Способ прогнозирования управляющих воздействий в конвертере и устройство для его осуществления

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 С 21 С 5/30

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР}

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4860182/02 (22) 23,08.90

{46) 23.01.93. Бюл. М 3 (71) Институт черной металлургии .(72) Ю.Ф.Вяткин, В.И.Головко, О.Н,Кукушкин, А.Б.Кузнецов, А.Г.Лукович, В.И.Лубен ец, М.В. Малахов, А. В. Ро та пов, B.Â.Ñì0êòèé. В.И.Скопин, А.Ф,Хасянов и

B.À. Kðà B÷å Hêî (56) Кобаяси С. и др, Измерение уровня шлака в конвертере с помощью микроволнового уравнемера, Тэцу То Хаганэ, 1987, т. 83, М

4, с, 164. (54) СПОСОБ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ УПРАВЛЯЮЩИХ ВОЗДЕЙСТВИЙ В КО BEPTE РЕ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО

ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к черной металлургии, преимущественно к производству стали в конвертерах, и может быть испольИзобретение относится к черной металлургии, преимущественно к производству стали в конвертерах, и может быть исполь. зовано при производстве и хранении расплавов в других процессах и металлургических емкостях.

Цель — повышение и расширение номенклатуры управляющих воздействий.

На чертеже представлена схема, поясняющая последовательности операций и устройство для реализации способа, На чертеже приняты следующие обозначения; 1 — ковертер, 2 — направление излучения, 3 — ванна. 4 — донные фурмы, 5— верхняя фурма, 6 — газоотводящий тракт, 7 —. антенна, 8 — высокочастотный блок, 9— блок обработки сигналов, 10 — индикатор, 11

„„.. Ы„„1789566 Al зовано при производстве и хранении жидких расплавов в других процессах и агрегатах, Способ заключается в том, что стабилизирующее воздействие осуществляют по достижении равенства времени на заполнение расплавом свободного пространства конвертера и заданного времени воздействия, Причем время на заполнение расплавом свободного пространства конвертера устанавливают по изменению уровня расплава во времени, а устройство для реализации способа дополнительно включает ячейку дифференцирования входных сигналов уровня расплава по времени, ячейку деления входных сигналов высоты свободного пространства конвертера и изменения уровня расплава, эадатчик времени воздействия технологических параметров, ячейку сравнения и индикатор на стабилизирующее воздействие. 2 с. и. ф-лы, 1 ил, — блок дифференциирования, 12 — блок деления, 13 — задатчик времени, 14 — блок сравнения, 15 — индикатор, Устройство содержит высокочастотный блок 8 с антенной 7, установленной над конвертером 1 в газоотводящем тракте 6 с направлением 2 микроволнового излучения в полость конвертера 1 параллельно оси верхней фурмы 5, и последовательно соединенный с высокочастотным блоком 8 блок 9 обработки сигналов с индикатором 10 уровня расплава Нт и высоты свободного пространства конвертера Нс, блок 11 дифференцирования входных сигналов уровня Нт расплава Нт по времени, блок 12 деления входных сигналов высоты свободного пространства конвертора Н на величи1789566 ну изменения уровня расплава Ут, задатчик

13 времени воздействия технологических параметров, блок 14 сравнения входных сигналов времени на заполнение расплавом свободного пространства tc> и времени воздействия технологических параметров . Тт и индикатор 15 на стабилизирующее воздействие. При этом один выход Н индикатора 10 уровня соединен с первым входом блока 12 деления, а другой выход Нт индикатора 10 уровйя соедийен с входом блока

11 дифференцированйя, выход Ут который (блок дифференцирования) соединен с вторым входом блока 12 деления, а выход tcn блока 12 деления соединен с первым входом блока 14 сравнения, второй вход tj. которой соединен с задатчиком 13 времени воздействия, а ее выход (блока 14 сравнения) соединен с входом индикатора 15 на технологическое воздействие.

Сущность способа заключается в следующем, После проведения контрольных плавок, длйтельность воздействия тт технологических параметров на стабилизацию уровня вводятся в эадатчик 13„ далее 25 подают донное дутье в конвертер 1 через фурмы 4 и осуществляют ломом и заливку жидкого чугуна. После этого на поверхность ванны в конвертере 1, установленном в вертикальном положении, непрерывно направ- 30 ляют микроволновое излучение 2 (с помощью антенны 7), вырабатываемое высокочастотным блоком 8 модулируемой частоты, Одновременно антенной 7 непрерывно принимают отраженное от поверхности ванны излучение. которое в блоке 8 смешивают, смешанное излучение поступает в блок 9 обработки сигналов и после обработки в этом блоке поступает в индикатор 10, на табло которого высвечива- 40 ется в виде величины уровня расплава Нт и высоты свободного пространства конвертора Нс, пропорциональных соответствующим сигналам. Параллельно эти сигналы . поступают соответственно в блок 11 диффе- 45 ренцирования и блок 12 деления, в которой после поступления из блока 11 дифференцирования сигнала, пропорционального изменения Чы уровня расплава Нт на величину

