SU1527279A1 - Способ непрерывного контрол параметров конвертерного процесса - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к области черной металлургии, а именно к контролю и управлению процессом выплавки стали в кислородных конвертерах. Целью изобретени   вл етс  повышение точности контрол  температуры металла и определение содержани  в нем углерода. Согласно способу непрерывного контрол  параметров конвертерного процесса, включающему непрерывное измерение состава отход щих конвертерных газов и расхода кислорода дуть , расхода водорода, азота в отход щих конвертерных газах и по измеренным величинам определение расхода водорода, образующегос  в результате диссоциации воды в конвертере. По расчитанной величине определ ют изменение температуры металла в конвертере путем учета потерь тепла на нагрев, испарение и диссоциацию воды в конвертере, а также расчета коэффициента распределени  кислорода дуть  между шлаком и металлом и в зависимости от его величины производ т корректировку текущего значени  температуры металла в конвертере и рассчитывают текущее содержание углерода в металле по приведенным формулам. 1 з.п. ф-лы, 2 табл., 3 ил.

Description

Изобретение относитс  к черной металлургии , а именно к контролю и управлению процессом выплавки стали в кислородных конвертерах, и может ыть использовано в конвертерном производстве стали.

Целью изобретени   вл етс  повышение точности контрол  температуры металла и определени  содержани  в нем углерода.

На фиг,1 показана блок-схема устройства дл  осуществлени  способа; на фиг. 2 и 3 - диаграммы измер емых

и расчетных параметров конвертерных плавок № 310476 и 310459.

Устройство содержит блок 1 расчета интегрального расхода кислорода дуть , расходомер 2 текущего расхода кислорода, блок 3 управлени ,анализатор 4 состава отход щих конвертерных газов, расходомер 5 отход щих конвертерных газов, блок 6 расчета текущей температуры металла в конвертере , блок 7 расчета скорости обезуглероживани , блок 8 расчета текущего содержани  углерода в металле,расходомер 9, расходомер 10 водорода, образующегос  в результате диссоциации воды, блок 11 расчета изменени  температуры металла за счет расхода тепла на нагрев, испарение и диссоциацию воды в конвертере, блок 12 расчета коэффициента распределени  кислорода между металлом и шлаком, блок 13 расчета изменени  температу- ры металла за счет расхода тепла на раскисление шлака, блок 14 расчета текущей температуры металла при нормальном и переокисленном состо нии шлака, блок 15 расчета текущей темпе ратуры металла при достижении предельного значени  концентрации углерода , коммутатор 16, первый 17 и BTOpoii 18 регистрирующие приборы.

Блок 1 расчета интегрального рас- хода кислорода дуть  может быть представлен в ввде статической системы управлени  конвертерной плавкой.Расходомер 2 кислорода дуть  может быть представлен в виде сужающего устрой- ства с типовьй и датчиками давлени  и перепада давлени  кислорода и его, температуры. Блок 3 управлени  может быть представлен, например, в виде таймера, который выдает две чередую- щиес  между собой команды, сдвинутые во времени. Анализатор 4 состава отход щих конвертерных газов может быт представлен, например, в виде серийно изготавливаемого масс-рефлектрона ФГИАН-3, Расходомер 5 отход щих конвертерных газов может быть представлен в вчде трубы Вентури с типовыми датчиками давлени  и перепада отход щих конвертерных газов и их темпера- туры.

Устройство, реализующее опособ, работает следующим образом.

Перед началом очередной плавки в блоке 1 расчета интегрального расхода кислорода дуть  по статическому алгоритму рассч итьгеаетс  интегральный расход кисло1 ода на плавку. По открытию отсечного клапана кислорода по первому сигналу с блока 3 управлени  происходит задание момента начала продувки, а по второму сигналу запускаютс  расходомер 2 кислорода дуть , анализатор Д состава отход щи газов и расходомер 5 отход щих газов При поступлении сигналов с выходов блока 1 расчета интегрального расхода кислорода дуть , пропорциональ ых Т„„ ,

Jljj, а также сигнала , пропорционального Vg (t) с выхода расходомера 2, в блоке 6 расчета прироста температуры металла в конвертере реализуетс  следующа  зависимость:

1 «.

с первого выхода блока 6 сигнал, пропорциональньй приведенной зависимости , поступает на третий вход блока 14 расчета текущей температуры металла при нормальном и переокисленном состо нии пшакометаллической змульсии, а с второго выхода блока 6 - на вход блока 8 расчета текущего содержани  углерода.

