Способ управления конвертерным процессом Советский патент 1989 года по МПК C21C5/30 

1

Изобретение относится к автомати- за-ции металлургических процессов и может быть использовано в кислородно- конвертерном производстве стали.

Целью изобретения является уменьшение вероятности выбросов и .сворачивания шлака, уменьшение угара, марган-; ца и расхода шлакообразующих на плавку, увеличение степени удаления вредных примесей и снижение потерь металла.,

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства для реализации способа; на фиг. 2...7 - изменение параметров конвертерного процесса.

Блок-схема (фиг. 1) включает в се- б я устройства 1 и 2 для измерения расхода и химического состава отходящих газов, устройство 3 для измерения расхода кислорода, устройство 4 для определения перед началом продувки рациональной кривой измерения количества кислорода, накопленного в шлаке, устройство 5 для определения скорости окисления углерода, устройство 6 для определения скорости поступления кислорода в шлак, устройство 7 для определения дисперсии скорости окисления углерода в период его интенсивного окисления, устрой- ство В для определения количества кислорода, накопленного в шлаке, устройство 9 для определения отклонения контролируемого количества кислорода в шлаке от его рационального значения, устройство 10 для определения необходимьгх управляющих воздействий (изменение высоты фурмы, рас4

sl

ч1 l

4

хода кислорода или подачи шлакообра- зующих), устройство 11 для определения после окончания продукции рациональной кривой изменения количества кислорода в шлаке для данной плавки, соответствующей найденному значению дисперсии скорости окисления углерода, устройство 12 для определения поправки для рациональной кривой на следующую плавку.

Для определения моментов начала и конца периода интенсивного окисления углерода предложена следующая методика, использующая упрощенное выраже- ние для определения коэффициента использования кислорода на окисление .углерода.

Определение коэффициента использования кислорода на окисление углеро- да

с

ч

о,5.со ЧсоЛог1тНо о

Vn

коэффициент использования кислорода продувки на окисление углерода, доли,

- концентрации в отходящих газах азота, диоксида и оксида углерода соответственно, доли;

VQ - расход отходящих газоВд

,

VQ - расход кислорода, подаваемого через фурму, . Определение сглаженного коэффици™ ента использования кислорода на окис ление углерода:

35

40

где Т - момент окончания периода интенсивного окисления углерода, который фиксируется, когда впервые от начала периода интенсивного окисления углерода выполняется условие превьшения К (кр.) значения

,

На фиг. 2 представлен процесс изсо с

менения коэффициента использования кислорода на окисление углерода (криKo.,(;)Ko(o;), +Коа(;н)(,Ь(2) вая13), а также изменения егдсгла- где К Сс. ) - значение сглаженного женного значения, (кривая 14). Крити- ° коэффициента ,использова-45 ческий уровень Кд(кр) представлен

Л С. T f -.rrff Л .1-лгт-) У П Т С Т Tf

ния кислорода на окисление углерода в момент времени € ; , доли|

линией 15. Точке А соответствует количество кислорода, использованного на. продувку к моменту времени TI, , а

KQ ) - значение коэффициента, точке В - его количество к моменту определенного по форму- 50 времени Т .

ле (1), в момент време-

Способ-осуществляют следующим образом.

Перед началом продувки с помощью устройства 4 определяют рациональную кривую изменения количества кислорода, накопленного в шлаке.

Во время продувки измеряют с помощью устройств 1-3 расход и химичесни

(С;.,)

, доли;

- предыдущее значение ко-.

эффициента, доли; )| - весовой коэффициент .55 экспоненциального фильтра сглаживания.

Определение момента начала периода интенсивного окисления углерода:

Т„ ; , если ,-) ),(3)

де Тц - момент начала периода интен- сивного окисления углерода, который фиксируется, когда впервые от начала продувки выполняется условие превышения значения ) некоторого критического уровня IxQ (кр) , который определяется по формуле:

и

Z к (i)

4 () -

(4)

где KQ (i) - среднее значение коэффициента использования кислорода на окисление углерода на i-й плавке, доли;

п - количество предварительно проведенных плавок,

шт.

