Способ управления плавкой стали в конверторе

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

COUHAËÈÑTÈ×ÅÑHÈХ

РЕСПУБЛИК

А1 (19) (И) (51) 4 C 21 С 5/34

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ л

<,)--а < ()C ( аТ-а, .7, .

dT при 1=-=сопя t; при ()Т 60 С; при ьТ>60 С, С=а, аТ

G=a> 60

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (2l) 3897674/22-02 (22) 19.04.85 (46) 23.08.86. Бюл. В 31 (71) Всесоюзный научно-исследовательский и проектный институт систем автоматизации управления (72} В.А. Карлик, Ю.А. Успенский, В.М. Шефтель, Е.3. Кацов, Д.И. Туркенич, Ю, A. Романов и Э.А, Левин (53) 669.184.144.22 (088.8) (56) Патент Японии В 50-1602, кл. 10 J 154, 1975.

Патент США Ф 3666439, кл. С 21 С 7/10, 1970. (541 (57) 1. СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПЛАВКОЙ СТАЛИ В КОНВЕРТОРЕ, включающий контроль расхода кислорода и нейтрального газа во время продувки жидкой стали, а также состава отхо,цящих газов и изменение соотношения расходов кислорода и нейтрального газа, отличающийся тем, что, с целью повышения стойкосTH огнеупорной футеровки и снижения потерь легирующих элементов эа счет регулирования температурного режима плавки, дополнительно во время разогрева ванны измеряют температуру (Т) металла, вычисляют ее первую производную по времени, сравнивают ее с заданным значением скорости изменения температуры и отрабатывают превышение значения первой производной по времени над заданньм значением уменьшением расхода кислорода, а в случае снижения величины первой производной по сравнению с заданным значением отрабатывают ее отклонение увеличением расхода кислорода при сохранении постоянным суммарного расхода газов в дутье, вычисляют содержание углерода в стали по измеренным значениям расхода и состава отходящих газов, при достижении тем-; пературой металла критической по условиям футеровки конвертора тем пературы Т„ определяют разность между заданйым остаточным содержа-: нием углерода и его текур(им значением, определяют время ср выгорания углерода до заданного остаточного содержания его в стали, рассчитывают возможный прирост за это время температуры ьТ стали, рассчитывают соответствующую этому приросту температуры дозу G охладителя и вводят ее в агрегат для снижения температуры, причем в период снижения температуры, вызванной введенной дозой охладителя, поддерживают соотношение расходов кислорода и нейтрального газа равным его значению в момент достижения Т„р, затем продолжают продувку стали смесью кислорода и нейтрального газа с заданной скоростью изменения температуры до заданного значения углерода в стали и при очередном достижении Т про1(Р цедуру расчета и ввода охладителя повторяют.

2. Способ по п. I о т л и

1 ч а ю щ н и с я тем, что время с прирост температуры ()Т и величину дозы G охладителя определяют по формуламм

1252350

l 2

3 з 3

Cr О +С= †-Сг+СО где d С вЂ” разность между текущим значением содержания углерода в стали и заданным остаточным.

Изобретение относится к черной металлургии, а именно к процессам стали.

Цель изобретения - повышение . стойкости огнеупорной футеровки и снижение потерь легирующих элемен тов за счет регулирования температурного режима плавки.

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства, реализующего способ; на фиг, 2 - кривые характеризующие предлагаемый способ.

Футерованный сталеплавильный агрегат I оснащен трубопроводами

2 и 3 для подвода соответственно кислорода о н нейтрального газа (напрнмер, аргона Ar). Датчики 4 и

5 расхода О и Ar соединены с соответствующими входами регулятора 6 соотношения, выход которого связан с регулирующими клапанами

7 и 8 на линиях подачи соответственно аргона и кислорода, а третий вход регулятора 6 соотношения соединен с выходом регулятора 9 температуры. Причем клапан 8 имеет по отношению к клапану 7 отобратную характеристику.

