Способ контроля температуры металла в конвертере

 

СПОСОБ КОНТРОЛЯ ТЕМПЕРАТУРЫ МЕТАЛЛА В КОНВЕРТЕРЕ, включающий непрерывное измерение состава отходящих конвертерных газов, расчет веса каждой присадки и времени ввода каждой присадки в коипертер, введение в расчетные моменты времени присадки сыпучего материала в конвертер, о тличающийся тем, что, с целью повышения тс)чности и надежности контроля температуры металла, допблнительно измеряют содержание влаги и время реакции разложения влаги, содержащейся в каждой вводимой по ходу продувки в конвертер присадке сыпучего материала, и рассчитывают температуру металла по следующей зависимости: мег а-е- С-гСсь,, . температура металла,С, измеряемое значение времени реакции разложения влаги, содержащейся в присаживаемой порции сьтучего материала, с, Jf - измеряемое значение содержания -влаги в присаживаемой перидии сыпучего материала,%J сып Р приса;киваемой порции сыпу (О чего материала, кг,a ,b,c,J- эмпирические коэффициенты, причем время реакции разложения.влаги, содержащейся в присаживаемой порции сыпучего материала, определяют как время от момента дачи присадки до достижения максимального значения водорода в отходящих газах.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУВЛИН ае (и> з(5р С 21 С 5/30

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ рода в отходящих газах.

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬГГИЙ

Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3580158/22-02 (22) 07.04.83 (46) 23.07.84. Бюл. N- 27 (72) Т.С. Намазбаев (71) Особое проектно-конструкторское бюро Научно-производственного объеди. нения "Черметавтоматика" (53) 669.184.244.66(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

У 802373, кл. С 21 С 5/30, 1979. (54) (57) СПОСОБ КОНТРОЛЯ ТЕМПЕРАТУРЫ

МЕТАЛЛА В КОНВЕРТЕРЕ, включающий непрерывное измерение состава отходящих конвертерных газов, расчет веса каждой присадки и времени ввода каждой присадки в конвертер, введение в расчетные моменты времени присадки сыпучего материала в конвертер, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности и надежности контроля температуры металла, допдлнительно измеряют содержание влаги и время реакции разложения влаги, содержащейся в каждой вводимой по ходу продувки в конвертер присадке сыпучего материала, и рассчитывают температуру металла по следующей зависимости; л мет=а Е Р "+С || Ссып d) где1м т — температура металла, С; о л

< Оо л- измеряемое значение времени реакции разложения влаги, содержащейся в присаживаемой порции сыпучего материала, с, — измеряемое значение содержания влаги в присаживаемой порции сыпучего материала,7; g сын- вес приса;киваемой порции сыпучего материала, кг а,Ь,С,о — эмпирические коэффициенты, причем время реакции разложения, влаги содержащейся в присаживаемой порции сыпучего материала, определяют как время от момента дачи присадки до достижения максимального значения водо1104162

Изобретение относится к чернец металлургии, а именно к контролю и регу. лираванию процессов кислородно-конвертерной плавки, и может быть испаль. зовано в кислородно-канвертерном производстве стали.

Наиболее близким к изобретению является способ контроля температуры металла в конвертере, который основан на непрерывном измерении состава угле- 10 радсадержащих газов, расчете времени продувки, введении в конвертер по истечении 2/3 от общей продолжительности продувки эталонной присадки карбонатсодержащего материала и рас- чете температуры металла по времени реакции разложения присаживаемого материала па следующей зависимости:

- "рази. мет e p 20 гдето, t- — температура жидкого метало ла, С; p05A,— время разложения материала, с; 25 а,в — эмпирические коэффициенты, причем время разложения материала— время от момента дачи присадки до достижения максимального значения на кривой непрерывного измерения углерод.

30 содержащих газов.

Сущность известного способа состоит в следующем. Перед началом продувки па статическому алгоритму рассчитывается время продувки (или суммарное количества кислорода). По дости- З жению 2/3 ат общей продолжительности продувки (или суммарного количества кислорода) в конвертер вводится заранее приготовленная эталонная присадка карбонатсодержащего материала, например известняка. Под действием температуры ванны присадка известняка разлагается с выделением углекислого газа, что фиксируется на кривой непрерывного измерения углеродо45 содержащих газов. Определив время реакции разложения присадки известняка, которое равно времени ат момента дачи присадки до выхода кривой измерения на максимальную величину, рассчи 0 тывают температуру металла па приведенной зависимости f1) .

