Способ управления кислородно-конверторной плавкой

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (t i) 889715 (61 ) Допол н ител ьное к а вт. с вид-ву (22)Заявлено 15.01.80 (21) 2868944/22-02 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 15,12.81. Бюллетень №46

Дата опубликования описания 18. 12. 81 (51)М. Кл.

С 21 С 5/30

Гааударстееиный комитет ао делеи изобретений и открытий (53) УДК 669..184.224 (088.8) Н.М. Караваев, А.Г. Петров, А.М. Поживанов,, H.Н. Сафоновский, P.È. Слободчикова, А.А. Угаров, Ю.И. Черняк и Ш.Е. Штейнберг (72) Авторы изобретения

Государственный всесоюзный центральный научноисследовательский институт комплексной автоматизации (71) Заявитель (54} . СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ КИСЛОРОДНО-КОНВЕРТЕРНОЙ

ПЛАВКОЙ

Изобретение относится к автоматизации процессов черной металлургии и может быть использовано в кислородно-конвертерном производстве стали.

Известен способ управления кислородно-конвертерной плавкой, в котором положение фурмы изменяют в зависимости от величины распределения кислорода (lf .

Однако данный способ не позволяет минимизировать период времени от начала продувки до момента вспенивания шлака, так как регулирование положения фурмы начинается после зажигания плавки. Увеличение периода времени от начала продувки до момента вспенивания шлака приводит к дополнительному прогару кислородной фурмы, потерям жидкого металла за счет разбрызгивания в бесшлаковый период продувки, а также к ухудшению десульфура20 ции и дефосфорации металла.

Известен способ управления кисло" родно-конвертерной плавкой, в котором положение фурмы изменяется в зависимости от количества шлака (2f .

Этот способ также не позволяет минимизировать период времени от начала продувки до момента вспенивания шлака, так как условия вспенивания шлака не определяются одной лишь его массой. Затягивание при этом периода наведения пенистого шлака приводит к указанным ухудшениям показателей .процесса.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является способ управления кислородно-конвертерной плавкой путем изменения положения кислородной фурмы в зависимости от уровня шума кислородной струи (3 .

Однако такой способ не позволяет минимизировать период времени от начала продувки до момента вспенивания шлака, так как положение кислородной . фурмы в начале продувки, когда наво,дится пенистый шлак, устанавливается

5 889 ключает задатчик Ь(8) поло>нения фурмы на первой ступени от входа регулятора 12 и одновременно подключает к ре.гулятору 12 задатчик 7(9) положения фурмы на второй ступени. Далее сигнал с выхода регулятора 12 поступает, на вход привода фурмы 13.

Путем изменения положения фурмы на двух ступенях s зависимости от массы кремния в чугуне. достигается минимальное значение периода вспенивания шлака в начале продувки, что обусловлено следующим. В самом начале продувки в конвертере 1 происходит оплавление выступающего над поверхностью жидкого чугуна металлического лома, и по истечении некоторого времени начинается реакция окисления углерода (зажигание плавки), что может быть установлено по резкому увеличению содержания окиси углерода в отходящих газах или проще всего по появлению факела над сталевыпускным отверстием (леткой) конвертера 1. Далее продолжает увели,чиваться количество шлаковой фазы, а выделение окиси углерода способствует эмульгированию жидкого металла в шлаке. При определенных условиях происходит вспенивание шлака эа счет обезуглеро>нивания эмульгированных в него корольков металла. Момент вспенивания определяется по исчезновению факела над леткой конвертера, так как поднимающаяся до уровня летки шлаковая пена закрывает доступ к ней конвертерным газам. На период времени от начала продувки до момента вспенивания оказывают сильное влияние как положение фурмы, так и масса кремния в чугуне, поданного на плавку. Поскольку после зажигания плавки в окислительных процессах начинает участвовать углерод и на скорость окисления углерода также влияет положение фурмы, то это,обуславливает различный характер влияния положения фурмы до зажигания плавки и после него на период вспенивания. Далее, чтобы определить оптимальные значения высоты фурмы на первой и второй ступенях необходимо иметь модель связи периода вспенивания с массой кремния в чугуне, положением фурмы на первой ступени и на второй. Требуемую модель можно

Ф получить статистическими методами. Для этого сначала по ряду плавок определяют среднее время за>нигания плав715 d ки.Затем собирают необходимые статис.тические данные, варьируя высоту фурмы на обеих ступенях от плавки к плавке и фиксируя при этом массу кремния и пе5 риод времени от начала продувки до момента вспенивания шлака,. По собранным данныи проводят подбор адекватной модели периода вспенивания, с помощью которой расчитыван>т оптимальные поло-.

