SU1126609A1 - Способ управлени конвертерной плавкой - Google Patents

Abstract

СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ КОНВЕРТЕРНОЙ ПЛАВКОЙ,заключающийс  в измерени - во времени продувки акустического сигнала,расхода кислорода и химического состава отход щих газов, контроле и управлении положением фурмы над ванной расплава от начального положени , включа  ее снижение до рабочего положени , в период наведени  шлака, а также снижении расхода кислорода от номинального значени , отличающийс  тем,, что, с целью увеличени  выхода годного за счет сокращени  выбросов и выносов металла, дополнительно, в период времени, равный 3-10% времени продувки, при нахождении фурмы в начальном положении, равном 23-25 приведенным калибрам, определ ют максимальное значение акустического сигнала и при достижении акустическим сигналом 40-50% от максимального ВИЯ фурму .снижают до рабочего. положени , равного 11-14 приведен ным калибрам, а после указанного . снижени  фурмы при повьппении содержани  окиси углерода в отход щих газах до 60-70% снижают расход кислорода на 15-25% от номинального значени , равного 3,0-3,4 .т, и по истечении 80-90% времени продув . ки восстанавливают номинальный расход кислорода, а после перевода фурмы в рабочее положение управление фурмой осуществл ют по величине отклонений текущего значени  акустического сигнала от граничных значений , равных 30-20% от максимального значени , причем при измерении, отклонений им присваивают услрвные Значени  соответственно при превышении значени  30% и уменьшении значени  ниже 20%, равные +1 или -1, а затем определ ют долю одинаковых по знаку отклонений i (L) по формуле л г - .-1 : иг)-1-(,б5 к о-Иг-л), гдеЬ, - сглаженное предьщущее значение, полученное от усреднени  значений +1 или -I; iCt)- текущее значение +1 или 0,65- коэффициент сглаживани , и в случае, когда дол  одинаковых по знаку отклонений l(t) находитс  в интервале 0,98 yiC) -0,97, положение фурмы, не измен ют, и в. процессе определени  доли отклонений i(tj дополнитель.но измер ют текущее значение скорости изменени  акустического сигнала i/L , в зависимости от полученных значений дД и i.(t) осуществл ют корректировку положени  фурмы так, что при1(С)0,98 и лА 0,5% фурму поднимают на от Н Tf, а при Д.,5% и том же значении

Description

фурму поднимают на 40% от Мер , и вГ при ,2% и том же значении ) случае, когда()-0,97, и лЛЧО,2%, фурму опускают на 20% от Нфр , где фурму опускают на 50% от Hen , а Нсрр - нижнее рабочее положейие фурмы.

