Способ управления кислородным конвертером

 

Изобретение относится к черной металлургии , а именно к управлению конвертерным процессом, и может быть использовано для управления сталеплавильными цехами. В основу способа положено определение заданного значения содержания углерода на повалке конвертера в зависимости от марок стали в портфеле заказов, а также определение заданного диапазона температуры металла на повалке конвертера с учетом тепловых потерь металла во время ожидания сталевозного ковша, при сливе металла в ковш, вс время транспортировки ковша с металлом к установкам внепечной обработки и разливки металла и ожидания их готовности . 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (s1)s С 21 С 5/30

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Сэ= Сэн+20, (21) 4838401/02 (22) 12,06.90 (46) 07,10.92. Бюл, М 37 (71) Киевский институт автоматики им. XXV съезда КПСС (72) В.С.Богушевский, И.Л.Лигоцкий, H.A.Ñîðîêèí, Н,С.Церковницкий и Ю.С,Каменев (56) Авторское свидетельство СССР

М 450834, кл. С 21 С 5/30, 1968, (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ КИСЛОРОДНЫМ КОНВЕРТЕРОМ (57) Изобре;ение относится к черной металлургии, а именно к управлению конвертерИзобретение относится к области черной металлургии, а именно: к управлению конвертерным процессом и может быть использован для управления сталеплавильными цехами.

Целью изобретения является повышение производительности конвертера.

Пример. Определение заданного содержания углерода производится в зависимости от портфеля заказов и распределения вероятностей ошибок расчетов, Если имеется заказ на высокоуглеродистую марку стали и в портфеле заказов отсутствуют низкоуглеродистые марки стали или не готов состав с изложницами для последних, то заданное содержание углерода рассчитывается по формуле: где Сэ — заданное содержание углерода.j; ным процессом, и может быть использовано для управления сталеплавильными цехами.

В основу способа положено определение заданного значения содержания углерода на повалке конвертера в зависимости от марок стали в портфеле заказов, а также определение заданного диапазона температуры металла на повалке конвертера с учетом тепловых потерь металла во время ожидания сталевозного ковша, при сливе металла в ковш, вс время транспортировки ковша с металлом к установкам внепечной обработки и разливки металЛа и ожидания их готовности. 1 з.п. ф-лы, 1 ил, СНэ — заданное значение содержания углерода для нижней границы марки стали, %; д — стандартное отклонение в определении содержания углерода,%.

В этом случае содержание углерода на повалке Сл,, окажется выше значения, о соответствующего нижней границе марки, и при выполнении условия Сзн < Сп < Сзв производится выпуск плавки, а при выпол- О нении условия Сп СЗ — корректировочная фь, продувка. Здесь СЗ — заданное содержание углерода на верхней границе марки стали, %

° Э

Если в портфеле заказов имеются ниэкоуглеродистые марки стали, то заданное содержание углерода не корректируется и устанавливается равным среднемарочн му:

Сзн + Сзв (2)

Стандартное отклонение по углероду определяются для ста контрольных плавок по формуле

1766964

Х ((ЛСс Лсб)2 =1

+ 2,81 Vgi — 0,5 AGgg(i-j) hag = -0,066 Абие (12) 45 (13) 99 (3) где ЛС вЂ” среднее арифметическое отклонение по углероду для ста плавок, ;

ACci — абсолютная погрешность по углероду для i-й плавки,,»

Велйчины ACci и ACc рассчитываются соответственно по формулам:

iii?.i : -;.i. f, . .:ь..

ACci = Cci — Cnl (4) яю

AСс

ЛС = 100 (5) где Cci — содержание углерода в стали для

i-й плавки, определенное расчетным путем, oj.