16 жения фурмы на первой и второй ступе- нях в зависимости от массы кремния в чугуне.

Для условий продувки чугуна в

t5 360-тонном конвертере с интенсивностью продувки кислородом 1000 нм/мин, а также при следующих диапазонах изменения: — положение фурмы на первой

20 ступени 3,5-4,5 м; — положение фурмы на второй

Ж1 ступени 2,5-3,5 м;

G, .,— масса кремния в чугуне 1,551,85 т и при среднеи времени зажигания плавки 1 мин получена модель:

16760,75-925,00 hcp(— 1013,66

h, — 16073,45 Gsi — 5"14, ф >ф

+160,44 hq Б„+205,32 4 t4I>43,13, щ где >. — период вспенивания (с).

Поскольку две. переменные и, и Р3 Ж1 являются управляемыми, а третья переменная С ; — только контролируемой, то оптимальные значения h и должны быть выражены через С . Для

В1 этого, задавая различные значения величине G5 в заданном диапазоне численным методом минимизации получены оптимальные значения h» и h 1 Р1 к 6ф (м) (м)

1,649 т 4,5 3,05

1,649 т 3,5 2,95 где G5 — величина сигнала с выхода блока умножения 5, равная массе кремния в чугуне;

Ь вЂ” величина сигнала с выхода к задатчика 6(8) положения фурмы на первой ступени;

h — величина сигнала с выхода

%2. эадатчика 7(9) положения фурмы на второй ступени, Применение предполагаемого изоб55 ретения позволяет уменьшить прогар кислородных фурм и продлить срок их службы за счет сокращения периода наведения пенистого шлака в начале продувки. Кроме того, уменьшаются

889715

1беэ учета массы кремния в поступившем на плавку чугуне, а масса кремния также оказывает сильное влияние на образование пенистого шлака. Кроме того, устанавливаемое в начале продувки положение фурмы остается постоянным на всем периоде времени от начала продувки до момента вспенивания шлака, хотя характер влияния положения фурмы на образование пенистого шлака 20 до момента зажигания плавки и после него, когда в окислительных процессах начинает принимать активное участие углерод, является раэличныи. Таким образом, способ приводит к уве.личению периода времени от начала продувки до момента вспенивания шлака; при этом кислородная фурма доль ше подвергается воздействию факела, что усиливает ее прогар и сокращает . м срок службы. При более позднем вспенивании шлака также увеличиваются потери жидкого металла за счет разбрызгивания и ухудшаются десульфурация и дефосфорация металла. 25

Целью изобретения является продление срока, службы кислородных фурм эа счет уменьшения их прогара.

Указанная цель достигается тем, что согласно способу управления кис- 5в лородно-конвертерной плавкой в период наведения пенистого шлака путем изменения положения кислородной фурмы, в период наведения пенистого шлака осуществляют перемещение фурмы двумя ступенями, причем время перехода с первой ступени на вторую выбирают равным среднему периоду времени зажига,ния плавки, найденному по нескольким предыдущим плавкам, а положение фурмы на каждой ступени устанавливают в зависимости от массы кремния в чугуне, поданном на плавку, Положение фурмы на первой и второй ступенях определяют из следующей

45 математической модели периода аспенивания: С = ао+ а, пч i а2 р2 a G ;+

+ a„hq, a» h i h 2 + a,ü 1 G<,+

22 h ð 23 2 5 33

56 где ь — период вспенивания шлака;

h, — высота фурмы на первой ступени;

h — высота фурмы на второй ступени;

G; — иасса кремния s чугуне; е; — коэффициенты полинома, определяются методом наименьших квадратов, 4 путем подстановки в модель измеренного значения массы кремния в чугуне, поданном.на плавку, и с последующим перебором значений hq и h в заданных технологических диапазонах с фиксированным шагом, равным одной десятой величины соответствующего технологического диапазона, при этом для текущей плавки-выбирается высота фуриы Ь", и h", соответствующая на Ра именьшей величине .