Входы регулятора 9 соединены с эадатчиком 10 и блоком 11 формирования сигнала, пропорционального производной от изменения температуры стали во времени (dT/dc,).Äàò÷èê

12 температуры (Т) стали подключен как к входу блока 11, так и к одному из входов, вычислительному или упраляющему, блока 13, предназначенного для формировайия сигнала о достижении критического значения по условиям футеровки температуры (Т„ ) металла, вычисления величин

dT u G и выдачи соответствующего эадакяцего воздействия на дозатор

14, где < — времь,выгорания углерода до заданного остаточного содержания в стали; Т - прирост температуры; G — величина дозы охладителя . а,,а,а - коэффициенты, определяемые э по данным предыдущей плавки, Информация о количестве углерода в стали поступает с выхода блока 15 содержащего датчик для контроля расхода отходящих газов, связанного с

S диафрагмой 16, датчики определения их состава и элементы вычисления содержания углерода в стали по формулам

1О (С)=0,0333+0,00128 1

--=0,00536 /СО„, +СО ог дС

Ж где у — расход отходящих газов;

СОО, — содержание СО в отходящих газах;

СО д„ - содержание COz в отходящих газ ах.

Выход датчика 12 температуры н управляющий выход блока 13 соединены с входами регулятора 17 подачи охладителя.

Вариантом способа является непрерывный ввод охладителя после достижения Т„, причем эта операция используется в качестве регулирую щего воздействия для стабилизации температуры стали на уровне Т=Т„

Соотношение расходов кислорода и природного rasa при этом поддерживается на уровне, на котором оно находилось в момент достижения Т„ .

Значение Т„ выбирается в диапазоне 1680-1760 С и определяется экс35 плуатационнымн допусками примененной футеровки сталеплавильного агрегата.

Оптимальное значение скорости подъема температуры стали опреде40 ляется исходя из следующих зависимостей.

Процесс окисления железохромуглеродистого расплава подчиняется закономерностям, вытекающим из условий

4 равновесия суммарной реакции

1252350

Константа раннонесия этой реакции, зависящая только от температуры, может быть записана следующим образом: 2/ 3 а сг Рсо А

К =------ †--=f(T)=---+В, (2)

1гз Т 5, а„ сг о > где а; = (F i1 Г;, i=Cr, С; для практических целей ас, =1.

Таким образом, каждому уровню тег .10 пературы и/или парциальносо давления

СО соответствуют вполне определенные равновесные соотношения с.одержаний углерода и хрома. В случае, когда эта величина ниже фактического ее значения, предпочтительно направление развития реакции (!) вправо, при этом углерод подвергается окислению, а отношение содержаний хрома и углерода растет до достижения равновесного уровня лри данной температуре. Более высокое по сравнению с равновесным соотношение содержаний хрома и углерода ведет к преимущественному окислению хрома, д что продолжается до тех пор, по: а не будет достигнуто ранновеси< для данных условий соотношения хрома и углерода, 30

Иэ выражения (2) следует, что при прочих равных условиях предпочтительное окисление углерода (высо.кое равновесное значение соотношения а /» ) может быть достигнуто тд сг 35 соответствующим уменьшением парциального давления СО в образующихся газообразных продуктах реакции. Применительно к условиям аргонокислородного рафинирования это обеспечивается

40 увепичением доли аргона в дутьевой смеси, При заданной величине P сп равновесное соотношение содержания хрома и углерода определяется величиной константы равновесия, которая, н свою очередь, находится в обрат45 ной занисимости от температуры, причем, чем ниже величина К, (или чем выпе температура), тем выше равно весное отношение содержаний хрома

50 и углерода, т.е. тем вероятнее преимущественное окисление углерода при минимальных потерях хрома, Таким образом, процесс обеэуглероживания должен характеризоваться более низким Рс или повьппенной со долей аргона в дутье и максимально возможным уровнем температуры, О»пако поддержание низкого окислите. IE ш го потенциала дуть,я недопустимо уменьп|ает производительность с т »пепла вильно го агре гата, а чре змерный перегрев металла, целесообразньп1 с позиций термодинамики, неприемлем, так как ведет к разрушению футеронки и как следствие — I низкой ее стойкости и даже к авариям.

Следовательно, задачей оптимизации является выбор и поддержание необходимого окислительного потенциала дутья и проведение процесса в

TEIIIèåð»òóðHûõ условиях, гарантирующих минимальный угар хрома и удовлетворительную стойкость огнеупорной футеровки. Простого ограничения верхнего предела разогрева стальной наины недостаточно, так как большое значение имеет и скорость выхода температуры и оптимальную область. Чрезмерно высокая скорость подъема температуры является следствием избыточного окисления хрома, которое происходит с выделением большого количества тепла (реакция окисления хрома очень экзотермична, особенно при низких температурах).

