Способ и устройство для влияния на выделение газов реакции в металлургической емкости

Авторы патента:


Способ и устройство для влияния на выделение газов реакции в металлургической емкости
Способ и устройство для влияния на выделение газов реакции в металлургической емкости
Способ и устройство для влияния на выделение газов реакции в металлургической емкости

 


Владельцы патента RU 2608940:

ПРАЙМЕТАЛЗ ТЕКНОЛОДЖИЗ АУСТРИА ГМБХ (AT)

Изобретение относится к металлургическому производству. Технический результат – увеличение улавливания газов, образующихся в результате реакции. Согласно предложенному способу осуществляют влияние на выделение газов (4) реакции в металлургическом емкости для создания расплавленных металлов из загружаемых материалов, содержащих скрап (1) и чугун (3). При этом газы (4) реакции собирают в завалочном вытяжном колпаке (5) и подают в вытяжной трубопровод (6) пылеуловительной установки. Способ отличается тем, что измеряют моментальную температуру газов реакции в завалочном вытяжном колпаке (5), измеряют моментальный расход газов реакции в вытяжном трубопроводе (6), измеряют температуру газов реакции в месте измерения моментального расхода газов реакции в момент времени измерения моментального расхода газов реакции. С учетом значений упомянутых параметров вычисляют моментальную тепловую мощность газов (4) реакции для регулирования количества загружаемых материалов при загрузке сырья в металлургическую емкость. Изобретение относится также к устройству для оказания влияния на выделение газов реакции (4) в соответствии со способом, согласно изобретению. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Изобретение относится к способу влияния на выделение газов реакции в металлургической емкости для создания расплавленных металлов во время завалки скрапа, при этом газы реакции собирают в завалочном вытяжном колпаке и подают в отводящий трубопровод пылеуловительной установки, а также к устройству для этого.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

При создании расплавленных металлов и металлических сплавов, в частности, при изготовлении расплавленной стали, для повторного использования скрапа и для охлаждения металлического расплава, в конвертер или в электродуговую печь заваливают скрап. Используемые в сталелитейных заводах сорта скрапа содержат все больше горючих веществ, таких как пластмассы, жиры, масла, краски, которые состоят главным образом из углеводородов, а также горючих металлических покрытий, таких как цинк, олово, кадмий (гальваническое покрытие), и аналогичных веществ, которые называются в целом примесями скрапа.

При прохождении в контакт чугуна и скрапа в ходе процесса завалки происходит интенсивный ввод тепла в скрап, и он нагревается вместе с примесями скрапа, при этом углеводороды за счет химического разложения выделяют газы, и испаряются гальванические покрытия. Эти газы и пары, называемые в рамках данной заявки также газами реакции, выбрасываются из конвертера и сгорают полностью или частично в окружающей атмосфере в зависимости от имеющегося кислорода.

На сталелитейных заводах без завалочного вытяжного колпака, являющегося частью так называемой завалочной вытяжки, соответственно, вторичной вытяжной установки, всегда происходит полное сгорание, поскольку за счет сгорания возникают сильные турбулентности и они обеспечивают постоянный подвод кислорода к горючим газам и парам, также независимо от последовательности завалки.

В случае завалки скрапа на чугун происходит мгновенная реакция и подобный вспышке выброс газов и паров из конвертера, так что их трудно улавливать. Поэтому на сталелитейных заводах с завалочной вытяжкой обычно сначала заваливают скрап, а затем подают чугун, для обеспечения возможности управления с помощью скорости подачи чугуна приводящими к образованию газов и паров реакциями и тем самым выбросом газов реакции, с целью максимального улавливания облака газов реакции.

Поскольку в начале процесса загрузки доля образующих газы и пары веществ в скрапе не известна, и управление скоростью подачи чугуна осуществляется преимущественно на основе видимого возникновения газов реакции, то часто происходит перегрузка вытяжной способности вторичной вытяжной установки. Не отсасываемые газы и пары сгорают вокруг завалочного вытяжного колпака и при этом уничтожают частично или полностью кислород воздуха. За счет этого для всасываемых в завалочный вытяжной колпак газов и паров имеется лишь не достаточное количество кислорода, и за счет неполного сгорания увеличивается содержание не сгоревших газов и паров, которое может превышать нижний взрывоопасный предел. За счет этого системы газопроводов и агрегаты смешивания и фильтрации вторичной вытяжной установки могут заполняться этими еще воспламеняемыми смесями. Вторичные вытяжные установки обычно содержат фильтровальные агрегаты для очистки отсасываемых газов и паров, называемой вторичным пылеудалением. Поскольку во вторичных вытяжных установках перед фильтровальным агрегатом в большинстве случаев имеется еще нагнетатель охлаждающего воздуха, который за счет подачи воздуха должен защищать материал рукавного фильтра от перегрева горячими газами и парами, то кислород может снова достигать воспламеняемых смесей. Искрение, которое в процессах изготовления стали является очень вероятным, может приводить к воспламенению этих смесей и к взрывам в соответствующих конструктивных элементах вторичной вытяжной установки. На некоторых сталелитейных заводах уже происходили разрушения агрегатов в вытяжных и фильтровальных системах за счет взрывов.

