Способ управления конвертерной плавкой

 

Изобретение относится к черной металлургии, конкретно к управлению кислородно-конвертерным процессом. Целью изобретения является улучшение утилизации теплоты ванной. Эта цель достигается тем, что определяют степень окисления конвертерных газов до CO<SB POS="POST">2</SB> в полости конвертера и изменяют амплитуду и частоту колебаний положения фурмы до обеспечения максимального содержания CO<SB POS="POST">2</SB> в конвертерных газах. Периодическое изменение положения фурмы вызывает колебания уровня металлошлакогазовой эмульсии. Когда фурма находится в нижнем положении, ванна вспучивается вследствие увеличения ее газонасыщенности и осаждается при движении фурмы вверх. Металлошлакогазовая эмульсия во вспученном состоянии поглощает теплоту верхних частей футеровки, нагретых продуктами дожигания CO до CO<SB POS="POST">2</SB> в те периоды, когда фурма находится в верхнем положении. Изменяя амплитуду и частоту колебаний положения фурмы, обеспечивают максимальное содержание CO<SB POS="POST">2</SB> в конвертерных газах, следовательно, и максимальную степень нагрева верхних частей футеровки, при последующем омывании которых ванна получает максимальное приращение теплоты. Это дает возможность переработать дополнительную массу лома. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (19) (И) (511 4 С 2 С 5 0

6Л . И1Р8

ПАТЕНТ(,,:,: ".:., (ДЯ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPCKOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Е. Ь; .

Н = К Qv+ f(f) + К при V (0,15 Чц, для второго периода

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4334900/23-02 (22) 30. 11.87 (46) 07.07.89. Бкл. - 25 (71) Киевский институт автоматики им. XXV съезда КПСС (72) В,С.Богушевский, Н,A.Ñîðîêèí, И.Л.Лигоцкий и В,А,Ляшенко (53) 62 1.745.3 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 870411, кл, С 21 С 5/30, 1977. (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ КОНВЕРТЕРНОЙ

ПЛАВКОЙ (57) Изобретение относится к черной металлургии, конкретно к управлению кислородно-конвертерным процессом, Целью изобретения является улучшение утилизации теплоты ванной, Эта цель достигается тем, что определяют степень окисления конвертернь;х газов до СО в полости конвертера и изменяй ют амплитуду и частоту колебаний положения фурмы до обеспечения максиИзобретение относится к черной металлургии, а именно к управлению кислородно-конвертерным процессом.

Целью изобретения является улучшение утилизации теплоты ванной.

На фиг. 1 приведена схема устройства для реализации способа управления конвертерной плавкой; на фиг.2-4— схема алгоритма управления периодическим изменением положения фурмы.

Управление конвертерной плавкой осуществляют по периодам путем изме2 мального содержания CO в конвертер1 ных газах. Периодическое изменение положения фурмы вызывает колебания уровня металлошлакогаэовой эмульсии.

Когда фурма находится в нижнем положении, ванна вспучивается вследствие увеличения ее гаэонасыщенности и осаждается при движении фурмы вверх. 1"(еталлошлакогазовая эмульсия

\ во вспученном состоянии поглощает теплоту верхних частей футеровки, нагретых продуктами дожигания СО до

СО в те периоды, когда фурма находится в верхнем положении, Изменяя амплитуду и частоту колебаний положения фурмы, обеспечивают максимальное содержание С0 н конвертерных газах, следовательно, и максимальную степень нагрева верхних частей футеровки, при последующем омывании которых ванна получает максимальное приращение теплоты. Это дает воэмож ность переработать дополнительную массу лома. 1 з.п. ф-лы, 6 ил. нения положения Аурмь относительно уровня спокойной ванны, расхода кислорода и ввода шлакообраэующих материалов по формулам: для первого периода

H = К при V 0,15 V, (2) 1491889

ЬН ЬН или

Й = К при 0,25 Ч» Ч, ПРН (A, - А(, ) (О, (б ц- Ь ) (К

5 ш (3) для третьего периода (4) (5) К при — 0,75(0 (0,75

К + и при - 1,5 (ц « (-0,75) или 0,75 U 1,5 (6) Н деля емый, например, по балансово-статистичесили

Н-К, +u, 15 ч *ч,, + К при0 1,5 (7)

