Способ управления конвертерным процессом

 

Изобретение относится к автоматизации конверторного производства стали. Цель - уменьшение вероятности выбросов и сворачивания шлака, уменьшение угара марганца и расхода шлакообразующих на плавку, увеличение рафинирующей способности шлака и уменьшение потерь металла. Существо изобретения заключается в том,что в период интенсивного окисления углерода на текущей плавке определяют дисперсию скорости окисления углерода, в зависимости от которой определяют поправку к заданному значению количества кислорода, накопленного в шлаке на следующую плавку. 7 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (si> 4 С 21 С 5/30

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4295427! 31-02 (22) 11.08,87 (46) 07.04.89. Бюл. М- 13 (7 1) Карагандинский металлургический комбинат и Московский институт стали и сплавов (72) В.В.Нам, Б.Н,Окороков, Л.В.Ронков, А.Н.Полушкин, 3.И.Гамалей, В.Г.Каныгин, В.И.Максимов, В.И.Богомяков, Г.А.Гуревич и В.И.Герман (53) .669. 184(088.8) (56) Патент Японии Р 55-161012, кл. С 21 С 5/32, 1980. (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ КОНВЕРТЕРНЫМ

ПРОЦЕССОМ

Изобретение относится к автоматизации металлургических процессов и может быть использовано в кислородноконвертерном производстве стали.

Целью изобретения является уменьшение вероятности выбросов и сворачивания шлака, уменьшение угара марганца и расхода шлакообразующих на плавку, увеличение степени удаления вредных примесей и снижение потерь металла.

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства для реализации способа; на фиг. 2. ° .7 — изменение параметров конвертерного процесса.

Блок-схема (фиг. 1) включает в себя устройства 1 и 2 для. измерения расхода и химического состава отходящих газов, устройство 3 для изме(57) Изобретение относится к автоматизации конверторного производства стали. Цель — уменьшение вероятности выбросов и сворачивания шлака, уменьшение угара марганца и расхода шлакообразующих на плавку, увеличение рафинирующей способности шлака и уменьшение потерь металла. Существо изобретения заключается в том что в период интенсивного окисления углерода на текущей плавке определяют дисперсию скорости окисления глерода, в зависимости от .которой определяют поправку к заданному значению количества кислорода, накопленного в шлаке на следующую плавку. 7 ил.

1 табл.

2 рения расхода кислорода, устройство

4 для определения перед началом продувки рациональной кривой измерения количества кислорода, накопленного в шлаке, устройство 5 для определения скорости окисления углерода, устройство 6 для определения скорости поступления кислорода в шлак, устройство 7 для определения дисперсии скорости окисления углерода в период

его интенсивного окисления, устройства 8 для определения количества кислорода, накопленного в шлаке, устройство 9 для определения отклонения контролируемого количества кислорода в шлаке от его рационального значения, устройство 10 для определения необходимых управляющих воздействий (изменение высоты фурмы, рас1470774 хода кислорода или подачи шлакообразующих), устройство 11 для определения после окончания продукции рациональной кривой изменения количества кислорода в шлаке для данной плавки, соответствующей найденному значению дисперсии скорости окисления углерода, устройство 12 для определения поправки для рациональной кривой на следующую плавку, Для определения моментов начала и конца периода интенсивного окисления углерода предложена следующая методика, использующая упрощенное выражение для определения коэффициента использования кислорода на окисление .углерода, Определение коэффициента использования кислорода на окисление углеро- 2О да

o, s {cog + {co, — ф (ы ) gv„ а с где K — коэффициент использования о кислорода продувки на окисление углерода, доли, .(СО .„, 30 (СО д — концентрации в отходящих газах азота, диоксида и оксида углерода соответственН09 ДОЛИ9

7„ — расход отходящих газов, м /мин, Ча — расход кислорода, подаваемого через фурму, м /мин.

Определение сглаженного коэффициента использования кислорода на окис- 40 ление углерода:

Ко (ь )=1(а (о ) 1 +Ко (- ) (" Д,) 9 (2)

9С Л где К (I. ) — значение сглаженного

02 1 коэффициента .использова-4 ния кислорода на окисление углерода в момент времени с, доли, Ка (; ) — значение коэффициента, аг определенного по форму 5О ле (1), в момент времени с доли о л

Ko (;,) — предыдущее значение коэффициента, доли; — весовой коэффициент экспоненциального фильтра сглаживания.

