SU1470774A1 - Способ управлени конвертерным процессом - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к автоматизации конверторного производства стали. Цель - уменьшение веро тности выбросов и сворачивани  шлака, уменьшение угара марганца и расхода шлакообразующих на плавку, увеличение рафинирующей способности шлака и уменьшение потерь металла. Существо изобретени  заключаетс  в том,что в период интенсивного окислени  углерода на текущей плавке определ ют дисперсию скорости окислени  углерода, в зависимости от которой определ ют поправку к заданному значению количества кислорода, накопленного в шлаке на следующую плавку. 7 ил.

Description

1

Изобретение относитс  к автомати- за-ции металлургических процессов и может быть использовано в кислородно- конвертерном производстве стали.

Целью изобретени   вл етс  уменьшение веро тности выбросов и .сворачивани  шлака, уменьшение угара, марган-; ца и расхода шлакообразующих на плавку , увеличение степени удалени  вредных примесей и снижение потерь металла .,

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства дл  реализации способа; на фиг. 2...7 - изменение параметров конвертерного процесса.

Блок-схема (фиг. 1) включает в се- б   устройства 1 и 2 дл  измерени  расхода и химического состава отход щих газов, устройство 3 дл  измерени  расхода кислорода, устройство 4 дл  определени  перед началом продувки рациональной кривой измерени  количества кислорода, накопленного в шлаке, устройство 5 дл  определени  скорости окислени  углерода, устройство 6 дл  определени  скорости поступлени  кислорода в шлак, устройство 7 дл  определени  дисперсии скорости окислени  углерода в период его интенсивного окислени , устрой- ство В дл  определени  количества кислорода, накопленного в шлаке, устройство 9 дл  определени  отклонени  контролируемого количества кислорода в шлаке от его рационального значени , устройство 10 дл  определени  необходимьгх управл ющих воздействий (изменение высоты фурмы, рас4

sl

ч1 l

4

хода кислорода или подачи шлакообра- зующих), устройство 11 дл  определени  после окончани  продукции рациональной кривой изменени  количества кислорода в шлаке дл  данной плавки, соответствующей найденному значению дисперсии скорости окислени  углерода , устройство 12 дл  определени  поправки дл  рациональной кривой на следующую плавку.

Дл  определени  моментов начала и конца периода интенсивного окислени  углерода предложена следующа  методика , использующа  упрощенное выраже- ние дл  определени  коэффициента использовани  кислорода на окисление .углерода.

Определение коэффициента использовани  кислорода на окисление углеро- да

с

ч

о,5.со ЧсоЛог1тНо о

Vn

коэффициент использовани  кислорода продувки на окисление углерода, доли,

- концентрации в отход щих газах азота, диоксида и оксида углерода соответственно , доли;

VQ - расход отход щих газоВд

,

VQ - расход кислорода, подаваемого через фурму, . Определение сглаженного коэффици™ ента использовани  кислорода на окис ление углерода:

35

40

где Т - момент окончани  периода интенсивного окислени  углерода , который фиксируетс , когда впервые от начала периода интенсивного окислени  углерода выполн етс  условие превьшени  К (кр.) значени 

,

На фиг. 2 представлен процесс изсо с

менени  коэффициента использовани  кислорода на окисление углерода (криKo .,(;)Ko(o;), +Коа(;н)(,Ь(2) ва 13), а также изменени  егдсгла- где К Сс. ) - значение сглаженного женного значени , (крива  14). Крити- ° коэффициента ,использова-45 ческий уровень Кд(кр) представлен

Л С. T f -.rrff Л .1-лгт-) У П Т С Т Tf

ни  кислорода на окисление углерода в момент времени € ; , доли|

линией 15. Точке А соответствует количество кислорода, использованного на. продувку к моменту времени TI, , а

KQ ) - значение коэффициента, точке В - его количество к моменту определенного по форму- 50 времени Т .

ле (1), в момент време-

Способ-осуществл ют следующим образом .

Перед началом продувки с помощью устройства 4 определ ют рациональную кривую изменени  количества кислорода , накопленного в шлаке.

Во врем  продувки измер ют с помощью устройств 1-3 расход и химичесни

(С;.,)

, доли;

- предыдущее значение ко-.

