Способ прогнозирования сталеплавильного процесса

 

Изобретение относится к металлургии, конкретнее к прогнозированию процесса плавления стали в кислородном конверторе. Цель изобретения - повышение достоверности и точности прогноза изменения технологических параметров плавки. Способ прогнозирования сталеплавильного процесса включает измерение уровня расплава в емкости, температуру расплава и его технологических параметров, использование локальной модели плавления лома, определение момента окончания выгорания кремния, причем измерение температуры расплава осуществляют в момент окончания выгорания кремния и начала интенсивного выгорания углерода, и по ее величине корректируют локальную модель плавления лома. Момент окончания выгорания кремния определяют по первому максимуму сглаженной по времени функции изменения уровня расплава в емкости. 5 ил., 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU „„1595923

А1 (51)5 С 21 С 5/30

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ пРи п+1Т сссР (21) 4430286/27-02 (22) 24,05.88 (46) 30.09.90. Бюл. - 36 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт охраны труда и техники безопасности черной металлургии (72) Р>.И. Соколов, В.Д. )Кидков, А.Г. 111кловский, Е.F.. Седоусов, Н.А. Кудрин и А.Г. Лукович (53) 669.18(088.8) (56) Реджибожский Y.Я, Основы термо- . динамики и кинетики сталеплавильных процессов. Киев-Донецк: Вища школа, 1986. (54) СПОСОБ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ CTAJIFIIJIAВИЛБНОГО ПРОЦЕССА (57) Изобретение относится к металлургии, а именно к прогнозированию процесса плавления стали в кислородном конвертере. Цель иэобретения—

Изобретение относится к металлургии, а именно к прогнозированию про цесса плавления стали в кислородном конвертере.

Целью изобретения является повышение достоверности и точности прогноза изменения технологических параметров плавки.

Способ прогнозирования сталеплавильного процесса осуществляют следующим образом.

Опытные плавки проводят в кислородном конвертере емкостью 160 т, Удельный объем конвертера составляет 0,84 м /т, доля чугуна в металло2 повышение достоверности и точности прогноза изменения технологических параметров плавки. Способ прогнозирования сталеплавильного процесса включает измерение уровня расплава в емкости, температуру расплава и

его технологических параметров, использование локальной модели плавления лома, определение момента окончания выгорания кремния, причем измерение температуры расплава осуществляют в момент окончания выгорания кремния и начала интенсивного выгорания углерода, и по ее величине корректируют локальную модель плавления лома. Момент окончания ныгорания кремния определяют по первому максимуму сглаженной по времени функции .изменения уровня расплава в емкости.

5 ил., 1 табл. шихте — 732. Чугун заливают при 1300 С, Чугун содержит 4,2_#_ углерода . и 0 8/ кремния.

Р качестве шлакообразующих материа лов используют свежеобожженную известь с содержанием СаО 87-937, активностью 70-857,, известняк по ACT

14-64-80, плавиковый шпат по ГОСТ

76-18-83 и доломит по ТУ 14-8-232-77. ля продувки применяют технически чистый кислород, содержащий 99,57 О<.

Уровень расплава в конвертере контролируют с помощью автоматизированной системы контроля уровня расплава (АСКУР 0886).

1i595923 — П (t); сот (2) 20

%фа() Мво (ПЬ (t) ПБ 0 (t);

2по (t) = HFeo(t) + ЗПГс б (t) +

+ П,,(й) + 2П .„ (а) + П . (й) + (4) + 2П о й) — П е11,(<) 3

τ() — τ,() + τ()—

30 — П„,(t) — гп,,(t), (5)

ГееОз где П.(t) — поток i-й компоненты шла1 кометаллической эмульсии, характеризующей изменение 35 содержания этой компоненты в расплаве в результате химической реакции„ кг моль/с;

3. = С, Уе, Si, Nn, NnO,Si0<, FeO, 40

Ре 0»

П,,(), П„, (t), П 1= (t) — количество углерода, железа, FeO, поступающее 45 в расплав в момент времени t из шихтовых материалов, кг моль/с;

П (t) — поток газообраз 50 о, ного кислорода в систему, кг/моль/с;

ПСо(й), П C (t) †.количество образуют щегося в момент времени t газа СО ,и СОе s еистеме, кг-моль/с;

Ре оз(") количество образующегося в системе

Замер температуры осуществляют после прекращения продувки и повалки конвертера. Замер конечной температуры и взятие пробы на химический ана1 .5 лиз осуществляют также во время по" валки конвертера.