Определение момента окончания периода интенсивного окисления угледо- да:

Т, ; , если (C;)-Z (кр)з(5)

к1 2.

где Т - момент окончания периода интенсивного окисления углерода, который фиксируется, когда впервые от начала периода интенсивного окисления углерода выполняется условие превьшения К (кр.) значения

,

На фиг. 2 представлен процесс изкий состав отходящих газов, а также расход кислорода, по данным измерений рпределяют скорость окисления углерода с помощью устройства 5, ас помощью устройства 6 - скорость поступления кислорода в шлак, которая интегрируется в устройстве 8, где производится контроль количества кислоличество кислорода в шлаке соответствует некоторому оптимальному уровню окисленности шлака, когда шлак активен, жидкоподвушен, что важно для успешного протекания рафинировочных процессов, и в то же время не приводит резким колебаниям процесса окисления углерода, что способствует

Изобретение относится к автоматизации конверторного производства стали. Цель - уменьшение вероятности выбросов и сворачивания шлака, уменьшение угара марганца и расхода шлакообразующих на плавку, увеличение рафинирующей способности шлака и уменьшение потерь металла. Существо изобретения заключается в том,что в период интенсивного окисления углерода на текущей плавке определяют дисперсию скорости окисления углерода, в зависимости от которой определяют поправку к заданному значению количества кислорода, накопленного в шлаке на следующую плавку. 7 ил.

рода в шлаке, значение которого срав- 10 к быстрому подъему уровня ванны и

нивается в устройстве 9 с соответствующей ему рациональной величиной и в зависимости от найденного здесь отклонения в устройстве 10 производится определение необходимого управляющего воздействия.

В период интенсивного окисления углерода в устройстве 7 производится определение дисперсии скорости окисления углерода, значение которой после окончания продувки используется в устройстве 11 для определения рациональ- ной кривой изменения количества кислорода в шлаке для данной плавки, соответствующей этому значению дисперсии V. . Полученная кривая сравниваетС

ся в устройстве 12 с рациональной кривой, определенной перед началом продувки и определяется значение поп

равки, учитывающей в-лияние неконтроли-30 рованным состоянием футеровки для мируемых параметров на параметры рациональной кривой количества кислорода в шлаке, которая будет использоваться на следующей плавке.

Связь дисперсии скорости окисления углерода во втором периоде с рациональным количеством кислорода в шлаке объясняется тем, что оба эти параметра тесно связаны с окисленнос- тью шлака, т.е. с количеством окислов железа в шлаке. Рациональное ().

(C). пpиZV,;(1)5:v,JI);

(i).fv-ai)...m., ,(.).rv, (II)

ZVe(II)-ZVoJl)

где ZlVo (i) - рациональное значение количества кислорода, накопленного в шлаке, в момент времени про-

I)

дувки 6 , рациональное количество кислорода, накопленного в шлаке, для момента начала перио

выбросам шлакометаллической эмульсии. Дисперсия скорости окисления углерода- является критерием неравномерности процесса окисления углерода. Поэтому между дисперсией скорости окисления, углерода и отклонением количества кислорода в шлаке от рационального существует взаиз юсвязь, формализация которой может быть проведена статистическиьш методаьт,например,методом наименьших квадратов по данным проведенных опытных плавок. Эти плавки должны характеризоваться расширенным контролем параметров шихтовых материалов, что&1 выборка для определения зависимости содержала данные плавок с близкими к средним значениям химического и фракционного состава лома и шлакообразующих, стабилизинимизации влаияния на параметры за- висимости неконтролируемых обычно параметров. .

Испытания способа контроля и уп- равления кислородно-конвертерной

плавкой осуществлялись на 350-тонных конверторах.

