SU1191470A1

SU1191470A1 - Method of monitoring temperature conditions of converter melting

Info

Publication number: SU1191470A1
Application number: SU843722722A
Authority: SU
Inventors: Юрий Вадимович Бубнов; Юрий Анатольевич Романов; Тлеухан Серикбаевич Намазбаев; Эдгар Аркадьевич Вешников; Дорлан Иосифович Туркенич; Димкеш Муканов; Эдвин Иосифович Гамалей; Александр Иванович Багрий; Евгений Брониславович Плавинский; Арнольд Георгиевич Петров; Геннадий Аркадьевич Гуревич; Александр Иванович Замышляев; Бахты Калиевич Тусупбеков
Original assignee: Особое проектно-конструкторское бюро Научно-производственного объединения "Черметавтоматика"
Priority date: 1984-04-09
Filing date: 1984-04-09
Publication date: 1985-11-15

Abstract

СПОСОБ КОНТРОЛЯ ТЕМПЕРАТУРНОГО РЕЖИМА КОНВЕРТЕРНОЙ ПЛАВКИ, эаключакщийс в определении температуры металла в конвертере по тепловому балансу плавки и непрерьгеном измерении состава отход щих конвертерных газов и расхода кислорода дуть , отличающийс тем, что, с целью повышени производительности конвертеров за счет повышени .точности контрол темпе- ратурного режима конвертерной плавки , дополнительно измер ют расходы водорода, азота в отход щих конвертерных газах и по измеренным величинам .определ ют расход водорода, образующегос в результате диссоциаций воды в конвертере, по зависимости . н;ч) ,ог, . ,or,,,o&deg;4ti где V(J (t) - расход водорода, обра зующегос в результате диссоциации воды в конвертере , им/мин; ) - расход водорода в отхоР д щем газе, им/мин; V к i) - расход азота в отхбд , Ло , (./iCO (t) - концентраци водорода и окиси углерода в отход щем газе, ; If - стехиометрический коэфi фициент, равный 0,532; i - врем продувки, мин, (Л и по рассчитанной величине определ ют изменение температуры металла в конвёртбре ЬТ((,)ц20 путем учета тепла на нагрев, испарение и диссоциацию воды в конвертере по зависимости Н„., :о О где q ,Ь , С - эмпирические коэффи .циенты, определ емые при помощи многофакторного регрессионного анализа, а текущую температуру металла в- конвертере T(t) определ ют по формуг расчТкдч (t), иач 2:v 02 где I HoKi - начальна температура металла,С;A METHOD FOR MONITORING THE TEMPERATURE MODE OF A CONVERTER MELT, in determining the temperature of the metal in the converter according to the heat balance of the melt and the continuous measurement of the composition of the waste converter gases and oxygen consumption, is blowing, characterized in that, in order to improve the performance of the converters by improving the control of the control of the converter, it is necessary to improve the performance of the converter as a result of monitoring the control of the converter, in order to improve the performance of converters by improving the control of monitoring the converter, in order to improve the performance of the converter by improving the accuracy of monitoring the converter, in order to improve the performance of the converter, due to the improved monitoring of the control of the converter, in order to improve the performance of the converter by improving the control of monitoring of the converter, in order to improve the performance of the converter, due to the improved monitoring of the control of the converter, in order to improve the performance of the converter by improving the control of monitoring of the converter, he said. converter melting modes, additionally measure the flow rates of hydrogen, nitrogen in the off-gas converter gases, and determine the consumption of hydrogen by measuring the measured values uyuschegos by dissociation of water in the vessel, depending on. n; h), og,. , or ,,, o? 4ti where V (J (t) is the flow rate of hydrogen resulting from the dissociation of water in the converter, im / min;) is the flow rate of hydrogen in the exhaust gas, im / min; V to i) is the nitrogen consumption in othbd, Lo, (./iCO (t) is the concentration of hydrogen and carbon monoxide in the exhaust gas,; If is the stoichiometric coefficient equal to 0.532; i is the purge time, min, (L and the calculated value is used to determine the change in the temperature of the metal in the convector LT ((,) c20 by taking heat into account for heat, evaporation and dissociation of water in the converter according to the dependence Hl.,: o About where q, b, C are empirical coefficients are calculated using multivariate regression analysis, and the current temperature of the metal in the converter T (t) is determined by the formulas (t), inc 2: v 02 where I HoKi is the initial temperature of the metal, C;