Сы- К5 1

Н К +11

GHm K7y

30 для четвертого периода

И Кз при Ч 0,85 Ч„, С )0,1

H — полокение фурмы относительно уровня спокой- . 4Q

; ной ванны, калибр; где

И- — - На"./М (ь) ф (A К1О) + К11 (6

V—

Ъ ч; ч, — К при U a (-1,5) (8)

Ф у (9)

ll К1 " K IIQII Ч h 0,85 Ч, С g 0,1 (1О) среднее значение положения фурмы, относительнО кОтОрОго прОис» 45 ходят ее периодические изменения, калибр; расход кислорода при нормальных условиях, м /мин; функция, определяемая насыпной массой лома, калибр; фактический объем кислорода, израсходованный за определенное время продувки, м ; расчетный объем кисло« рода на продувку, опрекому уравнению;

А — сигнал об акустической характеристике продувки, Х; (i-1), i - индексы предыдущего и текущего значений измеряемого параметра с дискретностью, например, 15 с;

Л Л

Ьон 61 — начальное и текущее значения промежутков времени между резким изменением температурного режима в рабочем пространстве конвертера и температурного перепада охлакдающей воды на фурме, с;

ЬН вЂ” амплитуда изменения положения фурмы,калибр;

0 Н вЂ” начальное значение амо плитуды изменения положения фурмы, калибр;

С, Ся — масса плавикового ц1 щпата н извести, кг;

С - заданное значение содержания углерода в металле, Х; . U — управляющее воздействие на положение фурмы относительно уровня спокойной ванны, калибр, К,, К, ..., Кп — коэффициенты.

Периодическое изменение положения фурмы производят согласно зависимостям

hH {n+() hH N + К1Ъ прибит 6 Н(II-i) 1 (Ñ0 „ f сО (м-I1(13) 1491889 или

ОН (n«i) Н «+ при hHn < Ь Н<„ (nii) n «3 при бН а бН „, 1 с г

Cp U CO (n «) >

20 (14) (15) (16) . циента К на 0,75 калибр вьппе. Значения К,. = 1,06 калибр мин « ». м

f(g) = 3 калибр в случае легковесного лома, f() = 0 при насыпной массе лома в пределах 1,4-1,8 т/м и й((11) =

0,75 калибр в случае тяжеловесного лома, Переход к второму периоду осуществляется в момент подачи 157 расчетного объема кислорода, если к этому моменгу наводится жидкоподвижный шпак, о чем свидетельствует снижение уровня акустической характеристики продувки (датчик - микрофон типа МД-59, измеритель — вторичный прибор типа КСП) и появление шлакового наслоения на фурме. Если жидкоподвижный шлак не наводится, то переход к второму периоду осуществляется в момент подачи 25Х расчетного объема кислорода с одновременной присадкой плавикового шпата. Значения коэффициентов К = 16,5 калибр, К+ = 30 с, К = 2 кг/т стали.

ДН „„- ЬН - К„ при ЬН„7 d Н11,) ) с 1 (CO,n ICO,(n i) где ч — скорость изменения положнния фурмы, калибр/с;

К,,К,> — коэффициенты; — степень окисления конвер1 терных газов до СО в по2 лости конвертера; п-1,п, — индексы предыдущего, текуи+1 щего и последующего значений уставок управляемого параметра, Управление конвертерной плавкой включает статический расчет шлакообразующих и охлаждающих материалов и динамическое управление процессом, Статический расчет включает определение массы материалов, которые вводят в конвертер порциями..Масса и время ввода добавок определяются принятой технологией. Например, вводится известь 35-407. на дно конвертера, 307. — после продувки 15Х расчетного .объема кислорода, 25-30X— после продувки ЗОХ расчетного объема кислорода, известняк 50X — после продувки ЗОХ расчетного объема кислорода, 50X — после продувки 60Х расчетного кислорода, плавиковый шпат— после продувки 857 расчетного объема кислорода.

Динамическое управление процессом продувки осуществляется следующим образом.

Момент начала продувки определяется опусканием фурмы до рабочей отметки и подачей в конвертер кислорода, Например, для 130-тонного конвертера эти значения соответственно равны

45 калибр и 300 м /мин.

Для ngpaoro периода продувки положения фурмы относительно уровня спокойной ванны поддерживают на значении, определяемом расходом кислорода, насыпной массой лома и опытом предыдущей плавки.

