СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПРОДУВКОЙ КОНВЕРТЕРА И СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ПРОДУВКОЙ КОНВЕРТЕРА Российский патент 2024 года по МПК C21C5/30 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к способу управления продувкой конвертера и системе управления продувкой конвертера для регулирования температуры и концентрации компонентов расплавленной стали в конце продувки до заданных значений.

Уровень техники

Конвертерная операция представляет собой процесс производства стали с получением расплавленной стали посредством подачи кислорода к основным сырьевым материалам, включая расплавленный чугун, металлолом, или подобные материалы, загружаемые в конвертер для выполнения окислительного рафинирования (продувки). При работе конвертера управление продувкой, сочетающее статическое и динамическое управление, выполняется для регулирования температуры и концентрации компонентов, таких как концентрация углерода в расплавленной стали, в конце продувки (остановка продувки) до заданных значений. При статическом управлении математическая модель, основанная на тепловом балансе и материальном балансе, используется для того, чтобы перед началом продувки определить количество подаваемого кислорода и количество охлаждающего материала или материала, повышающего температуру, подлежащее загрузке, необходимые для регулирования температуры и концентрации компонентов расплавленной стали до заданных значений. С другой стороны, при динамическом управлении температура и концентрация компонентов расплавленного металла измеряются с использованием вспомогательной фурмы во время продувки, а количество подаваемого кислорода и количество подлежащего загрузке охлаждающего материала или материала, повышающего температуру, определенное при статическом управлении, корректируется на основе математической модели, основанной на тепловом балансе и материальном балансе, а также модели реакции. Затем, при динамическом управлении, окончательно определяют и регулируют количество подаваемого кислорода и количество загружаемого до остановки продувки охлаждающего материала или материала, повышающего температуру.

При управлении продувкой, сочетающем статическое управление и динамическое управление, если погрешность статического управления слишком велика, трудно скорректировать эту погрешность динамическим управлением, что иногда делает невозможным регулирование до заданных значений температуры и концентрации компонентов расплавленной стали при остановке продувки. Соответственно, необходимо минимизировать погрешность статического управления. Математическая модель, используемая для статического управления, включает в себя два типа вычисления: вычисление теплового баланса и вычисление кислородного баланса. При расчете теплового баланса количество подлежащего загрузке охлаждающего материала или материала, повышающего температуру, рассчитывается таким образом, чтобы сумма тепла, поступающего в конвертер, и сумма тепла, выходящего из конвертера, были равны.

Математическая формула, используемая для расчета теплового баланса, включает в себя член математического выражения, определяющий подводимую теплоту, член математического выражения, определяющий теплоотдачу, член, выражающий охлаждение или увеличение тепла, член, выражающий погрешность, и член, выражающий коррекцию температуры оператором. Для уменьшения погрешности при статическом управлении необходимо выполнить вычисление теплового баланса, придав каждому члену формулы соответствующее значение, причем способ определения соответствующего значения изучен. Например, патентная литература 1 раскрывает способ прогнозирования на основе кривой охлаждения, полученной на основе величины температуры поверхности огнеупора с внутренней оболочки конвертера, измеренной с помощью радиационного термометра, и информации о времени, величине падения температуры расплавленной стали при последующей продувке и включение этой величины в вычисление теплового баланса при статическом управлении.

Список цитирования

Патентная литература

Патентная литература 1: JP 2012-87345 A.

Патентная литература 2: JP 2012-117090 A

Сущность изобретения

Техническая проблема

Однако, даже когда применяется способ, раскрытый в патентной литературе 1, погрешность при статическом управлении остается не устраненной; следовательно, точность регулирования температуры расплавленной стали при остановке продувки заметно не повышается. Кроме того, также был предложен способ, в котором информация, полученная последовательно во время продувки, перед измерением с использованием вспомогательной фурмы, например информация об отходящих газах во время продувки (интенсивность потока отходящих газов и состав отходящих газов), используется и отражается в работе конвертера таким образом, что повышается точность оценки температуры и концентрации компонентов расплавленной стали с помощью математической модели. Например, в патентной литературе 2 раскрыт способ использования информации об отходящих газах для оценки константы затухания эффективности обезуглероживания кислородом и максимальной эффективности обезуглероживания кислородом, которые характеризуют характеристики обезуглероживания во время продувки, а также использования результатов оценки, чтобы оценить температуру и концентрацию углерода в расплавленной стали. В соответствии со способом, раскрытым в патентной литературе 2, поскольку тепло реакции, выделяемое во время реакции обезуглероживания, точно отражается при оценке температуры расплавленной стали, повышается точность регулирования температуры расплавленной стали при остановке продувки. Однако, поскольку существуют и другие факторы, влияющие на температуру расплавленной стали, кроме реакции обезуглероживания, точность регулирования температуры расплавленной стали при остановке продувки все еще не достигла удовлетворительного уровня.

Настоящее изобретение было разработано с учетом вышеуказанных проблем, и его задачей является предложение способа управления продувкой конвертера и системы управления продувкой конвертера, способных точно регулировать температуру расплавленной стали до заданного значения в конце процесса продувки.

Решение проблемы

Способ управления продувкой конвертера, в соответствии с первым аспектом настоящего изобретения, включает в себя: вычисление посредством расчета теплового баланса и расчета материального баланса, количества кислорода, подлежащего подаче, и количества охлаждающего материала или материала, повышающего температуру, подлежащего загрузке, для регулирования температуры и концентрации компонентов расплавленной стали в конце продувки в конвертере до заданных значений; и управление продувкой в конвертере на основе расчетного количества кислорода, подлежащего подаче, и расчетного количества охлаждающего материала или материала, повышающего температуру, подлежащего загрузке, при этом способ включает в себя: оценку температуры расплавленного чугуна перед продувкой, которая является температурой расплавленного чугуна, используемого в качестве исходного материала для продувки, являющегося нормативным показателем расчета теплового баланса, причем расплавленный чугун загружен в конвертер и находится в состоянии непосредственно перед началом продувки, способ также включает в себя использование оценочной температуры расплавленного чугуна перед продувкой в качестве температуры загруженного расплавленного чугуна при расчете теплового баланса.

Способ управления продувкой конвертера, в соответствии со вторым аспектом настоящего изобретения, включает в себя: последовательную оценку температуры и концентрации компонентов расплавленного металла в процессе продувки посредством последовательного выполнения расчета теплового баланса и расчета материального баланса во время продувки на основе рабочих условий и измеренного значения конвертера, полученного в начале и во время продувки в конвертере; и управление продувкой в конвертере на основании оценочной температуры и оценочной концентрации компонентов расплавленного металла, при этом способ включает в себя: оценку температуры расплавленного чугуна перед продувкой, которая является температурой расплавленного чугуна, используемого в качестве исходного материала для продувки и является нормативным параметром расчета теплового баланса, расплавленный чугун загружен в конвертер и находится в состоянии непосредственно перед началом продувки, и использование оценочной температуры расплавленного чугуна перед продувкой в качестве температуры загруженного расплавленного чугуна при расчете теплового баланса.

Значение, полученное посредством прибавления величины изменения температуры расплавленного чугуна после загрузки к температуре расплавленного чугуна во время загрузки, может быть использовано в качестве температуры загруженного расплавленного чугуна, используемой при расчете теплового баланса, при этом величина изменения температуры расплавленного чугуна после загрузки равна величине изменения температуры расплавленного чугуна в период с момента загрузки расплавленного чугуна в конвертер до момента начала продувки, а температура расплавленного чугуна во время загрузки представляет собой температуру расплавленного чугуна, измеренную в течение периода, когда расплавленный чугун, используемый в качестве исходного материала для продувки, являющийся нормативным показателем расчета теплового баланса, загружается в конвертер.

Значение, полученное посредством добавления величины изменения температуры расплавленного чугуна перед загрузкой и величины изменения температуры расплавленного чугуна после загрузки к температуре расплавленного чугуна перед загрузкой, может быть использовано в качестве температуры загруженного расплавленного чугуна, используемой при расчете теплового баланса, температура расплавленного чугуна перед загрузкой представляет собой температуру расплавленного чугуна, измеренную в течение периода, когда расплавленный чугун, используемый в качестве исходного материала для продувки, который является нормативным показателем расчете теплового баланса, удерживается в контейнере для удерживания расплавленного чугуна перед загрузкой в конвертер, при этом величина изменения температуры расплавленного чугуна перед загрузкой представляет собой величину изменения температуры расплавленного чугуна в течение периода с момента измерения температуры расплавленного чугуна перед загрузкой до момента загрузки расплавленного чугуна в конвертер, а величина изменения температуры расплавленного чугуна после загрузки расплавленного чугуна представляет собой величину изменения температуры расплавленного чугуна в течение периода от загрузки расплавленного чугуна в конвертер до начала продувки.

Величина изменения температуры расплавленного чугуна после загрузки может быть определена на основе разности между обратно рассчитанным значением температуры загруженного расплавленного чугуна, обратно рассчитанным из расчета теплового баланса, чтобы соответствовать измеренному значению температуры расплавленного металла во время продувки, выполненной в предыдущем процессе продувки, и температуре расплавленного чугуна во время загрузки в предыдущем процессе продувки.

