Способ контроля температурного режима конвертерной плавки
СПОСОБ КОНТРОЛЯ ТЕМПЕРАТУРНОГО РЕЖИМА КОНВЕРТЕРНОЙ ПЛАВКИ, эаключакщийся в определении температуры металла в конвертере по тепловому балансу плавки и непрерьгеном измерении состава отходящих конвертерных газов и расхода кислорода дутья, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности конвертеров за счет повышения.точности контроля температурного режима конвертерной плавки , дополнительно измеряют расходы водорода, азота в отходящих конвертерных газах и по измеренным величинам .определяют расход водорода, образующегося в результате диссоциаций воды в конвертере, по зависимости . н;ч) ,ог, . ,or,,,o°4ti где V(J (t) - расход водорода, обра зующегося в результате диссоциации воды в конвертере , им/мин; ) - расход водорода в отхоР дящем газе, им/мин; V к i) - расход азота в отхбдя , Ло , (./iCO (t) - концентрация водорода и окиси углерода в отходящем газе, ; If - стехиометрический коэфi фициент, равный 0,532; i - время продувки, мин, (Л и по рассчитанной величине определяют изменение температуры металла в конвёртбре ЬТ((,)ц20 путем учета тепла на нагрев, испарение и диссоциацию воды в конвертере по зависимости Н„., :о О где q ,Ь , С - эмпирические коэффи .циенты, определяемые при помощи многофакторного регрессионного анализа, а текущую температуру металла вконвертере T(t) определяют по формуг расчТкдч (t), иач 2:v 02 где I HoKi - начальная температура металла,С;
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (19) (11) ОЛИСАНИЕ ИЗОБРЕТ
M АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
-(ь е v„"(t))
Ьт Чн,0=6 е ..о
02 0
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЬП ИЙ (21) 3722722/22-02 (22) 09.04.84 (46) 15.11.85. Бюл. У 42 (71) .Особое проектно-конструкторское бюро Научно-производственного обьединения "Черметавтоматика" (72) Ю.В.Бубнов, 1д.А.Романов, Т.С.Намазбаев,. Э.А.Вешников, Д.И.Туркенич, Д.Муканов, Э.И.Гамалей, А.И.Багрий, Е,Б.Плавинский, А.Г.Петров, Г.А.Гуревич, А.И.Замышляев и Б.К.Тусупбеков (53) 536.532(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР
9 1104162, кл. С 21 С 5/30, 1983.
Бигеев А.М. Математическое описание и расчеты сталеплавильных процессов. М.: Металлургия, 1982 ° с. 106-109 .. (54)(57) СПОСОБ КОНТРОЛЯ ТЕМПЕРАТУРНОГО РЕЖИМА КОНВЕРТЕРНОЙ ПЛАВКИ, заключающийся в определении температуры металла в конвертере по тепловому балансу плавки и непрерывном измерении состава отходящих конвертерных газов и расхода кислорода дутья, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности конвертеров за счет повышения точности контроля температурного режима конвертерной плавки, дополнительно измеряют расходы водорода, азота в отходящих конвертерных газах и по измеренным вели- чинам:определяют расход водорода, образующегося в результате диссоциации воды в конвертере, по зависимости
Н",Ю
"н (1="н (У H "(ö ф (t) "г т где V " "(4) — расход водорода, обра4< зующегося в результате диссоциации воды в кон0Г вертере, нм /мин;
У (t) — расход водорода в отхоt дящем газе, нм /мин, Ч (t) — расход азота в отхбдяг щем газе, нм /мин;
11д (tj C0 (g) — концентрация водорода и окиси углерода в отходящем газе, Й;
fg — стехиометрический коэффициент, равный 0,532; — время продувки, мин, и по рассчитанной величине определяют изменение температуры металла в конвертере 6 @ 4 ) путем учета г0 тепла на нагрев, испарение и диссоциацию воды в конвертере по зависимости где ц, Ъ, С вЂ” эмпирические коэффициенты, определяемые при помощи многофакторного регрессионного анализа, а текущую температуру металла в: конвертере Т(1) определяют по форму.ле где Т „ — начальная температура металла, С;
Тр„о„ вЂ” расчетная температура металла, определенная на основе теплового бао ланса плавки, С
1191470 "о — интегральный расходкислорода дутьяиа плавку,нм
М (1.) — текущий расход кислороог да дутья, нм /мин.