Определение момента начала периода. интенсивного окисления углерода:

Т„= с; 9 если К„(; ) К (кр), (3)

2 .о2 где Т„- момент начала периода интенсивного окисления углерода, который фиксируется, когда впервые от начала продувки выполняется условие превылС шения значения Ка (I. ) не2 которого критического уров,.с ня Ка (кр), который определяется по формуле: и .Х Ко

К (кр)

О

Il (4) лорода на окисление углерода íà i-й плавке, доли, lI — количество предварительно"проведенных плавок, шт.

Определение момента окончания периода интенсивного окисления углерода:

Т „= о;, если Kî ("; )- .- - Kî (êÐ) 9 (5) оz где Т вЂ” момент окончания периода инМ тенсивного окисления углерода, который фиксируется, когда впервые от начала периода интенсивного окисления углерода выполняется условие лС превышения К (кр) значения

Ка (л;).

На фиг. 2 представлен процесс изменения коэффициента использования кислорода на окисление углерода (кривая 13), а также изменения erq сглаженного значения (кривая 14), Критический уровень К< (кр) представлен линией 15. Точке А соответствует количество кислорода, использованного на продувку к моменту времени Тц 9 а точке  — его количество к моменту времени Тк.

Способ осуществляют следующим образом.

Перед началом продувки с помощью устройства 4 определяют рациональную кривую изменения количества кислорода, накопленного в шлаке.

Во время продувки измеряют с помощью устройств 1-3 расход и химичесс где KII (i) — среднее значение козффиZ циента использования кис1470774 — 0 () — э при,, ЧО () » Ч (T) °

Ч " ыл и Ч01 ()-;ЕЧО (I)

Х о » o (>>), при Ч, (ь) а Ч (j y)

О2 ) О ( о, ь — О (6) ;»Ч,," (-.) ч рациональное значение количества кислорода, накопленного в шлаке, в момент времени продувки, м, 55 рациональное количество кислорода, накопленного в шлаке, для момента начала периоГДе, VII (i) да интенсивного окисления углерода, м ; .:Ч,," (r) риода интенсивного окисления углерода, м, кий состав отхоцящих газов, а также расход кислорода, по данным измерений рпределяют скорость окисления углерода с помощью устройства 5, а с помощью устройства 6 — скорость поступления кислорода в шлак, которая интегрируется в устройстве 8, где производится контроль количества кислорода в шлаке, значение которого срав- 10 нивается в устройстве 9 с соответствующей ему рациональной величиной и в зависимости от найденного здесь отклонения в устройстве 10 производится определение необходимого управляюще- 15 го воздействия.

В период интенсивного окисления углерода в устройстве 7 производится определение дисперсии скорости окисления углерода, значение которой после 20 окончания продувки используется в устройстве 11 для определения рациональ ной кривой изменения количества кислорода в шлаке для данной плавки, соответствующей этому значению дисперсии Ч . Полученная кривая сравнивается в устройстве 12 с рациональной кривой, определенной перед началом продувки и определяется значение поправки, учитывающей влияние неконтроли-30 руемых параметров на параметры рациональной кривой количества кислорода в шлаке, которая будет использоваться на следующей плавке.

Связь дисперсии скорости окисления углерода во втором периоде с рациональным количеством кислорода в шлаке объясняется тем, что оба эти параметра тесно связаны с окисленностью шлака, т.е. с количеством окис- 40 лов железа в шлаке. Рациональное количество кислорода в шлаке соответствует некоторому оптимальному уров ню окисленности шлака, когда шлак «ктивен, жидкоподвижен, что важно для успешного протекания рафинировочных процессов, и в то же время не приводит к резким колебаниям процесса окисления углерода, что способствует к быстрому подъему уровня ванны и выбросам шлакометаллической эмульсии.

Дисперсия скорости окисления углерода. является критерием неравномерности процесса окисления углерода. Поэтому между дисперсией скорости окисления, углерода и отклонением количества кислорода в шлаке от рационального существует взаимосвязь, формализация которой может быть проведена статистическими методам,например,методом наименьших квадратов по данным проведенных опытных плавок. Эти плавки должны характеризоваться расширенным контролем параметров шихтовых материалов, чтобы выборка для определения зависимости содержала данные плавок с близкими к средним значениям химического и фракционного состава лома и шлакообразующих, стабилизированным состоянием футеровки для минимизации влаияния на параметры зависимости неконтролируемых обычно параметров.