Величина изменения температуры расплавленного чугуна после загрузки может быть определена для дальнейшего рассмотрения по меньшей мере одного из периодов времени от момента, когда выгружается предыдущая загрузка относительно заданной загрузки, до момента, когда загружается расплавленный чугун заданной загрузки, и времени от момента загрузки расплавленного чугуна заданной загрузки до момента начала продувки.

Величина изменения температуры расплавленного чугуна перед загрузкой может быть определена на основе разности между температурой расплавленного чугуна перед загрузкой при предыдущей продувке и температурой расплавленного чугуна во время загрузки при предыдущей продувке.

Величина изменения температуры расплавленного чугуна перед загрузкой может быть определена для дальнейшего рассмотрения по меньшей мере одного из следующих параметров: прошедшее время от момента, когда расплавленный чугун выгружается в предыдущей загрузке относительно заданной загрузки, до времени приема, когда расплавленный чугун, который будет использоваться для продувки заданной загрузки, принимается в контейнер для удерживания расплавленного чугуна, чтобы принимать расплавленный чугун, который будет использоваться для продувки заданной загрузки; и время от момента, когда измеряется температура расплавленного чугуна перед загрузкой до момента, когда расплавленный чугун загружается в конвертер.

Температура расплавленного чугуна во время загрузки может быть измерена с использованием бесконтактного оптического способа.

Бесконтактный оптический способ может представлять собой способ измерения спектра излучения, испускаемого расплавленным чугуном, для вычисления температуры расплавленного чугуна на основе отношения между энергиями излучения на двух различных длинам волн, выбранных из измеренного спектра излучения.

Длины волн λ1 и λ2 могут обе находиться в диапазоне 400 нм - 1000 нм, а абсолютное значение разницы между λ1 и λ2 может составлять 50 нм или более и 600 нм или менее, где две разных длины волн равны λ1 и λ2 (>λ1).

Длины волн λ1 и λ2 могут обе находиться в диапазоне 400 нм - 1000 нм, а абсолютное значение разницы между λ1 и λ2 может составлять 200 нм или более и 600 нм или менее, где две разных длины волн равны λ1 и λ2 (>λ1).

Измеренное значение температуры расплавленного чугуна может быть скорректировано на основе предварительно заданного отношения между спектральными коэффициентами излучения для двух разных длин волн в спектре.

Система управления продувкой конвертера, в соответствии с первым аспектом настоящего изобретения, включает в себя: первый компьютер, выполненный с возможностью вычисления посредством расчета теплового баланса и расчета материального баланса, количества кислорода, подлежащего подаче в конвертер, и количества охлаждающего материала или материала, повышающего температуру, подлежащего загрузке в конвертер, для регулирования температуры и концентрации компонентов расплавленной стали в конце продувки в конвертере до заданных значений; устройство управления, выполненное с возможностью управления продувкой конвертера на основе количества кислорода, которое должно быть подано в конвертер, и количества охлаждающего материала или материала, повышающего температуру, которое должно быть загружено в конвертер, рассчитанного первым компьютером; второй компьютер, выполненный с возможностью вычисления температуры расплавленного чугуна перед продувкой, которая представляет собой температуру расплавленного чугуна, используемого в качестве исходного материала для продувки в конвертере, загруженного в конвертер и находящегося в состоянии непосредственно перед началом продувки; и по меньшей мере один из следующих компьютеров: третий компьютер, выполненный с возможностью вычисления температуры расплавленного чугуна во время загрузки, температуры расплавленного чугуна, используемого в качестве исходного материала для продувки, являющегося нормативным показателем расчета теплового баланса, с использованием двухцветной информации о температуре расплавленного чугуна в течение периода, когда расплавленный чугун загружается в конвертер, четвертый компьютер, выполненный с возможностью вычисления величины изменения температуры расплавленного чугуна перед загрузкой, которая представляет собой величину изменения температуры расплавленного чугуна в течение периода с момента, когда измеряется температура перед загрузкой расплавленного чугуна до момента, когда расплавленный чугун загружается в конвертер, причем температура расплавленного чугуна перед загрузкой представляет собой температуру расплавленного чугуна в период времени, когда расплавленный чугун, используемый в качестве исходного материала для продувки и являющийся нормативным показателем расчета теплового баланса, удерживается в контейнере для удерживания расплавленного чугуна перед загрузкой в конвертер, и пятый компьютер выполненный с возможностью вычисления величины изменения температуры расплавленного чугуна после загрузки, которая является величиной изменения температуры расплавленного чугуна в период с момента, когда расплавленный чугун, используемый в качестве исходного материала для продувки, который является нормативным показателем расчета теплового баланса, загружается в конвертер, до момента, когда начинается продувка, при этом второй компьютер выполнен с возможностью вычисления температуры расплавленного чугуна перед продувкой с использованием по меньшей мере одной из следующих величин: температура расплавленного чугуна во время загрузки, рассчитанная третьим компьютером, величина изменения температуры расплавленного чугуна перед загрузкой, рассчитанная четвертым компьютером, и величина изменения температуры расплавленного чугуна после загрузки, рассчитанная пятым компьютером, при этом первый компьютер выполнен с возможностью вычисления с использованием температуры расплавленного чугуна перед продувкой, рассчитанной вторым компьютером в качестве температуры загруженного расплавленного чугуна, количества кислорода, подлежащего подаче в конвертер, и количества охлаждающего материала или материала, повышающего температуру, которое необходимо загрузить в конвертер, для регулирования температуры и концентрации компонента расплавленной стали в конце продувки в конвертере до заданных значений с помощью расчета теплового баланса и расчета материального баланса.

Система управления продувкой конвертера, в соответствии со вторым аспектом настоящего изобретения, включает в себя: первый компьютер, выполненный с возможностью последовательного вычисления температуры и концентрации компонентов расплавленного металла во время продувки посредством выполнения расчета теплового баланса и расчета материального баланса на основании рабочих условий и измеренного значения конвертера, полученного в начале и во время продувки конвертера; устройство управления, выполненное с возможностью управления продувкой в конвертере на основе температуры и концентрации компонентов расплавленного металла во время продувки, рассчитанных первым компьютером; второй компьютер, выполненный с возможностью вычисления температуры расплавленного чугуна перед продувкой, которая представляет собой температуру расплавленного чугуна, используемого в качестве исходного материала для продувки в конвертере, загруженного в конвертер и находящегося в состоянии непосредственно перед началом продувки; и по меньшей мере один из следующих компьютеров: третий компьютер, выполненный с возможностью вычисления, в качестве температуры расплавленного чугуна во время загрузки, температуры расплавленного чугуна, используемого в качестве исходного материала для продувки в конвертере, с использованием двухцветной информации о температуре расплавленного чугуна во время периода, когда расплавленный чугун загружают в конвертер; четвертый компьютер, выполненный с возможностью вычисления величины изменения температуры расплавленного чугуна перед загрузкой, которая является величиной изменения температуры расплавленного чугуна в течение периода с момента, когда измеряется температура расплавленного чугуна перед загрузкой, до момента, когда расплавленный чугун загружается в конвертер, причем температура расплавленного чугуна перед загрузкой является температурой расплавленного чугуна, используемого в качестве исходного материала для продувки в конвертере, в течение периода, когда расплавленный чугун удерживается в контейнере для удерживания расплавленного чугуна перед загрузкой в конвертер; и пятый компьютер, выполненный с возможностью вычисления величины изменения температуры расплавленного чугуна после загрузки, которая является величиной изменения температуры расплавленного чугуна в период с момента загрузки расплавленного чугуна, используемого в качестве исходного материала для продувки в конвертере, в конвертер до начала продувки, при этом второй компьютер выполнен с возможностью вычисления температуры расплавленного чугуна перед продувкой с использованием по меньшей мере одной из следующих величин: температуры расплавленного чугуна во время загрузки, рассчитанной третьим компьютером; величины изменения температуры расплавленного чугуна перед загрузкой, рассчитанной четвертым компьютером; и величины изменения температуры расплавленного чугуна после загрузки, рассчитанной пятым компьютером, при этом первый компьютер выполнен с возможностью последовательного вычисления температуры расплавленного металла во время продувки с использованием в качестве температуры загруженного расплавленного чугуна температуры расплавленного чугуна перед продувкой, рассчитанной вторым компьютером.

Полезные эффекты изобретения

В соответствии со способом управления продувкой конвертера и системой управления продувкой конвертера по настоящему изобретению, температуру расплавленной стали в конце продувки можно точно отрегулировать до достижения заданного значения.

Краткое описание чертежей

Фиг. 1 представляет собой блок-схему, иллюстрирующую конфигурацию системы управления продувкой конвертера, в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 2 представляет собой диаграмму, иллюстрирующую соотношение между временем нахождения печи конвертера в пустом состоянии перед продувкой и температурной разностью, полученной посредством вычитания фактической температуры, полученной на вспомогательной фурме, введенной в середине продувки, из оценочной температуры, в случае когда температура начала продувки рассчитывается как температура расплавленного чугуна, измеренная во время его загрузки.