Однако в известном способе из-за зозникнавения существенных помех в форме пика на диаграмме содержания двуокиси углерода в отходящих газах возможно неправильное определение времени разпожения эталонной присадки.

Причиной возникновения существенных помех может являться взаимодействие кислорода шлака с углеродом материала с образованием СО и последующим дожиганием в полости конвертера или в газаходе до СО, что приведет к дополнительному газовыделению СО и возникновению такого же возмущения в форме пика в блоке измерения состава углеродсодержащих газов, как и ат действия эталонной присадки. Эта может привести к возникновению ошибок при определении температуры металла вследствие того, чта величина времени разложения эталонной присадки карбонатсодержащего материала при одной и той же температуре будет иметь различные значения.

Кроме того, известный способ позволяет определять температуру металла в ванне только в момент эталонной присадки карбонатсадержащего материала и не позволяет определять температуру по всему ходу процесса плавки, причем возникает необходимость использования для присадки мате. риала заранее определенного веса и состава, что создает дополнительные трудности при реализации известного способа.

Таким образом, недостатками известного способа являются низкие точность и надежность определения температуры металла, вследствие влияния помех на измеряемую величину времени реакции разложения эталонной присадки, а также необходимость применения эталонной присадки заранее известного веса и состава и определение температуры металла только в момент дачи эталонной присадки.

Целью изобретения является повышение точности и надежности контроля температуры металла.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу контроля температуры металла в конвертере, включающему непрерывное измерение состава отходящих конвертерных газов, расчет веса каждой присадки и времени ввода каждой присадки в конвертер, введение в расчетные моменты времени присадки сыпучего материала в конвертер, дополнительно измеряют содержание влаги и время реакции разложения влаги, содержащейся в каждой вводимой по ходу продувки в конвертер присадке сыпучего материала, и рассчитывают

1104162 температуру металла по следующей зависимости:

- Ь <- ро «. мет =о е 1С g С сып р где ь ц — темп ер а тур а металла, о С, "po 1«, — измеряемое значение времени реакции разложения влаги, содержащейся в присаживаемой порции сыпучего материала, с,"

- измеряемое значение содержания влаги в присаживаемой порции сыпучего материала, Ж, <-<сы«, — вес присаживаемой порции

15 сыпучего материала, кг, a,Ü,c,d — эмпирические коэффициенты, причем время реакции разложения влаги, содержащейся в присаживаемой порции сыпучего материала, определяют как время от момента дачи присадки до достижения максимального значения водорода в отходящих газах.

Сущность способа состоит в следую25 щем.

Перед началом очередной плавки по статическому алгоритму рассчитывается суммарный вес и вес каждой присаживаемой порции сыпучего материала, а также время введения каждой присадки сыпучего материала в конвертер. По ходу плавки в расчетные моменты.времени производится дозирование порции присаживаемого сь<пучего материала, измерение содержания влаги в каждой присаживаемой порции сыпучего материала, которая затем вводится в ванну конвертера. Под д»йствием температуры ванны влага, содержащаяся в присадке 40 сыпучего материала (извести), разлагается с выделением водорода, что фиксируется на кривой непрерывного измере ния водорода в отходящих конвертерных газах. Определив время реакции раз- 45 ложения влаги, содержащейся в каждой присадке, которое равно времени от момента дачи присадки до выхода кривой измерения водорода в отходящих конвертерных газах на максимальную 50 величину, рассчитывают температуру металла по прив»денной зависимости при каждой присадке сыпучего материала.

На фиг. 1 изображена блок-схема 55 макетной установки, посредством которой реализу»тся спо»об; на фиг. 2 диаграммы измен»нпя T<<псратуры метаяла в конвертере в мои< нты присадки сыпучих материалов в зависимости от изменения времени реакции разложения влаги, содержащейся в присадке л

<,„„,„, веса присадки(и содержания сь«< влаги в присадке 1< .

Контроль температуры металла в ванне конвертера с помощью предлагаемого способа основан на следующих предпосыпках.

