SU1514798A1 - Уctpoйctbo для kohtpoля пapametpob kohbeptephoгo пpoцecca - Google Patents

Description

Изобретение относится к черной металлургии, а именно к контролю и регулированию процесса кислородно-конвертерной плавки, и может быть использовано в кислородно-конвертерном производстве стали.

Цель изобретения — повышение производительности конвертеров за счет повышения точности контроля температурного режима конвертерной плавки.

На фиг. I изображена блок-схема одного из вариантов устройства; на фиг. 2 — внутренняя структура блоков управления и блока расчета коэффициента распределения кислорода между металлом и шлаком; на дутья, блок управления, анализатор состава отходящих конвертерных газов, расходомер отходящих конвертерных газов, блок расчета текущего прироста температуры металла в ванне конвертера, блок расчета скорости обезуглероживания, блок расчета текущего содержания углерода в металле, расходомер азота и водорода в отходящих конвертерных газах, расходомер водорода, образующегося в результате диссоциации воды в конвертере, блок расчета изменения температуры металла за счет расхода тепла на нагрев, испарение и диссоциацию воды в конвертере, первый и второй регистрирующие приборы. Устройство дополнительно снабжено блоком расчета коэффициента распределения кислорода между металлом и шлаком, блоком расчета изменения температуры металла за счет расхода тепла на раскисление шлака, блоком расчета текущей температуры металла при нормальном и переокнсленном состоянии шлакометаллической эмульсии, блоком расчета текущей температуры металла при достижении предельного значения концентрации углерода и коммутатором. 5 ил., 3 табл.

фиг. 3- 5 диаграммы параметров конвертерного процесса на плавках № 310458, 310459 и 310476.

Устройство содержит блок 1 расчета интегрального расхода кислорода дутья, расходомер 2 кислорода дутья, блок 3 управления, анализатор 4 состава отходящих конвертерных газов, расходомер 5 отходящих конвертерных газов, блок 6 расчета текущего прироста температуры металла в ванне конвертера, блок 7 расчета скорости обезуглероживания, блок 8 расчета текущего содержания углерода в металле, расходомер 9 азота и водорода в отходящих конвертер1514798 А1

I514798 них газах,расходомер 10 водорода,образующегося в результате диссоциации воды в конвертере, блок I1 расчета изменения температуры металла за счет расхода тепла на нагрев, испарение и диссоциацию воды в конвертере, блок 12 расчета коэффициента распределения кислорода между металлом и шлаком, блок 13 расчета изменения температуры металла за счет расхода тепла на раскисление шлака, блок 14 расчета текущей температуры металла при нормальном и переокисленном состоянии шлакометаллической эмульсии, блок 15 расчета текущей температуры металла при достижении предельного значения концентрации углерода, коммутатор 16, первый регистрирующий прибор 17 и второй регистрирующий прибор 18.

Блок I расчета интегрального расхода кислорода дутья может быть представлен в виде статической системы управления конвертерной плавкой, которая рассчитывает перед началом продувки по статическому алгоритму интегральный расход кислорода дутья на плавку, начальную температуру металла и расчетную температуру металла к концу плавки. Расходомер -2 кислорода дутья может быть представлен в виде сужающего устройства с типовыми датчиками давления и перепада давления кислорода и его температуры. Блок 3 управления (фиг. 2) может быть представлен, например, в виде таймера, который выдает две чередующиеся между собой команды, сдвинутые во времени, например, в пределах от 0,2—2,5 с, что определяется экспериментально. Блок 3 управления (фиг. 2) состоит из последовательно соединенных одновибратора 19, инвертера 20 и схемы «И» 21. Причем вход одновибратора 19 соединен с вторым входом схемы И 21.

Анализатор 4 состава отходящих конвертерных газов может быть представлен например, в виде серийно изготавливаемой, масс-рефлектрона ФТИАН—3. Расходомер 5 отходящих конвертерных газов может быть представлен, например, в виде трубы Вентури с типовыми датчиками давления и перепада давления отходящих конвертерных газов и его температуры.

Блок 6 расчета текущего прироста температуры металла в ванне конвертера может быть представлен, например, в виде серийной выпускаемой однокристальной микро-ЭВМ КМ 18Ι3ΒΕΙ, к первому, второму, третьему и четвертому аналоговым входам которой подсоединены соответственно первый, второй и третий выходы блока I расчета интегрального расхода кислорода дутья, а также выход расходомера 2 кислорода дутья. Первый вход однокристальной микроЭВМ КМ1813ВЕ1 для приема цифровой информации подсоединен к первому выходу блока 3 управления. В одно,кристальной микроЭВМ ΚΜ18Ι3ΒΕI блока 6 расчета текущего прироста температуры металла в ванне конвертера реализована следующая зависимость ^{5 7}-< ·\ν₀ίΙϊ!ΐ ' (I)

На первом аналоговом выходе однокристальной микроЭВМ КМ1813ВЕ1 блока 6 расчета текущего прироста температуры металла в ванне конвертера получается сигнал, пропорциональный величине зависимости (1), а на втором аналоговом выходе получается сигнал, пропорциональный вели15 чине Е_о (/у//.

Блок 7 расчета скорости обезуглероживания может быть представлен, например, в виде серийно выпускаемой однокристаль20 ной микроЭВМ КМ1813ВЕ1, к первому, второму, третьему аналоговым входам которой подсоединены соответственно третий и четвертый выходы анализатора 4 состава отходящих конвертерных газов, а также вы25 ход расходомера 5 отходящих конвертерных газов. В однокристальной микроЭВМ КМ1813ВЕ1 блока 7 расчета скорости обезуглероживания реализована следующая зависимости

Ч (1)=0,00536 (1)-(00^ (1) + СО~(1)1 (2)

На первом выходе для передачи цифровой информации однокристальной микро‘ЭВМ КМ1813ВЕ1 блока 7 расчета скорости обезуглероживания получается цифровой

3$_1<гкод, равный величине зависимости (2).