Изобретение относится к черной металлургии, конкретно к способам контроля и управления выплавкой стали в конвертере.
Цель изобретения — повышение производительности конвертера эа счет повышения точности контроля температурного режима конвертерной плавки.
Формулу для расчета расхода водо- 10 рода в конвертерном газе получают. из уравнения баланса кислорода в газовом тракте конвертера и соотношения между количествами дожигаемых в газовом тракте водорода и 15 окиси углерода и концентрациями этих газов в газовом тракте: где М вЂ” расход окиси углерода иэ
or конвертера, нм /мин;
Vpo — расход окиси углерода в отходящем. газе, нм /мин; — расход кислорода в подсасываемом в газовый тракт воздухе, который связан стехиометрическим соотношением с расходом азота 30 в газовом тракте, нм /мин. указанное соотношение между количеством дожигаемых газов и их концентрациями в газовом тракте имеет следующий вид:
К ОГ or
Решая уравнения (1) и (2) совместно, получают уравнение для определения расхода водорода в конвертерном газе
0r
K of 11 2 (+)
, М „(М „° (З)) g5
"t "г ° go ц+ 0or gy Nt к где Н (<) — расход водорода, образующегося при диссоциации влаги, попадающей в ванну конвертера, HM /MHH;
lн (Ц вЂ” расход водорода в отходящем газе, нм /мин, (1 (<) — расход азота в отходяг щем газе, нм /мин, " (t),CO (t) — концентрации водорода
l и окиси углерода в от-; .ходящем газе, %, 1— стехиометрический коэффициент, равный 2 21/79=
=0,532.
Интегральное количество конвертерного водорода за плавку колеблется на различных плавках в пределах 300-1300 нм . Предложенный спо" соб позволяет учесть колебания температуры металла, соответствующие указанному диапазону изменения интегрального значения водорода, равные
10-50 С, Путем обработки эксперименталь-. ных данных методом многофакторного регрессионного анализа для условий кислородно-конвертерного цеха полу-. чают уравнение для расчета изменения:температуры металла за счет расхода тепла на нагрев, испарение и диссоциацию воды в конвертере в зависимостй от расхода водорода в конвертерном газе:
1 ьтМ дуз е(Я1абe-Î0908 Ь Чн,ф
"гО (4)
Переписав уравнение (4.1 ннем коэффициентов а, )р. лучают к ь () .о е(" " (t))gg () н,о о о
3 1191470 4 где ЬТ () — изменение температуры
",0 металла за счет расхода тепла на нагрев, испарение и диссоциацию воды в конвертере, С; о () †.текущий расход водорода в конвертерном газе, нм /мин; способ. — время продувки, мин, а 0,583, g =2,7456, с =-0,9995 — 10 эмпирические коэффициенты, определяемые опытным путем.
% 9 юсч нсвт
"о о
1 о. 45
{7) Прирост температуры металла в ван- 15 не конвертера по ходу продувки определяют по следующей зависимости: где aT(t1 — текущий прирост темпераЮтуры металла в ванне кано вертера, С; . 25
Т
pac4 — расчетная температура металла в ванне конвертера к концу плавки, определяемая. по зависимости (2) о
Ф
C j ЗО но ч — начальная температура мео т алла, С, р — интегральный расход кислорода дутья на плавку, определяемый по статичес35 кому алгоритму, нмз о (t) — текущий расход кислорода дутья, нм /мин т — время продувки, мин.
Таким образом, с учетом получен40 ных зависимостей (5) и (6) получают формулу для определения текущей тем пературы.металла в ванне конвертера, йогрешность контроля температуры металла по результатам. сравнения расчетной температуры с фактической на 115 плавках составила 9,48 С.