Скорость протекания реакции разложения влаги, содержащейся в сыпучем материале в ванне конвертера, зависит от температуры ванны в момент присадки, от веса присадки и содержания влаги в сыпучем материале. Источником газовыделения водорода (Н2) из ванны конвертера, сопровождающегося появлением пиков на кривой измерения водорода, является влага, содержащаяся в сыпучих материалах. Под воздействием высокой температуры происходит разложение воды по следующей реакции:

2Н О = 2 Н + О

Момент завершения данной реакции характеризуется резким увеличением содержания водорода (появлени» пика по Н2) в отходящих конверторных газах. Следовательно, отсчитывая время от момента дачи присадки сыпучих материалов до появления "пика" по водороду, можно определить время реакции разложения сыпучих материалов.

Содержание влаги в извести, применяемой в качестве флюсов в кислородно-конвертерном . производстве стали, обычно колеблется от 1,5 до 3,57.

Путем обработки экспериментальных данных методом многофакторного регрессивного анализа для условий кислородно-конвертерного цеха получено уравнение для расчета температуры металла в ванне конвертера в зависимо<.ти от времени разложения H О сод<ржания

2 влаги и массы сыпучих материл.<ов, присаживаемых в конвертер

-О,ÎÞ5 <.,с,< „ мет=1 " 02 5 3"" 1,2.

12.) л G сь«< 33 .5<7Переписав данное уранненнс < нн< дением коэффициентов, а, в, с, <1 »олччим

1104162 где 1, А,, — температура металла, — измеряемое значение вре ролл, мени реакции разложения влаги, содержащейся в присаживаемои порции сыпуче- 5

ro материала, с — измеряемое значение содержания влаги в присаживаемой порции сыпучего мате10

pH BJIB, бсшя - вес присаживаемой порции сыпучего материала, кг; а 1363,77, в = - 0,0385, с = 0,0215 д = 335,69 эмпирические коэффициенты, определяемые опытным путем.

Таким образом, по приведенному уравнению можно рассчитать температуру металла в ванне конвертера в зависимости от времени реакции разложения влаги, содержащеися в присажи20 ваемой порции сыпучего материала, содержания влаги и веса присаживаемой порции сыпучего материала в дискретные моменты времени, соответствующие моментам присадки сыпучих материалов. . 25

Т.е. по ходу плавки получаем расчетные значения температуры металла по

9-16 точкам в зависимости от количества присадок сыпучих материалов.

1 30

Экспериментальные исследования показали, что в определенное время реакции разложения влаги, содержащейся в присадке сыпучего материала, по возникновению пика на кривой изме 35 рения водорода в отходящих газах повышает точность и надежность контроля температуры металла.

Действительно, среднеквадратичная погрешность контроля температуры металла по результатам сравнения расчетной температуры с фактической на

126 измерениях составила 10,67 С. о

Надежность контроля температуры металла повышается за счет регистрации

45 времени реакции разложения влаги, содержащейся в присадке сыпучего материала, по моменту возникновения пика на кривой измерения содержания водорода в отходящих газах. Действи50 тельно, источником газовыделения водорода из ванны конвертера, сопровождающегося появлением пика на кривой измерения водорода в отходящих газах, является продукт реакции разложения

55 влаги, попадающей в ванну конвертера, с сыпучими материалами. Других источников газовыделения водорода с возникновением пиков на кривой измерения водорода в отходящих газах не имеется, следовательно, исключается возможность появления помех при определении времени разложения сыпучих материалов.

Предлагаемый способ прост в реали1зации, так как не требуется готовить заранее эталонную порцию карбонат содержащего Материала и позволяет контролировать температуру по всему ходу процесса плавки,в моменты присадок сыпучих материалов в ванну конвертера.

Л р и м е р. Установка содержит блок 1 расчета времени продувки, блок 2 управления, блок 3 измерения содержания. влаги в сыпучих материалах, блок 4 измерения веса сыпучих материалов, бункер 5 с механизмом ввода сыпучих материалов в конвертер, блок 6 измерения содержания водорода в отходящих газах, компаратор

7, блок 8 расчета времени реакции разложения влаги, содержащейся в присадке сыпучего материала, блок 9 расчета температуры металла и регистрирующий прибор 10. Блок 1 расчета времени продувки может быть представлен в виде статической системы управления конвертерной плавкой, которая рассчитывает перед началом продувки по статическому алгоритму суммарный вес и вес каждой присаживаемой порции сыпучего материала, а также время введения в конвертер каждой присадки сыпучего материала.