Блок 8 расчета текущегб содержа¹ ния углерода в металле может быть представлен, например, в виде серийно вы40 пускаемой однокристальной микроЭВМ ΚΜ1813ΒΕΙ, к первому, второму, третьему и четвертому аналоговым входам которой подсоединены соответственно третий, четвертый и пятый выходы блока 1 расчета интегрального расхода кислорода дутья, а 45, также второй выход блока 6 расчета текущего прироста температуры металла в ванне конвертера. К первому выходу для прие>-ма цифровой информации подсоединен выход блока 7 расчета скорости обезуглероживания.

В однокристальной микроЭВМ КМ1813ВЕ1 блока 8 расчета текущего СО· .держания углерода реализована следующая зависимость [С(/^и=[С]«ет · ρχρ[(α+β· 10-(/)Х

X

(31

6

На аналоговом выходе однокристальной микроЭВМ КМ1813ВЕ1 блока 8 расчета текущего содержания углерода в металле получается сигнал, пропорционалоный текущему содержанию углерода в металле.

Расходомер 9 азота и водорода в отходящих конвертерных газах может быть представлен, например, в виде серийно выпускаемой однокристальной микроЭВМ ΚΜ1813ΒΕΙ, к первому, второму и третьему анализатора 4 отходящих конвертерных газов соответственно первый и второй выходы анализатора 4 отходящих конветерных газов и выход расходомера 5 отходящих конвертерных газов. В однокристальной микроЭВМ ΚΜ18Ι3ΒΕ1 расходомера 9 азота и водорода в отходящих конвертерных газах реализованы следующие зависимости

КМ1813ВЕ1 блока 11 расчета изменения температуры металла за счет расхода тепла на нагрев, испарение и диссоциацию воды в конвертере реализована следующая зави5 симость [Ь -г с 1н\ц, ПН

I В) .НГ

100

I*. =10...

1<?0 (4)

На первом и втором аналоговом выходах однокристальной микроЭВМ ΚΜΙ813ΒΕ1 расходомера 9 азота и водорода в отходящих конвертерных газах получаются сигналы, пропорциональные величинам, определенным по зависимости (4).

Расходомер Ю водорода, образующегося в результате диссоциации воды в конвертере, может быть представлен, например, в виде серийно выпускаемой однокристальной микроЭВМ КМ1813ВЕI, к первому, второму, третьему и четвертому входам которой подсоединены соответственно первый и второй выходы расходомера 9 азота и водорода в отходящих конвертерных газах, первый и четвертый выходы анализатора 4 отходящих конвертерных газов. В однокристальной микроЭВМ расходомера Ю водорода, образующегося в результате диссоциации воды в конвертере реализована следующая зависимость

На аналоговом выходе однокр:.стальной ^0 микроЭВМ КМ1813ВЕ1 блока 11 расчета изменения температуры металла за счет расхода тепла на нагрев, испарение и диссоциацию воды в конвертере полу чается сигнал, пропорциональный величине, определенной по зависимости ((·>!

Блок 12 расчета коэффициента распределения кислорода между металлом и шлаком может быть представлен, например, в виде двух серийно выпускаемых однокристальных микроЭВМ КМ1813ВЕ1 (фиг. 2). К первому, второму, третьему и четвертому аналоговым входам нервен'! однокристальной микроЭВМ 22 подсоединены соответственно первый, третий, четвертый и пятый выходы анализатора 4 состава отходящих конвертерных газов. В однокристаль25 ной микроЭВМ 22 блока 12 расчета коэффициента распределения кислорода между металлом и шлаком реализована следующая зависимость

I н, = I н + у 4 (51

На аналоговом выходе однокристальной микроЭВМ КМ1813ВЕ1 расходомера 10, образующегося в результате диссоциации воды в конвертере, получается сигнал, пропорциональный величине, определенной по зависимости (5).

, [0,766++^ + 1,266.+7+/+()^1 0,234 + ³⁰ X25,582'. (7)

На аналоговом выходе однокристальной микроЭВМ 22 получается сигнал, пропорциональный величине, определенной по зависимости (7). Первый, второй и третий анало35 говые входы однокристальной микроЭВМ 23 соединены соответственно с выходом однокристальной микроЭВМ 22, а также с выходом расходомера 2 кислорода дутья и расходомера 5 отходящих конвертерных газов.

^в однокристальной микроЭВМ 23 блока 12 расчета коэффициента распределения кисло рода между металлом и шлаком реализована следующая зависимость

Λ·^·Ιβ.«β·^' + '·ΜβΗ.·»Γ ₊ + 0) -0,234-//'^г-25,582[. (8)

Блок 1 1 расчета изменения температуры металла за счет расхода тепла на нагрев, испарение и диссоциацию воды в конвертере может быть представлен, например, в виде серийно выпускаемой однокристальной микроЭВМ КМ1813ВЕ1, к первому аналоговому входу которой подключен выход расходомера 10 водорода, образующегося в результате диссоциации воды в конвертере. К первому входу для приема цифровой информации подсоединен выход блока 3 управления. В однокристальной микроЭВМ

На аналоговом выходе однокристальной микроЭВМ 23 блока 12 расчета коэффи50 циента распределения кислорода между металлом и шлаком получается аналоговый сигнал, пропорциональный величине, определенной по зависимости (8).

Блок 13 расчета изменения температуры металла за счет расхода тепла на 55 раскисление шлака может быть представлен, например, в виде серийно выпускаемой однокристальной микроЭВМ

КМ1813ВЕ1, к первому, второму входам которой подсоединены соответственно выходы блока 12 расчета коэффициента распределения кислорода между металлом и шлаком и расходомера 2 кислорода дутья. В однокристальной микроЭВМ блока 13 расчета изменения температуры металла за счет расхода тепла на раскисление шлака реализованы следующие зависимости ί _о

ИИ 11 — (),.!·1 (91

ί.

ГО. при /'(/)=4 . (Ю)

(.</, при (),,> 1 .

На аналоговом выходе однокристальной микроЭВМ блока 13 расчета изменения температуры металла за счет расхода тепла на раскисление шлака получается сигнал, пропорциональный величине, определенной по зависимости (9).

