Способ контроля шлакового режима

 

Изобретение относится к цветной металлургии, преимущественно к контролю и регулированию процесса Ванюкова (плавки в жидкой ванне). Целью изобретения является обеспечение устойчивой и безаварийной работы плавильного агрегата. Для ее достижения непрерывно измеряют амплитуды вибрации корпуса печи, формируют электрический сигнал, соответствующий спектральному максимуму амплитуд колебаний, вычисляют производную этого сигнала по времени и по изменению знака производной определяют изменение фазового состояния ванны расплава: моменту образования гетерогенного по магнетиту шлака соответствует изменение знака производной с "-" на "+", моменту окончания гетерогенизации шлака по магнетиту соответствует равенство нулю производной, наступившее после изменения ее знака с "+" на "-"

контроль осуществляют при концентрации кремнезема в шлаке 25 - 32%. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 С 22 В 7/04

ГОсудАРстВензый кОмитет

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 0 4 (л) ,0

) ь (21) 4739284/02 (22) 19,08.89 (46) 30.08.91, Бюл. М 32 (71) Отраслевой научно-технический комплекс "Союзцветметавтоматика" (72) В,П. Топчаев, Л.А. Казанский, А.Ю. Савельев, Л.И. Шварцер. Г.Н. Лукьянченко.

А.Н. Бурухин и Б.М, Сухинин (53) 669.531 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 817064, кл. С 21 С 5/30. 1979. (54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ ШЛАКОВОГО РЕУ И А (57) Изобретение относится к цветной металлургии, преимущественно к контролю и регулированию процесса Ванюкова (плавки в жидкой ванне). Целью изобретения являИзобретение относится к цветной метгллуогии, преимущественно к контролю и регулированию процесса Ванюкова (плавки в жидкой ванне).

Це;ь изобретени — обеспечение устойчивой и безаварийной работ.,i плавильного агрегата.

На фиг. 1 и 2 — графики, поясняющие способ.

Г р и м е р. Осуществление способа на печи Ванюкова в промышленных условиях при следу.ощих начальных значениях режимных параметров технологического процесса: производител-Нос гь по шихте 83 т/ч; расход кислородно-воздушной смеси (КВС) на зону пг авления 17,3 тыс.м /ч; содержание кислорода в КВС 70 ; средняя темпе. Ж „1673617 А1 ется обеспечение устойчивой и безаварийной работы плавильного агрегата, Для ее достижения непрерывно измеряют амплитуды вибрации корпуса печи. формируют электрический сигнал. соответствующий спектральному максимуму амплитуд колебаний, вычисляют производную этого сигнала по времени и по изменению знака производной определяют изменение фазового состояния ванны расплава: моменту образования гетерогенного по магнетиту шла,а соответствует изменение знака производной с "-" на "+", моменту окончания гетеГогенизации шлака llO магнетиту соответствует равенство нулю производной, наступившее после изменения ее знака с "+" на -"; контроль осуществляют при концентра,ии кремнезема в шлаке 25 — 32$. 2 ил. ратура расплава 1280 С; содержание кремнезема в шлаке 28-30;ь; содержание сульфидэ железа в шихте до 407ь.

/ля измерения виброакустических характеристик печи Ванюкова и последующего поиска и преобразования спектрального максимума амплитуды в электрический сигнал в ходе эксперимента использовали промышленную акустическую аппаратуру (аибоодатчик) со стандартным выходным сигналом (электрический ток 0-5 мА).

Как показали экспериментальные исследования, источником акустических колебаний, распространяющихся по объему ванны расплава и воспринимаемых корпусом печи Ван окова, являются ударные взаимодействия погруженных в расплав струй