Description

Трд. - расчетна температура металла, определенна на основе теплового баланса плавки,°CvTrd - the design temperature of the metal, determined on the basis of the heat balance of the heat, ° Cv

21 VQ - интегральный расход кислорода дуть на плавку,нм21 VQ - integral flow of oxygen blowing melting, nm

VQ (t) - текущий расход кислорода дуть , им/мин.VQ (t) - the current consumption of oxygen to blow, it / min.

Изобретение относитс к черной металлургии, конкретно к способам контрол и управлени выплавкой ста ли в конвертере. Цель изобретени - повышение про изводительности конвертера за счет повышени точности контрол температурного режима конвертерной плавки . Формулу дл расчета расхода водо рода в конвертерном газе получают из уравнени баланса кислорода в газовом тракте конвертера и соотношени между количествами дожигаемых в газовом тракте водорода и окиси углерода и концентраци ми этих газов в газовом тракте: . где Y расход окиси углерода из конвертера, м./twH, расход окиси углерода в отход щем газе, нм/мин; расход кислорода в подсасываемом в газовый тракт воздухе, который св зан стехиометрическим соотношением с расходом азота в газовом тракте, нм/мин Указанное соотношение между количеством дожигаемых газов и их концентраци ми в газовом тракте имеет следующий вид: ,- v v со со Реша уравнени () и (2) совместно , получа от уравнение дл опре делени расхода водорода в конверте ном газе ,i i-Cw4V°HV (3 H°j4i) + C0°4t) (1) где V -tj - расход водорода, образующегос при диссоциации влаги, попадающей в ванну конвертера, нм /мин; HjW расход водорода в отUP ход щем газе, нм(/мин, Y (i:)- расход азота в отход ог Qf щем газе, , 4.J концентрации водорода и окиси углерода в от-. ход щем газе, %, У - стехиометрический коэффициент , равный 2 21/79 0,532. Интегральное количество конвертерного водорода за плавку колеблетс на различных плавках в пределах 300-1300 нм. Предложенный способ позвол ет учесть колебани температуры металла, соответствующие указанному диапазону изменени интегрального значени водорода, равные . Путем обработки экспериментальных данных методом многофакторного регрессионного анализа дл условий кислородно-конвертерного цеха полу-, чают уравнение дл расчета изменени температуры металла за счет расхода тепла на нагрев, испарение и диссоциацию воды в конвертере в зависимости от расхода водорода в конвертерном газе: тit).,W)ji ( Переписав уравнение (4) с введением коэффициентов q , Ь, с получают bT(i),., (5 где ЛТ (t) - изменение температуры металла за счет расхода тепла на нагрев, испарение и диссоциацию вод в конвертере,С; . текущий расход водорода в конвертерном газе, нм /мин; i врем продувки,мин; 2,7456,с -0,9995 ,583,Ь эмпирические коэффициенты , определ емые опытным путем. Прирост температуры металла в ва не конвертера по ходу продувки опре дел ют по следуннцей зависимости: &T(t). ( 6) где bT(t) текущий прирост температуры металла в ванне кон вертера,°С; . расчетна температура ме талла в ванне конвертера к концу плавки, определ ема по зависимости (2). о Г С, начальна температура ме талла, С; Vo, интегральный расход кисл рода дуть на плавку; определ емый по статичес кому алгоритму, «Oj(t) - текущий расход кислорода дуть , им/мин; i - врем продувки, мин. Таким образом, с учетом полученных зависимостей (5) и (6) получают формулу дл определени Текущей тем пературы металла в ванне конвертера Mo.WcJt- ъ .с-еиУнап Экспериментальные исследовани показали, что учет изменени темпе-ратуры металла из-за расхода тепла н нагрев, испарение и диссоциацию влаги в конвертере повышает точность контрол температуры металла в ванне Конвертера. Среднеквадратична 704 погрешность контрол температуры металла по результатам.сравнени расчетной температуры с фактической на 115 плавках составила 9,48 С. На чертеже приведена блок-схема макетной установки, посредством которой.реализуетс предлагаемый способ. Пример. Установка, показанна на чертеже, содер сит блок 1 расчета интегрального расхода кислородного дуть , расходомер 2 кислорода дуть , блок 3 управлени , анализатор 4 состава отход щих конвертерных газов, расходомер 5 отход щих конвертерных газов, блок 6 расчета текущего прироста температуры металла в ванне конвертера, расходомер 7 азота и водорода в отход щих конвертерных газах, расходомер 8 водорода в конвертерном газе, образующегос при диссоциации влаги, попадающей в ванну конвертера, блок 9 расчета изменени температуры металла за счет расхода тепла на нагрев, испарение и диссоциацию воды в конвертере, блок 10 расчета текущей температуры металла и регистрирующий прибор 11. Блок 1 расчета интегрального расхода кислорода дуть вьтолнен в виде статической системы управле-ни конвертерной плавкой, котора рассчитывает перед началом продувки по статическому алгоритму интегральный расход кислорода дуть на плавку , начальную температуру металла и расчетную температуру металла к. концу плавки. Расходомер 2 кислорода дуть представлен в виде сужающего устройства с типовыми датчиками давлени и перепада давлени кислорода и его температуры. Блок 3 управлени может быть выполнен, например , в виде таймера, который выдает две чередующиес между собой команды, сдвинутые во времени, например , в пределах от 0,2-2,5 с, определ емом экспериментально. Анализатор 4 состава отход щих конвертерных газов может быть представлен , например, в виде массспектрометра МХ-1215. Расходомер 5 тход щих конвертерных газов выполнен , например, в виде трубы Вентури с типовьми датчиками давлени и пе- The invention relates to ferrous metallurgy, specifically to methods of controlling and controlling