N26609

Изобретение относитс  к черной металлургии, конкретно к автоматизации конвертерной плавки. Известен способ управлени  конвер терным процессом, включающий измерение уровн  шума у горловины конвертера на определенной частоте, вычисление интеграла уровн  шума и в соот ветствии с опытом предьщущик плавок и интегралом уровн  шума, определение времени и величины присадок, а также дутьевого режима плавки ij . Однако известный способ не решает проблемы управлени  ходом шлакообразовани , т.к. введение интеграла совместно с опытом предьщущих плавок в расчеты приводит практически к статической системе управлени .в виду запаздывани  динамической информации на посто нную времени интегрировани  и преобладанию данных о предыдущих плавках. Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату  вл етс  способ управлени  и регулировани  процесса плавки в конвертере с верхним кислородным дутьем, заключающийс  в измерении во времени продувки акустич ского сигнала, расхода кислорода и химического состава отход щих газов контроле и 5шрацлении положением фурмы над ванной расплава от начального положени , включа  ее сниже ние до рабочего положени , в период наведени  шлака, а также снижение расхода кислорода от Номинального значени  izl . Известный способ предусматривает расчет и управление положением фурм и расходом кислорода в зависимости |от изменени  химического состава и коррекцию расчетов коэффициента распределени  кислорода между метал лом, шлаком и газовой фазой по шуму конвертера. Однако шум конвертера используетс  только дл  коррек ции коэффициента распределени  кислорода и не используетс  его информативность о степени вспененности шлака, что снижает эффективность управлени . Целью изобретени   вл етс  увеличение выхода годного за счет снижени  количества выносов и выбросов металла . Поставленна  цедь достигаетс  тем, что согласно способу управлени  конвертерной плавкой, заключающемус  в измерении во времени продувки акустического сигнала, расхода кислорода и химического состава отход щих газов, контроле и управлении положением фурмы над ванной расплава от начального положени , включа  ее снижение да рабочего положени , в период наведени  шлака, а также снижении расхода- кислорода от нвминального значени  дополнительно в период времени, равный 3-10% времени продувки , при нахождении фурмы в начальном положении, равном 23-25 приведенньпч калибрам, определ ю - максимальное значение акустического сигнала и при достижении акустическим сигналом 40-50% от максимального значени  фурму снижают до рабочего положени  Н рравного 11-14 приведенным калибрам , а после указанного снижени  фурмы при повышении содержани  окиси углерода в отход щих газах до 60-70% снижают расход кислорода на 15-25 от номинального значени , равного 3,0-3,4 , и по истечении 80-90% времени продувки восстанавливают номинальный расход кислорода, а после перевода фурмы в рабочее положение управление фурмой осуществл ют по величине ртклонений текущего значени  акустического сигнала от граничных значений , равных 30-20% от мгксимального значени , причем при измерении отклонений им присваивают условные значани  равные +1 или -1 соответственно при превьппении значени  30% и уменьшении значени  ниже 20%, а затемопредел ют долю одинаковых по знаку отклонений i(c) по формуле ilti fltMVo.)-Ut-0 1 где|( сглаженное предыдущее зн чение 5 полученное от уср нени  значений +1 или ) - текущее значение +1 или 0,65 - коэффициент сглаживани  I и в случае, когда до/1  одинаков1з х jno знаку отклонений i (С) . находитс  в интерв,але 0,98 (D).-0,97 , положение фурмы не измен ют и в процес 5е определени  доли отклонений lU)-дополнительно измер ю текущее значение скорости изменени  акустического сигнала ЛЛ, в зависи мости от полученных значений ДА и {) осуществл ют корректиро ку положени  фурмы так, что при I (;;) 0,98 и ,5% фурму 1юдни1 ают на 80% от Н а, при д А 0,5% и том же э-начении/ У; фурму поднимают на ,40% , от Нфр , и . в случае/ когда i(ty ,97 и ,2%, фурму опускают на, 50% от Ншр,а при&А -40,2% и том же значении{(1)фурму опу кают на 20% от Ндар , где Н„,р-нижнее рабочее положение фурмы. На фиг. 1 представлена блок-схем устройства дл  реализации способа; на фиг. 2 - совмещенный график изменени  акустического сигнала, содержани  СО в отход щих газах конвертера и управл ющих воздействий положение фурмы и расхода кислорода, где А - значение акуст ческого сигнала; СО - содержание . окиси углерода в отход щих газах конвертера; Q - начальное верхнее значение расхода кислорода; Q нижнее значение расхода кислорода; начальное положение фурмы; - нижнее рабочее положение фурмы Н(у, скорректированные положени  фурмы; - врем  продувки. Схема фиг. 1) включает в себ  пульт 1 управлени  конвертером, соедине:нный с блоком 2 измерител  акустического сигнала, газоанализатором 3 содержани  СО в отход щих газах и счетчиком .4 времени продув ки, выход которого через задатчик 5 времени соединен.