Блок 14 расчета текущей температуры металла при нормальном и переокисленном состоянии шлакометаллической эмульсии может быть представлен, например, в виде серийно выпускаемой однокристальной микроЭВМ КМ1813ВЕ1, к первому, второму, третьему и четвертому входам которой подсоединены соответственно выходы блока 13 расчета изменения температуры металла за счет расхода тепла на раскисление шлака, блока 11 расчета изменения температуры металла за счет расхода тепла на нагрев, испарение и диссоциацию воды в кон вертере, первый выход блока 6 расчета текущего прироста температуры металла в ванне конвертера и первый выход блока 1 расчета интегрального расхода кислорода дутья.

В однокристальной микроЭВМ блока 14 расчета текущей температуры металла при нормальном и переокисленном состоянии шлакометаллической эмульсии реализована следующая зависимость

- / л е \ 1 — б,,}· \ 'с^1 1111

Па аналоговом выходе однокристальной микроЭВМ блока 14 расчета текущей температуры металла при нормальном и переокисленном состоянии шлакометаллической эмульсии получается сигнал, пропорциональный величине, определенной по зависимости (11).

Блок 15 расчета текущей температуры металла при достижении предельного значения концентрации углерода может быть представлен, например, в виде серийно выпускаемой однокристальной микроЭВМ КМ1813ВЕ1, к первому, второму, третьему и четвертому входам которой подсоединены соответственно выходы блока 12 расчета коэффициента распределения кислорода между металлом и шлаком, расходомера 2 кислорода дутья, блока 8 расчета текущего содержания углерода в металле и блока 14 расчета текущей температуры металла при нормальном и переокисленном состоянии шлакометаллической эмульсии.

В однокристальной микроЭВМ блока 15 расчета текущей температуры металла при достижении предельного значения концентрации углерода реализована следующая зависимость

7'*+είί 1 -(%) νο^ίγΐΐ. (12) г*

Па первом аналоговом выходе однокристальной микроЭВМ блока 15 расчета текущей температуры металла при достижении предельного значения концентрации углерода получается сигнал, пропорциональный величине, определенной по зависимости (12). На втором аналоговом выходе появляется сигнал, соответствующий «I» при выполнении условия следующего неравенства (13)

Коммутатор 16 может быть представлен, например, в виде серийно выпускаемого коммутатора аналоговых сигналов типа К 561 КП 1, к первому и второму входам которого подсоединены соответственно выход блока 14 расчета текущей температуры металла при нормальном и переокисленном состоянии шлакометаллической эмульсии, первый выход блока 15 расчета текущей температуры металла при достижении предельного значения концентрации углерода, а к коммутирующему входу коммутатора 16 подсоединен второй выход блока 15.

Регистрирующие приборы 17 и 18 могут быть представлены, например, в виде вторичного прибора КСП— 4.

Устройство работает следующим образом.

Перед началом очередной плавки в блоке I расчета интегрального расхода кислорода дутья по статическому алгоритму рассчитываются интегральный расход кислорода дутья на плавку, начальная температура металла и расчетная температура металла к концу плавки. По открытию отсечного клапана кислорода дутья по первому сигналу из блока 3 управления происходит задание момента начала продувки по внутренним таймерам однокристальных микроЭВМ блоков 6 и 9, а по второму сигналу запускаются расходомер 2 кислорода дутья, анализатор 4 состава отходящих конвертерных газов и расходомер 5 отходящих конвертерных газов.

С начала продувки сигнал с контактов реле отсечного клапана кислорода дутья поступает на вход одновибратора 19 и первый вход схемы И 21. ОдновибраI514798 тор запускается перепадом сигнала из нулевого состояния в единичное и вырабатывает импульс с длительностью, например, в пределах 0,2—2,5 с, определяемой экспериментально. Передний фронт импульса соответствует моменту появления сигнала с контактов реле отсечного клапана кислорода дутья.

Сигнал с выхода одновибратора 19 поступает на вход однокристальных микроЭВМ блоков 6, 9 и 13 в качестве сигнала для задания момента начала продувки во внутренних таймерах. Этот же сигнал поступает на вход инвертера 20. С выхода инвертера 20 нулевой сигнал поступает на второй вход схемы И 21 и запрещает прохождение на выход схемы И 21 сигнала от контакта реле отсечного клапана кислорода дутья. По окончании импульса на выходе одновибратора 19 устанавливается нулевой сигнал и с его выхода поступает на второй вход схемы И 21. На выходе схемы И 21 появляется единичный сигнал.

При поступлении сигналов с выхода блока 1 расчета интегрального расхода кислорода дутья, пропорциональных Т,·^, 77.,,-,,

ΣΙό,, а также сигнала, пропорционального 1о_гО) с выхода расходомера 2 кислорода дутья соответственно на четыре аналоговых входа однокристальной микроЭВМ КМ1813ВЕ1 блока 6 расчета текущего прироста температуры металла в ванне конвертера, с первого выхода последней сигнал, пропорциональный

На выходе блока 8 получается сигнал пропорциональный £ (д I н νι- =[ С] ч, т сл'р||. -у- β 1 .11X который поступает на вход регистрирующего прибора 17 и вход блока 15 расчета текущей температуры металла при достижении предельного значения концентрации углерода.

Одновременно с момента начала плавки с первого и второго выходов анализатора 4 состава отходящих конвертерных газов, а также с выхода расходомера 5 отходящих конвертерных газов сигналы, пропорциональные Η?. Ν* и Е<„, поступают соответственно, на первый, второй и третий аналоговые входы однокристальной микроЭВМ расходомера У азота и водорода в отходящих конвертерных газах.