При повьппенном расходе кислорода увеличивается глубин реакционной soны и ухудшаются условия шпакообразования. Уменьшение насыпной массы лома приводит к быстрому его растворению в начальный период продувки, что снижает температуру ванны и затягивает ход продувки, При переходе к второму периоду продувки по сигналу об объеме продутого кислорода Ч

= 0,15 V+ на следующую плавку устанавливают значения коэффициента К на 0,75 калибр ниже, чем в предыдущей, а при V 0,15 V íà следующую

/ плавку устанавливают значение коэффиПереход к третьему периоду продувки осуществляют исходя из шлакового режима ванны, если требуется изменить положение фурмы относительно уровня спокойной ванны более чем на 0,75 калибр. Если требуется изменить этот параметр более чем на 1,5 калибр, то одновременно с изменением положения фурмы изменяют расход кислорода и вводят добавку извести или плавикового шпата. Значения коэффициентов

К = 50 мз /мин, K> = 4 кг/т стали, 1491889

Определение степени окисления конвертерных газов до СО> в полости

15 конвертера производят по формуле (co 1 с, (17) степень окисления угле СО рода до СО в полости конвертера.

Для определения о измеряют ам,э плитуду колебаний давления газа в конвертере и верхней части подъемно25 го гаэохода на резонансных частотах и разрежение в нижнем сечении кессона и рассчитывают по формуле где

20 со со СОг где я„, с(СΠ— удельные тепловые эффекты реакции горения углерода ванны соответственно роСО и 35

СА, кДж/кг; — с учетом колебательных число степеней свободы движения одной молекулы соответ- 40 ственно СО и СΠ— объемы соответствен со co чь, чк но ванны и полости конвертера, м ; — амплитуда колебаний 45 газа в конвертере,Па; — частота колебаний давления газа в рабочем пространстве кон-. вертера, Гц; 50 скорость обеэуглероживания ванны конвертера, кг/с, 0,536 К 8 (19) К = 0,36 калибр/Х, К = 103; К

0,02 калибр/с.

Переход к четвертому периоду продувки осуществляют в момент подачи

85Х расчетного объема кислорода, причем при производстве ниэкоуглеродистого металла (С (О, 1X) уменьшают значение положения фурмы во избежание переокисления металла и шпака.

Коэффициент К 3 калибр, Во втором и третьем периодах продувки производится периодическое изменение положения фурмы для обеспечения максимума догорания СО в СО в полости конвертера, Изменение положения производят с постоянной скоростью К, 15 калибр/с. В начале второго периода устанавливают начальное значение амплитуды изменения по,ложения фурмы &,Н = 7,5 калибр. Определяют степень окисления конвертерных газов до СО в полости конвертера. Увеличивают амплитуду колебаний положения фурмы (К, = 1 калибр), что при неизменной скорости ее перемещения приводит к снижению частоты

О 268 & рай со (Ч + Vg ) у А ю. ю,ъЛ. Ы.

«1СО„ колебаний. Производят выдержку времени, равную запаздыванию отклика в объекте управления, например для рассматриваемого конвертера 30 с, и определяют степень окисления конвертерных газов до СО в полости конвертера, Сравнивают результаты определения с предыдущим значением и производят следующий шаг управления согласно алгоритму (фиг.3). где &р - амплитуда колебаний дав,ф ления газа в верхней части подъемного гаэохода,Па; — частота колебаний давлеа ния газа в верхней части подъемного газохода, Гц;

Ч„,Ч вЂ” объемы соответственно кессоиа и подъемного гаэохода, м ; — удельная теплота сгорания

CO

СО от догорания конвертерных газов, кДж/м ;

К вЂ” коэффициент пропорциональности, определяющий расход подсасываемого воздуха при нормальных условиях в зависимости от разрежения в нижнем сечении кессона, мз /(с Па);

| р — разрежение в нижнем сечении кессона, Па.

Устройство для реализации предлагаемого способа содержит датчики 1-7 расхода кислорода (например, диафрагму), положения фурмы (например, сельсин), акустической характеристики продувки (например, микрофон 1Щ-59), 1491889!