с регул тором 6 расхода кислорода, два входа которч го соединены с газоанализатором 3 и регул тором 7 положени  фурмы, а блок 2 измерител  акустического сигнала через блок 8 определени  скорости изменени  акустического сигнала д А и задатчик 9 скорости изменени  акустического сигнала, а также через задатчик 10 акустического сигнала соединен с вычислитель-. ным устройством I1, выход которого через регул тор 7 положени  фурмы соединен с третьим входом регул тора 6 расхода кислорода. Схема работает CJIeдywщим образом. С началом продувки пульт I управлени  конвертером включает в работу блок 2 измерител  акустического сигнала, газоанализатор 3 и счетчик 4 времени продувки. С одного выхода блока 2 измерител  преобразованный в относительные единицы акустический сигнал А через задатчик 10, где сигнал А сравниваетс  с заданными параметрами, поступает в вычислительное устройство I1. Одновременно со второго выхода блока 2 измерител  акустический сигнал через блок 8 определени  скорости изменени  , А и задатчик акустического сигнала 9, где & А сравниваетс  с заданными коэффициентами 4 и о поступает на второй вход вычислительного устройства 11, в котором определ етс  корректирующее положение фурмы Д И и вьщаетс  на регул тор 7 положени  фурмы. Показани  газоанализатора 3 поступают в регул тор 6 расхода кислорода, одновременно со счетчика 4времени продувки через задатчик 5времени, который в свою очередь запускаетс  в работу от тумблера Зажигание плавки, сигнал поступает на второй вход регул тора 6 расхода кислорода, причем задатчик 5 производит отсчет заданных интервалов времени, начина  с момента Зажигание плавки. Второй выход задатчика 5 соедин етс  с третьим входом вычислительного устройства 1I дл  учета временных интервалов при управлении фурмой. Регул тор 7 положени  фурмы . св зан с регул тором 6 расхода кислорода дл  фиксировани  момента rfepeвода фурмы в нижнее рабочее йоложенйе .. В начальный период продувки конвертера происходит формированне шлака за счет интенсивного окислеии  примесей чугуна кремни , марганца, углерода и т,д., однако начало протекани  этих реакций иногда задерживае с  на некоторое врем , называемое временем зажигани  плавки,завис щее от вида заваливаемого лома. Дл  того чтобы ускорить начало реакций фурму держат в начале плавки в высоком верхней положении Н- или покачивают конвертер. Период зажигани  плавк может колебатьс  в пределах от нескольких дес тков секунд до нескольких минут, что дл  350 и 130 т конвертеров составл ет соответственно в среднем 3-10% общего времени про,-: дувки. В этот период времени продувки шлака в конвертере нет, и регистрируемые акустический сигнал и газовый анализ дают недостоверную или искаженную: информацию о физическом состо нии шлака и о процессе развити .химических реакций. Поэтому анализ состо ни  конвертерной и расчеты управл ющих воздейст вий начинают по истечении времени С В этот период времени фиксируют максимальное значение акустического сигнала последующие показани  перевод т в .относительные единицы по формуле А-;«00%, А - относительное значение акустического сигнала,%; А - текущее значение акустического сигнала. В последукмцее врем  продувки происходит образование начального пшака и его вспенивани , этот процесс характеризуетс  снижением пока заний акустического сигнала, а такж необходимостью перевода фурмы из начального положени  нижнее рабочее положение-Нmn, которое производитс  по истечении задан1 ого промежутка времени, равного 15-30% времени продувки, что составл ет дл  350 и I30 т конвертеров соответ ственно 3 и 5 мин. Однако перевод фурмы в нижнее рабочее положение по времени не всегда обеспечивает нормальный ход шлакообразовани , поэтому момент времени д следует, определ ть по показани м акустического сигнала. Дл  определени  показаний акусти ческого сигнала, при которых необходимо переводить фурму в рабочее положение, проведены исследовани , результаты которых представлены в табл. 1. Из результатов в табл. I следует, что опускать фурму из верхнего начального положени  нижнее рабочее Нлрнеобходимо при величине А 40-50%, так как значительна  задержка фурмы при А 20-301 приводит к повышению содержани  в шлаке и его переокислению и выбросам. В случае раннего перевода, фурмы при А 60-70% сравнительно низкое содержание FeO и МпО в шлаке приводит к сворачиванию шлака и выносам металла . Эти данные подтверждаютс  визуальными наблюдени ми при проведении опытных плавок. Определение времени tj, по показани м акустического сигнала  вл етс  недостаточным условием стабильного хода шлакообразовани  в течение всего времени продувки. В период интенсивного обезуглероживани  металла могут возникать сильные выбросы из-за интенсивного газовьщеЛени  СО. В этот период продувки необходимо снижать расход кислорода, причем врем  снижени  t обычно задаетс  посто нным числом, дл  350 и 130 т конверторов оно равно соответственно 6 и 9 мин. Однако этот момент времени играет значительную роль в процессе шлакообразовани , поэтому его надо определ ть в зависимости от состо ни  конвертерной вайны. Процесс шлакообразовани  протекает наиболее стабильно,, когда расход кислорода снижают с Q до Q по истечении 1,75-2,0 интервала времени, равного времени от начала родувки до момента перевода фурмы в нижнее рабочее положение Нф  и одновременного повьш1ени  содержани  СО в отход щих газах до 60-70%. Данные опытных плавок, подтверждающие указанные пределы, приведены в табл. 2 . По истечении 80-90% времени продувки tg , дл  350 и 130 т конвертеров соответственно равно 14 и 20 мин, восстанавл ют значение расхода Q дл  предотвращени  переокислени  конечного шлака при низком содержании углерода в ванне. Во врем  продувки металла в конвертере возможны нарушени  стабильности шлакообразовани , которые могут быть св заны как с физикохимическими , так и с кинетическими особенност ми протекани  процесса.

