Способ контроля текущего содержания углерода в конвертерной ванне Советский патент 1986 года по МПК C21C5/30 

Изобретение относится к черной металлургии, конкретнее к контролю углерода в конвертерной ванне. Цель изобретения - повьЕнение точ ности контроля текущего содержания углерода в конвертерной ванне. На фиг, представлена блок-схема для осуществления способа; на фиг.2 - графическая зависимость текущего содержания углерода, как функ ция величины отношения фиг.З - типичная траектория скорости окисления углерода. Способ осуществляется посредством блок-схемы, включающей газоана лизатор 1 контроля состава отходящих газов и датчик 2 расхода отходящих газов, соединенные с блоком 3 корректировки расхода отходяищх газов по их плотности, выход- блока 3 соединен с первым входом блока 4 опре деления скорости окисления углерода а второй и третий входы блока 4 - с газоангшизатором I контроля содержания СО и 00 в отходящих газах и четвертый вход блока 4 - с реле 5 времени продувки. Датчик 6 расхода кислорода соединенный с блоком 7 усреднения, выход которогоСоединен с блоком 8 деления, а блок 4 через блок 9 усреднения скорости обезуглер живания соединен с вторым входом блока 8 деления. Второй выход блока 9 через блок 10 сглаживания скороети обезуглероживания соединен с запоминающим устройством 11, второй .вход которого соединен с выходом блока 8,- Один выход запоминающего устройства 11 через анализатор 12 оп ределения перегиба на траектории сглаженной скорости обезуглероживания соединен с блоком 13 данных о то ке перегиба, а второй выход блока 1 с вторым входом блока 13 через блок 14 вычитания, который соединен с блоком 8, соединяется с блоком 15 выбора связи, выход которого соедине с входом блока 16 определения текущ го содержания углерода. Второй выход блока 14 соединен с вторым входом блока 16, выход которого соедин с регистрирующим прибором 17. В последние 40% времени средней ,длительности продувки конвертера, когда скорость окисления углерода н чинает уменьшаться, существует зависимость этой скорости от содержания углерода в металле. Эта зависимость может быть использована для оценки текуще1о содержания углероа, если известна скорость обезуглероживания . Установлено, что наибольшая точность оценки содержания углерода достигается при использовании . в качестве аргумента величины й Зависимость содержания углерода от величины - -- существенно нелинейна. Анализ 200 экспериментальных плавок показывает, что минимальная дисперсия содержания углерода относиельно линии регрессии в координатах р л Vr LC j - ::- обеспечивается применением кусочно-линейной апроксимации, т.ё, использованием в качестве траектории оценки ломаной линии. По данным опытных плавок выявле71б оптимальное число разбиений (отрезков) , равное 20, На каждом прямолинейном отрезке, который характеризуется своими коэффициентами Q-i и bj , производится оценка содержания углерода по за.висимости. Однако минимальное отклонение расчетного содержания углерода от действительного достигается при адаптации коэффициентов ctj и Ь, по результатам предыдущкх плавок. Определение текущего содержания углерода и адаптацию коэффициентов о.; и fej проводят следующим образом. Предварительно на 20-30 плавках для каждого J отрезка в последние 5-7 мин (около 40% средней общей длительности плавок) продувки конвертера измеряют расходы кислорода О и отходящих газов . , состав отходящих тазов на содержание в них СО, СО, Oj, , , AT,. Вычисляют скорость обезуглероживания металла с и определяют ее траекторию по времени до конца продувки. Данные опытных плавок показьшают, что точка перегиба на траектории скорости обезуглероживания определяется выполнением условия , Vt h -3 Vc п -2 V,, с п -1 , где V И - скорость окисления углерода на п-м измерении.. Зависимость (1) характеризует уменьшение V на четырех следующих друг за другом точках измерения. Есл условие (.1) выполняется, то это озн чает появление точки перегиба на тр ектории УС в момент h-3 измерения. Этой точке соответствуют следующие зафиксированные значения V п-З Vo скорость окисления углерода в точке перегиба траектории V, Q - расход кислорода при V V. Данные в точке перегиба используются в формуле расчета текущего содержания углерода в конвертерной ванне. Путем сопоставления значений С с действительным содержанием углеро да в конвертерной ванне с методом наименьших квадратов определяют значения коэффициентов и bj для каждого из отрезков, которые являются исходными данными для расчетов теку щего содержания углерода на последующих плавках и адаптации этих коэффициентов по результатам предыдущих плавок. Например, точка А (фиг.2) им ет коррдинать с 0,12%, - 0,5, точка В - 0,07%, л-«: 0,8, точка Д - С 0.08%, л.