;1ля оценки важности параметра скорости разогрева хромосодержащего расплава при его продувке аргонокислородными смесями .в лабораторных условиях были проведены эксперименты, результаты которых обобщены на фиг ° 2.

Согласно приведенным данным, выявляется оптимальная для данного содержания хрома скорость подъема температуры, при которой обеспечивается минимальный угар хрома. Левая часть кривой объясняется затягиванием процесса во времени, приводящим (кроме потери производительности) к преимущественному окислению хрома при пониженных температурах проведения начальной стадии процесса. Избыточный угар хрома наблюдается при поньппенной скорости подъема температуры, которая является следствием черезмерного окисления хрома.

Для расплавов, содержащих 16-ISX хрома, оптимальная скорость подъема температуры 8-14 С/мин, для содержащих 13-157. 10-16 С/мин.

Разогрев ванны следует вести с оптимальной скоростью до достижения предельно допустимого (критического) уровня температуры с точки зрения сохранения футеровки, такими темпе12

S ратурами являются 1680-1760 С (в эао висимости от содержания хрома) .

Таким образом, поддерживая заданнуюю скорость нагрева металла и ограничивая верхний предел роста температуры путем оптимального регулирования состава подводимого дутья и присадок охладителей, можно обеспечить минимальный угар хрома даже при высоких исходных его содержаниях.

Значения коэффициентов а<, а, а определяются по данным предыдущей плавки как величины, позволяющие согласовать результаты расчета с фактическими результатами прошедшей плавки.

Так а определяется как величина, обратная скорости выгорания углерода лри температурах, близких крити ческой, причем периоды, связанные с падением температуры иэ-эа ввода охладителя, из рассмотрения исключаются. а1=1/Чс, где Ч вЂ” фактическая скорость выгорания углерода, dc равная ----. Коэффициент а опреД f деляется как скорость подъема температуры стали и равна dT/d< на

Участках, не связанных с падением температуры вследствие ввода охладителя. Коэффициент аэ определяется Ф

Ф по формуле а =-- -- — где G

0Т" доза введенного однократно охладителя; ьТ вЂ” фактическое изменение

Ф температуры в результате ввода дозы G

Реализация способа состоит в следующем.

Под действием продуваемой через расплавленную сталь смеси 02 и Ar происходит (в основном) выгорание углерода в стали, эа счет чего ее температура повышается.. Значение производной от изменения температуры, вычисленное блоком 11, поддер52 350

45 живается на оптимальном уровне, установленном на задатчике 10, регуля"ором 9 температуры, вырабатывающим командное воздействие регулятора 6 соотношения кислорода и аргона в дутье, При достижении критического значения температуры стали в блоке 13 осуществляется вычисление дозы охладителя (руды) и по этому сигналу автоматическим доэатором 14 осуществляются взвешивание вычисленного количества охладителя и его ввод в агрегат, уровень максимального значения дозы охладителя, соответствующий снижению темо иературы стали на 60 С, выбран исходя иэ того, что при снижении температуры на величину, большую о

60 С, наблюдается заметное увеличение угара легирующих элементов, а меньшие до эы охладителя приводя т к более частому включению дозатора

14, что отрицательно скажется на динамике регулирования температуры.

При реализации способа с непрерывным вводом охладителя при достижении значения Т выход регулятора 17 подключается на вход автоматизированного доэатора 14, по которому передается задание на аналоговое дозирование материала. На вход регулирования регулятора 17 при этом поступает сигнал с датчика 12 температуры, а на вход задания — сигнал, пропорциональный Т„ с блока 13.

Таким образом, учет температурного режима плавки, введение в агрегат определенных доз охладителя для доведения значения углерода до заданного значения изменением расходов кислорода и нейтрального газа в соответствии с заданной скоростью изменения температуры позволяют повысить стойкость огнеупорной футеровки и сократить потери легирующих элементов.

1252350

«г

Фиг.!

Редактор А. Шишкина

Заказ 4589/27 Тираж 552 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, у . р л П оектная 4 в

Угар Cr, ад с.%

Ю 15 20 25

Снорость гюдьеиа темлературы, С/мин

Фиг. 2

Составитель А. Абросимов

Техред Л.Сердюкова, Коррек ор Т. Колб