1673617

55 окислительного газа с расплавом, колебания стенок образующихся газовых пузырей при их всплывании, а также ударные взаимодействия волн, образующихся íà nosepxности расплава, со стенками печи и падающими на поверхность ванны выбросами расплава и шихтой, Спектральный состав акустических колебаний, возникающих в толще и на поверхности ванны расплава, содержащей газовые полости, вследствие рассеяния и поглощения на них высокочастотной составляющей находится в основном в диапазоне 40 — 1000 Гц. Исследования амплитудно-частотного спектра акустических колебаний, воспринимаемых корпусом печи Ванюкова, выявили наличие максимума амплитуды (см.фиг.1): ш — частота, соответствующая максимальному значению амплитуды А амплитудно-частотного спектра (характеристики) колебаний I, измеренного в момент времени т; м г+ 1 — частота, соответствующая спектральному максимуму амплитуды Аг+-1, измеренному в момент времени r+ 1 (амплитудно-частотный спектр I). Величина максимума амплитуды акустических колебаний, а также значение частоты, соответствующей данному лаксимуму, в каждый момент времени зависят от интенсивности ударных взаимодействий, происходящих в ванне расплава, которые определяются интенсивностью продувки, плотностью и вязкостью расплава. При постоянном удельном расходе дутья с учетом небольшой вариации во времени плотности расплава интенсивность акустических колебаний в основном зависит от вязкости жидкой фазы, которая. в свою очередь, определяется cooTHolUQHvleM концентраций анионов s жидкой фазе ванны расплава, температурой, наличие твердофазной взвеси при гетерогенизации шлака, Твердофазная взвесь в процессе Ванюкова может образовываться из тугоплавких оксидов, содержащихся в шлаке, таких как магнетит, кремнезем, причем гетерогенизация шлака по кремнезему происходит в случае, если концентрация последнего в шлаке достигает 35-40 7,. При меньших концентрациях (28 — 32 ) гетерогениэации шлака по кремнезему не происходит.

Магнетит. будучи в жидком состоянии, снижает вязкость расплава (представляющего собой полидисперсную эмульсию штейна в шлаке) тем больше, чем выше его концентрация, вплоть до момента нась!щения, с которого начинается выделе ние магнетита в твердую фазу при этом наблюдается и ро гивополо:.нг . явление: вязкость расплава возрастает пропорционально содержанию в шлаке твердой взвеси магнетита.

Таким образом, переход шлака в гетерогенное по магнетиту состояние сопровождается изменением зависимости вязкости от концентрации магнетита в расплаве (штейношлаковой эмульсии), чему соответствует изменение знака производной по времени электрического сигнала с "-" на "+". Соответственно. при снижении содержания твердой фазы магнетита в гетерогенной штейношлаковой эмульсии знак производной меняется с "+" на "-" и производная равняется нулю по окончании гетерогениэации шлака.

На фиг.2 показано изменение во времени режимных параметров (а — расход

КВС: б — расход шихты), концентрации магнетита в шлаке (в), выходного сигнала вибродатчика (г), знака производной по времени от выходного сигнала вибродатчика (е), соответствующее описываемому эксперименту, Участки 1-V иллюстрируют соответствующие стадии эксперимента, I стадия — работа печи Ванюкова в установившемся режиме: производительность по шихте 83 т/ч; расход КВС 17,3 тыс.м. /ч; з соотношение расход KBC: расход шихты 208 м /т. Значение выходного сигнала виброз датчика 3,8 мА; производная выходного сигнала равна нулю, Шлак гомогенный, II стадия — постепенное снижение расхода шихты до 77 т/ч при повышении расхода KBC до 17 4 тыс.м /ч, при этом соотношение расход КВС: расход шихты составляет 226 м /т. Вследствие возрастания з соотношения расходов в ванну расплава поступает избыток окислителя — кислорода, в результате чего происходит переокисление железа с образованием магнетита, накапливающегося в шлаке, По мере накопления магнетита вязкость расплава уменьшается. в связи с чем амплитуда измеряемого виброакустического сигнала снижается, состветственно, снижается значение выходного сигнала вибродатчика до 3,5 мА; производная по времени выходного сигнала составляет 0,36 мА/ч. Шлак находится в гомогенном состоянии. !!! стадия — прогрессирующий процесс переокисления железа и, как следствие, нарастающая концентрация мэгне ита в шлаке достигает критического значения (в данном случае 20 ), при котором начинается гетерогенизация шлака по магнетиту через 2 ч после начала эксперимента. При сохраняющейся тенденции к нарастанию соотношения расход КВС расход шихты, достигающего в конце !!! стадии экспери1673617 мента значения 230 м /т (эа счет сохранения расхода шихты в среднем на уровне

77 т/ч при продолжающемся повышении расхода КВ С до 17 7 тыс.м /ч), наблюдается резкое изменение поведения выходного сигнала вибродатчика: в течение 1И стадии эксперимента его значение возрастает от исходного 3 5 мА до 4,2 мА, поскольку вязкость расплава, а следовательно, и амплитуда виброакустического сигнала с появлением твердой фазы и последующим нарастанием ее содержания в расплаве увеличивается. При этом производная по времени выходного сигнала вибродатчика составляет 0,6 мА/ч. Состояние шлака гетерогенное.