Для устранения этой проблемы в некоторых установках принимаются следующие меры:

- измерение входной температуры фильтров и управление оптической сигнализационной установкой для оператора крана подачи чугуна (светофор красный/зеленый),

- использование анализаторов на вытяжном участке, которые определяют концентрацию не сгоревших газов (преимущественно СО2, Н2 и СН4) или концентрацию остаточного кислорода, при этом полное израсходование кислорода является показателем наличия не сгоревших газов, которые при последующей подаче кислорода могут приводить к взрывам.

Однако эти способы не являются надежной мерой для предотвращения взрывов по следующим причинам:

Температура в вытяжной системе при перегруженных вторичных вытяжных установках не обязательно находится в непосредственной взаимосвязи с содержанием не сгоревшего газа. Низкие температуры газа могут обуславливаться также небольшой эмиссией газа из конвертера, а также уже не сгоревшими газами, которые не могут создавать энергию сгорания вследствие недостатка воздуха.

Расположенные в вытяжном трубопроводе анализаторы имеют запаздывание, и поэтому наличие не сгоревших газов сигнализируется слишком поздно для инициирования противомер, а именно, остановки подачи чугуна.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ТЕХНИЧЕСКАЯ ЗАДАЧА

Поэтому задачей данного изобретения является предотвращение этих известных из уровня техники недостатков и создание способа и устройства, которые обеспечивают возможность выполнения подачи загружаемых материалов, которые вызывают интенсивный процесс сгорания с выделением большого количества газов реакции, так, что в последующих агрегатах, в частности в агрегатах вторичной вытяжки, не превышаются пределы для использования этих агрегатов.

Эта задача решена, согласно изобретению, с помощью способа влияния на выделение газов реакции в металлургической емкости для создания расплавленных металлов из загружаемых материалов, содержащих скрап и чугун, при этом газы реакции собирают в завалочном вытяжном колпаке и подают в вытяжной трубопровод пылеуловительной установки.

Этот способ характеризуется тем, что

- измеряют моментальную температуру газов реакции в завалочном вытяжном колпаке,

- измеряют моментальный расход газов реакции в вытяжном трубопроводе,

- измеряют температуру газов реакции в месте измерения моментального расхода газов реакции в момент времени измерения моментального расхода газов реакции,

- из этих измерительных значений вычисляют моментальную тепловую мощность газов реакции, и

- значение этой моментальной тепловой мощности газов реакции используют для регулирования количества загружаемых материалов при загрузке в металлургическую емкость.

Под понятием моментальная температура газов реакции следует понимать температуру газов реакции в момент времени измерения. Температуру измеряют, например, в °С или К.

Под понятием моментальный расход газов реакции следует понимать расход газов реакции в момент времени измерения расхода. Расход измеряют, например, в м3/с.

Под понятием моментальная тепловая мощность газов реакции следует понимать тепловую мощность в момент времени измерения моментальной температуры газов реакции. Моментальную температуру газов реакции и моментальный расход газов реакции измеряют в один и тот же момент времени.

ПРЕИМУЩЕСТВА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Металлургическая емкость является, например, конвертером.

Плотность, например, в кг/м3 газов реакции зависит от их температуры.

Из температуры газов реакции в месте измерения моментального расхода газов реакции в момент времени измерения расхода газов реакции, например, в °С или К, и из моментального расхода газов реакции в м3/с получают через плотность при температуре газов реакции в месте измерения моментального расхода газов реакции в момент времени измерения моментального расхода газов реакции моментальный расход в кг/с газов реакции. Через удельную теплоемкость с учетом моментальной температуры газов реакции в завалочном вытяжном колпаке и окружающей температуры можно вычислять моментальную тепловую мощность, называемую также термической мощностью, газов реакции с помощью соотношения:

Тепловая мощность Р, в кВт=

моментальному расходу газов реакции MR, в кг/с,

умноженному на

удельную теплоемкость ср газов реакции, в кДж(кг*К),

умноженную на

разницу температуры между

моментальной температурой в завалочном вытяжном колпаке ТН, в К, и

окружающей температурой TU, в К.