На чертеже приведена блок-схема макетной установки, посредством которой. реализуется предлагаемый
Пример. Установка, показанная на чертеже, содержит блок 1 расчета интегрального расхода кислородного дутья, расходомер 2 .кислорода дутья, блок 3 управления, анализатор 4 состава отходящих конвертерных газов, расходомер 5 отходящих конвертерных газов, блок 6 рас- . чета текущего прироста температуры металла в ванне конвертера, расходомер 7 азота и водорода в отходящих конвертерных газах, расходомер 8 водорода в конвертерном газе, образующегося при диссоциации влаги, попадающей в ванну конвертера, блок 9 расчета изменения температуры металла sa счет расхода тепла на нагрев, испарение и диссоциацию воды в конвертере, блок 10 расчета текущей температуры металла и регистрирующий прибор 11, Блок 1 расчета интегрального рас, хода кислорода дутья выполнен 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 представлен в виде сужающего устройства с типовыми датчиками давления и перепада давления кислорода и его температуры. Блок 3 управления может быть выполнен, на» пример, в виде таймера, который выдает две чередующиеся между собой команды, сдвинутые во времени, например, в пределах от 0,2-2,5 с, определяемом экспериментально. о
Экспериментальные исследования показали, что учет изменения темпе ратуры металла из-за расхода тепла на нагрев, испарение и диссоциацию влаги в конвертере повышает точность контроля температуры металла в ванне конвертера. Среднеквадратичная
Анализатор 4 состава отходящих конвертерных газов может быть представлен, например, в зиде массспектрометра МХ-12)5. Расходомер 5 отходящих конвертерных газов выполнен например, в виде трубы Вентури с типовыми датчиками давйения и пе1191470 I
Блок 9 расчета изменения температуры металла за счет расхода тепла на нагрев, испарение и диссоциацию воды в конвертере может быть выполнен, например, иэ серийно выпускаемых аналоговых интегральных схем, реализующих следующую зависимость:
Блок 10 расчета текущей температуры металла выполнен в виде сумматора на основе серийно выпускаемых аналоговых интегральных схем.
Установка, реализующая предлагаемый способ, работает следующим образом.
Перед началом очередной плавки в блоке 1 расчета интегрального расхода кислорода дутья по статическому алгоритму рассчитывается интегральный расход кислорода дутья репада давления отходящих конвертерных газов и его температуры.
В качестве блока 6 расчета текущего прироста температуры металла в ванне конвертера могут быть использованы серийно выпускаемые аналоговые интегральные схемы, реализующие следующую зависимость:
Расходомер 7 азота и водорода в отходящих конвертерным газах может быть выполнен на основе серийно выпускаемых аналоговых интегральных схем, реализующих следующую зависимость:
or or ог "г or
М .М )V
Н 0г 100 1 г «100
В качестве расходомера 8 водорода в конвертерном газе используют серийно выпускаемые аналоговые интегральные схемы, реализующие следующую зависимость:
or к or "г or
Ч +Ь.
"г " „ог or
Н Сp
1 к ((Ъ+с En.lg (t)j g( а)е о
55 на плавку. начальную температуру .металла и расчетную температуру металла к концу плавки. По открытию отсечного клапана кислорода дутья по первому сигналу из блока 3 . управления происходит обнуление интеграторов блоков 6 и 9, а по второму сигналу запускается расходомер
2 кислорода дутья, анализатор 4 состава отходящих конвертерных газов и расходомер 5 отходящих конвертерных газов. С помощью блоков 6, 9 и 10 и расходомеров 7 и 8 на протяжении всей продолжительности продувки производится расчет текущей температуры металла в ванне конвертера, которая регистрируется регистрирующим прибором 11.
