7036142B2 (en) | Sloping prediction method of converter, operation method of converter and sloping prediction system of converter | |
RU2772726C1 (en) | Method for predicting metal emission in a converter, a method for producing liquid steel from molten steel-making iron in a converter, and a system for predicting metal emission in a converter | |
CA1250356A (en) | Method and apparatus for measuring slag-forming conditions within converter | |
JP6954262B2 (en) | How to operate the converter | |
JP3164976B2 (en) | Method for predicting slopping in a converter and its prevention | |
US8097063B2 (en) | System for furnace slopping prediction and lance optimization | |
US20110203415A1 (en) | Method of suppressing slag foaming in continuous melting furnace | |
KR100965975B1 (en) | The method on the prediction the falling of clogging material in the submerged entry nozzle and operation method of finishing line at continuous casting | |
US3669645A (en) | Method for operating an oxygen top-blowing converter | |
JP7052716B2 (en) | How to operate a converter | |
KR20240020532A (en) | Depression method of slopping during converter blowing | |
Evestedt et al. | Model-based slopping monitoring by change detection | |
Evestedt et al. | Model-based slopping detection in a top-blown steel converter | |
RU105626U1 (en) | DEVICE OF AUTOMATIC CONTROL OF ELECTRIC DRIVE OF OXYGEN LASER WHEN BLOWING STEEL IN THE CONVERTER | |
JPS5827911A (en) | Controlling method for cooling water in blowing out stage of blast furnace | |
Kattenbelt | Modeling and optimization of slopping prevention and batch time reduction in basic oxygen steelmaking | |
KR20040017941A (en) | Apparatus ang method for controlling temperature to protect gas explosion of furnace top | |
JPH09227910A (en) | Method for protecting furnace bottom side wall of blast furnace | |
KR19990001796A (en) | Determination of starting point when starting blast furnace |