Выраженная одной формулой указанная выше взаимосвязь дает

P[кВт]=MR[кг/с]⋅cp[кДж⋅К]⋅(TH-TU)[К]

Где:

Р - тепловая мощность,

MR - моментальный расход газов реакции,

ср - удельная теплоемкость,

ТН - моментальная температура газов реакции в завалочном вытяжном колпаке,

TU - окружающая температура.

Удельная теплоемкость зависит от диапазона температуры, в котором движутся газы сгорания, как правило, между температурой газов реакции в завалочном вытяжном колпаке в качестве наивысшей температуры и окружающей температурой в качестве наименьшей температуры. Удельная теплоемкость обычно вводится в виде функции в управление или регулирование.

Окружающая температура является температурой в окружении устройства, согласно изобретению.

При пересчете моментального расхода газов реакции (в м3/с) в нормированные кубические метры (Нм3/с) можно вычислять моментальную тепловую мощность газов реакции аналогичным указанному выше образом.

Предпочтительно, необходимы следующие факторы для выполнения способа.

Фактор 1. Знание гидродинамических характеристик системы вторичной вытяжной установки. Они существенно определяются конструктивными данными вторичной вытяжной установки.

Отвод тепловой мощности, т.е. количество поставляемой газами реакции тепловой мощности через вторичную вытяжную установку в пылеуловительную установку в единицу времени, является функцией моментальной температуры газов реакции в завалочном вытяжном колпаке и вытяжной мощности пылеуловительной установки. Она в свою очередь определяется вытяжной способностью вентилятора, т.е. от объема газа, отсасываемого в единицу времени, и охлаждающей способностью отдельных агрегатов, таких как газовые каналы, фильтры и охладители.

Из конструктивных данных вторичной вытяжной установки можно вычислять ее емкость относительно максимального отвода тепла в единицу времени, в виде вычислительного значения (в МВт). Каждая вторичная вытяжная установка имеет максимальный отвод тепловой мощности, который ограничен конструкцией и максимально допустимой температурой применяемых материалов: максимальный отвод тепловой мощности в рамках этой заявки сокращенно называется также MWLS (максимальный отвод тепловой мощности вторичной вытяжной системы) и вычисляется в МВт.

Фактор 2. Использование быстро реагирующих измерений температуры в завалочном вытяжном колпаке и в месте измерения расхода. Под быстро реагирующим измерением температуры следует понимать измерение температуры, при котором измерительное значение поступает в распоряжение в течение 5 с, предпочтительно быстрее. Термоэлемент для такого измерения температуры предпочтительно имеет диаметр максимально 3 мм и выступает предпочтительно без защитной трубки в поток газа. Преимущество этого измерения состоит в непосредственности результата измерения, что выражается в лишь небольшой погрешности измерения по сравнению с истинным значением температуры вследствие короткого времени реагирования термоэлемента. Когда результат измерения быстро поступает в распоряжение, то можно также быстро получать на основе результата измерения в следующей стадии результат вычисления.

Фактор 3. Использование измерения расхода в вытяжном трубопроводе после завалочного вытяжного колпака для определения моментального расхода газов реакции. Относительно измерения моментального расхода газов реакции справедливо следующее: измерение расхода можно осуществлять непосредственно и/или опосредованно, т.е. посредством измерения характеризующего расход параметра, который затем можно пересчитывать в расход. Например, с помощью анемометра или измерения скорости ионов в нескольких местах, или с помощью трубки Пито. Можно осуществлять также нормированное измерение расхода с помощью создающего сопротивление конструктивного элемента, такого как, например, сопло или дроссельная шайба.

Способ, согласно изобретению, содержит следующие стадии способа:

Из измерительных значений в соответствии с фактором 2 и фактором 3 вычисляют указанным выше образом с учетом удельного содержания тепла отсасываемых газов реакции отсасываемую с газами реакцию из металлургической емкости, например конвертера, мощность (в МВт), равную моментальной тепловой мощности образуемых газов реакции. В случае максимально полного улавливания газов реакции с помощью завалочного вытяжного колпака эта мощность совпадает с так называемой фактической мощностью эмиссии металлургической емкости, например конвертера, измеренной в МВт, сокращенно TELK (фактическая мощность эмиссии конвертера). Значение моментальной тепловой мощности образуемых газов реакции используется, согласно изобретению, для регулирования количества сырья при завалке сырья, например чугуна, который подают на скрап, в металлургическую емкость.