Фиг. 3 представляет собой диаграмму, иллюстрирующую соотношение между временем от окончания загрузки расплавленного чугуна до начала продувки и температурной разницей, полученной посредством вычитания фактической температуры, полученной от вспомогательной фурмы, введенной в середине продувки, из оценочной температуры, в случае когда температура начала продувки рассчитывается как температура расплавленного чугуна, измеренная во время его загрузки.

Фиг. 4 представляет собой диаграмму, иллюстрирующую погрешность температуры расплавленного чугуна по отношению к заданному значению в конце продувки в примере, соответствующем изобретению, и в первом сравнительном примере.

Описание вариантов осуществления изобретения

Далее будут описаны способ управления продувкой конвертера и система управления продувкой конвертера, согласно настоящему изобретению.

Способ управления продувкой конвертера

При работе конвертера управление продувкой, сочетающее статическое и динамическое управление, выполняется для регулирования температуры и концентрации компонентов, таких как концентрация углерода в расплавленной стали, в конце продувки (остановки продувки) до заданных значений. При статическом управлении математическая модель, основанная на расчете теплового баланса и расчете материального баланса, используется для определения перед началом продувки количества подаваемого кислорода и количества загружаемого охлаждающего материала или материала, повышающего температуру, (далее именуемого охлаждающим материалом и т.д.), необходимых для регулирования температуры и концентрации компонентов в расплавленной стали до заданных значений. Затем начинают и продолжают продувку на основе определенного количества подаваемого кислорода и определенного количества загружаемого охлаждающего материала и подобных материалов, при этом продувка продолжается в течение определенного периода времени (например, временная точка, в которой продувается от 80 до 90% количества подаваемого кислорода, рассчитанного при статическом контроле, и т.п.), а затем температура и концентрация компонентов в расплавленном металле измеряются с использованием вспомогательной фурмы. В динамическом управлении математическая модель, основанная на температуре и концентрации компонентов в расплавленном металле, измеряемых с использованием вспомогательной фурмы, теплового баланса и баланса материалов, а также реакционная модель используются для корректировки количества подаваемого кислорода и количества охлаждающего материала и подобных материалов, которые должны быть загружены, которые определяются при статическом контроле, и окончательно определяются количество подаваемого кислорода и количество охлаждающего материала и подобных материалов, которые должны быть загружены до остановкой продувки.

Расчетная формула, используемая для расчета теплового баланса в статическом управлении, включает в себя, например, член математического выражения для определения подводимой теплоты, член математического выражения для определения теплоотдачи, член математического выражения для охлаждения или повышения температуры, член выражения для погрешности и член выражения для коррекции температуры оператором. Среди них член математического выражения для определения подводимой теплоты включает в себя член математического выражения, представляющий физическую теплоту загружаемого расплавленного чугуна. В частности, даже в способе, раскрытом в патентной литературе 2, описанном выше, тот факт, что физическая теплота загружаемого расплавленного чугуна должна быть задана в качестве начального значения, является аналогичным такому факту в способе управления продувкой, сочетающему статическое управление и динамическое управление.

Физическая теплота загружаемого расплавленного чугуна рассчитывается по формуле (удельная теплоемкость расплавленного чугуна) × (масса загружаемого расплавленного чугуна) × (температура загружаемого расплавленного чугуна). В качестве удельной теплоемкости расплавленного чугуна используется значение физического свойства, описанное в справочнике или в подобном источнике. В качестве массы расплавленного чугуна, подлежащего загрузке, например, используется разница между весом загрузочного ковша (контейнер для удерживания расплавленного чугуна), заполненного расплавленным чугуном, измеренного с помощью тензодатчика или подобного устройства, до загрузки расплавленного чугуна, и весом пустого загрузочного ковша, измеренного с помощью тензодатчика или подобного устройства после загрузки расплавленного чугуна. Кроме того, в качестве температуры загружаемого расплавленного чугуна (температуры загруженного расплавленного чугуна) используется, например, значение, измеренное посредством погружения термопары в расплавленный чугун, заполняющий загрузочный ковш.

После тщательных исследований авторы настоящего изобретения обнаружили, что причина, по которой точность регулирования температуры расплавленной стали при остановке продувки не повышается, заключается в том, что значение физической теплоты расплавленного чугуна, подлежащего загрузке, является неточным в расчете теплового баланса при статическом управлении и динамическом управлении. В частности, авторы настоящего изобретения обнаружили, что в случае, когда вычисляется физическая теплота загружаемого расплавленного чугуна, не всегда целесообразно использовать измеренное значение температуры расплавленного чугуна, описанное выше.

Как правило, температуру расплавленного чугуна измеряют после того, как расплавленный чугун загружается в загрузочный ковш и из него удаляют остатки. Однако после измерения температуры, время, прошедшее до загрузки расплавленного чугуна в конвертер, сильно варьируется в зависимости от рабочего состояния конвертера и процесса выплавки стали после конвертера. Например, после измерения температуры расплавленного чугуна в некоторых случаях производится немедленная загрузка этого расплавленного чугуна в конвертер для начала продувки, или после измерения температуры расплавленного чугуна может быть вынужденное ожидание, пока расплавленный чугун загружается в конвертер в состоянии, когда расплавленный чугун заливается в загрузочный ковш как есть. То есть, поскольку величина падения температуры расплавленного чугуна в период с момента измерения температуры расплавленного чугуна до момента загрузки расплавленного чугуна в конвертер различна, фактическая температура загруженного расплавленного чугуна также отличается.

В частности, если время ожидания до загрузки расплавленного чугуна в конвертер является большим, распределение температуры расплавленного чугуна происходит в направлении глубины загрузочного ковша вследствие тепловой конвекции. В загрузочном ковше с массой загрузки более 200 тонн, глубина ванны расплавленного чугуна при заполнении расплавленным чугуном составляет порядка нескольких метров, тогда как глубина погружения термопары в момент измерения температуры составляет несколько десятков сантиметров. По этой причине, даже если температура расплавленного чугуна снова измеряется в загрузочном ковше перед загрузкой расплавленного чугуна в конвертер, влияние распределения температуры расплавленного чугуна не отражается в достаточной степени на значении измерения температуры, что вызывает погрешность. Термическая предыстория используемого загрузочного ковша также оказывает влияние на величину падения температуры расплавленного чугуна в период с момента измерения температуры расплавленного чугуна до загрузки расплавленного чугуна в конвертер. Например, в загрузочном ковше, в который принимается расплавленный чугун, используемый для загрузки, являющейся целью расчета теплового баланса, если истекшее время (время пустого ковша) является небольшим: с момента выгрузки расплавленного чугуна перед приемом расплавленного чугуна, до момента приема расплавленного чугуна, является коротким, то в этом случае величина падения температуры расплавленного чугуна в течение периода времени, в течение которого расплавленный чугун находится в загрузочном ковше, является небольшим. И наоборот, если время нахождения в пустом ковше является длительным, то величина падения температуры расплавленного чугуна в течение периода времени, когда расплавленный чугун удерживается в загрузочном ковше, увеличивается. Кроме того, в дополнение к состоянию непосредственно перед приемом расплавленного чугуна, используемого для загрузки, которая является целью расчета теплового баланса, загрузочный ковш, имеющий высокий коэффициент соотношения времени (время заполненного ковша) в состоянии заполненного расплавленным чугуном в течение определенного периода имеет небольшую величину падения температуры расплавленного чугуна, и, наоборот, загрузочный ковш, имеющий низкий коэффициент соотношения времени заполнения ковша, имеет большую величину падения температуры расплавленного чугуна.

Кроме того, возможны изменения температуры расплавленного чугуна, которые оказывают воздействие на точность вычисления теплового баланса, кроме случаев, когда расплавленный чугун удерживается в загрузочном ковше. В частности, имеет место изменение температуры в период времени с момента загрузки расплавленного чугуна в конвертер из загрузочного ковша до момента начала продувки. Обычно для загрузки расплавленного чугуна в конвертер требуется около пяти минут; однако считается, что время загрузки изменяется в зависимости от состояния горловины конвертера, в которую должен загружаться расплавленный чугун (состояние сцепления металла и т.д.), и если время загрузки увеличивается, в этом случае температура расплавленного чугуна после загрузки расплавленного чугуна в конвертер падает на величину, соответствующую увеличению времени. Кроме того, время от момента полной загрузки расплавленного чугуна в конвертер до начала продувки также изменяется в зависимости от рабочего состояния завода. Например, может пройти десять или более минут с момента полной загрузки расплавленного чугуна в конвертер до начала продувки. Как описано выше, если время от окончания загрузки расплавленного чугуна до начала продувки увеличивается, считается, что температура расплавленного чугуна падает на величину, соответствующую увеличению времени. Кроме того, температура расплавленного чугуна после загрузки также изменяется в зависимости от состояния конвертера, в который загружается расплавленный чугун. Например, считается, что падение температуры расплавленного чугуна после загрузки является небольшим, если время (время пустой печи) с момента выгрузки предыдущей загрузки до следующей загрузки является небольшим по продолжительности; однако считается, что падение температуры расплавленного чугуна после загрузки является большим, если время пустой печи является большим по продолжительности.