качеством лома, шлакообразующих материалов и т.д. В этих случа х необходимо управл ть шлаковым режимом путем изменени  положени  фурмы расходом кислорода или присадками шпакообразующих материалов. Эффективным средством управлени  шлаковым режимом  вл етс  управление положением фурмы по изменению акустического сигнала А . Установлена зона показаний, равна  30-20% выход за пределы которой означает соответственно свёртывание и предвыбросное состо ние шлака. Управление положением фурмы, в этом случае, осуществл ют следующим образом (см. фиг, l) , Выход сигнала за верхнкно или нижнюю границы диапазона сопровождаетс  присвоением ему специальной переменной 1(1) , котора принимает значени  равные соответственно -1-1 и -1. При .нахождении сигнала в допустимом диапазоне1(г)0. Дл  осуществлени  управлени  необходимо оценить устойчивость выхода сигнала за ту или иную границы диапазона , это осуществл етс  путем анализа количества и после;с(овательности одинаковых отклонений сигнала Дл  этого вычис 1 ют доли одинаковых по знаку отклонений, следующих необ зательно друг за другом, но преобладающих над остальными. Расче осуществл етс  по формуле экспонен циального сглазкивател  1-го пор дка Результатом расчета  вл етс  положительное или отрицательное число, достаточно близкое к единице, численное значение которого задаетс  в виде посто нного коэффициента, подбираемого опытным путем. .Если сглаженное значение i CZ) 7 f, то фурм поднимают на 40% от Hq,p, а если(t)i«, то фурму опускают на 20% от Нфр, где t и ig - заданные коэффициенты. Дл  350 т конверторов при коэффициенте сглаживани  (i 0,65 i, 0,98 и i -0,97. Однако при регулировании режима шлакообразовани  по акустическому сигналу необходимо учитывать скорость изменени  этого сигнала АА , так как накопление окислов железа в пшаке . происходит неравномерно, а в зависимости от конкретных условий продувки , что приводит к различной степен вспенивани  шлака и, как следствие к различной скорости выхода акустического сигнала за пределы safiayaoго диапазона. С учетом скорости изменени  акустического сигнала А А управление положением фурмы осуществл ют следующим образом: если 5 ii и iA §2 , то фурму поднимают на 80% от Н-р, а npHlCJ) и&АЧ8 фурму опускают на 50% от H«p, где 8 0,5% и S 0,2% - заданные значени  скорост ей А . Отсутствие