С первого выхода блока 9 сигнал поступает на второй вход расходомера 10 водорода, образующегося в результате диссоциации воды в конвертере. С второго выхода блока 9 сигнал, пропорциональный Е„, (/)х х постучает на третий вход расходо1ОО ' ¹ ‘ мера 10. На первый и четвертый аналоговые входы расходомера 10 с первого и пятого выходов анализатора 4 поступают сш налы, пропорциональные С()^аг . И? . На выходе однокристальной микроЭВМ расходомера 10 получается сиιнал. пропорциональный поступает на третий вход блока 14 расчета текущей температуры металла при нормальном и переокисленном состоянии шлакометаллической эмульсии, а с второго выхода однокристальной микроЭВМ блока 6, сигнал, пропорциональный ^1с>_г ;/к//, поступает на вход блока 8 расчета текущего содержания углерода в металле

С момента начала плавки на первый, второй и третий входы однокристальной микроЭВМ блока 7 расчета скорости обезуглероживания поступают сигналы, пропорциональные ССГ, и . Па выходе блока 7 получается цифровой код, равный величине

0,00536* 1'„г (/)[СсЛ( 1 и,ι!, который поступает на цифровой вход однокристальной микроЭВМ блока 8 расчета текущего содержания углерода в металле. На второй, третий и четвертый входы последнего поступают с блока 1 расчета интегрального расхода кислорода дутья сигналы, пропорциональные | С1 »&, ΣΙο, который поступает на вход блока 1 I расчета изменения температуры металла за счет расхода тепла на нагрев, испарение и диссоциацию воды в конвертере. На выходе однокристальной микроЭВМ блока 1 1 получается сигнал, п ро по μ цн о н ал ь н ы й который поступает на вырой вход блока 14 расчета текущей ъ-мпера ’\ры металла при нормальном и перслкисленноч состоянии шлакометалличе! кон -.ммльсин

Одновременно с момента начала плавки с первого, третьего, истертого и шито выходов анализатора 4 составе! отходящих конвертерных газов сигналы, пропорциональные соответственно СО, СО.·, <.).·. /б?. постхпают на первый, второй, третий и четвертый входы первой однокристальной микроЭВМ 22 блока 12 расчета коэффициента распределения кислорода между металлом и шлаком. На выходе однокристальной микроЭВМ 22 получается сигнал, пропорциональный [0.766- СО г 1,266-167/,л-О·)—0.234-7/,—

- 26,582], который поступает па первый вход второй однокристальной микроЭВМ 23. На два других входа поступают сигналы, пропорциональные 1ο₂:/ί и 13 ι/ ι, соответственно с выходов расходомера 2 кислорода дутья и расходомера 5 отходящих конвертерных газов.

На выходе второй однокристальной микроЭВМ 23 подучается сигнал, нроиорциональн ы й

ТТю·^' 1⁽⁾·⁷⁶⁶ · СОН ,266- (СО-₂+О₂)I υυ ίο*, 1 /;

- 0,234 · //-2 26,582(.

который одновременно поступает на первые входы блока 13 расчета изменения темпера туры металла за счет расхода тепла на раскисление шлака и блока 15 расчета текущей температуры металла при достижении предельного значения концентрации углерода.

Н вторые входы блоков 13 и 15 с выхода расходомера 2 кислорода дутья поступает сигнал, пропорциональный 13, (О На выходе однокристальной микроЭВМ блока 13 расчета изменения температуры металле! за счет расхода тепла на раскисление шлака по является сигнал, пропорциональный *

) ,1 Η 1 - < > \ ο_ν ι .

ί, ί 0, при О,.у2 I /д,==

I ,У. при о,,> 1.

который поступает на первый вход блока 14 расчета текущей температуры металла при норма.н,ном и переокислен ном состоянии шлакометаллнческой эмульсии. На третий и четвертый входы последнего поступают соответственно с первого выхода блока 1 расчета интегрального расхода кислорода дутья и первого выхода блока 6 расчета текущего прироста температуры металла в ванне конвертера сигналы, пропорциональные , Г,-.,.., - Г--. \ , , ίη,,-,π ---- ------ ·\ \_Οί·!·ι(Ιΐ-^ίο2 -ь.

На выходе однокристальной микроЭВМ блока 14 подучается сигнал, пропорциональный

7' . ^{7 ;} -3\ Ъ_гФ<И-а\е — * θ2- Ί® . 1 о, IV о, ! / д//, который поступает на четвертый вход блока 15 расчета текущей температуры металла при достижении предельного значения концентрации углерода и на первый вход коммутатора 16. На первом выходе однокристальной микроЭВМ блока 15 появляется сигнал, соответствующий «1» в случае, если выполняется неравенство ./[ 1

т. е. содержание углерода в металле — предельное достигаемое при обезуглероживании в конвертере.

Одновременно в момент достижения предельного значения концентрации углерода в металле в оперативной памяти однокристальной микроЭВМ блока 15 запоминается значение температуры металла, соответствующее моменту достижения предельного значения концентрации углерода в металле. В дальнейшем с этого момента на втором выходе однокристальной микроЭВМ блока 15 появляется сигнал, пропорциональный

7* + _г7 ; 1—0,,)· 1о_г1* /У/, г который поступает на второй вход коммутатора 16.

Таким образом, при достижении предельного значения концентрации углерода на коммутирующем входе коммутатора 16 — «1» и на выходе коммутатора появляется сигнал с блока 15 расчета текущей температуры металла при достижении предельного значения концентрации углерода. В случае, когда концентрация углерода в металле не достигла предельного значения, то на коммутирующий вход коммутатора 16 с выхода блока 15 поступает сигнал, соответствующий «0», и на выходе коммутатора 16 появляется стонал с выхода блока 14 расчета текущей температуры металла при нормальном и переокисленном состоянии шлакометаллической эмульсии. Сигнал с выхода коммутатора 16 регистрируется вторым регистрирующим прибором 18.

Контроль параметров конвертерного процесса с помощью предлагаемого устройства основан на следующих теоретических предпосылках.

Вследствие того, что на плавках, проведенных с выбросами и переливами шлакометаллической эмульсии, в моменты возникновения выбросов и переливов углерод металла интенсивно окисляется кислородом дутья и шлака (самораскисление шлака) температурный режим конвертерной плавки зависит не только от интенсивности продувки, но и от количества кислорода шлака, ирореагировавшегося с углеродом металла. Углерод, растворенный в металле, может окисляться кислородом, содержащимся в окислах железа шлака. Эта реакция идет с поглощением заметного количества тепла уС| -г|7(’0)=7е_ж-гб’О \ а - 85373 83,8-Г.

Следовательно, в период самораскисления шлака рост температуры металла в ванне конвертера снижается.