О давления газа в конвертере, в газоходе и разрежения в нижнем сечении кессона (например, преобразователи

II tf

Сапфир ), температурного перепада охлаждающей воды на фурме (например, дифференциальная термопара), соединенные с соответствующими измерителями 8-14 (например, вторичные приборы серии АКЭСР). Измерители 11 — 13 соединены с первым вычислительным блоком 15 (собранным, например, на блоках вычислительных операций БВО системы АКЗСР) определения степени окисления углерода до CO в полости конвертера. Выход блока 15 подключен к второму вычислительному блоку

16 определения амплитуды колебаний положения фурмы, соединенному с генератором 17 напряжения, выход которого подключен к регулятору 18 положения фурмы. Второй вход регулятора

18 соединен с третьим вычислительным блоком 19 определения управляющих воздействий, к которому, кроме того, подсоединены измерители 8-14. Выход блока 18 соединен с приводом 20 управления фурмой, а выход блока 19 с клапаном 21 управления расходом кислорода и приводом 22 ввода сыпучих материалов. Выход блока 19 соединен также с входом блока 16, Блоки

16 и 19 выполнены, например, на микропроцессоре К-1-20.

Устройство работает следующим образом.

Информация о расходе кислорода с измерителя 8, положении фурмы с измерителя 9, акустической характе.ристике продувки с измерителя 10, температурном перепаде охлаждающей воды на фурме поступает с датчиков

1, 2, 3 и 7 в соответствующие измерители, причем в измерителе 14 определяется значение промежутка времени между резким изменением температурного режима в рабочем пространстве конвертера и температурного перепада охлаждающей воды на фурме Ь . Напряжения, пропорциональные входным параметрам, поступают на третий вычислительный блок 19, который вырабатывает управляющие воздействия по управлению расходом кислорода массой и

1 моментом ввода сыпучих материалов и положением фурмы (схема алгоритма управления на фиг.2-4). Управляющие воздействия по расходу кислорода и вводу сыпучих материалов поступают соответственно на приводы 20 и 22, которые отрабатывают эти воздействия !

Информация о давлении газа в конвертере, газоходе и разрежении в нижнем сечении кессона поступает соответственно с датчиков 4-6 в соответ10 ствующие измерители 11-13, С выхода измерителей напряжения, соответствующие входным параметрам, поступают на первый вычислительный блок 15, в котором определяется степень окисле15 ния углерода до СО в полости конвертера. Выходное напряжение блока 15, пропорциональное степени окисления углерода до СО в полости конвертера, поступает во второй вычислительный

20 блок 16 в котором производится определение амплитуды колебаний положения фурмы (схема алгоритма управления изменением положения фурмы представлена на фиг.5 и 6). Выходное напряжение блока 16 поступает на генератор 17 напряжения, который вырабатывает напряжение и подает его на вход регулятора 18, на который также подается опорное напряжение с тре30 тьего вычислительного блока 19. Регулятор отрабатывает суммарное воздействие, обеспечивая изменение положения фурми с амплитудой, рассчитанной в блоке 16 относительно определенно35 го в блоке 19 положения. (Испытание макета устройства, реализующего способ показало, что использование предлагаемого способа

40 управления по сравнению с известным позволяет повысить. массу переработанного лома на 2,7Х за счет более эффективного использования теплоты дожигания С0 в СО в полости конвер45 тера. Повышение массы перерабатываемого лома приводит к увеличению производства стали.

Формула и э обре т е н и я

Способ управления конвертерной плавкой, включающий измерения положения фурмы относительно уровня расплава, расхода кислорода, температурного перепада охлаждающей воды на фурме и акустической характеристики продувки, а также изменения по ходу продувки положения фурмы, расхода кислорода, массы и момента подачи

1491889

10 щпакообраэующих материалов, о т л и.ч а ю щ.и и с я тем, что, с целью улучшения утилизации теплоты ванной, дополнительно определяют степень окисления конвертерных газов до СО в полости конвертера и изменяют амплитуду и частоту колебаний положения фурмы до обеспечения максимального содержания СО в конвертерных газах.

2. Способ по п,1, о т л и ч а.ю— шийся тем, что, с целью повышения точности управления, между последовательными изменениями амплитуды и частоты периодического изменения положения фурмы производят выдержку времени, равную запаздыванию отклика в объекте управления на это изменение, 1491889

Фиг 5

1 49I 889 ии@июявЮ

@фью м сма4 л аем pfru

EDur, б

Составитель А.Абросимов

Редактор В,Петращ Техред Л.Сердюкова Корректор С.Шекмар

Заказ 3829/27 Тираж 530 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r Ужгород, ул. Гагарина, 101