Как описано выше, было обнаружено, что существует случай, когда значение температуры расплавленного чугуна, используемое для вычисления физической теплоты расплавленного чугуна, подлежащего загрузке, в настоящее время не обязательно является подходящим; однако трудно выполнять операцию, сохраняя постоянным время, прошедшее до загрузки расплавленного чугуна в конвертер после измерения температуры, историю нагрева загрузочного ковша и конвертера и подобные параметры. В свете вышеизложенного авторы настоящего изобретения оценили в качестве температуры загружаемого расплавленного чугуна, используемой для вычисления теплового баланса, температуру расплавленного чугуна перед продувкой, которая представляет собой температуру расплавленного чугуна, загружаемого в конвертер, и в состоянии непосредственно перед началом продувки, и использовали оцениваемую температуру расплавленного чугуна перед продувкой. Это повышает точность вычисления теплового баланса по сравнению с предшествующим уровнем техники и позволяет точно регулировать температуру расплавленной стали до заданного значения.

Оцениваемое значение температуры расплавленного чугуна перед продувкой может быть получено следующим образом.

(a) В том случае, когда измеряется температура расплавленного чугуна (температура расплавленного чугуна во время загрузки), наряду с тем, что расплавленный чугун, используемый в качестве исходного материала для продувки, который является целью вычисления теплового баланса, загружается в конвертер, и при этом получается измеренное значение температуры расплавленного чугуна во время загрузки, оцениваемое значение температуры расплавленного чугуна перед продувкой определяется как значение, полученное посредством добавления величины изменения температуры расплавленного чугуна после загрузки, которая является величиной изменения температуры расплавленного чугуна от момента загрузки расплавленного чугуна в конвертер до начала продувки, до измеренного значения температуры расплавленного чугуна во время загрузки, при этом оцениваемое значение используется для вычисления теплового баланса. Величина изменения температуры расплавленного чугуна после загрузки принимает отрицательное значение в том случае, когда оценивается, что температура расплавленного чугуна падает в течение периода времени, когда расплавленный чугун загружается в конвертер до момента начала продувки. Следовательно, оцениваемое значение температуры расплавленного чугуна перед продувкой в этом случае является значением, полученным посредством вычитания абсолютного значения величины изменения температуры расплавленного чугуна после загрузки из измеренного значения температуры расплавленного чугуна во время загрузки. Здесь величина изменения температуры расплавленного чугуна после загрузки может быть определена с помощью последующего вычисления с использованием данных предыдущей продувки, выполненной посредством измерения температуры расплавленного чугуна во время загрузки.

Во-первых, что касается предыдущей продувки, выполненной посредством измерения температуры расплавленного чугуна во время загрузки, температура загруженного расплавленного чугуна вычисляется путем обратных вычислений посредством вычисления теплового баланса, чтобы соответствовать фактическому значению температуры расплавленного металла во время продувки, фактически измеренной с использованием вспомогательной фурмы. Считается, что разница между рассчитанной путем обратных вычислений температурой расплавленного чугуна и измеренным значением температуры расплавленного чугуна во время загрузки той же продувки в прошлом соответствует величине изменения температуры расплавленного чугуна после загрузки. Например, предполагается, что при определенной продувке в прошлом измеренное значение температуры расплавленного чугуна во время загрузки составляет 1350°С, а температура расплавленного металла, измеренная с помощью вспомогательной фурмы, составляет 1550°С. Здесь выполняется обратный расчет теплового баланса с использованием в качестве переменной только температуры загружаемого расплавленного чугуна, в результате чего решение по расчету теплового баланса для предыдущей продувки составляет 1550°C (все значения кроме температуры загруженного расплавленного чугуна являются такими же, как значения, используемые для расчеты теплового баланса предыдущей продувки). Предполагая, что рассчитанная путем обратных вычислений температура расплавленного чугуна составляет 1340°С, величина изменения температуры расплавленного чугуна после загрузки составляет 1340-1350=-10°С.

Таким образом, как и для каждой из предыдущих продувок, выполненных посредством измерения температуры расплавленного чугуна во время загрузки, рассчитывается величина изменения температуры расплавленного чугуна после загрузки, и полученный результат сохраняется в виде данных, в результате чего величина изменения температуры расплавленного чугуна после загрузки может быть определена на основе сохраненных данных при расчете теплового баланса для новой продувки. При расчете теплового баланса для новой продувки, чтобы определить величину изменения температуры расплавленного чугуна после загрузки, может быть взято и использовано среднее арифметическое значение сохраненных величин изменения температуры расплавленного чугуна после загрузки, или, альтернативно, величина изменения температуры расплавленного чугуна после загрузки может быть задана как функция, полученная с помощью регрессионного или подобного вычисления, при использовании в качестве переменных: время, начиная от выгрузки предыдущей загрузки соответствующей предыдущей продувки, до момента загрузки расплавленного чугуна предыдущей загрузки, время от загрузки расплавленного чугуна предыдущей загрузки до момента начала продувки предыдущей загрузки, и подобные другие.

(b) С другой стороны, что касается расплавленного чугуна, используемого в качестве исходного материала для продувки, являющегося нормативным параметром расчета теплового баланса, в том случае, когда температура расплавленного чугуна, загружаемого в конвертер, не измерена, или в том случае, когда измеренное значение не получено, температура расплавленного чугуна перед продувкой определяется как значение, полученное посредством добавления величины изменения температуры расплавленного чугуна перед загрузкой, которая представляет собой величину изменения температуры расплавленного чугуна в течение периода времени от момента измерения температуры расплавленного чугуна перед загрузкой до загрузки расплавленного чугуна в конвертер, и величины изменения температуры расплавленного чугуна после загрузки к температуре расплавленного чугуна перед загрузкой, которая является температурой расплавленного чугуна, измеренной в течение периода, когда расплавленный чугун удерживается в контейнере для удерживания расплавленного чугуна перед загрузкой в конвертер, а затем температура расплавленного чугуна перед продувкой используется для расчета теплового баланса. Величина изменения температуры расплавленного чугуна перед загрузкой принимает отрицательное значение в случае, когда предполагается, что температура расплавленного чугуна падает в течение периода с момента измерения температуры в контейнере для удерживания расплавленного чугуна до момента загрузки расплавленного чугуна в конвертер. Следовательно, оценочное значение температуры расплавленного чугуна во время загрузки в этом случае является значением, полученным посредством вычитания абсолютного значения величины изменения температуры расплавленного чугуна перед загрузкой из измеренного значения в контейнере для удерживания расплавленного чугуна.

Величина изменения температуры расплавленного чугуна перед загрузкой может быть определена на основе разности между измеренным значением температуры расплавленного чугуна в загрузочном ковше и измеренным значением температуры расплавленного чугуна во время загрузки с использованием данных предыдущей продувки, полученных посредством измерения температуры расплавленного чугуна во время загрузки. Например, при определенной предыдущей продувке, предполагая, что измеренное значение температуры расплавленного чугуна в загрузочном ковше составляет 1370°C, а измеренное значение температуры расплавленного чугуна во время загрузки составляет 1350°C, величина изменения температуры расплавленного чугуна перед загрузкой составляет 1350 - 1370 = -20°C. Здесь, что касается загрузочного ковша, который принимал расплавленный чугун, использованный в предыдущей продувке, истекшее время (время пустого загрузочного ковша) с момента, когда расплавленный чугун выгружается перед тем, как расплавленный чугун в прошлом был принят в ковш, до момента, когда был принят расплавленный чугун в прошлом, может быть записано для каждой продувки, а величина изменения температуры расплавленного чугуна перед загрузкой может быть задана как функция, полученная посредством регрессионного или подобного вычисления с использованием времени пустого загрузочного ковша, или подобного параметра, в качестве переменной. В частности, величина изменения температуры расплавленного чугуна после загрузки может быть определена способом, аналогичным описанному выше (а).

В качестве измерения температуры расплавленного чугуна во время загрузки предпочтительно использовать способ измерения температуры расплавленного чугуна бесконтактным оптическим способом, когда расплавленный чугун, используемый в качестве исходного материала для продувки, являющегося нормативным параметром расчета теплового баланса, протекает в конвертер из загрузочного ковша. В качестве способа измерения температуры возможен способ измерения посредством погружения термопары или подобного элемента во вводимый поток, когда расплавленный чугун протекает в конвертер из загрузочного ковша; однако для погружения термопары во вводимый поток требуется крупногабаритное оборудование. Соответственно, предпочтительнее использовать бесконтактный оптический способ, с помощью которого можно легче измерить температуру.

Примеры бесконтактного оптического способа включают в себя способ измерения температуры с использованием двухцветного термометра, радиационного термометра, тепловизора и подобных устройств. Кроме того, в том случае, когда температура измеряется бесконтактным оптическим способом, точное измерение температуры может быть затруднено, поскольку шлак плавает на поверхности ванны в расплавленном чугуне в стационарном заполненном состоянии в загрузочном ковше. С другой стороны, при измерении вводимого потока во время его протекания в конвертер из загрузочного ковша, поверхность расплавленного чугуна частично обнажается, в результате чего можно выполнить более точное измерение.