Расчеты по модели осуществляют на ЭВИ EC1033 °

Колйчественные значенияи динамика обезуглероживания, температуры и газовыделения описываются системой самосогласованных уравнений, основанных на законах сохранения массы веществ и энергии 15

П () = П (t) — rt„ (t) в момент времени t

Feg0g, кг.моль/с. где e(p о — доля кислорода, идущего еео на образование Ре<0

Температурный режим плавки описывается выражением йТ q(t)

dt сИ) — молярная теплоемкость

i--f компоненты газошпакометаллической эмульсии, Лж/кг моль.К; где С; где 0(t) — суммарное изменение количества тепла системы в единицу-времени, Дж/с;

c(t) — суммарная теплоемкость системы в момент времени

Лж/K.

Для g(t) имеет место соотношение

q(t) = П,() (Нт„о,+ 2Нг с

+ HT F,ä нт Fe) Пз;о () (н Г (Н Н со+ HT Гео НгFe) + о о О о

+ Псо (") (Нг с "T се + " г о Нтге) + (8) где Н . — энтальпия i-й компонентьг

T>,i газошлакометаллической эмульсии при температуре

Т, Дж/кг.моль;

Тр — температура загружаемых шихтовых материалов, К;

П вЂ” управляющая Аункция, характеризующая поступление извести в расплав, кг моль/с.

Суммарная тецлоемкость системы определяется выражением

c(t) Нр (t)c, + N (t)c +

+ Г1Ме И) cм + N 5 (t) с расп

+ Н р о (Й) с р + 11F++ 1) с ф е

С 0 Càá (9) 1 59592 м

N;(t) - количество i-й компо-.. ненты шлакометаллической эмульсии в момент времени t в расплаве,-., 5 раепа кг моль

N (t) - количество РЬ Оэ в pacFe o» плаве в момент времени кгпв моль, Согласно закону действующих масс

П „«) = < to(» Ne «) N eo «) /V(t) +

+ K>»()(T)N((t)N+ g(t)/V(t) 3 (10) 45 п„,(e) - к„„„,(т)к„„()к„,()/÷(å)

- К,„„О()И с (t)NÄÄО(t)/V(t);У

П ь)„(t) Кз 0 (t)N» N Рео()/V(t) ю где V(t) — объем жидкой фазы в момент времени t м»;

К (Т) — функция скорости химической реакции i-й компонен-. ты газошлакометаллической эмульсии, имеющая вид:

К;(Т) = КО exp ) - F,/Rt ), (11)

1 где R — универсальная газовая постоянная, Дж/моль К;

F.. — энергия активации химичес-! кой реакции с образованием 30

i-й компоненты газошлакометаллической эмульсии, Дж;

К вЂ” предэкспоненциальный множиО,. тель, соответствующий химической реакции. 35

Количество i-й компоненты эмульсии в момент времени связано с потоком этой компоненты соотношением

Лт.(t) = П .(t )dt, 1 где i: f Fe, С, Ип, Sio, Mn0, Я 0

Fe0, Ca0 ) (12) Плавление металлолома описывается выражением

А,(1 — cos 0 < (t

2(( (13) где коэффициенты А и А определяют 2 ся иэ условия

1у

S П (t1)dt i = — MFe, (14) 55 где М вЂ” масса лома

Fe

У

t — время полного плавления лома: и условия непрерывности функции в

6 точке максимальной интенсивности плавления лома t макс

Индивидуальность каждой конвертерной плавки в первые минуты продувки обусловлена физико-химическими параметрами загруженного металлического лома.

Время замера температуры определяют по появлению характерного первого экстремума на сглаженной кривой изменения уровня расплава во времени, обусловленной окончанием выгорания кремния, прекращением выделения энергии данной составляющей и некоторым замедлением реакции обезуглероживания по данной причине. Данное время возможно также определить по интенсивности газовыделения: количеству выделяющейся в единицу времени газовой фазы или при непрерывном замере температуры ванны по появлению характерного экстремума на кривой измерения температуры расплава во времени.