Блок 2 управления может быть представлен, например, в виде таймера, который выдает две чередующиеся, между собой команды, сдвинутые по времени, например, в пределах от 30 до 120 с, определяемые экспериментально. Блок 3 измерения содержания влаги в сыпучих материалах может быть представлено, например, в виде нейтронного влагомера, например, типа ВНС-7206, датчик которого установлен внутри контролируемого объекта сыпучих материалов в бункере. Блоком 4 измерения веса сыпучих материалов может быть серийный дозатор, например, типа

1858 УВТ. Блоком 6 измерения содержания водорода в отходящих газах может быть, например, серийно изготавливаемый масс-спектрометр МХ-1215.

Компаратор 7 представляет собой операционный усилитель, первый вход которого подключен к выходу блока

1104162

6 измерения содержания водорода в отходящих газах, а второй вход операционного усилитяля подключен к выходу источника опорного напряжения. Блок

8 расчета времени реакции разложения 5 влаги может быть представлен, например, в виде таймера. Блоком 9 расчета температуры металла может быть серийно изготавливаемый микропроцессор, например, типа УОИ-7206. Регистрирующим прибором 10 может быть самопишущий прибор, например, типа

КСП-4.

Установка, реализующая способ, работает следующим образом. 15

Перед началом очередной плавки в блоке 1 расчета времени продувки по статическому алгоритму рассчитывается время присадки сыпучих материалов, суммарный вес и количество присадок 20 сь пучих материалов. По ходу плавки в расчетные моменты времени блок расчета времени продувки выдает сигнал в блок 2 управления, который по первому выходу выдает разрешающий сигнал в блок 3 измерения содержания влаги в сыпучих материалах и в блок 4 измерения веса сыпучих материалов. Сигналы с выходов блоков 3 и 4, пропорциональные содержанию влаги и весу сыпу-30 чих материалов, поступают соответственно на второй и третий выходы блока 9 расчета температуры металла и запоминаются. Через определенный промежуток времени, определяемый экспериментальным путем, по разрешающему сигналу со второго выхода блока 2 управления срабатывает в бунке- ре 5 механизм ввода сыпучих материалов в конвертер и производится присадка сыпучих материалов. Одновременно по разрешающему сигналу с второго выхода блока 2 управления запускается таймер блока 8 расчета времени реакции разложения сыпучих матери-45 алов. В блоке 6 по всей продолжительl

8 йости продувки происходит измерение содержания водорода в отходящих газах. После присадки сыпучих материалов возникает пик на кривой измерения содержания водорода в отходящих газах.

В момент появления пика по сигналу от блока 6 срабатывает компаратор 7 и по выходному сигналу от компаратора 7 останавливается таймер блока 8 расчета времени реакции разложения влаги, содержащейся в сыпучем материале. Одновременно выходной сигнал от компаратора 7 поступает в блок 9, в котором рассчитывается температура металла по зависимости (2).

Расчетное значение температуры металла в ванне конвертера выводится на регистрирующий: прибор 10. Одновременно по сигналу с второго выхода блока 9 сбрасывается таймер блока 8 расчета времени разложения сыпучих материалов. В дальнейшем перед каждой присадкой сыпучего материала измеряется содержание влаги и вес сыпучих материалов, а после присадки определяется время реакции разложения присаженной порции сыпучего материала и рассчитывается температура металла в ванне конвертера в данный момент времени и т.д.

Характерная диаграмма изменения температуры металла в конвертере на плавке Ф 324018 в моменты присадки сыпучих материалов в зависимости от изменения времени реакции разложения влаги, содержащейся в присадке, веса присадки и содержания влаги в присадке, полученная с помощью макетной установки, реализующей предлагаемый способ, приведена на фиг. 2.