Среди бесконтактных оптических способов, описанных выше, способ измерения спектра излучения, испускаемого расплавленным чугуном, и вычисления температуры по соотношению между энергиями излучения на двух различных длинах волн, выбранных из полученного спектра излучения, то есть способ использования двухцветного термометра, является более предпочтительным. Существует возможность того, что спектральный коэффициент излучения вводимого потока во время его протекания в конвертер из загрузочного ковша, который является целью температурного измерения в настоящем изобретении, изменяется в зависимости от условий измерения. Это связано с тем, что в способе с использованием двухцветного термометра, даже в том случае, когда излучательная способность целевого объекта измерения температуры изменяется, до тех пор пока соотношение между двумя спектральными коэффициентами излучения, имеющими разные длины волн, изменяется с сохранением пропорционального соотношения, отношение межу двумя спектральными коэффициентами излучения зависит только от температуры, в результате чего точное измерение температуры может быть выполнено независимо от изменения излучательной способности.

Предполагая, что двумя различными длинами волн являются λ1 и λ2 (λ1 < λ2), предпочтительно выбирать такие длины волн, чтобы λ1 и λ2 удовлетворяли следующему соотношению. В частности, предпочтительно, чтобы λ1 и λ2 находились в диапазоне 400 нм - 1000 нм, а абсолютное значение разницы между λ1 и λ2 составляло 50 нм или более и 600 нм или менее. Даже в способе с использованием двухцветного термометра погрешность измерения возникает в том случае, когда коэффициенты излучения двух спектров излучения, имеющих разные длины волн, не изменяются при сохранении пропорциональной зависимости друг от друга. Для высокоточного измерения желательно выбрать условие уменьшения изменений коэффициента излучения R (R = ε_λ1/ε_λ2), представляющего собой отношение коэффициентов излучения ε_λ1 и ε_λ2 двух эмиссионных спектров с разными длинами волн. Согласно исследованию авторов настоящего изобретения, считается, что влияние рассеянного света от оксидной пленки на поверхности расплавленного чугуна или стенки печи, которое является фактором изменений коэффициента излучения R, в большей степени проявляется на длинноволновой стороне, где коэффициент излучения относительно мал. Следовательно, предпочтительно выбирать длину волны обнаружения на стороне короткой волны, где коэффициент излучения является большим.

В частности, предпочтительно выбирать длины волн как λ1, так и λ2 в диапазоне 400 нм - 1000 нм. В том случае, когда длина волны меньше 400 нм, обычной спектроскопической камере трудно обнаружить энергию излучения, поскольку длина волны является короткой. С другой стороны, в том случае, когда длина волны превышает 1000 нм, длина волны является большой, и, таким образом, увеличивается влияние изменений коэффициента излучения. Кроме того, абсолютное значение разницы между λ1 и λ2 предпочтительно составляет от 50 нм или более до 600 нм или менее. В том случае, когда абсолютная величина разности между длинами волн λ1 и λ2 меньше 50 нм, длины волн λ1 и λ2 близки друг к другу, и, таким образом, спектроскопию с помощью обычной спектроскопической камеры выполнить затруднительно. С другой стороны, в том случае, когда абсолютная величина разности между λ1 и λ2 превышает 600 нм, одна длина волны неизбежно выбирается из условия большой длины волны, и влияние изменений коэффициента излучения возрастает из-за большой длины волны.

В том случае, когда абсолютное значение разности между длинами волн λ1 и λ2 составляет 200 нм или более и 600 нм или менее, снижается влияние изменений коэффициента излучения R, что является более предпочтительным. Кроме того, коэффициент излучения R может быть определен заранее на основании экспериментов или литературных данных, а измеренное значение температуры расплавленного чугуна может быть скорректировано с заранее определенным коэффициентом излучения R.

Система управления продувкой конвертера

Как проиллюстрировано на фиг. 1, система 1 управления продувкой конвертера, в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения, включает в себя: первый компьютер 3, который рассчитывает посредством расчета теплового баланса и расчета материального баланса количество кислорода, которое должно быть подано в конвертер 11, и количество охлаждающего материала и т.д., загружаемого в конвертер 11, для регулирования температуры и концентрации компонентов расплавленной стали в конце продувки в конвертере 11 до заданных значений; и устройство 7 управления, которое управляет продувкой конвертера 11 на основе количества кислорода, подаваемого в конвертер 11, и количества охлаждающего материала и т.д., загружаемого в конвертер 11, рассчитанного первым компьютером 3. Следует отметить, что устройство 7 управления включает в себя устройство 7а управления расходом газа, которое управляет расходом газа, например кислорода, подаваемого в конвертер 11, устройство 7b управления вспомогательной фурмы, которое управляет операцией измерения температуры и концентрации компонентов расплавленного металла с использованием вспомогательной фурмы, и устройство 7с управления загрузкой вспомогательного исходного материала, которое управляет операцией загрузки вспомогательного исходного материала в конвертер 11. Система 1 управления продувкой конвертера также включает в себя второй компьютер 6, который вычисляет температуру расплавленного чугуна перед продувкой, которая является температурой расплавленного чугуна 12, используемого в качестве исходного материала для продувки в конвертере 11, загружаемого в конвертер 11 из загрузочного ковша 13, при этом система находится в состоянии непосредственно перед началом продувки. В данном случае, первый компьютер 3 и второй компьютер 6 могут быть одним и тем же компьютером или разными компьютерами.

Система 1 управления продувкой конвертера также включает в себя третий компьютер 8, который вычисляет температуру расплавленного чугуна 12, как температуру расплавленного чугуна во время загрузки, используя двухцветную информацию о температуре расплавленного чугуна 12 в течение периода времени, когда расплавленный чугун 12, используемый в качестве исходного материала для продувки в конвертере 11, загружают в конвертер 11 из загрузочного ковша 13, что измеряется с помощью спектроскопической камеры 2, четвертый компьютер 9, который рассчитывает величину изменения температуры расплавленного чугуна перед загрузкой, которая представляет собой величину изменения температуры расплавленного чугуна в течение периода от момента, когда измеряется температура расплавленного чугуна перед загрузкой, до момента, когда расплавленный чугун 12 загружают в конвертер 11, причем температура расплавленного чугуна перед загрузкой представляет собой температуру расплавленного чугуна 12 в течение периода, когда расплавленный чугун 12, используемый в качестве исходного материала для продувки, который является нормативным параметром расчета теплового баланса, удерживается в загрузочном ковше 13 перед загрузкой в конвертер 11, и пятый компьютер 10, который вычисляет величину изменения температуры расплавленного чугуна после загрузки, которая представляет собой величину изменения температуры расплавленного чугуна в течение периода от момента, когда измеряется температура расплавленного чугуна во время загрузки, до начина продувки, при этом температура расплавленного чугуна во время загрузки является температурой расплавленного чугуна 12 в течение периода времени, когда расплавленный чугун 12, используемый в качестве исходного материала для продувки, который является нормативным показателем расчета теплового баланса, загружается в конвертер 11. Требуется только, чтобы система 1 управления продувкой конвертера включала в себя по меньшей мере один компьютер из третьего компьютера 8, четвертого компьютера 9 и пятого компьютера 10.

Затем второй компьютер 6 вычисляет температуру расплавленного чугуна перед продувкой, используя по меньшей мере одну из следующих величин: температура расплавленного чугуна во время загрузки, рассчитанная третьим компьютером 8, величина изменения температуры расплавленного чугуна перед загрузкой, рассчитанная четвертым компьютером 9, и величина изменения температуры расплавленного чугуна после загрузки, рассчитанная пятым компьютером 10, при этом первый компьютер 3 производит вычисления с использованием расхода отходящих газов, измеренного с помощью расходомера 4 отходящих газов, и состава отходящих газов, проанализированного с помощью газоанализатора 5 отходящих газов, также используется температура расплавленного чугуна перед продувкой, рассчитываемая вторым компьютером 6, как температура загруженного расплавленного чугуна, количество кислорода, подлежащего подаче в конвертер 11, количество охлаждающего материала и т.д., подлежащего загрузке в конвертер 11, для регулирования температуры и концентрации компонентов расплавленной стали в конце продувки в конвертере 11 до заданных значений с помощью расчета теплового баланса и расчета материального баланса. Первый компьютер 3 может последовательно вычислять температуру расплавленного металла во время продувки, используя расход отходящих газов, измеренный с помощью расходомера 4 отходящих газов, и состав отходящих газов, проанализированный с помощью газоанализатора 5 отходящих газов, и температуру расплавленного чугуна перед продувкой, которая рассчитывается вторым компьютером 6 как температура загруженного расплавленного чугуна, а устройство 7 управления может управлять продувкой в конвертере на основании температуры расплавленного металла во время продувки, рассчитанной первым компьютером 3.