- 0,6%. Уравнение отрезка АБ имеет ВИД -0,16 -, + 0,2, где -0,16, Ь 0,2. Подобные уравнения имеют все 20 отрезков.. . По окончании каждой плавки действительное значение углерода С попадает, в участок ограниченный исходным J отрезком, характеризуемый некоторым -заданным интервалом по. содержанию углерода и коэффициентами о.; и Ь; . Затем производят сравнение расчетного значения С J с действительным содержанием углерода с по формуле С - с , где - предел точности расчета, которьй по данным опытных плавок составляет величину 0,1 с. Если на любом из участков расчетная величина С1 отклоняется от С более, чем на 0,1 с, то для этого отрезка проводят адаптацию коэффициентов а,и bj методом наименьших квадратов. Для этого определяют линию регрессии имеющую минимальнзгю дисперсию содер.жания углерода между тремя точками. Две точки имеют координаты концов iотрезков, .а третья точка - координа ты, соответствующие действительному содержанию углерода в конвертерной ванне (точка Д). Например, междуточаками А,В,Д линией регрессии является отрезок АБ. Однако в результате адаптации коэффициентов L и f между отрезками АВ и ВС появляется разрыв, устранение которого осуществляется присвоением точке В координат точки Е, т.е. совмещением начала отрезка ВС с концом отрезка АЕ. Исследования данных опытных плавок показывают, что такое совмещение отрезков практически не влияет на точность расчета и составляет в среднем величину 0,02-0,03 1с. В табл.1 приведено сопоставление результатов опытных плавок, где С1, С - расчетное и ..действительное содержание углерода в конвертерной ванне; д С, отклонение расчетного С от действительного с с адаптацией и без адаптации коэффициентов; N количество плавок. Сопоставление данных в табл.1 показьюает, что наибольшая точность расчета текущего содержания углерода с в конвертерной ванне достигается при адаптации коэффициентов о.,- иЬ Корректрировка расхода отходящих газов по их плотности вызвана необходимостью приведения измерений к нормальным условиям. В реальных условиях конвертерного цеха измеренные значения расходов кислорода Q и отходящих газов Qp.. , а также расчетные значения V с целью усреднения скачков и флуктуации, возникающих при измерениях, требуют усреднения, которые осуществ-. формуле скользящего среднего У„ Yn, + 1/1Х (Yj, - Yn-, ), где Yr, - измеряемый параметр; Yj, - среднее значение измеряемого параметра; Y|,- среднее значение на предыдущем шаге, п- шаг усреднения (6 с). Пример. В 350-тонных конвертерах проводят 150 опытных плавок с измерением по ходу продувки состава отходящих газов на содержание в них СО, COi, ОгНа, NX, Ar в пределах - 100%;.расхода кислорода до 1200 , расхода отходящих газов о трубе Бентуои до 1,5 10 мУмин ействительного содержания углерода конце продувки в пределах 0,04-0,3% времени продувки, среднее значение оторого составляет 18 мин. Рассматривают порядок расчета для дной плавки. Принимают во вниманиеj что исходная траектория в коор . л Vt динатах С - л-- получена ранее н опытных плавках и представлена на фиг.2. С началом продувки конвертера да ные о составе отходящего газа СО, CO,Hj,02 2 газоанализатора и значения расхода кислорода с датчика 2 поступают в блок 3, где происходит расчет скорректированного значения расхода отходящих газов по их плотности и полученное значение Qpj поступает в блок 4 расчета скорости обезуглероживания V. Дополнительно в блок 4 поступают данные о содержании СО и СО в отходящих газах и управляющий сигнал уставки времени, равного 11 мин, по истечение которого до конца продувки вкл чается блок 4 расчета V . В табл.2 приведены данные измере ний и расчетных значений через каждые 60 с в интервале продувки ISIS мин. Таблица 2 измеренных и расчетны данных. Например, через 15 мин продувки с газоанализатора 1 получают СО 27%, COj 0,01%, О, 2,6%, Н, 0,01, Nj 70,2%,Аг 0,1%, а с датчика 2 Q 1,0-10 . Б блоке 3 получают 0,78 Ю мУмин а в блоке 4 - значение скорости обезуглероживания V 1100 кг/мин Аналогичные расчеты приводят в табл.2 для всех минут продувки. По лученные в блоке 4 значения V. усредняются в блоке 9 и поступают в блок 8 деления. Данные о расходе ки лорода с датчика 6 поступают в бло 7 усреднениями далее в блок 8, где УС Так для loпpeдeляetcяотношение - 15 мин в блоке 8 имеем: V,./Q 1,2. Из блока 9 усреднения V пос тупает в блок 10, где происходит сглаживание сигнала Vc по формуле Vc (V, - VcT,-t), где Vt - сглаженное текущее значен сглаженное предыдущее значение ;Vc - усредненное текущее зна чение; 0,5 - коэффициент сглалсиван Сигналы с блоков 8 и 10 поступают в запоминающее устройство 1 1 .