Испытания способа контроля и управления кислородно-конвертерной плавкой осуществлялись на 350-тонных конверторах.

Рациональную кривую изменения количества кислорода в шлаке определяют перед плавкой по следующему математическому выражению:

XV (Ы) — рациональное количесто во кислорода, н акопленного в шлаке, для момента окончания пе1470774 - Чо (< j суммарный расход кислорода продувки на момент времени продувки

M3 .

5 средний суммарный расход кислорода продувки, использованный к мо;7 Ч (т) менту начала периода интенсивного окисления углерода, мз, причем 2 UOI (I) — 6000 мз (II) —.средний суммарный рас

Х ход кислорода продувки,15 использованный к мо30

„ Чр (I) = 2225 ° )Si) +925 (Р),; (7)

; Ч (II) =625 fSi) +1906 (Pj, (8) где (Si) — концентрация кремния в чу- 35

+ гуне, диапазон колебаний во время испытаний 0,70,8Х, /; Р1„— концентрация фосфора в чу-, гуне, диапазон колебаний -40

О, 7-1, 37., 7..

Определение вида математического выражения для определения рациональной траектории изменения количества кислорода в шлаке производят по дан- 45 ным плавок, на которых такие характеристики шихтовых материалов как фракционный состав лома, химический состав лома и шлакообразующих, состояние футеровки конвертора и т.д.

50 среднее на основе измерений и оценок экспертов. Определение коэффициентов этого математического выражения производят по данным тех плавок из выборки, на которых ход продувки со- 55 провождался лучшими технологическими показателями (например, отсутствие менту окончания периода интенсивного окисления углерода, м, причем, Чо (II) = 20

13000 мз .

Значения, Чо (I) и .ЕЧ (II) определяют заранее по данным предварительно проведенных плавок. Пля определения рационального количества кис- 25 лорода в шлаке на момент начала и окончания периода интенсивного окисления углерода используют следующие эмпирические выражения: выбросов, выоская степень удаления вредных примесей, низкая окисленность шлака и т.д). Определение коэффициентов уравнения рациональной кривой производят для моментов начала и окончания периода интенсивного окисления углерода методом наименьших квадратов. На фиг. 3 представлен ход процесса накопления кислорода в шлаке (кривая 16), зона его рационального изменения (о бласть 17), а также кривая изменения скорости окисления углерода (кривая 18). Данные проведенных плавок позволяют также определить характер взаимосвязи между отклонением количества кислорода, накопленного в шлаке, от его рационального значения и дисперсией скорости окисления углерода в период интенсивного окисления углерода, которые представлены на фиг. 4 и 5, где показана с связь между Р и Ь Z V о на моменты с о начала периода интенсивного окисления углерода и окончания этого периода соответственно. По этим данным аппроксимированы уравнениями первого порядка использованные зависимости.

В период интенсивного окисления углерода, т.е.,при изменении суммарного количества кислорода от 6000 до 13000 м, производят определение дисперсии скорости окисления углерода по формуле: (Ч Ч (i))>

D (9)

"с и.где П вЂ” дисперсия скорости окисления углерода, кг/мин ;

V — среднее значение скорости окисления углерода в этот период, кг/мин;

n — количество измерений скорости окисления углерода

U (i) в течение перида инC тенсивного окисления углерода, определяемое дискрет- ностью этих измерений, которая составляет 0,1 мин.

После окончания продувки определяют траекторию рационального изменения количества кислорода в шлаке, соответствующую найденной в период интенсивного окисления углерода дисперсии

",корости этого процесса, по формуле

1470774

10 (I) — — -" —, при QV (с) Kv() () -Ч()"(II) X о ", при, Ч () V() (II)

Ч (C) — Г Ча (I) .ЕЧо () (10) v, (-) = де ХЧо (") +V z(I) углерода соответст» 45 вующее найденному зна-.: чению 01(, м, которое определяется по формуле рациональное количест- 10 во кислорода в шлаке, соответствующее найденной ПЧ, на момент с времени продувки о

M3 ° 15 — рациональное количество кислорода в шлаке на момент начала периода интенсивного окисления углерода, соот- 20 ветствующее данной

В)(, М3, ОПРЕДЕЛЯЕМОЕ с по формуле

;2у„(()= ч„(1) — (А,+А, и„),(11) 25 щл где ЧО (Ц вЂ” значение количества кислорода в шлаке на момент интенсивного окисления углерода, из-30 меренное по ходу продувки