Здесь спектроскопическая камера 2 установлена, например, перед печью на стороне загрузки конвертера, в таком месте, где можно наблюдать вводимый поток, когда расплавленный чугун 12 протекает в конвертер 11 из загрузочного ковша 13. Предпочтительно устанавливать спектроскопическую камеру 2 под углом, под которым просматривается вводимый поток, потому что в этом случае на спектроскопическую камеру 2 практически не влияет пыль при загрузке расплавленного чугуна. В спектроскопической камере 2 двухцветная информация о температуре собирается с заданной частотой выборки (например, каждую секунду) от начала до конца загрузки расплавленного чугуна. Двухцветная информация о температуре, собранная с помощью спектроскопической камеры 2, передается на третий компьютер 8, установленный в комнате для управления операциями, или подобной комнате, и третий компьютер 8 вычисляет температуру расплавленного чугуна во время загрузки.

Четвертый компьютер 9 накапливает данные, такие как измеренное значение температуры расплавленного чугуна в загрузочном ковше 13, измеренное значение температуры расплавленного чугуна во время загрузки и время, в течение которого ковш был пустым в ходе предыдущей продувки, а также использует наборы данных для вычисления изменения температуры расплавленного чугуна перед загрузкой. При вычислении изменения температуры расплавленного чугуна перед загрузкой, посредством регрессионного вычисления или подобного способа в четвертом компьютере 9 может быть выведена функция для определения величины изменения температуры расплавленного чугуна перед загрузкой, или величина изменения температуры расплавленного чугуна перед загрузкой может быть рассчитана с использованием этой функции.

Пятый компьютер 10 накапливает данные, такие как измеренное значение температуры расплавленного чугуна во время загрузки в предыдущей продувке, фактическое значение температуры расплавленного металла во время продувки, измеренное с помощью вспомогательной фурмы, и время пустой печи, при этом он использует наборы данных для вычисления величины изменения температуры расплавленного чугуна после загрузки. При вычислении величины изменения температуры расплавленного чугуна после загрузки температура загруженного расплавленного чугуна вычисляется путем обратных вычислений в расчете теплового баланса, чтобы соответствовать фактическому значению температуры расплавленного металла во время продувки, измеренному с помощью вспомогательной фурмы, и каждая функция обратного вычисления и считывания, а также сохранения данных, необходимых для обратного вычисления, может быть включена в пятый компьютер 10, или данные, хранящиеся в пятом компьютере 10, могут быть записаны в первый компьютер 3 и рассчитаны путем обратных вычислений первым компьютером 3, а полученное решение может быть считано на пятом компьютере 10. Кроме того, функция для определения величины изменения температуры расплавленного чугуна после загрузки может быть выведена посредством регрессионного вычисления или подобного способа на пятом компьютере 10, или величина изменения температуры расплавленного чугуна после загрузки может быть рассчитана с использованием этой функции.

Третий компьютер 8, четвертый компьютер 9 и пятый компьютер 10 могут быть одним и тем же компьютером или разными компьютерами. По меньшей мере один компьютер из третьего компьютера 8, четвертого компьютера 9 и пятого компьютера 10 может быть тем же самым компьютером, что и первый компьютер 3, или второй компьютер 6. Кроме того, все компьютеры из первого компьютера 3, второго компьютера 6, третьего компьютера 8, четвертого компьютера 9 и пятого компьютера 10 могут быть одним компьютером.

Примеры

Фиг. 2 представляет собой диаграмму, иллюстрирующую соотношение между временем нахождения пустой печи конвертера перед продувкой и температурной разностью, полученной посредством вычитания фактической температуры расплавленного металла, полученной из измерения вспомогательной фурмы, вводимой во время продувки, и оценочной температуры расплавленного металла для случая вычисления, в котором температура расплавленного чугуна во время загрузки, измеренная во время загрузки, равна температуре расплавленного чугуна перед продувкой при расчете теплового баланса для последовательно оцениваемой температуры расплавленного металла из рабочих условий и информации об отходящих газах в случае продувки от 300 до 350 тонн расплавленного чугуна с использованием 350-тонного конвертера. Как показано на фиг. 2, поскольку разность температур ΔT (оценочная температура - фактическая температура) при расчете теплового баланса увеличивается с увеличением времени пустой печи, это могло бы подтвердить, что также увеличивается величина падения температуры расплавленного чугуна во временной период с момента, когда загружается расплавленный чугун, до момента, когда начинается продувка.

Фиг. 3 представляет диаграмму, иллюстрирующую соотношение между временным интервалом от окончания загрузки расплавленного чугуна до начала продувки и разностью температур, полученной посредством вычитания фактической температуры расплавленного металла, полученной в результате измерения с использованием вспомогательной фурмы, введенной во время продувки, из оценочной температуры расплавленного металла, полученной при вычислении, в котором температура расплавленного чугуна во время загрузки, измеренная во время загрузки, равна температуре расплавленного чугуна перед продувкой при расчете теплового баланса для последовательно оцениваемой температуры расплавленного металла на основе рабочих условий и информации об отходящих газах в случае продувки от 300 до 350 тонн расплавленного чугуна с использованием 350-тонного конвертера. Как и на фиг. 2, можно подтвердить, что величина падения температуры расплавленного чугуна увеличивается с увеличением временного интервала от окончания загрузки расплавленного чугуна до начала продувки.

На фиг. 2 и 3 видно, что при измерении температуры расплавленного чугуна во время загрузки для отражения полученного результата при расчете теплового баланса, величина падения температуры расплавленного чугуна в временной период от окончания загрузки расплавленного чугуна до начала продувки может оцениваться по времени, в течение которого печь пустая, и по временному интервалу от момента загрузки расплавленного чугуна до начала продувки. Таким образом, точность оценки температуры расплавленного чугуна перед продувкой можно повысить, включив оценочную величину падения температуры расплавленного чугуна в расчете теплового баланса.

Таблица 1 Температура загрузки Падение температуры от конца загрузки до начала продувки Точность оценки температуры (1σ) Первый пример изобретения Измерено Оценено 12.9 Второй пример изобретения Оценено Оценено 13.0 Первый сравнительный пример Не рассмотрено Не рассмотрено 14.4 Второй сравнительный пример Измерено Не рассмотрено 13.4 Третий сравнительный пример Оценено Не рассмотрено 13.4

Результаты реализации, выполненные для подтверждения эффекта способа по настоящему изобретению, показаны в таблице 1. Первый пример изобретения, показанный в таблице 1, представляет собой результат (100 загрузок) использования температуры расплавленного чугуна перед продувкой, рассчитанной посредством включения температуры расплавленного чугуна во время загрузки, измеренной во время загрузки, и величины изменения температуры расплавленного чугуна после загрузки, которая представляет собой величину падения температуры расплавленного чугуна после загрузки расплавленного чугуна до начала продувки при расчете теплового баланса для последовательно оцениваемой температуры расплавленного металла по рабочим условиям и информации об отходящих газах в случае, когда 300 - 350 тонн расплавленного чугуна продувается с использованием 350-тонного конвертера. Здесь температура расплавленного чугуна при загрузке в среднем за 100 загрузок составила 1368°С. Величину изменения температуры расплавленного чугуна после загрузки рассчитывали посредством определения коэффициента множественной регрессии от предыдущей загрузки, как линейной функции времени пустой печи и времени от момента загрузки расплавленного чугуна в заданной загрузке до начала продувки. В частности, величина изменения температуры расплавленного чугуна после загрузки (°C) = -0,43 × (время (мин) с момента измерения температуры расплавленного чугуна во время загрузки до начала продувки) -0,27 × (время пустой печи (мин)), и среднее значение из 100 загрузок для полученной величины изменения температуры расплавленного чугуна после загрузки составило -6°C. В результате температура расплавленного чугуна перед продувкой составила в среднем 1362°C для 100 загрузок, и это значение было использовано в качестве температуры загружаемого расплавленного чугуна при расчете теплового баланса.

Кроме того, второй пример изобретения, показанный в таблице 1, представляет собой случай, когда температура расплавленного чугуна перед продувкой оценивается исходя из температуры расплавленного чугуна перед загрузкой, величины изменения температуры расплавленного чугуна перед загрузкой и величины изменения температуры расплавленного чугуна после загрузки, и полученная в результате величина вводится в расчет теплового баланса во время продувки 100-й загрузки, как в первом примере изобретения. Здесь температура расплавленного чугуна перед загрузкой составляла в среднем 1374°C для 100 загрузок. Величину изменения температуры расплавленного чугуна перед загрузкой рассчитывали по линейной функции, полученной посредством регрессионного вычисления, при этом в качестве переменной использовали время, в течение которого загрузочный ковш пустой, или подобный параметр. В частности, используется следующая формула для расчета величины изменения температуры расплавленного чугуна перед загрузкой (°C) = -0,15 × (время пустого загрузочного ковша (мин)) -0,37 × (время пустой печи (мин)), при этом величина изменения температуры расплавленного чугуна перед загрузкой составила -8°С в среднем для 100 загрузок. В качестве величины изменения температуры расплавленного чугуна после загрузки использовалось такое же значение (-6°C), что и в первом примере изобретения. В результате температура расплавленного чугуна перед продувкой составила в среднем 1360°С для 100 загрузок, и это значение было использовано в качестве температуры загруженного расплавленного чугуна при расчете теплового баланса.