С момента начала плавки на первый второй и третий входы блока 7 расчета скорости обезуглероживани  посту ,пают сигналы, пропорциональные СО,СО .. о г

и V , на выходе которого получаетс 

сигнал, пропорциональный величине 0,00536-у (t)- C0(t) + COj,(t)J,

который поступает на вход блока 8„На второй, третий и четвертый входы блока 8 поступают сигналы с блока 1, пропорциональные С „„ц, ZV , На выходе блока 8 получаетс  сигнал, пропорциональный

(t) ( + (- V,

(t))

НОЧ

- с

LAL

t

о, , .Jt)«.

который поступает на входы регистри - рующего прибора 17 и блока 15 расчета текущей температуры металла при достижении предельного значени  концентрации углеродй.

Одновременно с начала плавки с первого и второго выходов анализатора 4, а также с выхода расходомера 5 сигналы, пропорциональные Н-, К и , поступают на первый, второй и третий входы расходомера 9 С первого последнего сигнал,пропорциональный . N /100, поступает на второй вход расходомера 10 водорода , с второго выхода расходомера 9 сигнал, пропорциональный х X , поступает на третий вход расходомера 10. На первый и четвертый входы расходомера 10 с первого и п того выходов анализатора 4

51527279

поступают сигналы, пропорциональные , СО, Н, На выходе расходомера 10 по- лучаетс  сигнал, пропорциональный

г

(Хг Нг

-

V

о,г

NI

который поступает на вход блока 1I, на выходе которого формируетс  сигнал ,пропорциональный

I .env;;,(ti

а I е,

и котор гй поступает на второй вход блока 14, Одновременно с начала плавки с первого, третьего, четвертого и п того выходов анализатора 4 сигналы , пропорциональные СО, СО, 0, Hj, поступают на первый, второй,тре- тлй и четвертый входы блока 12 расчета коэффициента распределени  кислорода между металлом и шлаком, на выходе которого получаетс  сигнал, пропорциональный

о,766-СО -I- 1,266-(СО + Oj) 0 ,234 Hj - 26,582,

на два других входа поступают сигналы с расходомеров 2 и 5 и формируетс  сигнал на выходе, пропорциональный

6

(t)dt,

На выходе блока 14 формируетс  сигнал, пропорциональный

Т +

Haw

IiqA..iH- ,

I

v,J - «гto

..), , г /

- а е dt -f(t) J (l - - 6)Vo(t)dt,

который поступает на четвертый вход блока 15 и на первый вход коммутатора 16, На первом выходе блока 15 по вл етс  сигнал, соответствующий 1, в случае, если выполн етс  неравенство

/C(t) - ,

т,е, содержание углерода в конвертерной ванне достигло предельного значени ,Одновременно в момент достижени  предельной концентрации углерода в блоке 15 запоминаетс  достигнутое значение температуры металла, С этого момента на втором выходе блока

15 по вл етс  сигнал, пропорциональный

+ е

(1 - Ор)

)dt,

)

Vc JtT .о.

766 СО 4

1,266- (со, -t- О,) - 0,234-Н, - 26,582,

который одновременно поступает на первые входы блоков 13 и 15, На вторые входы блоков 13 и 15 с выхода расходомера 2 кислорода дуть  посту40

который поступает на второй вход коммутатора 16, Таким образом, при достижении предельного значени  концентрации углерода на коммутирующем входе коммутатора по вл етс  сигнал с блока 15, В случае, когда концентраци  углерода не достигла предельно г о значени , на коммутирующий вход коммутатора 16 с выхода блока 15 пос тупает сигнал, соответствующий О, а на выходе коммутатора 16 по вл ет/ с1 ttct иылидс 1 d 1 uud in iiuMojiMei

пает сигнал, пропорциональный V (t) с i/

45СЯ сигнал с выхода блока 14, Сигнал

На выходе блока 13 по вл етс  сиг-.,

„с выхода коммутатора 16 регистриру1 , пропорциональный

t

f(t) J (1-0 ) - YO (t)dt;

етс  вторым прибором 18,

Контроль выходных параметров конвертерной плавки с помощью предлагаемого способа основан на следующих предпосылках.

f(t)

0, при Op 1 ;

с

d, при Op 1, который поступает на первый вход бло50

Контроль выходных параметров конвертерной плавки с помощью предлагаемого способа основан на следующих предпосылках.