Таким образом, с помощью способа, согласно изобретению, вычисляется моментально выходящая из металлургической емкости, например конвертера, тепловая мощность, при этом эта тепловая мощность является моментальной тепловой мощностью образуемых газов реакции, соответственно, в случае максимально полного улавливания газов реакции с помощью завалочного вытяжного колпака, также фактической мощностью эмиссии конвертера TELK (в МВт), посредством измерения моментальной температуры газов реакции в завалочном вытяжном колпаке, посредством измерения моментального расхода газов реакции в соединенном с завалочным вытяжным колпаком вытяжном трубопроводе, и посредством измерения температуры газов реакции в месте измерения моментального расхода газов реакции в момент времени измерения моментального расхода газов реакции.

Предпочтительно, это вычисленное значение используется в качестве управляющего воздействия в регулировочном контуре, предпочтительно регуляторе мощности. На выходящую из металлургической емкости, например конвертера, моментальную мощность образуемых газов реакции можно оказывать влияние посредством регулирования с помощью регулировочного контура количества сырья при завалке сырья в металлургическую емкость. Это можно осуществлять, например, посредством регулирования дозированной подачи чугуна в конвертер, посредством подачи регулятором мощности команд управления в подъемное приспособление.

Предпочтительно, значение вычисленной моментальной тепловой мощности (TELK) сравнивается по меньшей мере с одним заданным пороговым значением, и в зависимости от достижения этого порогового значения и/или превышения этого порогового значения осуществляется прерывание или уменьшение подачи сырья в металлургическую емкость. При недостижении порогового значения подача сырья в металлургическую емкость снова возобновляется, соответственно, в начале подачи должно превышаться пороговое значение. Прерывание, соответственно, возобновление подачи воздействует на вспомогательный подъемный механизм загрузочного крана, который приводит, например, к наклону и выпрямлению загрузочного ковша. За счет прерывания, соответственно, возобновления подачи, регулируется количество сырья при загрузке сырья в металлургическую емкость.

Способ, согласно изобретению, предпочтительно осуществляется автоматически; это означает, что измерение измерительных значений, а также осуществляемое с помощью измерительных значений вычисление моментальной тепловой мощности образуемых газов реакции выполняется также автоматически, как и регулирование количества сырья при подаче сырья в металлургическую емкость на основе вычисленной моментальной тепловой мощности.

Например, способ, согласно изобретению, осуществляется в этом случае следующим образом, при этом, например, лежащее ниже значения MWLS (в МВт) значение используется в качестве порогового значения:

- как только вычисленное значение моментальной тепловой мощности образуемых газов реакции, соответственно, в случае максимально полного улавливания газов реакции с помощью завалочного вытяжного колпака, значение TELK (в МВт), становится меньше порогового значения, то может быть продолжена и/или увеличена подача сырья, например, чугуна;

- как только вычисленное значение моментальной тепловой мощности образуемых газов реакции, соответственно, в случае максимально полного улавливания газов реакции с помощью завалочного вытяжного колпака, значение TELK (в МВт), становится равным пороговому значению, то существует опасность выброса газов из завалочного вытяжного колпака и лишь частичного отсасывания газов реакции, что может приводить также к отсасыванию не сгоревших газов реакции.

Поэтому, когда вычисленное значение моментальной тепловой мощности образуемых газов реакции, соответственно, значение TELK (в МВт), достигает или превышает пороговое значение, вспомогательный подъемный механизм загрузочного крана, который наклоняет загрузочный ковш, отключается, например, с помощью блокирования. Таким образом, происходит прерывание загрузки. За счет прерывания загрузки прерывается, соответственно, уменьшается эмиссия газов реакции.

Как только вычисленное значение моментальной тепловой мощности образуемых газов реакции, соответственно, значение TELK (в МВт), после блокирования вспомогательного подъемного механизма снова становится меньше порогового значения, блокировка снова снимается, и загрузку чугуна можно продолжать.

Таким образом, при достижении и/или превышении порогового значения загрузка сырья останавливается, и при последующем падении ниже порогового значения загрузка сырья снова начинается.

В момент времени прерывания загрузки значение TELK (в МВт) может вследствие продолжающегося выливания чугуна еще некоторое время увеличиваться. Поэтому, например, для порогового значения, которое обуславливает отключение вспомогательного подъемного механизма, может быть предпочтительно предусмотрен относительно значения MWLS (в МВт) еще интервал безопасности, с целью предотвращения перегрузки вторичной вытяжной установки, выбросов у завалочного вытяжного колпака и отсасывания не сгоревших газов реакции.