Момент начала самораскисления шлака определяется по величине коэффициента распределения кислорода между металлом и шлаком, определяемого на основе контроля параметров кислорода дутья и отходящих конвертерных газов. Коэффициент распределения кислорода между металлом и шлаком определяют по зависимости «Н&тЗ 40.766.(.-0+1.266,6-0,+ + 02)-0,234 -//^-25.582( (14) где О,, - коэффициент распределения кислорода между металлом и шлаком;

1+(/) -- расход отходящих конвертерных газов, м’/с;

1о₈(/) - расход кислорода дутья, м’/с;

СО, СО₂,

0·2, Ну — содержание окиси углерода, двуокиси углерода, кислорода и водорода в отходящих конвертерных газах, %.

. Из зависимости (14) следует, что при

Ор= 1 весь вдуваемый кислород реагирует с углеродом _о и удаляется с отходящими газами, при 0_Р<() часть вдуваемого кислоέχ.

рода, равная (I — О,.) поглощается «шлаком, а из ишака в металл переходит и 1 —6ρΙ· I 7)г//=^(Ор— 1 11 + :7+/ кислорода, который был там аккумулирован.

Экспериментальные исследования, проведенные в кислородно-конвертерном цехе, показывают, что на плавках, проведенных с выбросами и переливами шлакометаллической эмульсии из горловины конвертера, температура металла, рассчитанная по зависимости, используемой в прототипе, получается в среднем на 25 28^еС выше фактической температуры- металла при повадке конвертера.

Путем обработки экспериментальных данных методом многофакторного регрессионного анализа для условий кислородно-конвертерного цеха получено уравнение для расчета расхода тепла на самораскисление шлака

ΔΓ,η (/)=/:/1- 1 (1 — О_Р\ 1+;/уУ/, ίο

О, при /+,<1 —0,0113, при /+>1.

(15) (16) гдеЛГпП/) —расход тепла на самораскисление шлака, °С.

При нормальном ходе процесса шлакообразования в конвертере значение коэффициента распределения кислорода между металлом и шлаком меньше или равно еди14 нице бр+1 и функция /+) равна нулю ()+1=()). В период возникновения выбросов и переливов шлакометаллической эмульсии происходит самораскнсление шлака, значе5 ние коэффициента распределения кислорода между металлом и шлаком больше единицы ((),,> I | и фу нкция Ι'ιΐ := 0,0113.

Переписав зависимость (16) с введением коэффициента, получают )д,= (17)

На основании этого получают зависимость для определения температуры металла в конвертере при нормальном и переокисленном состоянии шлакометаллической эмульсии

7+:=/,,+ ί

„·,·

г.

Т......

ΪΙο.

+’+-/+)· \ ί I -0+1+(/+/-( 18)

Экспериментальные исследования, проведенные в кислородно-конвертерном цехе, показывают, что при достижении предельного значения концентрации углерода в металле рост температуры металла прямо пропорционален интегральному значению количества кислорода в шлаке ι

\7'*(/: = 0,0456 1 ,1 -0,,4 «,:/+/ . (19) ί*

Переписав зависимость (.73) с введением коэффициента /7, получают »

\/*(/, = + ; 1-0,,,-++/+/. (20) ί* где I* момент достижения предельного значения концентрации углерода в металле, мин;

\7’*(/) — изменение температуры металла при достижении предельною значения концентрации углерода в металле, °С.

Iедущая температура металла при достижении предельного значения концентра45 ции углерода определяется ио следующей за виси мости

Т*{1)=Т^: +е( ί1 -0,,4+0 <//, (21) г

где Т*{1) - текущая температура металла 50 в ванне конвертера при достижении предельного значения концентрации углерода, ('.;

Т* температура в момент достижения предельного значения концентрации углерода в метал55 ле, °С.

Предельное значение концентрации углерода в металле, достигаемое при обезуглероживании в конвертере, для условий кислородно-конвертерного цеха составляет

0,035%.

Объединив (18) и (21), получают зависимость для определения текущей температуры металла в ванне конвертера 5 (Тн„ ( \₀ (ί) ά 1 - а $ _ε-^'^ι<Ο1χ г ¹ **с11 — ί( ί )· 5 (! -- Ьр ) ν_Οχ (ί)άί.

Τ(Ο= при / [с! 1) ] нет - [с]Д_т (>ε *

Т’-е 5(1 -Ор) Υ_ο, 11) όί, при / 1с°( 1) ]„„ — [с] *_нет /$ ε

0, при 0,>< 1 г/, при О_р>1 функция, зависящая от состояния шлакометаллической эмульсии, где б — эмпирический коэффициент. ™

Экспериментальные исследования показывают, что учет изменения температуры металла из-за расхода тепла на раскисление шлака, а также учет зависимости температуры металла от интегрального зна- 25 чения количества кислорода в шлаке при достижении предельного значения концентрации углерода в металле повышает точность контроля температурного режима конвертерной плавки, что, в свою очередь, позволяет повысить производительность кон- 30 вертеров.

В табл . 1—3 приведены изменения измеряемых и рассчитываемых параметров на характерных плавках №№310458, 310459 и 310476.

На плавках №№ 310458 и 310459 наблю- 35 даются выбросы и переливы шлакометаллической эмульсии из горловины конвертера. Значения измеряемых и рассчитываемых параметров на указанных плавках приведены в табл. 1 и 2.

На плавке № 310458 значения отклонений фактической температуры металла от расчетной на промежуточной повалке, полученные посредством предлагаемого устройства, составляют — 5,356°С, посредством устройства прототипа — 18,417°С, 45 соответственно на плавке № 310459 — 4,273°С и — 26.3°С.

Плавка № 310476 (табл. 3) проведена без выбросов и переливов шлакометаллической эмульсии. Причем к моменту времени, соответствующему 17 мин 30 с от начала продувки, концентрация углерода в металле достигла предельного значения 0,035%, а температура металла — 1598°С. Дистрибуторщик продолжал продувку, ориентируясь на показания температуры метал- 55 ла, определенные по зависимости (1), и остановил продувку при 1606,6°С, определенной по зависимости (1). Фактичес16 кая температура металла оказалась равной' 1630°С. Значения отклонений фактической температуры металла от расчетной на конечной повалке конвертера, полученные посредством предлагаемого устройства, составляют — 2,594°С, а посредством устройства-прототипа —(-23,4°С.