smelting in a converter. The purpose of the invention is to increase the converter productivity by increasing the accuracy of controlling the temperature regime of the converter melting. The formula for calculating the hydrogen consumption in the converter gas is obtained from the oxygen balance equation in the gas path of the converter and the ratio between the amounts of hydrogen and carbon monoxide burned in the gas path and the concentrations of these gases in the gas path:. where Y is the consumption of carbon monoxide from the converter, m / twH, the consumption of carbon monoxide in the exhaust gas, nm / min; Oxygen consumption in the air drawn into the gas path, which is related to the stoichiometric ratio with the nitrogen flow in the gas path, nm / min. The indicated ratio between the amount of burned gases and their concentrations in the gas path is as follows: - vv co with Resh Equations () and (2) jointly, deriving from the equation for determining the flow rate of hydrogen in the converter gas, i i-Cw4V ° HV (3 H ° j4i) + C0 ° 4t) (1) where V -tj is the consumption of hydrogen formed during dissociation moisture entering the bath converter, nm / min; HjW hydrogen flow rate from UG by walking gas, nm (/ min, Y (i:) is nitrogen flow rate into waste gas Qf, gas, 4.J concentration of hydrogen and carbon monoxide in off-gas,%, Y - The stoichiometric coefficient is 2 21/79 0.532. The integral amount of converter hydrogen per smelting varies between 300-1300 nm in various melts. The proposed method allows to take into account fluctuations in metal temperature corresponding to the specified range of variation of the integral value of hydrogen, by processing the experimental data multifactorial method The equation for calculating the temperature of the metal due to heat consumption for heating, evaporation and dissociation of water in the converter depending on the consumption of hydrogen in the converter gas: tit) is obtained by the equation analysis for the conditions of the oxygen converter shop. Rewriting the equation (4) with the introduction of the coefficients q, b, c, bT (i),., Are obtained (5 where LT (t) is the change in metal temperature due to heat consumption for heating, evaporation and dissociation of water in the converter, C; . current flow rate of hydrogen in the converter gas, nm / min; i purge time, min; 2.7456, c -0.9995, 583, b empirical coefficients, determined experimentally. The increase in the temperature of the metal in the vessel in the course of the blow down converter is determined by the dependence: & T (t). (6) where bT (t) is the current increase in the temperature of the metal in the bath of the converter, ° C; . The design temperature of the metal in the converter bath at the end of smelting is determined by dependence (2). C H, the initial temperature of the metal, C; Vo, the integral consumption of acids kind of blowing melting; determined by the static algorithm, "Oj (t) - the current oxygen flow to blow, them / min; i - purge time, min. Thus, taking into account the dependencies obtained (5) and (6), a formula is obtained for determining the Current temperature of the metal in the bath of the Mo.WcJt-converter. C-eiUnap Experimental studies have shown that taking into account the change in the temperature of the metal due to heat consumption n heating, evaporation and dissociation of moisture in the converter improves the accuracy of controlling the temperature of the metal in the bath of the converter. The mean square 704 error of the control of the metal temperature by the results of the comparison of the calculated temperature with the actual one at 115 heats was 9.48 C. The drawing shows the block diagram of the prototype installation, by means of which the proposed method is realized. Example. The installation shown in the drawing contains a block 1 for calculating the integral flow of oxygen blowing, an oxygen flow meter 2 for blowing, a control block 3, an analyzer 4 for the composition of flue converter gases, a flow meter 5 for flue converter gases, a block 6 for calculating the current temperature increase of the metal in the converter bath , flow meter 7 of nitrogen and hydrogen in the off-gas converter gases, flow meter 8 of hydrogen in the converter gas formed during the dissociation of moisture entering the converter bath, unit 9 for calculating the change in metal temperature due to heat consumption for heating, evaporation and dissociation of water in the converter, unit 10 for calculating the current metal temperature and a recording device 11. Unit 1 for calculating the integral oxygen consumption is blown as a static converter control system that calculates the integral one before the start of blowing through the static algorithm oxygen consumption to blow melting, the initial temperature of the metal and the design temperature of the metal to the end of melting. Oxygen flow meter 2 is represented as a restriction device with typical pressure sensors and a differential pressure of oxygen and its temperature. The control unit 3 can be executed, for example, in the form of a timer, which issues two alternating commands that are shifted in time, for example, in the range of 0.2-2.5 s, determined experimentally. The analyzer 4 of the composition of the waste converter gases can be represented, for example, in the form of an MX-1215 mass spectrometer. The flow meter 5 of the current converter gases is made, for example, in the form of a Venturi tube with typical pressure sensors and transducers.