Таким образом, например, сначала не инициируется прерывание загрузки, когда TELK равна MWLS, а уже тогда, когда TELK достигает порогового значения и/или превышает его, которое меньше MWLS.

Предпочтительно, пороговое значение вычисляется из максимального отвода тепловой мощности MWLS пылеуловительной установки, из градиента мощности и из фактической мощности эмиссии металлургической емкости TELK.

Согласно одному варианту выполнения, интервал безопасности порогового значения относительно значения MWLS предусмотрен так, что с помощью оценки увеличения или уменьшения во времени значения TELK (в МВт) определяется градиент мощности (в ΔМВт/с) и тем самым реактивность скрапа, и загрузка своевременно прерывается за счет установки адекватного порогового значения с интервалом безопасности, т.е. порогового значения, которое с учетом моментальной TELK и с учетом градиента мощности обеспечивает не превышение или лишь кратковременное превышение значения MWLS.

Это распознавание градиента мощности в соединении со значением TELK (в МВт) обеспечивает возможность автоматического регулирования фактической мощности эмиссии TELK конвертера вблизи значения MWLS (в МВт), без необходимости вмешательства обслуживающего персонала.

Такая автоматическая система регулирования с учетом градиента мощности обеспечивает:

- возможно быструю загрузку, пока значение TELK меньше порогового значения, например, меньше значения MWLS;

- достаточно медленную загрузку, когда значение TELK приближается к пороговому значению, соответственно, значению MWLS; при этом с помощью градиента мощности уже учитывается реактивность скрапа, за счет чего можно своевременно прерывать загрузку, с целью предотвращения ожидаемого превышения значения TELK значения MWLS вследствие продолжающегося поступления чугуна;

- не привлечения обслуживающего персонала и за счет этого исключение ошибок обслуживания;

- всегда достаточное для полного дожигания количество окружающего воздуха, за счет чего уменьшается опасность взрыва в системе вытяжки при загрузке, соответственно, во вторичной вытяжной установке.

Предпочтительно, уменьшение загрузки сырья в металлургическую емкость осуществляется с помощью двухточечного регулирования. При двухточечном регулировании в контуре регулирования мощности имеются два заданных пороговых значения, которые сравниваются с одной измерительной величиной, согласно изобретению, со значением TELK. Специальный случай двухточечного регулирования получается, когда оба заданных пороговых значения одинаковы. В этом случае измерительная величина может быть равной, меньше или больше порогового значения. Это может приводить, например, к тому, что в зависимости от того, является ли измерительная величина больше или меньше порогового значения, происходит уменьшение или сохранение или при необходимости увеличение подаваемого в единицу времени количества сырья при загрузке сырья в металлургическую емкость.

В способе, согласно изобретению, загрузка сырья содержит подачу расплавленного металла, такого как чугун, на слой скрапа в металлургической емкости, или подачу скрапа на слой расплавленного металла в металлургической емкости.

Другим предметом данной заявки является устройство для выполнения способа, согласно изобретению.

При этом речь идет об устройстве для оказания, предпочтительно регулируемого влияния во времени на выделение газов реакции, содержащем металлургическую емкость и вторичную вытяжную установку по меньшей мере с одним завалочным вытяжным колпаком и вытяжным трубопроводом, которое характеризуется тем, что

- измерительное устройство температуры для измерения моментальной температуры газов реакции в завалочном вытяжном колпаке,

- измеритель количества расхода для измерения моментального расхода газов реакции в вытяжном трубопроводе, и

- измерительное устройство температуры для измерения температуры газов реакции в месте измерения моментального расхода газов реакции в момент времени измерения моментального расхода газов реакции,

соединены с регулировочным устройством, при этом регулировочное устройство содержит вычислитель для определения значения моментальной тепловой мощности образуемых в металлургическом емкости и отсасываемых с помощью завалочного вытяжного колпака и вытяжного трубопровода газов реакции,

и что регулировочное устройство соединено с исполнительным элементом загрузочного устройства для загрузки сырья в металлургическую емкость.

Устройства измерения температуры содержат предпочтительно термоэлементы, поскольку термоэлементы имеют короткое время срабатывания.

В качестве измерителей количества расхода используются, например, анемометры, трубки Пито, сопла Вентури, измерительные экраны или ионные детекторы, способные измерять скорость ионов в нескольких местах.