которое производит запись величин V /Q и Vj по последним четырем интервалам времени, следующих друг за другом. Сигнал с запоминающего устройства 11 поступает в анализатор 12 определения точки перегиба на траеткбрии скорости обезуглероживания и в блок 13 анных о точке перегиба, куда также подается сигнал с анализатора 12. Б посдеднем осуществляется проверка выполнения условия .,V,,,V,, , что свидетельствует о наличии точки перегиба на траектории скорости обезуглероживания. Из данных табл.2 видно, что точка перегиба появляется на 15 мин продувки. Анализатор формирует сигналы о данных точки перегиба и передает их в блок,13, где зафиксированыеле-; дующие данные: V,. 1100 кг/мин; и Q 950 м/мин и УС/Q 1,2. Из блока 13 и 8 сигналы подают в блок I4, где определяют величину &-- Vc VA --;--- данные блока 13; Сигнал из блока -- - данные блока 14 подается в блоки 15 и 16,.в которых происходит расчет текущего содержания углерода С в конвертерной ванне и адаптация коэффициентов «j и bj. Расчет С производят после определения точки перегиба до конца продувки. В этот период все расчетные значения с с заданным интервалом времени подаются на регистрирующий прибор 17. Б конце продувки (18 мин) зафиксированы следующие значения Q 1050 , Qor 0,6 lO MVMHHj tc 0,08%.i.и получены расчетом в блоках 3 и 4 данные Qg 0,45 Ю м/мин к 0,6, что соответствует координатам точки К. Вычисляем точность расчета 0,02,, так как 0,1 Сс, то производят адаптацию коэффициентов ртрезка АВ. Точки А,В,С,Д имеют координаты А (С 0,12%, 0,5), В (С 0,07%, д 0,8), С(С 0,05%, 1,2), Д(с 0,08%, uYt 0,6). Уравнения отрезков АБ и ВС имеют вид СС -0,16 - + 0,2, где а -о,|б, ,2; , - 0,05 +0,11, гдеа -0,05, Ь 0,11. Методом наименьших квадратов между точками А,В,Д определяют линию регрессии АЕ с минимальной дисперсией по содержанию углерода С и деи вительным С. Точка Е имеет координаты Е(С 0,06, 5 8). Уравнение отрезка АЕ имеет вид -0,2 + 0,22, где а -0,2, Ь 0,22, Дпя устранения разрыва между отрезками АЕ и ВС точке В присваиваем координаты точки Е. При изменении координатов точки В получаем уравне ние нового .отрезка ЕС, которое имеет вид .С 0,025 X А + 0,08, где а -0,025, b 0,08. На последуюпщх плавках расчет текущего содержа ния углерода производится с новыми коэффициентами и в случае отклонения расчетного значения содержания углерода от точности контроля, вновь проводят адаптацию коэффициентов а; и Ь в блоках 15 и 16 по предлагаемой методике. Данные опытньпс плавок показывают что расчет текущего содержания углерода в конвертерной ванне предлагаемьм способом позволяет снизить количество плавок с 50 до 6% от общего количества, требующих додувки на кор рекцию содержания углерода, увеличить стойкость футеровки с 570 до 700 плавок и повысить выход годного металла на 0,%Формула изобретения 1 . Способ контроля текущего содержания углерода в конвертерной ван не, заключающийся в том, что по истечении времени равного 60% средней длительности продувки, измеряют содержание СО и СО в отходящих газах, расход отходящих газов, расход -кислорода через фурму. и .по этим данным рассчитывают текущую скорость окисления углерода, отличающийся тем, что, с целью повышения точности контроля текущего содержания углерода в конвертерной ванне,, дополнительно в последние 40% времени средней длительности продувки определяют траекторию скорости окисления углерода по времени, на которой фиксируют точку перегиба, а текущее содержание углерода в конвертерной ванне определяют по следующей формуле лУ +Ь: где1С - Пгекущее содержание углерода в конвертерной ванне, %; V - скорость окисления углерода, кг/мин; Q - расход кислорода через фурму, м /мин; aj Hbj- коэффициенты; g Q Q - скорость окисления углерода в точке перегиба на траектории скорости окисления углерода; расход кислорода через фурму при Vt V. 2. Способ по п. 1 , отличаюи и с я тем,.что. скорость окисления углерйда в конвертерной ванне определяют по следующей формуле 0,005.36-Q -(СО + СОг), где расход отходящих газов скорректированный по их плотности, определяют по следующей формуле Q Qor /лГо70125 (C0+Ni.)+O,0196-C0 + + 0,0143-Ог + 0,001 Н;, + / + /0,017УАР, де . - расход отходящих газов, измеренный по датчи:;у, м /мин;СО, СО.Рг - содержание компонекгов в отходящих газах, %.