Таким образом, экспериментом доказано, что изменение знака производной по времени выходного сигнала вибродатчика с

"-" на "+" соответствует началу гетерогениэации шлака.

IV стадия — коррекция режима эа счет снижения соотношения расход KBC: расход шихты от исходного значения 230 м /т до з минимального 188 м /т за счет резкого увез личения расхода LUvlxTbl от 77 до 93 т/ч при снижении расхода К8С от 177,7 тыс. м /ч в з начале IV стадии до 17,5 тыс. м /ч в конце з при минимальном его значении в этот период 17,0 тыс,м /ч. Сокращение удельного

3 расхода окислителя (КВС) вызывает уменьшение концентрации магнетита в шлаке, вплоть до полной ликвидации твердой фазы, что отражается на поведении выходного сигнала вибродатчика; величи а которого снижается при осуществлении IV стадии эксперимента от 4,2 до 3 3 мА, что ссответствует уменьшению амплитуды виброакустического сигнала ввиду с1.ижения вяз,ости расплава по мере сокращения содержания в шлаке твердой фазы, при этом значение производной по времени cnrllana вибродатчика составляет 0,75 мА/ч. Состояние шлака гетерогенное.

V стадия — дости.кение гомогенного состояния шлака, произошедшее ерез 5 ч после началэ эксперимента: при этом продолжающийся рост соотношения расход КВС: расход шихты от начального значения 188 м /т до конечного для данэ ной (последней) стадии эксперимента

175 м /т (за счет увеличения расхода шихты от 93 до 100 т/ч при сохранении

50 расхода КОС на уровне 17,5 тыс.M /т не з вызывает изменения эначеl ия выходного сигнала вибродатчика, равного 3,3 мА, ввиду отсутствия в шлаке достаточного количества магнетита, влияющего на вязкость расплава, что отражается на виброакустических параметрах, воспринимаемых вибродатчиком, соответственно, производная по времени выходного сигнала вибродатчика в данном случае равна нулю, Состояние шлака в период проведения V стадии эксперимента гомогенное.

Таким образом, экспериментом доказано, что изменение знака производной по времени выходного сигнала вибродатчика с "+" на "-" при последующем равенстве производной нулю соответствует переходу шлака из гетерогенного состояния в гомогенное.

Практическая значимость изобретения заключается в том, что предлагаемый способ позволяет диагностировать состояние ванны расплава и своевременно предпринимать необхьдимые меры по предотвращению таких нежелательных ситуаций, как вспенивание расплава, потери ценных компонентов со шлаком, гет -" р о г е11 и э а ц и я ш л а к э (в г1 л о т ь д о обоазэвания "козла").

Фп1.мула изобретения

Способ контроля шлаково1о рож.лма преимущественно в печи Ванюкова путем измерения амплигуд вибрации корпуса печи, отличающийся тем, что, с целью обеспечения устоичивой 1 безаварииной работы плавильного BfpP.lBTB. вычисляют производную по времени электрического сигнала. соотввTcTflvloше о спектральному максиччму лм;1литуд колебаний, и по изменению знака лооизводнои опререлян.т изменение фазового состояния HBHHb pBcflllBpB; момечту образования гетерогенного по магнититу шлака соответ"T.âóåò изменение знака производной с "-" ча " -, моменту окончания гетерогенизации и лака по магнетиту соответствует равенство нулю производной, наступившее после изменения ее знака с "+" на "-", контроль шлаково. о режима ocóùåñòàëÿþò при концентрации кремнезема в шлаке 25-32 .

1673617

Qgi Му;,(1

Частота

4.М

° с

) - J.00 Ъ ,а 3М

М ж йа и т (а а N 0. с Q

/й4 аs a g фа 100 а r Z 0 4 0 0 фею,ю

Фаа1

Составитель Н.Миклин

Редактор Л.Веселовская Техред М.Моргентал Корректор А.Осауленко

Г

Заказ 2897 Тираж 378 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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