Предпочтительно, регулировочное устройство является двухточечным регулятором. Особенно предпочтительно двухточечным регулятором, который осуществляет регулирование лишь с помощью программного обеспечения. Регулирование с помощью программного обеспечения обеспечивает преимущество короткого времени срабатывания и тем самым возможность быстрого регулирования. Дополнительно к регулированию с помощью программного обеспечения существует также возможность осуществления избыточного регулирования с использованием аппаратных средств безопасного отключения.

Согласно вариантам выполнения устройства, согласно изобретению, загрузочное устройство содержит литейный ковш для расплавленного металла или устройство подачи скрапа.

Согласно другому варианту выполнения устройства, согласно изобретению, исполнительный элемент загрузочного устройства является приводным электродвигателем вспомогательного подъемного механизма несущего загрузочное устройство транспортировочного приспособления.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Ниже приводится более подробное пояснение данного изобретения на основании вариантов выполнения со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых схематично изображено:

фиг. 1 - устройство, согласно изобретению;

фиг. 2 - ход выполнения способа, согласно изобретению, в устройстве, согласно изобретению.

ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ВЫПОЛНЕНИЯ

На фиг. 1 показана содержащая скрап 1 металлургическая емкость, в данном случае конвертер 2. В качестве сырья в конвертер 2 загружается чугун 3. При контакте чугуна 3 со скрапом 1 образуются газы 4 реакции, представленные волнистыми стрелками, которые отсасываются с помощью вторичной вытяжной установки, которая содержит завалочный вытяжной колпак 5 и вытяжной трубопровод 6. В завалочном вытяжном колпаке 5 имеется измерительное устройство для измерения моментальной температуры газов реакции в завалочном вытяжном колпаке 5, в данном случае термоэлемент 7. В вытяжном трубопроводе 6 имеется измеритель 8 объемного расхода для определения моментального расхода газов реакции в вытяжном трубопроводе. Для обеспечения возможности вычисления тепловой мощности газов реакции с помощью зависимой от температуры плотности газов реакции, измерение температуры с помощью термоэлемента 7а выполняется непосредственно в месте измерения расхода. Термоэлементы 7 и 7а и измеритель 8 объемного расхода соединены с регулировочным устройством 9. Регулировочное устройство 9 вычисляет из поставляемых термоэлементами 7 и 7а и измерителем 8 объемного расхода измерительных значений моментальную тепловую мощность газов реакции. Значение моментальной тепловой мощности образуемых газов реакции используется для регулирования количества чугуна 3 при загрузке чугуна 3 в конвертер 2. Для этого регулировочное устройство 9 соединено с исполнительным элементом загрузочного устройства для загрузки чугуна 3. Загрузочное устройство для загрузки чугуна 3 содержит литейный ковш 10 для расплавленного металла, в данном случае чугуна 3. Загрузочное устройство опирается на транспортировочное устройство, содержащее загрузочный кран 11, окруженный здесь штриховой линией, с подъемным механизмом. Подъемный механизм содержит вспомогательный подъемный механизм 12 для наклона литейного ковша 10, и основной подъемный механизм 13 с несущим крюком 14. Регулировочное устройство 9 является двухточечным регулятором. Регулировочное устройство 9 соединено с не изображенным приводным электродвигателем вспомогательного подъемного механизма 12. Регулировочное устройство 9 является регулятором мощности и автоматически выдает команды управления в приводной электродвигатель вспомогательного подъемного механизма 12.

На фиг. 2 показан график хода выполнения способа, согласно изобретению, в устройстве, согласно фиг. 1, с двумя одинаковыми пороговыми значениями двухточечного регулирования.

Показан, с одной стороны, качественный ход изменения UY на первой ординате в зависимости от времени t на абсциссе. t обозначает время. UY обозначает моментальную тепловую мощность образуемых газов реакции, измеренную в МВт. Поскольку показаны лишь качественные изменения, то размерность абсциссы и первой ординаты не указаны. С другой стороны, с помощью той же абсциссы и другой ординаты показан ход выполнения процесса наклона загрузочного устройства с помощью вспомогательного подъемного механизма, например, при наклоне литейного ковша на фиг. 1. На этой ординате показана в виде положительного значения s скорость, с которой поднимается задний конец показанного на фиг. 1 литейного ковша, называемая скоростью подъема. В виде отрицательного значения s показана скорость, с которой опускается нижний конец показанного на фиг. 1 литейного ковша, называемая скоростью опускания. Максимум скорости поднимания, соответственно, скорости опускания обозначен как 100%. Значение s, равное нулю, означает, что литейный ковш остается неподвижно в своем положении, и задний конец не поднимается и не опускается. При этом исходным положением является положение литейного ковша в начале процесса наклона; наклон литейного ковша показан с помощью увеличивающегося значения, выравнивание литейного ковша - с помощью уменьшающегося значения s.