репада давлени отход щих конвертерных газов и его температуры.pressure drop of converter gases and its temperature.

В качестве блока 6 расчета текущего прироста температуры металла в ванне конвертера могут быть использованы серийно выпускаемые аналоговые интегральные схемы, реализующие следукмцую зависимость:As a block 6 for calculating the current temperature increase of the metal in the bath of the converter, commercially available analog integrated circuits that implement the following relationship can be used:

расч начpay start

Vo.Vo.

SIVSiv

0202

Расходомер 7 азота и водорода в отход щих конвертерных газах может быть выполнен на основе серийно выпускаемых аналоговых интегральных схем, реализующих следукмцую зависимость:Flowmeter 7 of nitrogen and hydrogen in the off-gas converter gases can be made on the basis of commercially available analog integrated circuits that implement the following dependency:

.. .U .111. v°-v .. .U .111. v ° -v

.ог.og

%г V 100 Ni«or ,Qo% g V 100 Ni «or Qo

В качестве расходомера 8 водорода в конвертерном газе используют серийно выпускаемые аналоговые интегральные схемы, реализующие следующую зависимость:As a hydrogen flow meter 8 in converter gas, commercially available analogue integrated circuits are used that implement the following relationship:

uoruor

.Co or Нг.Co or Ng

Блок 9 расчета изменени температуры металла за счет расхода тепла на нагрев, испарение и диссоциацию воды в конвертере может быть выполнен, например, из серийно выпускаемых аналоговых интегральных схем, реализующих следующую зависимость:Unit 9 for calculating the change in metal temperature due to heat consumption for heating, evaporation and dissociation of water in the converter can be performed, for example, from commercially available analog integrated circuits that implement the following relationship:

.b.CEn-Vj W.b.CEn-Vj W

Блок 10 расчета текущей температуры металла вьшолнен в виде сумматора на основе серийно вьтускаемых аналоговых интегральных схем.Unit 10 for calculating the current temperature of the metal is performed in the form of an adder on the basis of serially injected analog integrated circuits.