Cni — содержание углерода в стали для

i-й плавки по хим. анализу, 7,,Содержание углерода в стали on ределяется в соответствии с формулой:

С=а С1+ cz Сг (6) где С вЂ” содержание углерода в ванне жидкого металла, %;

С1, Сг — содержание углерода, определяемое соответственно по материальному балансу и скорости обезуглероживания. Д; а1, аг — степени учета содержания углерода; определяемого по материальному балансу и скорости обезуглероживания, Здесь:

С Слбл+Счбч+ бч у с (7)

Ол + Оч + I Gp + K1 f в "ч ъ"1 - -.;. 1 где CJi, C> — содержание углерода соответственно в ломе и чугуне,, бл, бч, Gp, Од масса на плавку соответственно лома, чугуна, руды и известняка, т; а1 — коэффициент, характеризующий содержание двуокиси углерода в известняке и степень разложения последнего, ;—

Ь вЂ” коэффициент, характеризующий степень усвоения руды и содержание в ней кислорода;

k> — коэффициент, характеризующий среднюю скорость угара компонентов садки, т/мин;

Vc — скорость обезуглероживания металла, мин; г — продолжительность продувки, мин, Содержание углерода по скорости его выгорания

v

Сг= " (8) 5 где Р1, Д вЂ” коэффициенты.

1. 4

При достижении разности С-Сзв = 0,3% производят измерение содержания углерода и температуры зондом. Затем определя10 ют объем кислорода,, который необходимо подать в ванну для достижения заданного количества углерода

Vgi = f(Cx) — 1(Сз) — 0,5 AVg (l-1) (9)

15 где f(cж), f(C) — функции при соответствующих аргументах, равные

50Gc С при С 01 .

20 f(C) = (3,4+16С) Gc при С > 0;1

С (Сж Сз) (10)

Сж — содержание углерода в металле в момент взятия пробы, 7ь, 25 AVg(i-1) — погрешность в определении объема кислорода при нормальных условиях на предыдущей плавке, м;

Gc — масса садки конвертера, т; и температуру металла при продувке.

30:

ti = 1ж + 0,0005 Vgi Gc — 0,5 At(i-1) (11) где t — температура металла в момент взятия пробы, С;

35 At(i-1) — погрешность в определении конечной температуры в предыдущей плавке, ОС

При необходймости охлаждения плавки производят расчет охлаждающих материа40 лов

5,85 (тэ — тж ) где Лбиц — корректирующая масса известняка на охлаждение при дбдувке, т;

AG>a(i-1) — погрешность определения корректирующей массы известняка на охлаждение при додувке предыдущей плавки, т;

AHg — изменение расстояния от торца фурмы до уровня спокойного металла при додувке, эквивалентное по охлаждению добавке известняка,м, 1766964 ь = 0(1 — exр (— )) (16) где О, Р, д — эмпирические коэффициенты, равные соответственно 315 С, 2,9 и 9,4 для конвертера и 200 С, 4,02 и 13,3 для ковша;

N,N — текущий и последний номер плавки по кампании,футеровки агрегата, Количество теплоты, теряемой в окружающую среду излучением через горловину агрегата в течение рассматриваемого промежутка времени, определяем по формуле:

От=4,46 10 Х у ф D(Х вЂ” Тм

) () t2 +Тм

Производят проверку попадания значения температуры в заданные пределы, которые определяют по формуле: тзн(зВ) = тр + min(max) (14) где тзн, з — соответственно значения нижней и верхней границы заданного диапазона температур, С;

tp — значение температуры при разливке металла, С;

&min,/&max — соответственно минимальное и максимальное понижение температуры металла до разливки из-за теплопотерь; связанных со состоянием футеровки сталевозного ковша, моментом подачи его к конвертеру, состоянием летки конвертера, готовности .установок внепечной обработки и разливки к работе, С.