эффициента, доли; )| - весовой коэффициент .55 экспоненциального фильтра сглаживани .

Определение момента начала периода интенсивного окислени  углерода:

Т„ ; , если ,-) ),(3)

де Тц - момент начала периода интен- сивного окислени  углерода, который фиксируетс , когда впервые от начала продувки выполн етс  условие превышени  значени  ) некоторого критического уровн  IxQ (кр) , который определ етс  по формуле:

и

Z к (i)

4 () -

(4)

где KQ (i) - среднее значение коэффициента использовани  кислорода на окисление углерода на i-й плавке, доли;

п - количество предварительно проведенных плавок,

шт.

Определение момента окончани  периода интенсивного окислени  угледо- да:

Т, ; , если (C;)-Z (кр)з(5)

к1 2.

где Т - момент окончани  периода интенсивного окислени  углерода , который фиксируетс , когда впервые от начала периода интенсивного окислени  углерода выполн етс  условие превьшени  К (кр.) значени 

,

На фиг. 2 представлен процесс изкий состав отход щих газов, а также расход кислорода, по данным измерений рпредел ют скорость окислени  углерода с помощью устройства 5, ас помощью устройства 6 - скорость поступлени  кислорода в шлак, котора  интегрируетс  в устройстве 8, где производитс  контроль количества кислоличество кислорода в шлаке соответствует некоторому оптимальному уровню окисленности шлака, когда шлак активен , жидкоподвушен, что важно дл  успешного протекани  рафинировочных процессов, и в то же врем  не приводит резким колебани м процесса окислени  углерода, что способствует

рода в шлаке, значение которого срав- 10 к быстрому подъему уровн  ванны и

ниваетс  в устройстве 9 с соответствующей ему рациональной величиной и в зависимости от найденного здесь отклонени  в устройстве 10 производитс  определение необходимого управл ющего воздействи .

В период интенсивного окислени  углерода в устройстве 7 производитс  определение дисперсии скорости окислени  углерода, значение которой после окончани  продувки используетс  в устройстве 11 дл  определени  рациональ- ной кривой изменени  количества кислорода в шлаке дл  данной плавки, соответствующей этому значению дисперсии V. . Полученна  крива  сравниваетС

с  в устройстве 12 с рациональной кривой, определенной перед началом продувки и определ етс  значение поп

равки, учитывающей в-ли ние неконтроли-30 рованным состо нием футеровки дл  мируемых параметров на параметры рациональной кривой количества кислорода в шлаке, котора  будет использоватьс  на следующей плавке.

Св зь дисперсии скорости окислени  углерода во втором периоде с рациональным количеством кислорода в шлаке объ сн етс  тем, что оба эти параметра тесно св заны с окисленнос- тью шлака, т.е. с количеством окислов железа в шлаке. Рациональное ().

(C). пpиZV,;(1)5:v,JI);

(i).fv-ai)...m., ,(.).rv, (II)

ZVe(II)-ZVoJl)

где ZlVo (i) - рациональное значение количества кислорода, накопленного в шлаке, в момент времени про-

I)

дувки 6 , рациональное количество кислорода, накопленного в шлаке, дл  момента начала перио

выбросам шлакометаллической эмульсии. Дисперси  скорости окислени  углерода-  вл етс  критерием неравномерности процесса окислени  углерода. Поэтому между дисперсией скорости окислени , углерода и отклонением количества кислорода в шлаке от рационального существует взаиз юсв зь, формализаци  которой может быть проведена статистическиьш методаьт,например,методом наименьших квадратов по данным проведенных опытных плавок. Эти плавки должны характеризоватьс  расширенным контролем параметров шихтовых материалов, что&1 выборка дл  определени  зависимости содержала данные плавок с близкими к средним значени м химического и фракционного состава лома и шлакообразующих, стабилизинимизации влаи ни  на параметры за- висимости неконтролируемых обычно параметров. .

Испытани  способа контрол  и уп- равлени  кислородно-конвертерной

плавкой осуществл лись на 350-тонных конверторах.

Рациональную изменени  количества кислорода в шлаке определ - ют перед плавкой по следующему математическому выражению:

(6)

5

21v-(ii)

да интенсивного окислени  углерода, м ;

рациональное количество кислорода, накопленного в шлаке, дл  момента окончани  периода интенсивного окислени  углерода, м ,

Z VQ - суммарный расход кис- лорода продувки на момент времени продувки , мз, .