С другой стороны, в сравнительных примерах с первого по третий, отличных от примера изобретения, не были включены в расчет теплового баланса в 100 загрузках температура расплавленного чугуна во время загрузки и величина изменения температуры расплавленного чугуна после загрузки, которая представляет собой падение температуры расплавленного чугуна после загрузки расплавленного чугуна до начала продувки. В первом сравнительном примере температура расплавленного чугуна перед загрузкой (в среднем 1374°С для 100 загрузок) непосредственно использовалась в качестве температуры расплавленного чугуна перед продувкой для расчета теплового баланса. Во втором сравнительном примере измеренное значение (в среднем 1362°С для 100 загрузок) температуры расплавленного чугуна во время загрузки непосредственно использовалось в качестве температуры расплавленного чугуна перед продувкой для расчета теплового баланса. В третьем сравнительном примере сумма (в среднем 1360°C для 100 загрузок) температуры расплавленного чугуна перед загрузкой (в среднем 1374°C для 100 загрузок) и величины изменения температуры расплавленного чугуна перед загрузкой (-14°C в среднем для 100 загрузок) использовалась в качестве температуры расплавленного чугуна перед продувкой для расчета теплового баланса.

Точность оценки температуры в таблице 1 представляет собой значение стандартного отклонения погрешности между оценочной температурой, полученной посредством последовательного оценивания температуры расплавленного металла на основе информации об отходящих газах, до временной точки ввода промежуточной вспомогательной фурмы, с использованием температуры начала продувки, измеренной или оцениваемой при каждом условии, и фактической температуры, полученной с помощью промежуточной вспомогательной фурмы. Как ясно видно из таблицы 1 и фиг. 4, иллюстрирующими первый пример изобретения и первый сравнительный пример в таблице 1, точность в примере изобретения является повышенной по сравнению со сравнительным примером. Настоящее изобретение не ограничивается расчетом теплового баланса, при котором температура расплавленного металла последовательно оценивается на основе рабочих условий и информации об отходящих газах, и также применимо к статическому управлению.

Хотя варианты осуществления, к которым применяется изобретение, сделанное авторами настоящего изобретения, были описаны выше, настоящее изобретение не ограничивается описанием и чертежами, составляющими часть раскрытия настоящего изобретения, в соответствии с настоящими вариантами осуществления. То есть другие варианты осуществления, примеры, технологии работы и т.п., выполненные специалистами в данной области техники на основе настоящего варианта осуществления, все включены в объем настоящего изобретения.

Промышленная применимость

Согласно настоящему изобретению, можно предложить способ управления продувкой конвертера и систему управления продувкой конвертера, способные точно регулировать температуру расплавленной стали в конце продувки до заданного значения.

Список ссылочных обозначений

1 СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ПРОДУВКОЙ КОНВЕРТЕРА

2 СПЕКТРОСКОПИЧЕСКАЯ КАМЕРА

3 ПЕРВЫЙ КОМПЬЮТЕР

4 РАСХОДОМЕР ОТХОДЯЩИХ ГАЗОВ

5 АНАЛИЗАТОР ОТХОДЯЩИХ ГАЗОВ

6 ВТОРОЙ КОМПЬЮТЕР

7 УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ

7a УСТРОЙСТВО РЕГУЛИРОВАНИЯ РАСХОДА ГАЗА

7b УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ ВСПОМОГАТЕЛЬНОЙ ФУРМОЙ

7c ВСПОМОГАТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ ЗАГРУЗКОЙ ИСХОДНОГО МАТЕРИАЛА

8 ТРЕТИЙ КОМПЬЮТЕР

9 ЧЕТВЕРТЫЙ КОМПЬЮТЕР

10 ПЯТЫЙ КОМПЬЮТЕР

11 КОНВЕРТЕР

12 РАСПЛАВЛЕННЫЙ ЧУГУН

13 ЗАГРУЗОЧНЫЙ КОВШ

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при управлении продувкой конвертера для вычисления, посредством расчета теплового баланса и расчета материального баланса, количества кислорода, подлежащего подаче, и количества охлаждающего материала или материала, повышающего температуру, подлежащего загрузке, для регулирования температуры и концентрации компонентов расплавленной стали до заданных значений в конце продувки в конвертере и управления продувкой в конвертере на основе рассчитанного количества кислорода, подлежащего подаче, и рассчитанного количества охлаждающего материала или материала, повышающего температуру, подлежащего загрузке. Включает также оценку температуры расплавленного чугуна перед продувкой, которая является нормативном показателем расчета теплового баланса, указанная температура является температурой расплавленного чугуна, используемого в качестве исходного материала для продувки, загруженного в конвертер и находящегося в состоянии непосредственно перед началом продувки, и использование оценочной температуры расплавленного чугуна перед продувкой в качестве температуры загруженного расплавленного чугуна при расчете теплового баланса. Изобретение позволяет точно регулировать температуру расплавленной стали до заданного значения в конце процесса продувки. 4 н. и 11 з.п. ф-лы, 4 ил., 1 табл., 2 пр.

1. Способ управления продувкой конвертера, характеризующийся тем, что

посредством расчета теплового баланса и расчета материального баланса вычисляют количество кислорода, подлежащего подаче, и количества охлаждающего материала или материала, повышающего температуру, подлежащего загрузке, для регулирования температуры и концентрации компонентов расплавленной стали до заданных значений в конце продувки в конвертере, и

управляют продувкой в конвертере на основе расчетного количества кислорода, подлежащего подаче, и расчетного количества охлаждающего материала или материала, повышающего температуру, подлежащего загрузке, при этом

оценивают температуру расплавленного чугуна перед продувкой, которая является температурой расплавленного чугуна, используемого в качестве исходного материала для продувки, являющегося нормативным параметром расчета теплового баланса, причем оценивают температуру расплавленного чугуна, загруженного в конвертер и находящегося в состоянии непосредственно перед началом продувки, и

используют указанную оценочную температуру расплавленного чугуна перед продувкой в качестве температуры загруженного расплавленного чугуна при расчете теплового баланса.

2. Способ управления продувкой конвертера, характеризующийся тем, что

последовательную оценивают температуру и концентрацию компонентов расплавленного металла в процессе продувки посредством последовательного выполнения расчета теплового баланса и расчета материального баланса во время продувки на основе рабочих условий и измеренного значения конвертера, полученного в начале и во время продувки в конвертере; и

управляют продувкой в конвертере на основе указанной оценочной температуры и оценочной концентрации компонентов расплавленного металла, при этом

оценивают температуру расплавленного чугуна перед продувкой, которая является температурой расплавленного чугуна, используемого в качестве исходного материала для продувки, являющегося нормативным параметром расчета теплового баланса, причем оценивают температуру расплавленного чугуна, загруженного в конвертер и находящегося в состоянии непосредственно перед началом продувки, и

используют указанную оценочную температуру расплавленного чугуна перед продувкой в качестве температуры загруженного расплавленного чугуна при расчете теплового баланса.

3. Способ управления продувкой конвертера по п. 1 или 2, в котором при расчете теплового баланса, в качестве температуры загруженного расплавленного чугуна, используют значение, полученное путем добавления величины изменения температуры расплавленного чугуна после загрузки к температуре расплавленного чугуна во время загрузки, при этом указанная величина изменения температуры расплавленного чугуна после загрузки представляет собой величину изменения температуры расплавленного чугуна за временной период от загрузки расплавленного чугуна в конвертер до начала продувки, а температура расплавленного чугуна во время загрузки представляет собой температуру расплавленного чугуна, измеренную в течение периода, когда в конвертер загружается расплавленный чугун, используемый в качестве исходного материала для продувки и являющийся нормативным параметром расчета теплового баланса.

4. Способ управления продувкой конвертера по п. 1 или 2, в котором при расчете теплового баланса, в качестве температуры загруженного расплавленного чугуна, используют значение, полученное путем добавления величины изменения температуры расплавленного чугуна перед загрузкой и величины изменения температуры расплавленного чугуна после загрузки к температуре расплавленного чугуна перед загрузкой, при этом

температура расплавленного чугуна перед загрузкой представляет собой температуру расплавленного чугуна, измеренную в течение периода времени, когда в контейнере для удерживания расплавленного чугуна перед загрузкой в конвертер находится расплавленный чугун, используемый в качестве исходного материала для продувки и являющийся нормативным параметром в расчете теплового баланса;

величина изменения температуры расплавленного чугуна перед загрузкой представляет собой величину изменения температуры расплавленного чугуна в течение временного периода от измерения температуры расплавленного чугуна перед загрузкой до загрузки расплавленного чугуна в конвертер, и

величина изменения температуры расплавленного чугуна после загрузки представляет собой величину изменения температуры расплавленного чугуна в течение временного периода, когда расплавленный чугун загружен в конвертер до начала продувки.