Таким образом, экспериментальные исследования подтверждают, что предлагаемое устройство позволяет определить температуру металла наиболее близко к истинному значению. Полученные значения температуры металла посредством устройства прототипа значительно отличаются от системного. Действительно, среднеквадратичная погрешность контроля температуры металла по результатам сравнения расчет'ной температуры с фактической на 98 плавках составляет 9,16°С.

Техническая эффективность предлагаемого устройства состоит в том, что за счет более высокой точности контроля температуры металла в ванне конвертера снижается количество плавок с послепродувочными коррекциями, что приводит к уменьшению средней длительности плавки, т.е. увеличивает производительность конвертеров.

Claims (2)

1. Форм ул а изобре тен ия

   Устройство для контроля параметров конвертерного процесса, содержащее блок расчета интегрального расхода кислорода дутья, расходомер кислорода дутья, блок управления, анализатор состава отходящих конвертерных газов, расходомер отходящих конвертерных газов; блок расчета текущего прироста температуры металла в ванне конвертера, блок расчета скорости обезуглероживания, блок расчета текущего содержания углерода в металле, расходомер азота и водорода в отходящих конвертерных газах, расходомер водорода, образующегося в результате диссоциации воды в конвертере, блок расчета изменения температуры металла за счет расхода тепла на нагрев, испарение и диссоциацию воды в конвертере, первый и второй регистрирующие приборы, при этом первый выход блока управления подсоединен соответственно к входам блока расчета Интегрального расхода кислорода дутья, расходомера кислорода дутья, анализатора состава отходящих конвертерных газов и расходомера отходящих конвертерных газов, второй выход блока управления подсоединен соответственно к пятому входу блока расчета текущего прироста температуры металла в ванне конвертера и к дторцму входу блока расчета изменения температуры металла за счет расхода тепла на нагрев, испарение и диссоциацию воды в конвер1514798 тере, первый, второй, третий выходы блока расчета интегрального расхода кислорода дутья, а также выход расходомера кислорода дутья подсоединены соответственно к первому, второму, третьему и четвертому входам блока расчета текущего прироста температуры металла в ванне конвертера, первый, второй, третий выходы анализатора состава отходящих конвертерных газов подсоединены соответственно к первому и второму входам расходомера азота и водорода в отходящих конвертерных газах и к четвертому входу расходомера водорода, образующегося в результате диссоциации воды в конвертере, к первому, второму и третьему входам которого подсоединены соответственно первый и второй выходы расходомера азота и водорода в отходящих конвертерных газах, а также первый выход анализатора состава отходящих конвертерных газов, выход расходомера водорода, образующегося в результате диссоциации воды в конвертере, подсоединен к первому входу блока расчета изменения температуры металла за счет расхода тепла на нагрев, испарение и диссоциацию воды в конвертере, третий, четвертый выходы анализатора состава отходящих конвертерных газов, а также выход расходомера отходящих конвертерных газов подсоединены соответственно к первому, второму и третьему входам блока расчета скорости обезуглероживания, выход которого подсоединен к первому входу блока расчета текущего содержания углерода в металле, третий, четвертый и пятый выходы блока расчета интегрального расхода кислорода дутья, а также второй выход блока расчета текущего прироста температуры металла в ванне конвертера подсоединены соответственно к второму, третьему, четвертому и пятому входам блока расчета текущего содержания углерода в металле, а выход последнего подсоединен к входу первого регистрирующего прибора, отличающееся тем, что, с целью повышения производительности конвертеров за счет повышения точности контроля температурного режима конвертерной плавки, оно снабжено блоком расчета коэффициента распределения кислорода между металлом и шлаком, блоком расчета изменения температуры металла за счет расхода тепла на раскисление шлака, блоком расчета текущей температуры металла при нормальном и пере18 окисленном состоянии шлакометаллической эмульсии, блоком расчета текущей температуры металла при достижении предельного значения концентрации углерода и коммутатором, причем первый, третий, четвертый и пятый выходы анализатора состава отходящих конвертерных газов, а также выходы расходомера кислорода дутья и расходомера отходящих конвертерных газов подсоединены соответственно к первому, второму, третьему, четвертому, пятому и шестому входам блока расчета коэффициента распределения кислорода между металлом и шлаком, выход последнего одновременно подсоединен к первым входам блока расчета изменения температуры металла за счет расхода тепла на раскисление шлака и блока расчета текущей температуры металла при достижении предельного значения концентрации углерода, выход расходомера кислорода дутья подсоединен одновременно к вторым входах! блока расчета изменения температуры металла за счет расхода тепла на раскисление шлака и блока расчета текущей температуры металла при достижении предельного значения концентрации углерода, к третьему входу последнего подсоединен выход блока расчета текущего содержания углерода в металле, второй выход блока управления подсоединен к третьему входу блока расчета изменения температуры металла за счет расхода тепла на раскисление шлака, выход последнего, а также выход блока расчета изменения температуры металла за счет расхода тепла на нагрев, испарение и диссоциацию воды в конвертере, первый выход блока расчета текущего прироста температуры металла в ванне конвертера и первый выход блока расчета интегрального расхода кислорода дутья подсоединены соответственно к первому, второму, третьему и четвертому входам блока расчета текущей температуры металла при нормальном и иереокисленном состоянии шлакометаллической эмульсии, выход последнего подсоединен одновременно к первому входу коммутатора и четвертому входу блока расчета текущей температуры металла при достижении предельного значения концентрации углерода, первый и второй выходы которого подсоединены соответственно к второму и третьему входам коммутатора, а выход последнего подсоединен к входе второго регистрирующего прибора

   Таблица!