ZIV (I) - средню cy мapный рас- ход кислорода продувки использованный к моменту начала периода интенсивного окисле- ни  углерода, м, причем SVO;,(I) - 6000 мз;

VD (II) --средний суммарный рас- ход кислорода продувки , использованный к моменту окончани  периода интенсивного окислени  углерода, м, причем ZVoJIl) 13000 мз.

Значени  Vo, (D и XVo.(II) определ ют заранее по данным предварительно проведенных плавок. Дл  определени  рационального количества кис лорода в шлаке на момент начала и окончани  периода интенсивного окислени  углерода используют следующие эмпирические выразкени :

) 2225.si.,+925.H4-, (7) ly(lI)625 Sil 1906{p, (8)

где - концентраци  кремни  в чу- Гуне, диапазон колебаний во врем  испытаний 0,7П и 7- U , и, о , А J

ГР - концентраци  фосфора в чу- Гуне, диапазон колебаний 0,7-1,3%, %,

Определение вида математического выралсени  дл  определени  рациональной траектории изменени  количества кислорода в шлаке производ т по дан- ным плавок, на которых такие характеристики шихтовых материалов как фракционный состав лома, химический состав лома и шлакообразующих, состо ние футеровки конвертора и т.д. среднее на основе измерений и оценок экспертов. Определение коэффициентов этого математического выражени  производ т по данным тех плавок из выборки , на которых ход продувки со- провождале -лучшими технологическими показател ми (например, отсутствие

выбросов, выоска  степень удалени  вредных примесей, низка  окисленность шлака и т.д). Определение коэффициентов уравнени  рациональной кривой производ т дл  моментов начала и окончани  периода интенсивного окислени  углерода методом наименьших квадратов . На фиг. 3 представлен ход процесса накоплени  кислорода в шлаке (крива  16), зона его рационального изменени  (область 17), а также крива  изменени  скорости окислени  углерода (крива  18). Данные проведенных плавок позвол ют также определит характер взаимосв зи между отклонением количества кислорода, накопленного в шлаке, от его рационального значени  и дисперсией скорости окислени  углерода в период интенсивного окислени  углерода, которые представлены на фиг. 4 и 5, где показана с

. , ЫА

СВЯЗЬ между DV и на моменты начала периода интенсивного окислени  углерода и окончани  этого периода соответственно. По этим данным аппроксимированы уравнени ми первого пор дка использованные зависимости .

В период интенсивного окислени  углерода, т.е. дфи изменении суммарного количества кислорода от 6000 до 13000 м, производ т определение дисперсии скорости окислени  углерод по формуле:

,(Ve-V,(i))

D,

(9)

п

где D, - дисперси  скорости окисле- ни  углерода, кг/мин ; М - среднее значение скорости окислени  углерода в этот период, кг/мин; п - количество измерений ско- рости окислени  углерода V.(i) в течение перида интенсивного окислени  угле- рода, определ емое дискретностью этих измерений, котора  составл ет 0,1 мин. После окончани  продувки определ ют траекторию рационального изменени  количества кислорода в шлаке, соот-- ветствуюш,зпо найденной в период интенсивного окислени  углерода дисперсии скорости этого процесса, по формуле

де ZV- (C-)

xvr(i)

рациональное количест- ю во кислорода в щлаке, соответствующее найденной Dy , на момент времени продувки , мЧ15

-рациональное количество кислорода в шЛаке на момент начала периода интенсивного окислени  углерода, соот- 20 ветствующее данной

D

Vr.

M

определ емое

no формуле

xvs:;(i) (i),+A,- D,J ,(ii)- 25

,- ,, lun .. 1

де ..1 значение количества кислорода в шлаке на момент интенсивного окислени  углерода, из-30 меренное по ходу продувки , м ,

Ад,А - эмпирические коэффициенты , определенные предварительно методом 35 наименьших квадратов по данным плавок, причем АО -315,2, А .-- 0,14862,- 21 VQ (II) -рацион ьное количест- 40 во кислорода, накоплен-- ного в шлаке на момент окончани  периода ин- тенсивного окислени  углерода, соответст- 45 вующее найденному зн аг- чению Dy , м, которое определ етс  по формуле --,

ZoVi) )- BO+B-DV,, (12)

,шл

2IVo (II)- значение количества

кислорода, накопленное го в шлаке, на момент « окончани  периода ни- тенсивного окислени  углерода, измеренное по- ходу продувки,м J

(I);

, при 2.VoJ)6

(10)

Vo.(ii)

В,В - змпирйческие коэффициенты , определенные перед началом испытаний, причем BO -437,5, В, 0,1831.