Как известно, углерод может окисл тьс  кислородом, содержащимс  в ка 14, на второй вход блока 14 посту-55 окислах железа в шлаке, по реакции пает сигнал с первого выхода блока 1, пропорциональный Т , а на третий

вход блока 14 с первого выхода блока поступает сигнал, пропорциональный

с + (FeO) Fe + 85373 - 83,8 Т,

СО,

,.

который поступает на второй вход коммутатора 16, Таким образом, при достижении предельного значени  концентрации углерода на коммутирующем входе коммутатора по вл етс  сигнал с блока 15, В случае, когда концентраци  углерода не достигла предельно- г о значени , на коммутирующий вход коммутатора 16 с выхода блока 15 поступает сигнал, соответствующий О, а на выходе коммутатора 16 по вл етс1 ttct иылидс 1 d 1 uud in iiuMojiMei

i/

етс  вторым прибором 18,

Контроль выходных параметров конвертерной плавки с помощью предлагаемого способа основан на следующих предпосылках.

Как известно, углерод может  тьс  кислородом, содержащимс  кислах железа в шлаке, по реак

с + (FeO) Fe + 85373 - 83,8 Т,

СО,

,.

котора  идет с поглощением тепла. Поэтому в отдельные периоды продувки , когда происходит процесс интенсивного перехода кислорода из шлака в металл, темп прироста температуры металла в конвертерной ванне заметно снижаетс  и в отдельных случа х температура металла за определенный период остаетс  посто нной и даже па дает.

Момент начала самораскислени  шлака фиксируетс  по величине коэффициента распределени  кислорода между металлом и ишаком, при этом, когда О. 1, весь вдуваемый кислород полностью реагирует с углеродом, при Оо 1 часть вдуваемого кислорода погГо

лощаетс  шлаком, а при Ор 1 происход т переход и расходование накоп- ленного в шлаке кислорода на окисление углерода в металла.

Экспериментальные исследовани  показали, что на плавках, на которых зафиксировано интенсивное самораскис ление шлака, -сопровождаемое сильными выбросами и переливами шлакометалли ческой эмульсии из горловины конвертера , температура металла, рассчитанна  по известному способу, выше фак- тической температуры металла на по- валке.

Путем обработки экспериментальных данных получено уравнение дл  расчета расхода тепла ДТ на самораскисление шлака:

t

f(t)-j (l-Op)-VgJt)dt;

to

O

0, при Op 1; -0,0113, при Op 1.

L.Г

Экспериментальные исследовани  показали, что при достижении предельного значени  концентрации углерода, достигаемого на данном агрегате,дальнейший рост температуры металла пр мо пропорционален интегральному значению количества кислорода, накопленв шлаке.

i

е j (1 - Op) . Vo(t)dt,

t

t - момент достижени  расчетного предельного значени  концентрации углерода в металле, мин;

Т - изменение температуры металла при достижении пре

о

5 о

5

0

0

5

дельного значени  концентрации углерода в метал- ле, с.

Текуща  температура металла при достижении предельного значени  концентрации углерода определ етс  по зависимости

t

T(t) Т + е 0-0|, V v(t)dt./

Предельное значение концентрации углерода 0,03%, коэффициент е 0,0456.

В табл. 1 и 2 приведены числовые значени  расчетных и измер емых параметров конвертерных плавок № 310476 и № 310459. Плавка № 310476 проведена без выбросов и переливов шлакоме- таллической-эмульсии. К концу продувки расчетные значени  концентрации углерода в металле составл ют 0,035%, температура металла 632,, а расчетное значение температуры металла, полученное известным способом,составл ет 1606,6°С. Фактическа  температура металла н содержание углерода , измеренное на повалке, составл ет соответственно и 0,035%. Таким образом, отклонение фактической температуры металла от расчетной по предлагаемому способу составл ет 2,6°С, а по известному 23,4 С. На плавке № 310459 наблюдались выбросы и переливы пшакометаллической эмульсии из горловины конвертера.Отклонение на этой плавке фактической температуры , измеренной на повалке,от расчетной составл ет по предлагаемому способу 2,9 С, а по известному 26,3 (. Среднеквадратична  погрешность контрол  температуры металла на 98 контрольных плавках по.предлагаемому способу 9,, а по известному 14,7 С.