   Значении илмгрнемых и рассчитываемых параметров на характерной плавке № 310458, на которой каблю— дакпс.ч выоросы и переливы шпакометаляической эмульсин из горловины к онвергера Плавка * 310458 Л¹,' = 13’СН им 3 . тЛ„ =Ю00С; Г Г, =1500'С; 1о) Ι,ΐί¹ =0,7%; . < Мчч нм¹ О,„ 500'С; ТД_Г, =1600°С; 1с 1 7,7 -=0,04/., Время 1 'σ, ( Г. ) 9 ( , ,_ ( С) , г , Π _Ρ-^|μι,-’^ν<'4 1с(<„ , ι о]?;; , Т(Л), /р **Р«1 Ир!, - нм¹ КГ ^ч- 7. 7. °с °С С.\ ПЕН мин НИН н. 3 220 3,0 0,32 6 О, (05 2,6 1011,577 1 . 0 7 5 2 56,0 0,508 0,158 2,59-2 1031,728 ’ . 5 1 2 66 378,0 0,553 1 ,94 2,538 1051,020 2,1.1 19 28 982,0 0,682 2,159 2,969 1076,925 2 , 5 2 59 6 4 38,0 и, 6 2 0 2,425 2,406 1102,941 ♦ о 5162 5 5 8,0 0,712 2,609 2,328 1125,172 >. > 182 1 3ύ2,Ο 0,52 7 2,916 2,279 1150,871 1 , о 4 н 7 2 3 2 8,0 0,490 4,5 р 7 2,232 1174,910 50 2 5 7 ¹ 9 ,0 0,989 -9,615 2,129 496,685 5,0 5 6 6 2 700,0 0,9 7 6 ч,б53 2,О2У 122,,585 3, 5_ 6299 794,0 1 , иЗ 1 5,053 1,916 1229,995 6, 0 66-5 7 821,0 1 ,Оо9 7,1()8 1 , 799 1249,871 н, 5 7487 79 3,0 1,013 8,151 1 ,685 1279,152 7,0 3129 6 7 2,0 0,8 54 8,198 ’ ,589 1315,593 7 , 5 859 1 632,0 0,836 8,295 1 , 999 1333,779 8,0 9 2 3 3 6 13,0 0,779 8,338 1 ,412 1359,02! й, 5 9390 607,0 0, 753 8,877 1 , 325 1384,808 9,0 1 054 2 5Ы ,0 (1,72 1 10,335 1 ,245 1408,680 9,5 1 109 8 617,0 0,7 7б 10,854 1,15 7 1430,103 10,0 117 4 2 756,0 0,922 11,106 1,049 1955,203 10,5 1 2356 682,0 ( ,004 1 1,203 0,951 1455,741 11,0 12 754 5 9 4,0 1,152 11,249 0,866 1972,373 11,5 5 331 1 69 1 ,0 2,057 16,297 0,768 0,71 1494,644 1500,0 1518,417 0 к а ч и в ан и е фо с фо р и с т о г о ω лака 12,0 228 4 1 , 0 0,4 ·. 1 0,942 0,704 : 502,62 3 ’ 2 , 5 671 4 6 7,0 0,85 3 1,190 0,637 1509,353 I 1,0 12 39 6 7 5,0 0,923 1,136 0,591 1518,189 ’ 3,5 1889 6 4 3,0 0,773 1,239 0,692 1528,305 1 а , 0 2 54 2 607,0 0,810 1 ,279 0,355 1538,971 14,5 3098 485.0 0,738 2.593 0,286 1545,851 1 5,0 3 7 44 40 7,0 0,716 2,855 0,228 1555,691 1 5 /5 2386 562,0 0,869 9,780 0 ,14 8 1563,804 16,0 4 9 35 545,0 0,7 52 4,90 9 0,07 1572,261 16,5 5386 37 5,0 ϋ,6ΐι 5,172 0,045 1580,992 1 7,0 60 36 14 7,0 0,330 5,222 0,035 0,09 1593,351 1600,0 1593,351

   Таблицах

   Зн. ДЛ‘ ι··ιθΐ:ιι,.. на::ернемых и расеч· г. ы в а е мы х а шкометалли лраметроЕ на ха; ческой эмульсин лзктерчой нлаэке £ 310459, на горлсвины конвертера , на которой набдю- с тс и выбросы и переливы ш- И; дм,к а ¹⁴ 310459 Г7„’_} - 13987 ни¹; Τ,’.„ = 102 4 Ύ’; = 1 525°С; Ы1УС =0,72; = 6 ! 39 нм³ ; •Г,С “1525'С; Т·,,, =1610'С; с;?/ =0,04%. Время к (.оос. ЛСс) , 0_р ' я ,0 , I с(с))„„ ,)с !Др т(с), т’* , ТЛ’- , ' » ~1Т ’ ’··Τ ’ Г· ре - .14’ к г 1. 1 % ’С ’С 'С дунки мин г,, 5 1 ’) : 19,0 0,3 7 9 0,052 2 , 797 1029,266 1 ,0 <: 2 9 7 9,0 0,402 0,1 5н 2,766 1046,599 1 . 5 ' 2 7 0 ι !8,о 0,4 60 0,62 3 2 , ?1>9 1069,32 1 2,0 19 33 2 56,0 0,46 (з 0,825 2. 733 1093,104 2 , 5 22 1 7 728,() 0,906 2,489 2.629 1101,714 3.0 2873 621,0 0,820 2,756 7 , 540 1 125,179 3 , 4 3^*3? 404,0 0,585 3,9 58 2.482 1144,380 4,0 4000 418,0 0,55 7 4,115 2.422 1 164,591 4,5 4561 832,0 1,123 л _? 64 2,304 1169,941 5,0 5213 717,0 1,011 4,40 1 2,201 1192,848 5,5 577 1 920,0 0,905 6, 180 2,070 1226,594 6,0 64 1 4 884,0 1,137 6,737 1 ,943 1234,288 6,5 6970 716,0 1,109 6,779 0 841 1254,822 7,0 7620 702,0 0,834 6,827 1,741 1292,838 7,5 8280 662,0 0,861 6,873 1 ,646 1 316,6 <8

   Продолжение табл. 2

   Значения измеряемых и рассчитываемых параметров ка характерной плавке λ* 3ΐύ459, на которой наблюдаются выбросы и переливы олакометаллк^еской эмульсии из горловины конвертера · ,

   Плавка £ 310459 λν4 =1 3987 нм¹; ’1024С; -=>525°С; -0.7Ζ;

   Σν* -6139 нм’; т£„ «1525’С; -161О’С{. С -0,04%.