Затем определ ют поправку дл  рациональной кривой изменени  количества кислорода в шлаке дл  следующей плавки по формуле

,ыл,

- ..UIA ..л,-. ,-- ,lUP //,.

)- S-Vo(c)

(13)

,

25

30

5 0 - 5

гдeл5IV (С) - поправка к рациональной кривой изменени  количества кислорода, накопленного в шлаке, на момент времени продувки С на следующей плавке, м.

Определение рациональной кривой на следующей плавке производ т с учетом найденной поправки по формуле

|vr,(e-) г:() ,:(r)(u)

rAefv ;(n

ыл

Ох

значение рационального количества кислорода; накопленного в шлаке, дл  следующей плавки на момент времени продувки €

м

0

Ш.19

рациональное количество кислорода, накоп- .-- ленного в шлаке,, дл  следующей плавки, определ емое по формуле (6), мз.

На фиг. 6 и 7 показаны зависимости коэффициента удалени  фосфора от отклонени  суммарного кислорода, накопленного в шлаке, от его рационального количества на моменты начала и окончани  периода интенсивного окислени  углерода. Область А соответствует выборке плавок, на которых ра- . циональна  крива  не корректировалась , а область В - выборке, на которых велось корректирование рациональной кривой по дисперсии скорости

п

t470774

окислени  углерода в период интенсивного окислени  углерода.

Представленные зависимости показывают , что предлагаемое изобретение позвол ет уменьтить погрешность оценки состо ни  шлака.

В таблице представлены данные о параметрах опытных и сравнительных плавок на момент промежуточного скачивани  шлака. Результаты показывают что применение изобретени  позвол ет снизить расход извести на плавку, угар марганца, содержание железа в шлаке, а также количество выбросов металла и шлака, кроме того увеличиваетс  степень удалени  фосфора и .серы.

иг.1

12

0.

5

0

25

30

35

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Способ управлени  конвертерным процессом, заключающийс  в определении перед началом продувки дл  текущей плавки заданной кривой изменени  количества кислорода, накопленного в шлаке, в зависимости от количества поданного кислорода, определении по ходу продувки по данным измерений . расхода и химического состава отход щих газов, а также расхода кислорода , скорости окислени  углерода и количества кислорода, накопленного в шлаке, определении необходимых управл ющих воздействий в зависимости от отклонени  количества кислорода, накопленного в шлаке, от его заданного значени , отличающий- с   тем, что, с целью уменьшени  веро тности выбросов и сворачивани  шлака, уменьшени  угара марганца и расхода шлакообразуюш тхс  на плавку, увеличени  степени удалени  вредных примесей и снижени  потерь металла, дополнительно в период интенсивного окислени  углерода .определ ют дисперсию скорости окислени  углерода определ ют после окончани  продувкк заданную рациональную кривую изменени  количества кислорода в шлаке дл  данной плавки, соответствующую найденному значению дисперсии скорости окислени  углерода, и определ ют поправку к заданной кривой на следующую плавку.

   О

   Т-1г1 I

   012 3 456 7 в S W « « « f5 Фиг.,

   О i 2 3 5 6 7 в 9 10 11 1 13 1 15

   , .W

   . 3

   -3000

   .«

   ..

   tiUH

   -m

   000 ).п

   fas. 5

   fpJv-CpJffe , срл .

   №0

   до

   во

   70

   W ,.-|. 1,1 |.|-ц-н- -ч- Р Ч М || I M { Ф- -Н -Ч-I-i I J t -1

   -700 -500 -т-100 о tfp3 . +500 -5flO +7fl3

   f/i8J &iVol,M3

   1 3 -Шш хШ%

   ШР

   J

   70

   ЛtfQ -r-H-r- -lea

   . .8 . 20 405 «.(.+600, /.7. Hff