На чертеже показана блок-схема системы управления, реализующая предложенный способ.

Система управления кислородно-кон- . вертерной плавкой содержит конвер" тер 1, датчик 2 массы чугуна, ковш 3 с чугуном, датчик 4 концентрации кремния в чугуне, блок умножения задатчик б положения фурмы на первой ступени для низкого содержания кремния в чугуне, задатчик 7 положения фурмы на второй ступени для низкого содержания кремния в чугуне, задатчик 8 положения фурмы на первой ступени для высокого содержания кремния в чугуне, задатчик 9 положения фурмы на второй ступени для высокого содержания кремния в чугуне, пороговый элемент 10, программный блок 11, ре гулятор положения фурмы 12, привод фурмы 13.

Способ управления кислородно-конвертерной плавкой в конвертере в период наведения пенистого шлака осуществляют следующим образом.

С помощью. датчика 2 измеряют массу чугуна в ковше 3, поденного на плавку, а датчиком 4 измеряют содержание в нем кремния. Сигналы с выходов датчиков 2 и 4 поступают на два входа блока умножения 5, выходом которого является сигнал, соответствующий массе кремния в чугуне. Сигнал с выхода блока умножения 5, а также сигналы с выходов задатчиков 6-9 поступают на входы порогового элемента

10, который при величине массы кремния в чугуне меньше критического значения, подключает выходы эадатчиков б и 7 к входу программного .блока 11, а при величине массы кремния в чугуне больше критического значения отключает выходы задатчиков б и 7 и одновременно подключает выходы эадатчиков 8 и 9 к входу программного блока

11. Программный блок II e заданный момент времени от начала продувки от889715 8 ляют из следующей математической модели периода вспенивания:

= а + а,Ь„, а 6,, а G ;+

+ а„Ьф aÄ h,h, à, h (;+ з + г " + a» h G„. + a,„G,;, где 7 — период вспенивания шлака. — высота фурмы на первой ступени; — высота фурмы на второй сту-

30 пени;

G — масса кремния в чугуне; а . — коэффициенты полинома, определяются методом наименьших квадратов, путем подстановки в модель измеренного значения массы кремния в чугуне, поданном на плавку, и с последующим перебором значений h и Ь,р в за I я данных технологических диапазонах с фиксированным шагом, равным одной десятой величины соответствующего технологического диапазона, при этом для текущей плавки выбирается высота фурмы h и h+, соответствующая над именьшей величине т-.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент ФРГ Ю 1458827 кл. С 21 С 5/30, опублик. 24.06.71.

2. Вlum В. Schwartzenberg i,W.

"Steel Times", 1966, v. 193, 5 5123, р. 419-422.

3. Авторское свидетельство СССР

И 335287, кл. С 21 С 5/30, 1969. потери металла в начальный бесшлаковый период продувки и улучшается десульфурация и дефосфорация металла

Для реализации предполагаемого изобретения требуется изготовление соответствующих задатчиков, порогового элемента и программного блока, пос ле чего становится возможным автоматическое управление положением фурмы в начале продувки.

Формула изобретения

1. Способ управления кислородноконвертерной плавкой в период наведения пенистого шлака путем изменения положения кислородной фурмы, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью продления срока службы фурмы за счет уменьшения их прогара, в период наведения пенистого шлака осуществляют перемещение Фурмы двумя ступенями, причем время перехода с первой ступени на вторую выбирают равным среднему периоду времени зажигания плавки, найденному по нескольким предыдущим плавкам, а положение фурмы на каждой ступени устанавливают в зависимости от массы кремния в чугуне, поданном на плавку.

2. Способ по и. 1, о т л и ч а юшийся тем, что положение фурмы на первой и второй ступенях опреде1

Заказ 10900/45 Гираж 621 Подписное

ВНИИПИ

Филиал ППП "Патент", г. Уж прод, ул. Проектная, 4