Т- а б л и ц а 1

Изобретение относится к области черной металлургии, конкретнее к контролю содержания углерода в конвертерной ванне. Цель изобретения повьшение точности контроля. Существо изобретения заключается в том. что по истечении 60% среднего времени продувки по содержаний в отходящих конверторных газах окиси и двуокиси углерода и расходу газов рассчитьшается текущая скорость окисления углерода. В последние 40% времени продувки фиксируют точку перегиба на траектории скорости окисления углерода и текущее содержание углерода в конвертерной ванне определяют по следующей формуле С. aj -л Vt/Q + bj , где с - текущее содержание углерода, 7,: Vf скорость окисления углерода,кг/мин; Q - расход кислорода через фурму; с м /мин; а и bj - коэффициенты; VC/Q Vj/Q - VC/Q - значение (Л скорости окисления углерода в точке перегиба на траектории; Q - значение расхода кислорода через фурму v; 1 3.п. ф-лы. 3 ил J при УС 2 табл. to а 00 Of:

0,15

0,20 0,14 0,18 0,01 0,02 0,025 0,03

0,30,4

Vc, кг/мин

Пока1000 1000 I 950 Т 990 Г 1000 | 1050 затель Qlr кг/мин t, мин

0,080,060,05

0,070,070,06

0,010,010,01

0,0150,020,015

0,751,01,2

Таблица 2 ),2-10 ,,0.,,6.10 1,06-10 ,,68.,53-10 0,45-10 1180 11901100930710640 13 14 15 16 1718

0 0,1 0,2 0,30, 0,S0,60,70,80,9 W t л фиг. г

Q.