Установка, реализующа предлагаемый способ ( работает следующим образом .Installation that implements the proposed method (works as follows.

Перед началом очередной плавки в блоке 1 расчета интегрального расхода кислорода дуть по статическому алгоритму рассчитьшаетс интегральный расход кислорода дуть Before the start of the next heat in the unit 1 for calculating the integral oxygen flow rate, the integral flow rate of blowing is calculated according to a static algorithm.

на плавку, начальную температуру металла и расчетную температуру металла к концу плавки. По открытию отсечного клапана кислорода дуть по первому сигналу из блока 3 управлени происходит обнуление интеграторов блоков 6 и 9, а по второму сигналу запускаетс расходомер 2 кислорода дуть , анализатор 4 состава отход щих конвертерных газов и расходомер 5 отход щих конвертерных газов. G помощью .блоков 6, 9 и 10 и расходомеров 7 и 8 на прот жении всей продолжительности продувки производитс расчет текущей температуры металла в ванне конвертера , котора регистрируетс регистрирующим прибором 11.melting, the initial temperature of the metal and the calculated temperature of the metal by the end of the melting. Upon the opening of the oxygen shut-off valve to blow the first signal from control unit 3, the integrators of blocks 6 and 9 are zeroed, and the second signal starts the oxygen flow meter 2 to blow, the analyzer 4 of the composition of the exhaust converter gases and the flow meter 5 of the exhaust converter gases. G using blocks 6, 9 and 10 and flow meters 7 and 8 over the entire duration of the purge, the current temperature of the metal in the converter bath is calculated, which is recorded by the recording device 11.

В табл. 1 и 2 приведены изменени измер емых и рассчитываемых параметров на характерной плавке №. 342701, на которой основным источником вьщелени водорода в ванне конвертера вл етс только влага, попадающа в ванну конвертера с шихтовыми материалами, и на плавке № 342948, на которой источником вьщелени водорода в ванне конвертера вл етс влага, попадающа с шихтовыми материалами, а также вода попадающа при прогаре кислородной фурмы. Температуру металла в ванне конвертера рассчитьшают по уравнению (7).In tab. Figures 1 and 2 show the changes in the measured and calculated parameters on the characteristic smelting no. 342701, in which the main source of hydrogen in the converter bath is only moisture entering the converter bath with charge materials, and smelting No. 342948, in which the source of hydrogen in the converter bath is moisture entering in charge materials, as well as water when the oxygen lance is burned. The temperature of the metal in the bath of the converter is calculated by equation (7).

На характерной плавке № 342701, на которой основным источником вьщелени водорода в ванне конвертера вл етс только влага, попадакща в ванну конвертера с шихтовЬми материалами , отклонени фактической температуры металла от расчетной на промежуточной повалке, полученные по предлагаемому способу составл ют 13,558 С, а по известному способу - 14,, а в конце плавки соответственно - 3,087 и 10,.At characteristic melting No. 342701, in which the main source of hydrogen in the converter bath is only moisture entering the converter bath with charge materials, deviations of the actual temperature of the metal from the calculated one on the intermediate core obtained by the proposed method are 13.558 ° C, and method - 14, and at the end of the heat, respectively - 3.087 and 10 ,.