В применяемой локальной модели плавления лома (13) для определения всех ее параметров А 1, А, t t o необходимо как минимум дйукратное измерение температуры. Первые замеры производят во время появления экстремума, вторые — через 60 с продувки.

Измерив температуру в двух точках для каждой плавки, из выражения (Я) нахоДЯт Два значениЯ Л Fe (t), ОпРеДее

ЛЯЮТ А<к Aeq t „„, t И УтОЧНЯЮт ВИД функции H Fe (t). Далее, решая систему уравнений (1)-(13), осуществляют прогноз технологических параметров процесса.

Результаты расчетов по модели и непрерывных значений основных технологических параметров плавки приведены в таблице.

На фиг. 1 показаны диаграммы измерения уровня расплава в конвертере, полученные с помощью АСКУР 0886; на

Ьиг. 2 — расчетные кривые, характеризующие скорость плавления лома; на фиг. 3 — результаты прогноза по модели температуры ванны; на фиг. 4 результаты прогноза содержания углерода в расплаве по ходу продувки; на фиг. 5 — результаты прогноза изменения количества образующейся СО в единицу времени, Кривые 1 на фиг. 1-5 соответствуют ведению процесса с применением легковесного лома (плавка Р 1), кривые 2 — лома средней крупности (плав-, i 1595923 о

Темпер атур а, С

Время выхода на заданное значение углерода +

9N плавки прогнозируемая с адаптацией локапьной модели плавления лома прогнозируемая без адаптации локальной измеренная в конце продувки действительное прогнозируемое без адаптации модели плавления лома прогнозируемое с адап тацией локальной модели плавления лома модели плавления лома

19 57"

19 40"

19 58"

19 48"

19 20"

19 47"

19 27"

19 10"

19 36 "

1636

1631

1634

1616

1611

1612

1621

1623

Содержание углерода в конце продувки на плавке N - 1 — 0,08 ; N 2 — 0,10 ;

У 3 — 0,09%, ка В 2),кривые 3 — крупногабаритного локальной модели плавления лома

1 ° .йома (плавка Р 3); отличающийся тем, что, Из представленных в таблие дан с целью повышения достоверности и точных следует, что измерение темпера ности прогноза технологических паратуры расплава в момент выгорания ос. метров сталеплавильного процесса, оп5 новной массы кремния и адаптация на ределяют момент окончания выгорания основе данных измерений локальной кремния, а измерение температуры модели плавления лома и модели про Расплава осуществляют в период с моцесса в целом приводит к повыщению мента окончания в»горания кремния до

1очности прогноза изменения темпера» начала интенсивного выгорания угле-. тур» расплава и содержания углерода рода и по ее величине. корректируют .в металле, локальную модель плавления лома.

Ф о р м у л а и з о б Р е т " я 2. Способ по п. 1, о т л и ч а ю1. Способ прогнозирования стале шийся тем что момент окончания, f5

Ф плавильного процесса, .включающий выгорания кремния определяют по перНзмерение уровня расплава в емкости, вому максимуму сглаженной по времени температуры расплава и его технологи-, функции изменения уровня расплава в ческих параметров и использование емкости.

Температура металла и время продувки до заданных значений углерода на основе измерений и прогноза по самосогласованной металлической модели конвертерного процесса с адаптацией и без адаптации локальной модели плавления лома

1595923

8

6

5 ф

2

У 2 3 4 5 б 7 8 У О 2 Ф 6 8 (О 12 1Ф t6 )8 20 дреме npcey&ru, им . Время. арадубки,мин.

Фиг.1

О 2 4 6 8 30 S2A 46/В 20

Ьремя продубки. мин.

4t.z

1595923

Ы,=

/ 8 Е 1Я ф r6 18 30

Время прЮуб а мин

ФЬр. 4

0 2

10 !2 Ю f6 Ю 3g

Время пробубщ, мин э

Составитель Б, Яковлев фиг. 5

Редактор А. Лежнина Техред М.Ходанич Корректор Н. Король

Тираж 502

Заказ 2890

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СЧСР

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

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