Способ контроля температурного режима конвертерной плавки Советский патент 1985 года по МПК C21C5/30 

Трд. - расчетная температура металла, определенная на основе теплового баланса плавки,°Cv

21 VQ - интегральный расход кислорода дутьяна плавку,нм

VQ (t) - текущий расход кислорода дутья, им/мин.

СПОСОБ КОНТРОЛЯ ТЕМПЕРАТУРНОГО РЕЖИМА КОНВЕРТЕРНОЙ ПЛАВКИ, эаключакщийся в определении температуры металла в конвертере по тепловому балансу плавки и непрерьгеном измерении состава отходящих конвертерных газов и расхода кислорода дутья, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности конвертеров за счет повышения.точности контроля темпе- ратурного режима конвертерной плавки, дополнительно измеряют расходы водорода, азота в отходящих конвертерных газах и по измеренным величинам .определяют расход водорода, образующегося в результате диссоциаций воды в конвертере, по зависимости . н;ч) ,ог, . ,or,,,o°4ti где V(J (t) - расход водорода, обра зующегося в результате диссоциации воды в конвертере, им/мин; ) - расход водорода в отхоР дящем газе, им/мин; V к i) - расход азота в отхбдя, Ло , (./iCO (t) - концентрация водорода и окиси углерода в отходящем газе, ; If - стехиометрический коэфi фициент, равный 0,532; i - время продувки, мин, (Л и по рассчитанной величине определяют изменение температуры металла в конвёртбре ЬТ((,)ц20 путем учета тепла на нагрев, испарение и диссоциацию воды в конвертере по зависимости Н„., :о О где q ,Ь , С - эмпирические коэффи.циенты, определяемые при помощи многофакторного регрессионного анализа, а текущую температуру металла в- конвертере T(t) определяют по формуг расчТкдч (t), иач 2:v 02 где I HoKi - начальная температура металла,С;

Изобретение относится к черной металлургии, конкретно к способам контроля и управления выплавкой ста ли в конвертере. Цель изобретения - повышение про изводительности конвертера за счет повышения точности контроля температурного режима конвертерной плавки. Формулу для расчета расхода водо рода в конвертерном газе получают из уравнения баланса кислорода в газовом тракте конвертера и соотношения между количествами дожигаемых в газовом тракте водорода и окиси углерода и концентрациями этих газов в газовом тракте: . где Y расход окиси углерода из конвертера, ям./twH, расход окиси углерода в отходящем газе, нм/мин; расход кислорода в подсасываемом в газовый тракт воздухе, который связан стехиометрическим соотношением с расходом азота в газовом тракте, нм/мин Указанное соотношение между количеством дожигаемых газов и их концентрациями в газовом тракте имеет следующий вид: ,- v v со со Решая уравнения () и (2) совместно, получа от уравнение для опре деления расхода водорода в конверте ном газе ,i i-Cw4V°HV(3 H°j4i) + C0°4t) (1) где V -tj - расход водорода, образующегося при диссоциации влаги, попадающей в ванну конвертера, нм /мин; HjW расход водорода в отUP ходящем газе, нм(/мин, Y (i:)- расход азота в отходяог Qf щем газе, , 4.J концентрации водорода и окиси углерода в от-. ходящем газе, %, У - стехиометрический коэффициент, равный 2 21/79 0,532. Интегральное количество конвертерного водорода за плавку колеблется на различных плавках в пределах 300-1300 нм. Предложенный способ позволяет учесть колебания температуры металла, соответствующие указанному диапазону изменения интегрального значения водорода, равные . Путем обработки экспериментальных данных методом многофакторного регрессионного анализа для условий кислородно-конвертерного цеха полу-, чают уравнение для расчета изменения температуры металла за счет расхода тепла на нагрев, испарение и диссоциацию воды в конвертере в зависимости от расхода водорода в конвертерном газе: тit).,W)ji ( Переписав уравнение (4) с введением коэффициентов q , Ь, с получаютbT(i),., (5 где ЛТ (t) - изменение температуры металла за счет расхода тепла на нагрев, испарение и диссоциацию вод в конвертере,С; .текущий расход водорода в конвертерном газе, нм /мин; i время продувки,мин; 2,7456,с -0,9995 ,583,Ь эмпирические коэффициенты, определяемые опытным путем. Прирост температуры металла в ва не конвертера по ходу продувки опре деляют по следуннцей зависимости: &T(t). (6) где bT(t) текущий прирост температуры металла в ванне кон вертера,°С; . расчетная температура ме талла в ванне конвертера к концу плавки, определя емая по зависимости (2). о Г С, начальная температура ме талла, С; Vo, интегральный расход кисл рода дутья на плавку; определяемый по статичес кому алгоритму, «Oj(t) - текущий расход кислорода дутья, им/мин; i - время продувки, мин. Таким образом, с учетом полученных зависимостей (5) и (6) получают формулу для определения Текущей тем пературы металла в ванне конвертера Mo.WcJt- ъ.с-еиУнап Экспериментальные исследования показали, что учет изменения темпе-ратуры металла из-за расхода тепла н нагрев, испарение и диссоциацию влаги в конвертере повышает точность контроля температуры металла в ванне Конвертера. Среднеквадратичная 704 погрешность контроля температуры металла по результатам.сравнения расчетной температуры с фактической на 115 плавках составила 9,48 С. На чертеже приведена блок-схема макетной установки, посредством которой.реализуется предлагаемый способ. Пример. Установка, показанная на чертеже, содерясит блок 1 расчета интегрального расхода кислородного дутья, расходомер 2 кислорода дутья, блок 3 управления, анализатор 4 состава отходящих конвертерных газов, расходомер 5 отходящих конвертерных газов, блок 6 расчета текущего прироста температуры металла в ванне конвертера, расходомер 7 азота и водорода в отходящих конвертерных газах, расходомер 8 водорода в конвертерном газе, образующегося при диссоциации влаги, попадающей в ванну конвертера, блок 9 расчета изменения температуры металла за счет расхода тепла на нагрев, испарение и диссоциацию воды в конвертере, блок 10 расчета текущей температуры металла и регистрирующий прибор 11. Блок 1 расчета интегрального расхода кислорода дутья вьтолнен в виде статической системы управле-ния конвертерной плавкой, которая рассчитывает перед началом продувки по статическому алгоритму интегральный расход кислорода дутья на плавку, начальную температуру металла и расчетную температуру металла к. концу плавки. Расходомер 2 кислорода дутья представлен в виде сужающего устройства с типовыми датчиками давления и перепада давления кислорода и его температуры. Блок 3 управления может быть выполнен, например, в виде таймера, который выдает две чередующиеся между собой команды, сдвинутые во времени, например, в пределах от 0,2-2,5 с, определяемом экспериментально. Анализатор 4 состава отходящих конвертерных газов может быть представлен, например, в виде массспектрометра МХ-1215. Расходомер 5 тходящих конвертерных газов выполнен, например, в виде трубы Вентури с типовьми датчиками давления и пе-