В табл. 1 и 2 приведены изменения измеряемых и рассчитываемых параметров на характерной плавке
Ф 342701, на которой основным источником выделения водорода в ванне конвертера является только влага, попадающая в ванну конвертера с шихтовыми материалами, и на плавке
Р 342948, на которой источником вьщеления водорода в ванне конвертера является влага, попадающая с шихтовыми материалами, а также вода, попадающая при прогаре кислородной фурмы. Температуру металла в ванне конвертера рассчитывают по уравнению (7).
На характерной плавке Ф 342701, на которой основным источником вьщеления водорода в ванне конвертера является только влага, попадающая в ванну конвертера с шихтовыми материалами, отклонения фактической температуры металла от расчетной на промежуточной повалке, полученные по предлагаемому способу составо ляют 13,558 С, а по известному спо- . собу — 14,49ОС, а в конце плавки соответственно — 3 087 и 10, 36 С.
На характерной плавке 11 342948, на которой источником выделения во-. дорода в ванне конвертера является влага, попадающая в ванну конвертера с шихтовыми материалами, а также вода, попадающая при прогаре кислородной фурмы, отклонения фактической температуры металла от расчетной на промежуточной повалке, полученные по предлагаемому способу составляют 0,565 С, а по известному спосоо бу — 35,58 С, а в конце плавки соот1191470
7 ветственно - 8,932 и 21,69 С. Следо- вательно, на плавках, в которых имеет место прогар кислородной фурмы известный способ определения температуры .металла дает наибольаую по5 грешность, а предлагаемый способ имеет более высокую точность контроля температуры металла в ванне конвертера как íà плавках, в которых имеет место прогар кислородной фурми, так и без прогара последней.
Таким образом, предлагае аяй способ позволяет точно определять температуру металла.
v о. л
Ф»
ССЪ
О1
I СЧ ! «n
С»
С Ъ
СЧ л.
Ю
МЪ
Ю О . л. л б л
ССЪ иЪ 00
СЪ
Ф Ф
ССЪ СЧ
00 О
ССЪ аСЪ
° С"Ъ
К С Ъ л л
С Ъ . СЧ
С Ъ
СЧ СЧ о л я »0
С,Ъ С Ъ
» л
СЛ,С 3
CV
Ф Ф
С"Ъ о
С4Ъ С Ъ
СЧ СЧ а фЬ йГЪ
Ю л
О1 л
С Ъ ИЪ
Ch С Ъ
Cl
O ь см и о ю О
II и
О о иЪ
МЪ
М л
00 л л
Ю
С Ъ ссЪ л л сч
Ю Ф л О
С Ъ
ССЪ
СЧ
СЧ
Ю
С Ъ
СЧ
Ch С Ъ
Ю Ю о о
СЧ
Ф о Я
Ю Оо
00 Я .
C)
Ф
D О
С ) ГЪ
Ю Щ
A 3 °
СЧ
СеЪ
У
v б
gg Ф
-+Р
-о ь и о иъ
С )
ССЪ
II а
11
IиЪ
СЧ л Ф л 1О а
CV СЧ
ОЪ С Ъ л л о о сО а ю
° . О л
С Ъ м»
С Ъ
СЧ
СЧ л
С Ъ л
Ю л
СЧ о е
Ю Ю о СЧ. О л
00!!