0 в размерности ДА 1/с, объ сн етс  тем, что при управлении вычислительное устройство опрашивает датчики с определенным временным шагом, который выбираетс  в зависимости от

S возможностей регул тора и технических требований к регул тору. Разница в значени х о, и 8. объ сн етс  тем, что в период пре 1выбросного состо ни  шлака снижаетс  чувствительность

0 акустического сигнала в виду того, что шлак занимает весь свободный объем конвертера.

В момент времени t А вышел за верхнюю границу 30%, что соответству5 ет свертьгоанию шлака и присвоению сигналу значени  I. Как только (-) i, провер ют значение ЛА, если. ,оно больше §4 , фурму йоднимают на 80% от Нщр . В момент времени С.

„ ситуаци  аналогична моменту времени

O л.« Р,

1 , но U А а поэтому фурму поднимают на 40% от Н(рп . В моменты вре . мени fg и 1 акустический сигнал вьш1ел за нижнюю границу 20%, что соответствует предвыбросному состо  нию шлака и присвоению ему значени , равного.-1. Когда (ь) будет меньше in провер ют значение . и А ,

fc л/

, если оно больше 02 , фурму опускают . на 50% от Н(рр , а если и А S, то

фурму опускают на 20% от Нфр . Примен   большее число разбиений по скорости jA, можно получить более динамичное управление процессом шлакообразовани , но это определ етс , технологическими требовани ми и техническими возможност ми регул тора .

В момент времени cg , что соответствует 80-90% времени продувки, расход кислорода восстанавливают до высокого начального значени  Q , так как в этот период продувки углерод практически весь выгорает ,н кислород идет на окисление железа,

5 а увеличение расхода кислорода приводит к более полному использованию его на окисление углерода и меньшему переокислению конечного шлака. Скор9 ректированные по Акустическому сигна лу значени  положений фурмы Н определ лись по результатам опытных Плавок, визуальных наблюдений за ходом процесса шлакообразовани , наличи  выбросов и выносов металла в различные периоды времени продувки активных экспериме.гтов и сравнени  расчетных значений с действи ми опыт ных огераторов-дистрибутора и конечными результатами плавки, П р.и м е р. На 350 т конвертерах проведено 48 опытных плавок двум  сери ми по 24 плавки стали марки Зсп. На всех опытных плавках производили измерени  процентного содержани  СО в отход щих газах, рас хода кислорода до 1200 , акустического сигнала до 20 мВ, положени фурмь: относительно уровн  металла до 0,5м. Средн   продолжительность времени продувки на опытных плавках составила 16 мин. Начальный расход кислорода устанавливали 1200 MVMHH а начальное положение фурмы и нижнее рабочее устнавливаетс  соответствен но 3,0 и 1,0 М. Значение коэффициентов следующие: сб 0,65, , 0,98, Ц -0.97, Б 0,5%, S 0.2%. В первой серии плавок в интервале от 50 с до- 1,6 мин (3-10% времени продувки) максимальное значение акустического сигнала составило 20мВ и последующие показани  переводили в процентные единицы по формуле(2)А А/20мВ-100%, При вел чине А 50%(10мВ), что соответство вало 2,4 мин ,(15% времени продувки) фурму опускали с 3,0 до 1,0м. Раскод кислорода снижали с 1200 до 1000 м /мин по истечении 4,2 мин (|,752}4 мин)и содержании в отход  щих газах СО 60% и восстанавливал расход кислорода до 5200 м/мин на 12,8 мин (80% времени продувки). Во второй серии плавок в интерва ле от 50 с до I ,6 мин /3-Ш% времен продувки) максимальное значение акус тического сигнала составило А , - та и последующие показани  переводили по формуле (2) А А/18 мВх 100%. При достижении А 40%(7,2 мВ что соответствовало 4,8 мин времени продувки, фурму опускали с 3,0 до 1,0 м. Расход кислорода снижали с 1200 до 1000 м 7МИН по истечении 9,6 мин (2,0-4,8 мин)и содержании в отход щих газах и восстанавливали расход кислорода до 9. 10 1200 на 14,5 мин (90% времени продувкр. Поскольку на любой опытной плавке из каждой серии возможны случаи свертывани  и выбросов шлака, поэтому достаточно рассмотреть управление фурмой по фонограмме одной плавки, приведенной на фиг. I. В момент И 6,0 мин акустический сигнал А вьшел за верхнюю границу диапазона 30% и с этого ,момента в вычислительное устройство через 1 с поступает сигналi(t) 1, среднее значение которого i(1) достигаетс  0,98 на 5-й секунде npHf(t-0 0(сн. табл. З). Одновременно с расчетом(ь) оцениваетс  скорость uA, котора  равна 0,8%, так как±(г)0,98 и ftA 0,5%, то фурму поднимают на О,8м, т.е. Нф 1,8 м. При А 30% положение фурмы восстанавливают до Н 1,0 м. В момент времени ,8,5 мин состо ние /1 шлака аналогично моменту с ,но при t)0,98 скорость акустического сигнала а А 0,5%, поэтому фурму поднимают на 0,4 м, т.е. ,4 м. При фурму перевод т в рабочее положение ,0 м. В момент времени мин акустический сигнал вьшел за нижнюю границу диапазона 20% и с этого момента времени в вычислительное устройство через 1с поступает сигнал i(i) -1 , среднеезначение которого И) достигает -0,97 на 4-й секунде ( а нелогично данным табл. 3) при itt-l)0. Одновременно с расчетом i(t) оцениваетс  скорость ДА, котора  равна 0,5% так как iCL) -0,97 и 4 АЬ,.0,2%, то фурму опус0 ,5 м. кают на 0,5м, т.е. Н 7 При А 20% фурму перевод т в рабочее положение, Н„|р 1,0 м. В момент времени мин состо ние шлака аналогично моменту Чg , но при iCt) -0,97 скорость акустического сигнала ,2%, поэтому фурму опускают на 0,2 м, т.е. Нфц 0,8 м. С момента времени t,,. акустический сигнал находитс  в заданном диапазоне 30-20%, поэтому фурма находитс  в положении На,р,0 м до конца продувки.. На опйтных плавках наблюдаетс  стабильный процесс шлакообразовани , свертывани  шлака и сильных выбросов , привод щих к остановке продувки дл  скачивани  шлака, не было, что приводит к уменьшению потерь металла и увеличен.гю выхода годного. Ожидаемый экономический эффект составл ет 153034,7 руб/год. Таблица I