Потери теплоты в окружающую среду через стенки агрегата (конвертер, сталеразливочный ковш) рассчитывают по формуле:

Qoc = 60 а (tH — toc) SH (15) где Qoc — потери теплоты в окружающую среду через стенки агрегата, Дж; а= 9,78+ 0,07 (tH toc) — коэффициент теплоотдачи от стенки в окружающую среду с учетом излучения и конвекции, Втl(м С);

tH — средневзвешенная температура наружной поверхности кожуха агрегата по ходу кампании его футеровки, С;

toc — температура окружающей среды, ОС

$Н вЂ” площадь наружной поверхности агрегата, м; х — и родолжител ьн ость рассматри ваемого промежутка времени, мин, Закон изменения tH по ходу кампании футеровки получают аппроксимацией эКспериментальных данных согласно выражению где С1 — потери теплоты излучением через горловину агрегата, Дж;

Z — интегральная полусферическая степень черноты излучения материала в поло5 сти агрегата и равная 0,75 для огнеупорного кирпича и 0,73 для шлакового покрова поверхности металла;

Ъ у = -;- — коэффициент почернения поло10 сти агрегата;

Ze — эффективная интегральная полусферическая степень черноты излучения полости агрегата; ф — коэффициент диафрагмирования

15 стенками горловины определяемой по ее относительным размерам;

D(— диаметр горловины агрегата, м;

Кг — коэффициент, характеризующий темп остывания порожней полости вследст20 вие деаккумуляции теплоты активным слоем футеровки или металла в полости агрегата и определяемый экспериментальным данным падения температурЫ во времени (с . К );

Тм — температура металла в агрегате в

25 начале рассматриваемого промежутка времени, К.

Тепловой поток вследствие излучения струи металла прйего сливе из конвертера в ковш определяем по формуле:

Тм 4 (»стр CH R ScTp l { 100 ) (18) toc+273 41

35 где qc» — тепловой поток, Вт;

CH — коэффициент излучения абсолютно-черного тела, равный 5,62 Вт/(м К );

40 . — интегральная полусферическая степень черноты излучения металла, равная

0,28;

$стр. — площадь поверхности излучения струи металла, завйсящая от состояния (раз45 мера) летки конвертера, м, учитывая, что

$стр = а

2 1 (19)

50 стр

- г где а = $стр.н » — коэффициент пропорциональности (м мин 5); . тстр — продолжительность слива металла

55 из конвертера в ковш, мин, $стр.н — площадь поверхности излучения струи металла в начале кампании, м; тн — продолжительность слива металла из конвертера в ковш в начале кампании, мин, 1766964

30

55 и Тм >) (toe+ 274), что позволяет пренеба 4 речь абсолютной температурой окружающей среды, получаем формулу потерь теплоты излучением струи металла при его сливе из конвертера в ковш О тр, Дж.

О„р =60 С Х, а2(100) „р (20)

Тм 4.

Влияние тепловых потерь на изменение температуры металла в агрегате определяют по формуле

Д O (. y103У(G

Gl (ТgQoc, Ог, Qcтр) (21) где Х = 0,9 — коэффициент, учитывающий угар металла;

С = 880 — средняя удельная теплоемкость жидкого металла при средней температуре, Дж/(кг ОС).

В случае, если продолжительность какой-либо операции неизвестна, то подставляя минимально возможное и максимально возможное время определяют диапазон возможных значений величин понижения температуры металла до разливки из-за теплопотерь, связанных с состоянием футеровки сталевозного ковша, моментом подачи его к конвертеру, состоянием летки конвертера, готовности установок внепечной обработки и разливки к работе. Проверяют попадание значения температуры в заданный диапазон и в случае попадания температурный режим не корректируют, а при выходе за пределы диапазона, корректировку производят до значения ближайшей границы.