Нт за время Лт, производятделение сигна- 50 ла, пропорционального величине свободноio пространства конвертора Н на сигнал, пропорциональный величине Ум, тем самым определяют время « на заполнении расплавом свободного пространства конверто- 55 ра, Так как в то время (до начала. продувки) уровень ванны (металл) является постоянным, величина пропорциональная выходному сигналу с блока 12, представляет бесконечнуЮ величину. Сигнал с блока 12 поступает в блок 14 сравнения и сравнивается с сигналами, пропорциональными длительностям воздействия тт технологических параметров на стабилизацию. уровня, поступающих из задатчика 13. Так как сигналы тт определяется временами в пределах 60 — 350 с достижение равенства сигналов. пропорциональных временам на заполнение расплавом свободного пространства конвертора tcn и заданного времени воздействия rr не происходит, что определяет отсутствие сигнала на выходе ячейки сравнения 14 и отсутствие показаний на индикаторе 15 технологического воздействия, Далее в конвертер 1 опускают верхнюю фурму 5 на заданную величину и, подавая через нее кислород, начинают продувку. В процессе продувки кислородом в силу экэотермических реакций происходит рост температуры, образуются отходящие газы.

При этом происходит окисление кремния, марганца, железа, получаются окислы, образующие шлак, В шлак по мере продувки переходят. также флюсующие добавки, которые присаживаются в конвертер для удаления серы и фосфорЬ., количество шлака увеличивается по массе, объему и соответственно высоте, изменяется величина уровня расплава Нт и свободного пространства

Н в конвертере, что отражается на индикаторе 10.

Одновременно с увеличением уровня расплава в конвертере 1 с помощью излучающей антенны 7 и блоков 8, 9 продолжают определять текущие значения величин Нс и

Нт, а также с интервалом времени 5 t значения Ут и tcn, которую сравнивают с величиной (величинами) ty, определяя момент равенства tcn и tò. По мере протекания реакций рафинирования интенсивно возрастает вспенивание шлака с резким подъемом уровня расплава в конвертере.

С увеличением уровня ванны в определенный момент времени текущие значения

Нс, Нт и Ут достигают величин, при которых пропорциональный определенному значению «сигнал, поступающий с выхода ячейки 12, становится равным сигналу, пропорциональному величине тт (или одному As сигналов пропорционально заданных в задатчик13 временам на технологическое воздействие). При этом на индикаторе 15 высвечивается сигнал на введение оператором технологического воздействия через время t« произойдет выброс расплава иэ конвертера.

Исходя из величины t«. оператор имеет возможность выбрать то или иное воздействие на величину, учитывая задачи технологического процесса. Воздействие вводятся

1789566 оператором до момента; пока величина tcn не станет больше величины tT (или не примет отрицательное значение, что определяется изменением направления величины Нт, характеризуя падение уровня расплава).

После этого последовательность операций способа и работа устройства продолжается в том же порядке до окончания плавки.

В результате последовательности операций способа и обеспечивающего их реализацию устройства . достигается возможность выбора оператором технологического воЗдействия по управлению уровнем расплава в функциональной связи с конкретными условиями и технологией плавки при одновременном оптимальном поддержании уровня с предотвращением возможных переливов и выбросов продуктов плавки из конвертера.

Пример, Производится определение уровня ванны в 1,5-тонном конвертере в процессе продувки посредством предлагаемого способа и устройства для его осуществления.

После проведения ряда контрольных плавок в задатчик 13 введены длительности воздействия технологических параметров на стабилизацйю уровня по времени, равные: 100 с изменение высоты фурмы: 120 с — изменение расхода кислорода; 240 с— ввод вспомогательных материалов, В блок 9 обработки сигналов вводится значение высоты и пространства конвертера от днища до горловины 2,61 м. В конвертер с комбинированной продувкой залили чугун в количестве 1508 кг, установили рабочее значение расхода газа через донные фурмы

0,15 м /мин и подняли конвертер в вертикальное положение. При этом микроволновое излучение непрерывно от антенны 7 попадает на поверхность ванны 3, отражается от нее, Отраженное излучение попадает в антенну 7 и далее в высокочастотный блок 8, где смешивается с излучаемым сигналом, усиливается, фильтруется и далее приходит в блок 9, после дополнительной обработки в котором на индикаторе 10 отображается в виде значений Нт и Нс, Далее в конвертер опускается кислородная фурма

5 (фиг. 1), устанавливается рабочее значение расхода кислорода 5,6 мlмин. Фурма установлена на высоте 750 мм от уровня ванны. Продувка началась, На первой минуте продувки подана первая добавка извести в количестве 40 кг. После этого произведена корректировка расхода кислорода со снижением до 5,0 м /мин. Через 20-30 с после этого началась реакция ванны на первую . добавку, при этом растет уровень ванны и величина его изменения Ут, начал наводит5

55 ся шлак. По достижении времени tcn на заполнение свободного пространства конвертера, равного 360 с изменение уровня и его рост замедлились, присадили вторую добавку извести в количестве 40 кг. Последующее увеличение Ут и Нт определило вторую корректировку расхода кислорода с увеличением до 5,6 м /мин. Время заполнения свободного пространства tcn = 420 с. После кратковременного нарастания уровня ванны произошло падение при одновременном снижении величины изменения уровня.