ct
CJ о .+э
« р
Г Ф н м. x
М
Ф ф
0Э о О
ССЪ О
II
Ь4
3 Ф
ССЪ О О
ССЪ
° \ Ф
ССЪ О
ill СС) в
ССЪ Л
° 1 . Фь О Л ф М ф о
Ф СЪ О л
ССЪ
° 1 о
СС\ Ф
Ю лЮ О О
CV л
«О о О
° ь
СЧ л
Е о
Й.+ о о
ll
I ! СЧ а
) a
l л оЪ О
° л л
С Ъ (Ъ О л л
СЧ ф . С Ъ
СЧ д Л л
СЧ с 94
О»
Х
I м
)) I
1 Ю и сО о о
«С Ch л
IC в оаж
Рф C4 Ж
CCI М й(Й
5 м а= . IЮ
CV л и
Р
a o
Ф
0I CV
С0 II
Д (о л
СЧ
< ) н м
g. o
4 ь б ь
CJ о„
4а
g
I1191470 О л О
СЧ в л е ф
O Ю о сч O ô ф 00 о.о о ф ф бъ 00
Ch Ch Oi
СюЪ о
Ю Ф Ф. о в О л бъ л» С Ъ о л. е Ф о
00 Е
° ч- СЧ
О (ФЪ Со С»» ф сО . 00
Ф % Ф б1 ° . С Ъ сО б1 О
Ф Ф Ф ф. Ф
all С Ъ о и о ф л а
«Ь Ch ОЪ
1191470
12 и о о л
an 1 о О 3 е
I
I о л
М1 м
М 1
1
1
1
1! о
X л ь
Я 3-с2
00 Ф М. а 1 сЧ О л л л а
00 Cn O а Л «О а а с1 О а л л ) ЧР О
4ГЪ л а
СЧ а СО л л
Сп л
М 1
М л м л
«ч
«Г
«ч л м
М\ о
О
Г4
КР
ll и о
«Г и
О о
1, .<Э
Iт
I—Ch
О л л О
00 О
Г4 а с ч0
Q0 л л
О . а о О О
О л л ° 1 сч м
О . Л а л л М л л м «ч
«Г и и
Ю
33
44 а
IЮ л сч I «n ! й:
1
+
1 ,. л о
Ot
«Г1 м
«Г
Il и о о
OO сч
«3
1I ь о
CI
I—
1 30
I .«0
«4 о
) I
СП С
О 00 л л л о ф л СО
1 Д т Ch м л л сч л
00 м л л
It
-а
4—
g О
an
«О
Il
° 4 и
3 I
I л
1 т
СЧ О м с0
OO «"1 л л
О сч
R. o
) 1 1 1 л
-+ — - о1 ь
tt ! лЭ
К, ) О л л (.Л О М
0 л л
Ж I
Х 1
X . I
1 аи 1 о и О а»
1
40 3
««3
I
Э 1
Ж 1
03 о
Pf
3
1. 1
1 ь
ы л4
I — !в,о л сч м
4-4
g. o
) о
--4-4 О
44 х?
«.Э
4Ч- л
М
3 1 И
В О«34Х
О, Q 3 и
СО 3:с й, 1 1
I
I
1
l
1
1 о
СП 4 о л Зл
О1 О О й
«4 С4 о в о в
«0 ж
Ф
03
СО о а
М СО л л л л о сч О 00 О л ° t O
01 СЧ а о о о
М\ О л QD о о о м м
Ch Ch О
I сО 1 сч 1
t о о
3 о !
I
«ч м I сч сч I
1191470
D а о
С Ъ сСЪ! Ф
В
Сф
v, Oì I
1- z
° ей
С Ъ an
С Ъ а л
СУс
CV СЧ а, СЪ иЪ 00 сСЪ л ССЪ а л ф О в о
С Ъ ф)
С О
00 л л
СсЪ ф О е» CV
00 л а Фь О
СЧ ф СЪ
СЧ а
СЧ а л т Я
С Ъ С Ъ
О
СЧ л
О0 о 3 сО л сГЪ
C4 Ch л а
О0 С Ъ
С Ъ сСЪ
С Ъ С Ъ
О о сО иЪ
v
C) СЧ О.