Показано, что литейный ковш в момент времени t1 находится в положении начала процесса наклона. Исходя из этого положения, он со временем наклоняется за счет подъема заднего конца литейного ковша. В момент времени t2 достигается максимальная скорость подъема вспомогательного подъемного механизма, и чугун начинает выливаться. В момент времени t3 начинает высвобождаться тепловая мощность из образуемых газов реакции. В момент времени t4 моментальная тепловая мощность образуемых газов реакции достигает заданного порогового значения UY SH (точка включения для обеспечения безопасности). С этого момента времени моментальная тепловая мощность образуемых газов реакции (= измерительная величина двухточечного регулятора) больше или равна заданному пороговому значению UY SH, и скорость подъема литейного ковша уменьшается до достижения нуля. Моментальная тепловая мощность образованных газов реакции увеличивается на основании продолжающегося вытекания чугуна из литейного ковша в конвертер еще некоторое время, хотя скорость поднимания уменьшается. UY max соответствует значению MWLS. Пороговое значение UY SH в показанном примере выбрано так, что максимальная тепловая мощность MWLS равна UY max, так что не превышается максимальная тепловая мощность MWLS, равная UY max. При превышении возможно, что в вытяжной трубопровод направляется взрывоопасный газ. Поскольку между моментом времени t4 и моментом времени t5 на основании уменьшающейся, соответственно, отсутствующей скорости подъема литейного ковша все меньше расплавленного чугуна вытекает из литейного ковша в конвертер, моментальная тепловая мощность образуемых газов реакции снова уменьшается после максимума. В момент времени t5 уменьшающаяся тепловая мощность образуемых газов реакции снова достигает заданного порогового значения UY SH. С этого момента времени моментальная тепловая мощность образуемых газов реакции снова меньше или равна заданному пороговому значению, и задний конец литейного ковша снова поднимается. На основании снова увеличивающейся вследствие этого подачи чугуна в металлургическую емкость снова создается больше газов реакции за счет реакции скрапа и чугуна, и моментальная тепловая мощность образуемых газов реакции, соответственно, снова увеличивается после прохождения минимума. В зависимости от содержания энергии в скрапе этот процесс может еще повторяться один или несколько раз, что, однако, не изображено на фиг. 2.

В момент времени t6 скорость подъема является максимальной, литейный ковш максимально наклонен, и литейный ковш становится пустым. Поэтому скорость подъема сначала уменьшается до нуля, а затем к моменту времени t7 задний конец литейного ковша опускается, т.е. литейный ковш выравнивается, после чего загрузочный кран покидает положение загрузки. После этого конвертер выпрямляется и переходит в положение продувки. Моментальная тепловая мощность после прохождения локального максимума между моментами времени t6 и t7 снова уменьшается, поскольку после полного опустошения из пустого литейного ковша больше не поступает чугун.

Хотя изобретение подробно иллюстрировано и пояснено с помощью предпочтительных примеров выполнения, изобретение не ограничивается раскрытыми примерами, и специалисты в данной области техники могут выводить другие варианты, без выхода за объем защиты изобретения.

ПЕРЕЧЕНЬ ПОЗИЦИЙ

1 Скрап

2 Конвертер

3 Чугун

4 Газы реакции

5 Завалочный вытяжной колпак

6 Вытяжной трубопровод

7, 7а Термоэлемент

8 Измеритель объемного расхода

9 Регулировочное устройство

10 Литейный ковш

11 Загрузочный кран

12 Поворотный подъемный механизм

13 Несущий подъемный механизм

14 Несущий кран.

1. Способ регулирования выделения газов при загрузке сырья, содержащего скрап (1) и чугун (3), в металлургическую емкость для получения расплавленных металлов из загружаемых материалов,

при котором

- выделяющиеся газы (4) реакции собирают в вытяжном колпаке (5) и подают в вытяжной трубопровод (6) пылеуловительной установки,

- измеряют моментальную температуру газов в вытяжном колпаке (5),

- измеряют моментальный расход газов в вытяжном трубопроводе (6),

- измеряют температуру газов в месте измерения моментального расхода газов в момент времени измерения моментального расхода газов,

- вычисляют моментальную тепловую мощность газов (4) реакции с учетом измеренных значений упомянутых моментального расхода и температуры газов, и

- значение этой моментальной тепловой мощности газов (4) реакции используют для регулирования количества загружаемых материалов при загрузке сырья в металлургическую емкость.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что значение вычисленной моментальной тепловой мощности (TELK) сравнивают по меньшей мере с одним заданным пороговым значением, при достижении которого и/или его превышении прерывают или уменьшают загрузку сырья в металлургическую емкость.