Время заполнения свободного пространства стремится в бесконечность.

С целью интенсификации шлакообразования в этот момент (через 380 с продувки) подняли фурмудо 900 мм. Вновь начийается рост уровня ванны, одновременно увеличивается скорость окисления углерода. Резко уменьшается время с на заполнение свободного пространства конвектера при достижении т,п = 240 с индикатор 15 сигнализирует о необходимости в технологическом воздействии вводом вспомога-, тельных материалов, далее при tcn = 120 с поступает следующий сигнал на изменение расхода кислорода. Оператором принято решение при дальнейшем увеличении уровня произвести стабилизацию изменением высоты фурмы. После третьего сигнала— достижения времени на заполнение свободного пространства конвертера 90 с оператор снизил фурму до 800 мм, что привело после кратковременного интенсивного роста уровня ванны к его замедлению и падению до величины Нт = 1 8 м. После этого через 480 с продувки уровень ванны вновь начинает расти, величина его изменения Ут резко нарастает, а время на заполнение свободного пространства конвертера расплавом сокращается. При достижении величины tcn = 120 с, оператор с целью стабилизации уровня снизил расход кислорода до 5,0 м /мин, Произошла стабилизация процесса окисления углерода и уровня ванны с последующим свертыванием шлака и резким падением. С целью интенсификации процесса через 640 с продувки оператор увеличил расход кислорода до 5,5 м /мин. Уровень ванны и величина его изменения растет, время на заполнение свободного пространства резко сокращается.

По достижении величины 1сп = 240 с оператор в качестве технологического воздействия ввел 15 кг извести в смеси с плавиковым шпатом (4 кг). После этого изменение Ут уровня замедлилось (690 с) и далее (после

720 с продувки) вновь начало увеличиваться, время 4сл резко сокращается, последовательно достигая равенства времени tt на

1789566 технологическое воздействие вводом вспо- ... ному повышению и последующему интенмогательныхматериэловиизменениемрас- сивному снижению уровня расплава. По хода кислорода. По достижении величины окончании послепродувочного перемешиten = 90 с оператор изменил высоту фурм до вания конвертер наклоняется в горизон750 мм. С некоторым запаздыванием ванна 5 тальное положение для замера садится, падает величина изменения уровня температуры, отбора проб, доводки и слива

Ут, факел уменьшается. Ориентировочно.че- стали. Процесс прекращается. рез 760 с продувки фурму поднимают в ис.ходное положение и отключают кислород, Какследуетизпримерав.процессеконЭтот момент сопровождается кратковре- 10 кретной плавки с использованием способа менным подъемом уровня ванны, однако по- и устройства удалось не только избежать слеотключения кислородашлакосаждается выбросов из конвертера, но и достаточно и ванна садится. Дальнейшее послепроду- широком диапазонеуровня ванны осуществочное перемешивание нейтральным газом :. влять его регулирование, что определяет рэс увеличением его расхода до 0,45 м /мин и 15 ботоспособность устройства, основанного з дальнейшем снижением до исходной вели- .. на последовательности операций предлочины 0,15 м /мин приводит к кратковремен- женного способа..

tc, и = НсИт и определяют возможные управляющие воздействия на технологический процесс по результату сравнения tc,, со значенйем времени реакции ванны на эти йоздействйя, Формула изобретения

1, Способ прогнозирования управляющих воздействий в конвектере, включающий измерение уровня Нс в конвектере, операцию сравнения, отличающийся тем, что, с целью повышения точностй и расширения номенклатуры управляющих воздействий, определяют высоту Нс свободного пространства в конвектере и cl(opocTb

Чт изменения уровня ванны, вычисляют время tc. и. на заполнение свободного пространства расплавом по математическому выра>кению

2. Устройство прогнозирования управляющих воздействий а койаектере, содержащее антенну установленную над конвектером и соединенную через высокочастотный блок с блоком обработки сигналов, индикатор, от л и ч а ю щ ее с я тем, . что, с целью повышения точности и расширения номенклатуры управляющих воздействий, оно снабжено блоком деления, блоком дифференцирования, блоком сравнения и многоканальным задатчиком, причем первый выход блока обработки сигналов через блок дифференцирования соединен с первым входом блока деления,. второй вход которого соединен с вторым выходом блока обработки сигналов, а выход через блок сравнения соединен с индикатором, Многоканальный задатчик соединен с вторым входом блока сравне1789566

Составитель B.Юдин

Техред М,Моргентал Корректор З.Салко

Редактор С. Кулакова

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

Заказ 329 Тираж Подписное .

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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