5. Способ управления продувкой конвертера по п. 4, в котором величину изменения температуры расплавленного чугуна после загрузки определяют на основе разности между обратно рассчитанным значением температуры загруженного расплавленного чугуна, обратно рассчитанным из расчета теплового баланса, таким образом чтобы согласовать измеренное значение температуры расплавленного металла во время продувки, выполненной в предыдущей продувке, и температуры расплавленного чугуна во время загрузки в предыдущей продувке.

6. Способ управления продувкой конвертера по п. 5, в котором величину изменения температуры расплавленного чугуна после загрузки определяют для дальнейшего рассмотрения по меньшей мере в один из следующих временных периодов: от момента, когда предыдущая загрузка относительно заданной загрузки выгружена, до момента, когда расплавленный чугун заданной загрузки загружен; и от момента, когда расплавленный чугун заданной загрузки загружен, до начала продувки.

7. Способ управления продувкой конвертера по любому из пп. 4-6, в котором величину изменения температуры расплавленного чугуна перед загрузкой определяют на основе разницы между температурой расплавленного чугуна перед загрузкой во время предыдущей продувки и температурой расплавленного чугуна во время загрузки в предыдущей продувке.

8. Способ управления продувкой конвертера по п. 7, в котором величину изменения температуры расплавленного чугуна перед загрузкой определяют для дальнейшего рассмотрения по меньшей мере одного из следующих прошедших временных периодов: с момента, когда расплавленный чугун в предыдущей загрузке относительно заданной загрузки выгружен, до времени приема, когда расплавленный чугун, который будет использоваться для продувки заданной загрузки, принят в контейнер для приёма расплавленного чугуна, который будет использоваться для продувки заданной загрузки; и с момента, когда измерена температура расплавленного чугуна перед загрузкой, до момента загрузки расплавленного чугуна в конвертер.

9. Способ управления продувкой конвертера по любому из пп. 3-8, в котором температуру расплавленного чугуна во время загрузки измеряют бесконтактным оптическим методом.

10. Способ управления продувкой конвертера по п. 9, в котором бесконтактный оптический метод представляет собой метод измерения спектра излучения, испускаемого расплавленным чугуном, для вычисления температуры расплавленного чугуна, исходя из отношения между энергиями излучения на двух разных длинах волн, выбранных из измеренного спектра излучения.

11. Способ управления продувкой конвертера по п. 10, в котором указанные две разные длины волны, λ1 и λ2, где λ2 > λ1, находятся в диапазоне 400-1000 нм, и абсолютное значение разности между λ1 и λ2 составляет от 50 нм или более до 600 нм или менее.

12. Способ управления продувкой конвертера по п. 10, в котором указанные две разные длины волны, λ1 и λ2, где λ2 > λ1, находятся в диапазоне 400-1000 нм, и абсолютное значение разности между λ1 и λ2 составляет от 200 нм или более до 600 нм или менее.

13. Способ управления продувкой конвертера по любому из пп. 10-12, в котором измеренное значение температуры расплавленного чугуна корректируют на основе предварительно заданного отношения между спектральными коэффициентами излучения для указанных двух разных длин волн.

14. Система управления продувкой конвертера, содержащая:

первый компьютер, выполненный с возможностью вычисления посредством расчета теплового баланса и расчета материального баланса количества кислорода, подлежащего подаче в конвертер, и количества охлаждающего материала или материала, повышающего температуру, подлежащего загрузке в конвертер, для регулирования температуры и концентрации компонентов расплавленной стали до заданных значений в конце продувки в конвертере;

устройство управления, выполненное с возможностью управления продувкой в конвертере на основе количества кислорода, подлежащего подаче в конвертер, и количества охлаждающего материала или материала, повышающего температуру, подлежащего загрузке в конвертер, рассчитанных первым компьютером;

второй компьютер, выполненный с возможностью вычисления температуры расплавленного чугуна перед продувкой, которая представляет собой температуру расплавленного чугуна, используемого в качестве исходного материала для продувки в конвертере, причем указанный расплавленный чугун загружен в конвертер и находится в состоянии непосредственно перед началом продувки; и

по меньшей мере один из следующих компьютеров:

третий компьютер, выполненный с возможностью вычисления, в качестве температуры расплавленного чугуна во время загрузки, температуры расплавленного чугуна, используемого в качестве исходного материала для продувки, являющегося нормативным параметром расчета теплового баланса, с использованием температурной информации, измеряемой двухцветным термометром, о температуре расплавленного чугуна во время периода загрузки расплавленного чугуна в конвертер,

четвёртый компьютер, выполненный с возможностью вычисления величины изменения температуры расплавленного чугуна перед загрузкой, которая представляет собой величину изменения температуры расплавленного чугуна в течение временного периода с момента, когда измерена температура расплавленного чугуна перед загрузкой, до момента, когда расплавленный чугун загружен в конвертер, при этом температура расплавленного чугуна перед загрузкой представляет собой температуру расплавленного чугуна во время периода, когда расплавленный чугун, используемый в качестве исходного материала для продувки, являющегося нормативным параметром расчета теплового баланса, удерживается в контейнере для удерживания расплавленного чугуна перед загрузкой в конвертер, и

пятый компьютер, выполненный с возможностью вычисления величины изменения температуры расплавленного чугуна после загрузки, которая представляет собой величину изменения температуры расплавленного чугуна в период, начиная с момента, когда расплавленный чугун, используемый в качестве исходного материала для продувки, который является нормативным параметром расчета теплового баланса, загружен в конвертер, до момента начала продувки, при этом

второй компьютер выполнен с возможностью вычисления температуры расплавленного чугуна перед продувкой с использованием по меньшей мере одной из следующих величин: температура расплавленного чугуна во время загрузки, рассчитанная третьим компьютером, изменение температуры расплавленного чугуна перед загрузкой, рассчитанное четвертым компьютером, и изменение температуры расплавленного чугуна после загрузки, рассчитанное пятым компьютером, и

первый компьютер выполнен с возможностью вычисления с использованием температуры расплавленного чугуна перед продувкой, рассчитанной вторым компьютером в качестве температуры загруженного расплавленного чугуна, количества кислорода, подлежащего подаче в конвертер, и количества охлаждающего материала или материала, повышающего температуру, подлежащего загрузке в конвертер, для регулирования температуры и концентрации компонентов расплавленной стали до заданных значений в конце продувки в конвертере посредством расчета теплового баланса и расчета материального баланса.

15. Система управления продувкой конвертера, содержащая:

первый компьютер, выполненный с возможностью последовательного вычисления температуры и концентрации компонентов расплавленного металла во время продувки посредством выполнения расчета теплового баланса и расчета материального баланса на основе рабочих условий и измеренного значения конвертера, полученного в начале и во время продувки в конвертере;

устройство управления, выполненное с возможностью управления продувкой в конвертере на основе температуры и концентрации компонентов расплавленного металла во время продувки, рассчитанных первым компьютером;

второй компьютер, выполненный с возможностью вычисления температуры расплавленного чугуна перед продувкой, которая представляет собой температуру расплавленного чугуна, используемого в качестве исходного материала для продувки в конвертере, причем указанный расплавленный чугун загружен в конвертер и находится в состоянии непосредственно перед началом продувки; и

по меньшей мере один из следующих компьютеров:

третий компьютер, выполненный с возможностью вычисления температуры расплавленного чугуна во время загрузки, температуры расплавленного чугуна, используемого в качестве исходного материала для продувки в конвертере, с использованием температурной информации, полученной двухцветным термометром, о температуре расплавленного чугуна в течение периода, когда расплавленный чугун загружается в конвертер,

четвёртый компьютер, выполненный с возможностью вычисления величины изменения температуры расплавленного чугуна перед загрузкой, которая представляет собой величину изменения температуры расплавленного чугуна в течение периода с момента, когда измерена температура расплавленного чугуна перед загрузкой, до момента, когда расплавленный чугун загружен в конвертер, при этом температура расплавленного чугуна перед загрузкой представляет собой температуру расплавленного чугуна, используемого в качестве исходного материала для продувки в конвертере, в течение периода, когда расплавленный чугун удерживается в контейнере для удерживания расплавленного чугуна перед загрузкой в конвертер, и

пятый компьютер, выполненный с возможностью вычисления величины изменения температуры расплавленного чугуна после загрузки, которая является величиной изменения температуры расплавленного чугуна в период с момента, когда расплавленный чугун, используемый в качестве исходного материала для продувки в конвертере, загружают в конвертер, до момента, когда начинается продувка, при этом

второй компьютер выполнен с возможностью вычисления температуры расплавленного чугуна перед продувкой с использованием по меньшей мере одной из следующих величин: температура расплавленного чугуна во время загрузки, рассчитанная третьим компьютером; изменение температуры расплавленного чугуна перед загрузкой, рассчитанное четвертым компьютером; и изменение температуры расплавленного чугуна после загрузки, рассчитанное пятым компьютером, и

первый компьютер выполнен с возможностью последовательного вычисления температуры расплавленного металла во время продувки с использованием в качестве температуры загруженного расплавленного чугуна температуры расплавленного чугуна перед продувкой, рассчитанной вторым компьютером.