3. Способ по п. 2, отличающийся тем, что при достижении и/или превышении TELK порогового значения загрузку сырья прерывают и при последующем падении TELK ниже порогового значения загрузку сырья возобновляют.

4. Способ по п. 2 или 3, отличающийся тем, что пороговое значение устанавливают с учетом максимального отвода тепловой мощности MWLS пылеуловительной установки, градиента мощности и фактической мощности эмиссии TELK металлургической емкости.

5. Способ по любому из пп. 1-3, отличающийся тем, что регулирование загрузки сырья в металлургическую емкость выполняют с использованием регулирования по двум пороговым значениям.

6. Способ по любому из пп. 1-3, отличающийся тем, что при загрузке сырья подают в металлургическую емкость расплавленный металл в виде чугуна на слой скрапа, или подают скрап на слой расплавленного металла.

7. Устройство для регулирования выделения газов при загрузке сырья, содержащего скрап (1) и чугун (3), в металлургическую емкость для получения расплавленных металлов из загружаемых материалов способом по любому из пп. 1-6, характеризующееся тем, что оно содержит:

- устройство для измерения моментальной температуры выделяющихся газов (4) реакции в вытяжном колпаке (5),

- измеритель моментального расхода газов в вытяжном трубопроводе (6), и

- устройство для измерения температуры газов в месте измерения моментального расхода газов в момент времени измерения моментального расхода газов,

которые соединены с регулировочным устройством (9), при этом регулировочное устройство (9) содержит вычислитель для определения значения моментальной тепловой мощности образуемых в металлургической емкости и отсасываемых с помощью вытяжного колпака (5) и вытяжного трубопровода (6) газов реакции,

причем регулировочное устройство (9) соединено с исполнительным элементом загрузочного устройства для загрузки сырья в металлургическую емкость.

8. Устройство по п. 7, отличающееся тем, что в качестве регулировочного устройства используют регулятор с двумя пороговыми значениями.

9. Устройство по п. 7 или 8, отличающееся тем, что в качестве загрузочного устройства используется литейный ковш (10) для расплавленного металла или приспособление для подачи скрапа.

10. Устройство по п. 7 или 8, отличающееся тем, что в качестве исполнительного элемента загрузочного устройства используется приводной электродвигатель вспомогательного подъемного механизма (12) несущего загрузочное устройство транспортировочного устройства.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при обработке шлама из системы очистки дымового газа сталеплавильного конвертера и производимым изделиям из него.

Изобретение относится к способу обработки отходящего газа, содержащего диоксид углерода, и используется при пуске и останове конвертера. К отходящему газу подводится углеводородсодержащий газ, и диоксид углерода отходящего газа в реакции с углеводородом, по меньшей мере, частично превращается в моноксид углерода и водород, при этом содержание диоксида углерода в отходящем газе контролируется газовым датчиком для управления подачей углеводородсодержащего газа.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к способу и системе отвода образовавшихся газов в кислородном конвертере. Способ включает охлаждение отходящего газа путем добавления восстанавливающего агента к высокотемпературному отходящему газу, содержащему высокотемпературные газы - монооксид углерода и диоксид углерода.

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к кислородно-конвертерному производству. Способ включает отвод газа, образующегося при продувке металла в конвертере, его охлаждение и очистку в скруббере с трубами Вентури, накопление и усреднение в газгольдере, доочистку в электрофильтре мокрого типа до концентрации пыли 10 мг/м3.

Устройство относится к использованию энергии (физической и химической теплоты) отходящего от кислородного сталеплавильного конвертера технологического газа. Устройство содержит охладитель конвертерных газов, систему газоочистки, компрессоры для сжатия конвертерного газа, газгольдер конвертерного газа, рекуператор, установленный в газоходе кислородного конвертера для подогрева природного газа, переключающие и отсечные клапаны и систему автоматизированного управления процессами в устройстве.

Изобретение относится к области металлургии, в частности для производства стали в кислородном конвертере. .

Изобретение относится к области металлургического производства, в частности к системам для улавливания неорганизованных выбросов от металлургических агрегатов, например, от электродуговых печей.

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к способам и устройствам для очистки отходящих газов дуговой сталеплавильной печи. .

Изобретение относится к области улавливания и очистки технологических газов от твердых примесей и может быть использовано в химической, металлургической промышленности.
Наверх