репада давления отходящих конвертерных газов и его температуры.

В качестве блока 6 расчета текущего прироста температуры металла в ванне конвертера могут быть использованы серийно выпускаемые аналоговые интегральные схемы, реализующие следукмцую зависимость:

расч нач

Vo.

SIV

02

Расходомер 7 азота и водорода в отходящих конвертерных газах может быть выполнен на основе серийно выпускаемых аналоговых интегральных схем, реализующих следукмцую зависимость:

.. .U .111. v°-v

.ог

%г V 100 Ni«or ,Qo

В качестве расходомера 8 водорода в конвертерном газе используют серийно выпускаемые аналоговые интегральные схемы, реализующие следующую зависимость:

uor

.Co or Нг

Блок 9 расчета изменения температуры металла за счет расхода тепла на нагрев, испарение и диссоциацию воды в конвертере может быть выполнен, например, из серийно выпускаемых аналоговых интегральных схем, реализующих следующую зависимость:

.b.CEn-Vj W

Блок 10 расчета текущей температуры металла вьшолнен в виде сумматора на основе серийно вьтускаемых аналоговых интегральных схем.

Установка, реализующая предлагаемый способ ( работает следующим образом.

Перед началом очередной плавки в блоке 1 расчета интегрального расхода кислорода дутья по статическому алгоритму рассчитьшается интегральный расход кислорода дутья

на плавку, начальную температуру металла и расчетную температуру металла к концу плавки. По открытию отсечного клапана кислорода дутья по первому сигналу из блока 3 управления происходит обнуление интеграторов блоков 6 и 9, а по второму сигналу запускается расходомер 2 кислорода дутья, анализатор 4 состава отходящих конвертерных газов и расходомер 5 отходящих конвертерных газов. G помощью .блоков 6, 9 и 10 и расходомеров 7 и 8 на протяжении всей продолжительности продувки производится расчет текущей температуры металла в ванне конвертера, которая регистрируется регистрирующим прибором 11.

В табл. 1 и 2 приведены изменения измеряемых и рассчитываемых параметров на характерной плавке №. 342701, на которой основным источником вьщеления водорода в ванне конвертера является только влага, попадающая в ванну конвертера с шихтовыми материалами, и на плавке № 342948, на которой источником вьщеления водорода в ванне конвертера является влага, попадающая с шихтовыми материалами, а также вода попадающая при прогаре кислородной фурмы. Температуру металла в ванне конвертера рассчитьшают по уравнению (7).

На характерной плавке № 342701, на которой основным источником вьщеления водорода в ванне конвертера является только влага, попадакщая в ванну конвертера с шихтовЬми материалами , отклонения фактической температуры металла от расчетной на промежуточной повалке, полученные по предлагаемому способу составляют 13,558 С, а по известному способу - 14,, а в конце плавки соответственно - 3,087 и 10,.

На характерной плавке № 342948, на которой источником вьщеления вот дорода в ванне конвертера является влага, попадающая в ванну конвертер с шихтовыми материалами, а также вода, попадающая при прогаре кислородной фурмы, отклонения фактической температуры металла от расчетно на промежуточной повалке, полученные по предлагаемому способу составляют 0,565°С, а по известному способу - 35,58 С, а в конце плавки соответственно - 8,932 и 21,. Следовательно, на плавках, в которых имеет место прогар кислородной фурмы известный способ определения темпе ратуры .металла дает наибольшую погрешность, а предлагаемый способ Ш4еет более высокую точность контроля

температуры металла в ванне конвертера как на плавках, в которых имеет место прогар кислородной фурмы, так и без прогара последней.

Таким образом, предлагаегАлй способ позволяет точно определять температуру металла.

о

г

го

(О К О)

.в

I PQ в Н S,

v

со 00

Ti

vO

т-СП-со

о

г

41 со

ь

ш

о

sT

со г. ш

см

CN о о

00

чО

ш ш

v ю о

ш

vC со

СО 00

Ti

0

т- о

г со -

О

т

00

f

00

vO

«:Г

со

CSl

vf)

у

о

чО

00

cTi

см

(N

со

vO

t

О О г

о 00

о

о

о сч а

со

со СТЧ

00

CJ4

00

СО см

CS см

О см

о

еч

-I

.

ё

00

CM

r

CO

jfc

(4 К

i г

Г