В табл. 1-3 приведены изменения измеряемых и рассчитываемых параметров на плавках В 324018, Р 324019, 324082. Расчет температуры металла в ванне конвертера осуществляется по зависимости (2).! 104162

Температура мео талл а, С

1 00 .1 35

4000

2,49

4000

2,49

2 45

2,50

2000

4 15

4 55

6 00

2,50

2000

2000

1426,67

2,51

2,51

2000

7 15

1460,90

2,50

7,6

2000

7 45

1468, 77

7,4

2,50

2000

1484,68

7,0

2,50

2000

2,49

2000

2,49

2000

1524,71

6,0

2,48

2000

1536,67

8,4

2,49

4000

1551,99

8,0

2,49

4000

1568,06

5,0

2,50

2000

4,5

1589,92

2,50

2000

Конец продувки

Время от начапа продувки в момент присадки сыпучих материалов

8 23

10 02

II

11 30

12 03

16 35

17 45

18 45

19 55

23 10

Плавка Р 324018

Вес сыпучих материалов, кг

Содержание влаги в сыпучих материалах, Ж

Таблица!

Время разложения, r.

14,0 1345,26

13, 7 1354,5

10,0 1371,07

9,0 1407,49

8,0 1445, 78

6, 50 1 5041 50

6,30 1512 71

1104162

Таблица 2

Плавка Ф- 324019 алов

2 30

14,7

4000

2,50

1324,97

3 20

4000

14,3

2,51

1334,84

5 10

1349,45

2,49

2000

10,6

10,0

6 35

2000

1371,07

2,50

7 15

2000

2,51

9,5

1389, 53

1404,65

2000

2,52

9,1

8,8

1415,38

2000

2,51

2,50

2000

8,2

1437,66

12 12

2,48

2000

1463,97

7,5 ф и

12 45

2,49

2000

6,8

1492,31

1 35

6,0

2000

2,49

1525,14

19 07

5000

2, 51.

10,0

1533,39

20 40

5000

2,51 l 551,43

9,5

2000

1568,49

5,0

2,51

2000

2,51

4,8

1577, 18

25 30

Конец продувки

Время от начала продувки в мо ент присадки

=ыпучих матери9 15

9 52

1 И

10 57

21 18

22 20

Вес сыпучих материалов, кг

Содержание влаги в сыпучих материалах, 7.

Время разложения, с

Температура о металла, С

1104162

Та блица 3

Плавка Ф 324082

ТемператуСодержание влаги в сыВремя разлоВес сыпучих материалов, кг

Время от начала продувки в момент присадки сыпучих материалов ра металла

С жения, с пучих материалах, %

4 15

1355,84

13,0

2,25

4000

12,6

5 35

1368,68

2,25

4000 (((8 25

9,0

1397, 17

2,26

2000

11 18

1412, 14

8,6

2,26

2000

12 00

2000

1424,32

8,3

2,26

12 32

1430, 24

8,1

2,25

2000

13 22

1446, 24

7,7

2,25

2000

14 15

1465,52

7,3

2,24

2000

19 13

19 40

20 55

1524,52

8,2

2,26

4000

1539,95

7,8

2,26

4000

1552,55

5,1

2,24

2000

21 10

1561,65

4,9

2,25

2000

22 05

1576,97

4,6

2,24

2000

23 10

1588, 04

4,3

2,25

2000

25 44

Конец продувки

Таким образом, экспериментальные ры с фактической на 126 измеренных исследования подтверждают, что пред- составила 10,67 С. Контроль темпералагаемый способ позволяет определять туры металла по предлагаемому способу

50 температуру металла наиболее близко осуществляется по всему ходу прок истинному его значению. Полученные цесса в моменты присадок сыпучих мазначения температуры металла посред- териалов, а известный способ позволяет ством известного способа в момент контролировать только в момент эталонэталонной присадки значительно отли- ной присадки. чаются от истинного. Деиствительно, 5S среднеквадратичная погрешность кон- Предлагаемый способ прост в реалитроля температуры металла по резуль- зации, так как не требует готовить зататам сравнения расчетной температу- Ранее эталонную присадку, 16

1104162 юг.1

Технико-экономическая эффективность предлагаемого способа состоит в том, что эа счет более высокой точности и надежности контроля температуры металла по всему ходу процесса плавки 5 воэможно оптимально управлять температурным режимом плавки, что приводит к снижению количест ва плавок с додувками по температуре.

1104162

Составитель А. Абросимов

Техред А.Кикемезей Корректор О.Билак

Редактор Н. Джуган

Тираж 540 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и .открытий

1 13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 5167/18

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4