Технико-экономическа  эффективность способа состоит в том, что за счет более высокой точности контрол  температуры металла и содержани  углерода в конвертере снижаетс  количество плавок с послепродувочными коррекци ми, что приводит к снижению средней длительности плавки и экономии огнеупорного кирпича на футеровку .

Claims (1)

1. Способ непрерывного контрол  параметров конвертерного процесса,

включающий непрерывное измерение состава отход щих конвертерньгх газов и расхода кислорода дуть , расхода водорода , азота в отход щих конвертерных газах, определение по измеренным величинам расхода водорода, образующегос  в результате диссоциации воды в конвертере, определение по рассчитанной величине изменени  температуры металла в конвертере путем учета потерь тепла и нагрев, испарение и диссоциацию воды в конвертере по зависимости

lT(t),,..ale- «-« -. dt,

расход водорода,образующийс  в результате диссоциации воды в конвертере , нм /мин;

величина потери тепла , °С;

T(t) {

t

нац

- (н.о- f(t) -j (i-Of )-VoJt)dt

triТл

.

при /c(t) - t

T -«- e- I (1 - cj) - Vo(t)dt

t при /C(t) - C,,

C(t) exp Г- { + (t

, f V (t)dtl, ° L J

T(t),C(t) текущие расчетные значени  температуры металла и содержани  углерода в конвертерной ванне, С,%;

Тцдц, - начальна  и заданна 

ч. ч

to, t

VH(t-)

f(t)

fo,

u.

температура металла, V,;

-интегральный (суммарный ) и текущий расход кислорода дуть , нм нм VMHH;

-момент начала и текущее врем  продувки, мин;

-текущий расход водорода в конвертерном газе, нм /мин;

при Пр 1 ; при

Г р 1;

2727910

а,Ь,с - эмпирические коэффициенты , определ емые при помощи многофакторного регрессионного анализа и определени  текущей температуры металла в конвертере I, что.

10

15

20

отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности контрол  температуры металла и определени  содержани  в нем углерода, дополнительно определ ют коэффициент распределени  кислорода дуть  между шлаком и металлом и в зависимости от его величины производ т корректировку текущего значени  температуры металла в конвертере и рассчитывают текущее содержание углерода в металле,

2, Способ по п,1, отличающийс  тем, что текущие значени  температуры металла и содержани  в нем углерода определ ют по следующим формулам:

t

, f V (t)dtl, ° L J

О.

0

5

0

/нет

Т Ve (t) 5 a,b,c,d,e, коэффициент распределени  ки слорода между шлаком и металлом; предельное значение концентрации углерода в конвертерной ванне, достигаемое на данном агрегате; расчетное значение температуры металла в момент достижени  предельного значени  концентрации углерода , °С;

скорость окислени  углерода в конвертерной ванне;

эмпирические коэффициенты , определ емые экспериментальным путем.

1A016 нм

Vo

V,

Ог

7891 нм

наи

1Г

иаи

1031°с

I 560° С

1527279

Плавка О 310476 Г

Т;асч TpL .

12

Таблиц

156П С

1605° С

г -, .г

га.

J

. 0,77. 0,04:С

,7

,035

1037,037

1059,574

1082,993

104,393

129,509

151,123

175,635

198,26

219,015

1243,151

1267,170

12Й6,468

1308,723

1332,685

1353,023

1376,714

1400,474

1422,567

1442,658

1466,599

2490,741

5П ,304

1534,888

1556,291

1561,146 1564,708 1567,889 1572,432 1575,126 1579,363 1581,520 1585,924 1590,157 1593,994 1604,026 1618,048 1632,594

1550

1630

13

13987 HM

Плавка f 310459 I

- 6139 HM

024 C С 525«C

fac4 T

fOC4

1525 C 1610 C

,i

И

14 Таблица2

0,7Z 0,04Z

,7

,04

1029,266 IOA6,599 1069,321 1093,104 1101,714 1125,179 JI44,380 1164,501 1169,441 1192,848 1226,594 1234,288 1254,822 1292,838 1316,668 1340,452 1355,746 1376,637 1398,506 1396,086 1419,900 1443,178 1479,356 1478,425 1525,727

1528,077 1534,489 1539,189 1548,735 1556,250 1565,000 1574,205 1580,629 1589,935 1599,203 1607,108

1530

1610

иг.1

г V S 8 Ю П 14 16 18 10

Фиг.2

1 Ч 6 S 10 П 14 16 18 20 Фив. 5