Пример. В 130-тонном конвертере необходимо выплавить металл для производства стали марки 35 ГС с содержанием углерода на повалке 0,28 . Стандартное отклонение контроля содержания углерода на массиве плавок составляет 0,063 . В портфеле заказов отсутствуют марки стали с более низким содержанием углерода. Сталь будет слита в ковш, в который после перефутеровки слито 15 плавок, продолжительность слива 5 минут, ковш находится под конвертером, установка внепечной обработки металла занята, минимальное время ожидания составляет 5 мин, максимальное — 30 мин, разливочная площадка готова к работе. Определяем заданное содержание углерода по формуле (1) СЗ = 0,28+ 0,126 =

=0,41 . Определяем содержанием углерода, при котором необходимо произвести измерение параметров ванны зондом: Сф = 0,37

+ 0,3 = 0,67%. Контролируют содержание углерода по формуле (6) и при достижении значения, равного 0,67 производят измерение параметров ванны, которые соответственно равны: Сж = 0,60, тж - 1590 С.

Определяем объем кислорода, который необходимо подать в ванну для достижения заданного содержания углерода V

16 0,60) 130-(3,4+ 16 0,41) 130-0,5 70 = 360 нм (Ж/9(И) =70 нмз.

Определяем температуру металла при додувке по формуле (11) ti = 1590 + 0,0005 360 130 — 0,5(-20) = 1624 С (Дф-1) =-20ОC).

Согласно технологической инструкции температура стали на разливке должна составить 1570 С, Понижение температуры при сливе металла в ковш, определенное по формулам (17), (20) составило 7,6 С. Минимальные потери теплоты через стенки и горлавину ковша, определенные по формулам (14)-(16) эквивалентны 5ОС, максимальные—

30 С. Минимальные сумарные потери теплоты эквивалентны 13 С, максимальные—

38 С, Таким образом, конечная температура будет в диапазоне 1586-1611ОC. Расчитываем количество охлаждающих материалов

Дйин -- — „ (1570 — 1586) = 0,72 т.

5,85

Испытание макета, реализующего техническое решение согласно изобретению показало, что использование способа контроля момента прекращения продувки кислородного конвертера позволяет повысить производительность конвертера за счетувеличения количества плавок, попадающих в заданные пределы с первой повалки на

10, что приводит к снижению себестоимости стали и повышает ее качество.

Формула изобретения

1. Способ управления кислородным конвертером, включающий определение содержания углерода и температуры металла, изменение расхода кислорода, положения фурмы, присадку сыпучих материалов, о тл ича ющийся тем,что,сцельюповышения производительности конвертера, измеряют содержание углерода и температуру металла на повалке конвертера, определяют тепловые потери футеровки сталевозного ковша, тепловые потери металла во время ожидания сталевозного ковша, при сливе металла в ковш, во время транспортировки ковша с металлом к установкам внепечной обработки и разливки, ожидания их готовности, определяют стандартное отклонение содержание углерода на повалке заданного

1766964

Составитель А.Абросимов

Редактор C,Êóëàêoâà Техред М.Моргентал Корректор Н.Ревская

Заказ 3522 Тираж 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 на массиве плавок, рассчитывают заданное значение содержания углерода на повалке как сумму значений нижней границы заказанной марки стали и удвоенного стандартного отклонения в случае отсутствия в портфеле заказов марок стали с более низким содержанием углерода или как среднемарочное значение в случае наличия в портфеле заказов марок стали с более низким содержанием углерода, корректируют диапазон заданного значения температуры металла на повалке конвертера в зависимости от величины теплопотерь, причем в случае неточного определения величины теплопотерь данный диапазон расширяют путем учета минимально и максимально возможных значений величины теплопотерь, по достижении содержания углерода заданного значения и температуры металла заданного диапазона прекращают продувку, причем, если на повалке конвертера содержание углерода в металле меньше

5 нижней границы заданной марки стали, то из конвертера выпускают металл, соответствующий марке стали, то из конвертера выпускают металл, соответствующий марке стали из портфеля заказов с более низким

10 содержанием углерода, а если содержание углерода в металле больше верхней границы, то осуществляют корректирующие операции по доводке содержания углерода в металле до значений, соответствующих за15 данной марке, 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что содержание углерода и температуры металла определяют зондовым методом.