На характерной плавке № 342948, на которой источником вьщелени вот дорода в ванне конвертера вл етс влага, попадающа в ванну конвертер с шихтовыми материалами, а также вода, попадающа при прогаре кислородной фурмы, отклонени фактической температуры металла от расчетно на промежуточной повалке, полученные по предлагаемому способу составл ют 0,565°С, а по известному способу - 35,58 С, а в конце плавки соответственно - 8,932 и 21,. Следовательно , на плавках, в которых имеет место прогар кислородной фурмы известный способ определени темпе ратуры .металла дает наибольшую погрешность , а предлагаемый способ Ш4еет более высокую точность контрол At characteristic melting No. 342948, in which the source of preheat in the converter bath is moisture entering the converter bath with charge materials, as well as water entering during the combustion of the oxygen tuyere, the deviations of the actual metal temperature from the calculated on the intermediate core obtained according to the proposed the method is 0.565 ° C, and by a known method 35.58 ° C, and at the end of the melt, respectively 8.932 and 21 ,. Consequently, in swimming trunks, in which there is a burnout of the oxygen tuyere, the known method for determining the temperature of the metal gives the greatest error, and the proposed method increases the accuracy of control

температуры металла в ванне конвертера как на плавках, в которых имеет место прогар кислородной фурмы, так и без прогара последней.the temperature of the metal in the bath of the converter both on the swimming trunks, in which there is a burnout of the oxygen tuyere, and without the burnout of the latter.

Таким образом, предлагаегАлй способ позвол ет точно определ ть температуру металла.Thus, the proposed method allows the metal temperature to be accurately determined.

оabout

гg

гоgo

(О К О)(O K O)

.в.at

I PQ в Н S,I PQ in H S,

v v

со 00from 00

TiTi

vOvO

т-СП-соt-sp-so

оabout

гg

41 со 41 with

ьs

шsh

о about

sTsT

со г. шwith Mr. sh

смcm

CN о о CN o o

00 00

чОcho

ш шsh w

v ю оv o o

шsh

vC соvC with

СО 00CO 00

TiTi

00

т- оt-o

г со - g with -

ОABOUT

тt

0000

ff

0000

vOvO

«:Г": G

соwith

CSlCSl

vf)vf)

уat

оabout

чОcho

0000

cTicTi

смcm

(N(N

соwith

vOvO

tt

О О гAbout About

о 00about 00

оabout

о сч аabout

соwith

со СТЧwith STCH

0000

CJ4CJ4

0000

СО смSB see

CS смCS cm

О смOh see

оabout

ечech

-I-I

..

ёyo

0000

CMCM

rr

COCO

jfcjfc

(4 К(4K

i г i g

Г R

Claims

METHOD FOR CONTROL OF TEMPERATURE MODE OF CONVERTER Smelting, which consists in determining the temperature of the metal in the converter by the heat balance of the smelting and continuous measurement of the composition of the exhaust converter gases and oxygen consumption of the blast, characterized in that, in order to increase the productivity of the converters by improving the accuracy of control of the temperature regime of converter smelting, additionally measure the flow of hydrogen, nitrogen in the exhaust converter gases and the measured values determine the flow of hydrogen generated in by dissociation of water in the vessel, depending on where (t) - the consumption of hydrogen, turning binder ² as a result of dissociation of water in the con _og Werther, Nm ³ / min;

- the consumption of hydrogen in _{the exhaust gas} otho- dyaschem gas nm ^e / {m '

V _N (i) is the nitrogen flow rate in the exhaust ^gas 1 *

(.t), СО (ί) - concentration of hydrogen and carbon monoxide in the exhaust gas, M;

- stoichiometric coefficient equal to '0.532;

£ is the purge time, min, and the calculated value determines the change in the temperature of the metal in the converter _{z r0} by taking into account heat for heating, evaporation and dissociation of water in the converter according to the relation • о where q, b, s are empirical coefficients determined using multivariate regression analysis, and the current metal temperature in the T (t) converter is determined by the formula.

where T _{Η0) 1 |} - initial metal temperature, ⁰ C;

SU ....- 1191470

Shake the “calculated temperature” ΣΜ _Οχ ~ integral flow rate of the metal, a specific rock of the blast smelting, nm ³ based on the thermal ba ⁴ V _o (t) - current flow rate of the smelting acid, ° C; ² yes blast, nm ³ / min.