   Время про- дувки ξν, <С)0Г, ί. ¹ нм³ 7_с(с), КГ мин О_{г а} 1^4., *С , [С(с)]_м„ , 'СТ? Т(с> , °с 8,0 8940 667,0 0,856 6,9&6 1,551 1340,452 8,5 9406 682,0 0,845 8,530 1 ,4 54 1355,746 9,0 10032 616,0 0,892 10,285 1 ,366 1376,637 9,5 10638 728,0 0,843 10,339 1 ,262 1398,506 10,0 1,104 875,0 1 ,024 10,627 1,137 1396,086 10,5 1 1 759 818,0 1,040 10,724 1,020 1419,900 11,0 12388 690,0 1,122 10,766 0,921 1443,176 11,5 12886 697,0 0,875 10,814 0,822 1479,356 12,0 1 3379 615,0 1,165 11,997 0, 734 1478,425 12,5 1421 1 100,0 0,454 12,376 0,719 0,7 1525,727

   у £ г.ря —

   1530 1556,3 ’С

   Скачивание фосфористого ишака

   13,0 255 13,0 0,240 0,052 0,748 1528,077 13,5 692 501,0 0,876 0,092 0,677 ,534,489 14,0 1193 655,0 1 ,015 0,137 0,583 1539,189 14,5 1731 724,0 0,877 0,233 0,480 1548,735 15,0 2397 696,0 0,84 7 1,938 0,380 1556,25 15,5 307 3 589,0 0,767 2,548 0,296 1565,00 16,0 37ц1 540,0 9,766 2,676 0,219 1574,205 16,5 ύ <³ ь 551,0 0,834 4,268 0,140 1580,629 17,0 500! 254,0 0,495 4,308 0,104 1589,935 17,5 5^ 116,0 0,406 4,344 0,071 1599,203 18,0 92.0 0,371 4,387 0,058 0,04 1607,108

   1610 1614,42

   Таблиц

   Значения намеряемых и рассчитываемых параметров на характерной плавке В· 310476, проведенной без

   выбросов и переливов шлакометаллической эмульсин Плавка К» 310476 Σν₀’ - 14016 нм’; Т4. -ЮЗГС; т/„, =1560 С; 1с]¹*' =0,7а; 2ν_σ= = 7891 нм’; тД , =156ОС; тД =1605С; вд·’ =0,042. Время 4 про- ίν„, (Ι)άε , ν,(Ο, 0, | 1 Ъ ♦ е '^1,·^ν’⁽'⁾<ίΐ 1с(_С)1„„, 1с]”7 , Т(с), дувки * им’ КГ/МИ1! . и Ор 2 X °с X

   р Γ·5 ’с

   0,5 161,0 3,0 0,448 0,039 2,400 1037,037 1 ,0 760,0 97,0 0,419 0,110 2,386 1059,574 1 ,5 1414,0 411,0 0,585 1 ,375 2,327 1082,993 2,0 1986,0 415,0 0,68! 1,564 2,268 1104,393 2,5 2658,0 490,0 0,688 1,811 2, 178 1 129,509 3,0 3235,0 490,0 0,694 1,975 2,128 1151,123 3,5 3892,0 491,0 0,728 2,259 2,058 1175,635 4,0 4541,0 541,0 0,782 4,129 1 ,080 1198,26 9,5 5092,0 514,0 0,826 4,170 1,907 . 1219,015 5,0 5737,0 512,0 0,821 4,378 1,834 1243,151 5,5 6378,0 367,0 0,594 4,553 1,781 1267,170 6,0 6925,0 572,0 0,843 5,900 1,700 1286,468 6,5 7561,0 520,0 0,779 7,648 1,625 1308,723 7,0 8197,0 565,0 0,862 7,691 1,545 1332,685 7,5 8737,0 527,0 0,828 7,734 1,469 1353,023 8,0 9367,0 546,0 0,823 7,821 1,291 1376,714 8,5 10000,0 569,0 0,835 7,952 1,310 1400,474 9,0 10633,0 543,0 0,771 9,750 1,232 1422,567 9,5 11178,0 561,0 0,827 10,228 1,152 1442,658 10,0 11818,0 539,0 0,806 10,443 1 ,075 1466,599 10,5 12460,0 578,0 0,838 10,532 0,993 2490,741 1 1,0 23006,0 574,0 0,840 10,576 0,91 1 1511,304 11,5 13632,0 553,0 0,844 10,619 0,832 1534,888 1 2,0 14230,0 493,0 0,816 11,786 0,761 0,7 1556,291

   1556,291 продолжение табл. 3

   Значения измеряемых и рассчитываемых параметров на характерной плавке £ 310476, проведенной без выбросов и переливов илакометаллической эмульсии

   Плавка У? 310476

   Σν? =1401о нм³

   Т^, =1031°С;
2. 2У„³ =7891 нм³ тД„ =156О°С;

   = ,560 “С; 1с] “*·’ =0,7а;

   V, =,605^гС; [С]’“’ =0,042.

   Время продувки мин

   1'³'о_г (с) 6с, 4_О

   НМ³

   V,(с), кг/мин

   О, [-Ъ*с1-и¥_и,!4), ’С

   И с)!„„ , [с]?/; , т с с), т;^зд ,

   2 ζ °с -с

   Скачивание фосфористого шлака

   12,5 202,0 19,0 0,266 0,262 0,677 1561,146 13,0 719,0 575,0 0,948 0,303 0,595 1564,708 ’3,5 1182,0 692,0 0,872 0,350 0,496 1567,889 16,0 1840,0 577 ,0 0,805 0,393 0,414 1572,432 14,3 2491,0 566,0 0,726 2,236 0,333 1575,126 15,0 3142,0 514,0 0,729 2,537 0,260 1579,363 15,5 3700,0 446,0 0,711 4,269 0,196 1581,520 16,0 4348,0 311,0 0,578 4,381 0,151 1585,924 16,5 4991 ,0 208,0 0,488 4,630 0, 122 1590,157 17,0 5546,0 291,0 0,638 4,661 0,080 1593,994 17,5 6189,0 324,0 0,523 4,697 0,035 1604,026 18,0 6835,0 59,0 0,331 4,748 0,035 1618,048 18,5 7385,0 45,0 0,300 4,801 0,035 0,035 1632,594

   φ иг. 2

   Ор тк),'с СсМ]'·/,

   0*р т№ [цюу.

   ФиеЦ

   15]4798

   Фиг. 5