С Ъ 00 С4 Л»
iФ Ch а л а а
С Ъ С Ъ С Ъ
ОЪ л С Ъ
Ю СЪ ла Ф ° °
СЧ СЧ
О оо л л
СС1
ССа
С Ъ СС) л ь а
СЧ
С Ъ ф л а а О сСЪ сЪ сч л
an 0 а л
СЧ H. иЪ
СЧ с о о л
СЪ СЪ
Ch С Ъ сО а
С Ъ
СЧ
С Ъ в и л4 °
IвЂ”Ю м
0
Фк
v e
O л
v 1 t
o 1
ССЪ I м
1»1 «рэ
С3
00 0 о
0 . ю
СЧ С!Ъ лф е
СВ. а
С Ъ I ф
Ф! 0 сч л
СЪ 0Ъ а а
СЧ CV
СЧ
СЧ Q . .СЧ .СЧ л- О О Оо л л л л
00 СЪ С Ъ
СЧ 0 00 л
О л
СЧ о
Ю фЭ еч
L з. ц 6
СЕ лС S
Ф- 1Ф
СЧ Л ССЪ
О и л 00 л л л л
0Ъ О О е СЧ С Ъ С Ъ О тCV а 0 л
СЪ сСЪ СЧ а л
СЧ а
Ch O
00 сСЪ л л
СЧ
С Ъ С Ъ
Ф . О Ch о л а л о о
СЧ О
00 л
С Ъ
1 С а
Саа сЪ л е а л
СЧ Ch сСЪ О л
О л О л л л ф 00
С0 СЧ
СЧ
Ч0 а . а .CV
CV ф ч СЧ 00 а л л
an л О г о л л
° — 00
СЧ °
:1 о о о о о
° ф Ch Ф
О0 Ес Cn Cn Oa о о
С Ъ Ch л
3 I O
° I о о о
СЧ
СЧ an
СЪ
И Ю ле ЬС
";» k."
О Ф
О Ю .м са б вС Ъ 00 СЧ С» С 3 00 ) 0С е Л СГЪ а а л л л л
С Ъ С Ъ С Ъ 3
О 00 О СЧ
СЧ СЧ СЧ СЧ о о о о о о в ф ф ф an л
Ос Ос Ch Ch 00 сО
О СЧ СЪ
СЧ С Ъ an; aCa Л 00 0
16
1191470
1
1
I
31-i D
СЭ о с о м
М вЂ”
М
I-
cl
IС Ъ О сО
00 CV л л л л
О л
СЪ СЪ СЪ л
КСЪ
ИЪ
С0 л е л
ОЪ СЧ
° 1 л
° (:Ь а а
СЧ л
СО
ыЪ л
1
Фс —
-Ф
cl
+ о I о
1 к 1
Ю
Ю
СЧ О и
Ю
Ю сО
МЪ
Ch сО л
СЧ О
00 л л л
00 Ch иЪ иЪ
СЧ л л о л
МЪ
С Ъ О. О л .л л а а
4ю
О
>в й
ы ле л»
O х
I
Ъ
2.
1I
1
I I
1
1 о о ф ч
Ф и о мЪ
С Ъ е
lI СЪ л л л
ОЪ С Ъ О
00 О л сО л
С ) ф О О л л
О СЧ
СЧ
СЧ л л
ИЪ
<"Ъ
II
CV о х
D о
СЧ и
С Ъ л
СЧ л л аО СЪ л л
\О °
СЧ л о0 сО С Ъ
° с л
С Ъ CO
I/j
СЧ л л О
СЧ
Ю
СЧ иЪ н м (М
Ео
3 н у В
I
1
- Ц ез
g х
CO л сЪ л л
СЧ
СЧ СЪ
С Ъ л л
00 О
Ch CV О л
СО
Ю л л
Ю х
Ф о " о о
О1 ОЪ о
МЪ
СО о о
Ch 00 сО о
00 о
1Г\ О
СЧ
1
1
I
I ф х
X I A вон!
О С4>
00 М
Оо ОЪ
Ю
СЧ
I
Г
O0 O о
СЧ С Ъ н
ы ч а и >. н!
f6
qj
I о
4 о
I
1 З
1 O о ——
1 Ж х
93
М
Р сн ! u
I зс
lW - — о лэ
СФ м
x. с о г
С» 0> å б о л
Ю О
СО О о л
Ch
ФГЪ
Ch О л О
СО
СЧ
СЧ О л о
С Ъ
Составитель А.Абросимов
Редактор Т.Колб Техред A.Áàáèíåö Корректор С.Шекмар
Заказ 7121/24 Тираж 552 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР .по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Филиал ППП "Патент", г; Ужгород, ул. Проектная, 4