13

Ut)0.65

0,880,940,97 0,99

l(i- 0

,880,94 0,97

1126609 :14

ТаблицаЗ

Claims (1)

1. СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ КОНВЕРТЕРНОЙ ПЛАВКОЙ,заключающийся в измерении ^во времени продувки акустического сигнала,расхода кислорода и химического состава отходящих газов, контроле и управлении положением фурмы над ванной расплава от начального положения, включая ее снижение до рабочего положения, в период наведения шлака, а также снижении расхода кислорода от номинального значения, отличающийся тем,, что, с целью увеличения выхода годного за счет сокращения выбросов и выносов металла, дополнительно, в период времени, равный 3-10% времени продувки, при нахождении фурмы в начальном положении, равном 23-25 приведенным калибрам, определяют максимальное значение акустического сигнала и при достижении акустическим сигналом 40-50% от максимального ния фурму снижают до рабочего. положения, равного 11-14 приведен· ным калибрам, а после указанного .

   снижения фурмы при повышении содержания окиси углерода в отходящих газах до 60-70% снижают расход кислорода на 15-25% от номинального значения, равного 3,0-3,4 м^/мин.т, и по истечении 80-90% времени продувки восстанавливают номинальный расход кислорода, а после перевода фурмы в рабочее положение управление фурмой осуществляют по величине отклонений текущего значения акустического сигнала от граничных значений, равных 30-20% от максимального значения, причем при измерении, отклонений им присваивают условные ’значения соответственно при превышении значения 30% и уменьшении значения ниже 20%, равные +1 или

   -1, а затем определяют долю одинаковых по знаку отклонений l('i') по формуле сглаженное предыдущее значение, полученное от усреднения значений +1 или -1;

   £(t)~ текущее'значение +1 или -1;

   0,65- коэффициент сглаживания, и в случае, когда доля одинаковых по знаку отклонений f (?) находится в интервале 0,98 ?£(ΐ) > -0,97,

   SU „„ 1126609 положение фурмы, не изменяют, и в. процессе определения доли отклонений 1(ΐ) дополнительно измеряют текущее значение скорости изменения акустического сигнала дД¹ , в зависимости от полученных значений дД* и 1(2) осуществляют корректировку положения фурмы так, что при1(2)>0,98 и дА*> >0,5% фурму поднимают на 80% от Η φρ а при д. Д* <;0,5% и том же значении Ж фурму поднимают на 40% от Не» » ^и в,' случае, когда£(2)<-0,97. и &М>0,2%, фурму опускают на 50% от , а при ^'<0,2% и том же значении Ц?) фурму опускают на 20% от Ифр , где Нсрр - нижнее рабочее положение фурмы