А,А, — эмпирические коэффициенты, определенные предварительно методом 35 наименьших квадратов по данным плавок, причем А = -315,2, А, = 0,14862, X.V (II) - рациональное количест- 4р во кислорода, накоплен-. ного в шлаке на момент окончания периода ин- тенсивного окисления (11);» Ч (11)-(В, В,О,Д, ((2) м) где ", Va (II)- значение количества кислорода, накопленного в шлаке, на момент окончания периода ин- тенсивного окисления углерода, измеренное по ходу продувки,м3

В,В, — эмпирические коэффицио енты, определенные перед началом испытаний, причем В = -437,5, В„= 0,1831.

Затем определяют поправку для рациональной кривой изменения количества кислорода в шлаке для следующей плавки по формуле

Ь, ()= Xv,","()-;еv,,"() (13) где д Ч (() — поправка к рациональМ)) 2 ной кривой изменения количества кислорода, накопленного в шлаке, на момент времени продувки с на следующей плавке, м .

Определение рациональной кривой на следующей плавке производят с учетом найденной поправки по формуле V () = XVа() + Ь. .ЕЧ, 6,), (14)

1)) л где, Ч ((.) — значение рационально02 го количества кислорода, накопленного в шлаке, для следующей плавки на момент времени продувки с, м, ьи

:ЕЧ (() — рациональное количестoz во кислорода, накоп-:— ленного в шлаке, для следующей плавки, определяемое по формуле (6), м .

На фиг. 6 и 7 показаны зависимости коэффициента удаления фосфора от отклонения суммарного кислорода, накопленного в шлаке, от его рационального количества на моменты начала и окончания периода интенсивного окисления углерода. Область А соответствует выборке плавок, на которых рациональная кривая не корректировалась, а область  — выборке, на которых велось корректирование рациональной кривой по дисперсии скорости

1470774

Параметр

Расход извести, т

Степень удаления, %: марганца фосфора серы

Содержание железа в шлаке, %

Количество выбросов, %

24,100

22,300

76,03

85,3

71,4

86,4

13,28

11,37

Оф

Ð,2 окисления углерода в период интенсивного окисления углерода, Представленные зависимости показывают, что предлагаемое изобретение позволяет уменьшить погрешность оценки состояния шлака.

В таблице представлены данные о параметрах опытных и сравнительных плавок на момент промежуточного скачивания шлака, Результаты показывают, что применение изобретения позволяет снизить расход извести на плавку, угар марганца, содержание железа в шлаке, а также количество выбросов 15 металла и шлака, кроме того увеличивается степень удаления фосфора и серы. опытная сравнительная

Формула изобретения

Способ управления конвертерным процессом, заключающийся в определении перед началом продувки для текущей плавки заданной кривой изменения количества кислорода, накопленного в шлаке, в зависимости от количества поданного кислорода, определении по ходу продувки по данным измерений расхода и химического состава отходящих газов, а также расхода кислорода, скорости окисления углерода и количества кислорода, накопленного в шлаке, определении необходимых управляющих воздействий в зависимости от отклонения количества кислорода, накопленного в шлаке, от его заданного значения, о т л и ч а ю щ и й— с я тем, что, с целью уменьшения вероятности выбросов и сворачивания шлака, уменьшения угара марганца и расхода шлакообразующихся на плавку, увеличения степени удаления вредных примесей и снижения потерь металла, дополнительно в период интенсивного окисления углерода, определяют дисперсию скорости окисления углерода определяют после окончания продувки заданную рациональную кривую изменения количества кислорода в шлаке для данной плавки, соответствующую найденному значению дисперсии скорости окисления углерода, и определяют поправку к заданной кривой на следующую плавку, 1470774 К, frЯ

ИИЮ

80О

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 й»

Фиг. Л g у„цз иап

Риг. S

1470774

+ оо зао + по +абдо ) 1 7 ю

-2Щ О . +яо +409 +600

Фиа7 дЖфЩиЗ

Составитель A.Ëáðàcèìoâ

Редактор Н.Рогулич Техред Л.Сердюкова Корректор . р

С. Черни

Заказ 1553/29 Тираж 530 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытия р м п и ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат Патент, г. Ужг р д, у

1t

У о о л. Гагарина 101