Рациональную изменения количества кислорода в шлаке определя- ют перед плавкой по следующему математическому выражению:

(6)

5

21v-(ii)

да интенсивного окисления углерода, м ;

рациональное количество кислорода, накопленного в шлаке, для момента окончания периода интенсивного окисления углерода, м ,

Z VQ - суммарный расход кис- лорода продувки на момент времени продувки , мз, .

ZIV (I) - средню cy мapный рас- ход кислорода продувки использованный к моменту начала периода интенсивного окисле- ния углерода, м, причем SVO;,(I) - 6000 мз;

VD (II) --средний суммарный рас- ход кислорода продувки , использованный к моменту окончания периода интенсивного окисления углерода, м, причем ZVoJIl) 13000 мз.

Значения Vo, (D и XVo.(II) определяют заранее по данным предварительно проведенных плавок. Для определения рационального количества кис лорода в шлаке на момент начала и окончания периода интенсивного окисления углерода используют следующие эмпирические выразкения:

) 2225.si.,+925.H4-, (7) ly(lI)625 Sil 1906{p, (8)

где - концентрация кремния в чу- Гуне, диапазон колебаний во время испытаний 0,7П и 7- U , и, о , А J

ГР - концентрация фосфора в чу- Гуне, диапазон колебаний 0,7-1,3%, %,

Определение вида математического выралсения для определения рациональной траектории изменения количества кислорода в шлаке производят по дан- ным плавок, на которых такие характеристики шихтовых материалов как фракционный состав лома, химический состав лома и шлакообразующих, состояние футеровки конвертора и т.д. среднее на основе измерений и оценок экспертов. Определение коэффициентов этого математического выражения производят по данным тех плавок из выборки, на которых ход продувки со- провождалея-лучшими технологическими показателями (например, отсутствие

выбросов, выоская степень удаления вредных примесей, низкая окисленность шлака и т.д). Определение коэффициентов уравнения рациональной кривой производят для моментов начала и окончания периода интенсивного окисления углерода методом наименьших квадратов. На фиг. 3 представлен ход процесса накопления кислорода в шлаке (кривая 16), зона его рационального изменения (область 17), а также кривая изменения скорости окисления углерода (кривая 18). Данные проведенных плавок позволяют также определит характер взаимосвязи между отклонением количества кислорода, накопленного в шлаке, от его рационального значения и дисперсией скорости окисления углерода в период интенсивного окисления углерода, которые представлены на фиг. 4 и 5, где показана с

. , ЫА

СВЯЗЬ между DV и на моменты начала периода интенсивного окисления углерода и окончания этого периода соответственно. По этим данным аппроксимированы уравнениями первого порядка использованные зависимости.

В период интенсивного окисления углерода, т.е. дфи изменении суммарного количества кислорода от 6000 до 13000 м, производят определение дисперсии скорости окисления углерод по формуле:

,(Ve-V,(i))

D,

(9)

п

где D, - дисперсия скорости окисле- ния углерода, кг/мин ; М - среднее значение скорости окисления углерода в этот период, кг/мин; п - количество измерений ско- рости окисления углерода V.(i) в течение перида интенсивного окисления угле- рода, определяемое дискретностью этих измерений, которая составляет 0,1 мин. После окончания продувки определяют траекторию рационального изменения количества кислорода в шлаке, соот-- ветствуюш,зпо найденной в период интенсивного окисления углерода дисперсии скорости этого процесса, по формуле

де ZV- (C-)

xvr(i)

рациональное количест- ю во кислорода в щлаке, соответствующее найденной Dy , на момент времени продувки , мЧ15

-рациональное количество кислорода в шЛаке на момент начала периода интенсивного окисления углерода, соот- 20 ветствующее данной

D

Vr.

M

определяемое

no формуле

xvs:;(i) (i),+A,- D,J ,(ii)- 25

,- ,, lun .. 1

де ..1 значение количества кислорода в шлаке на момент интенсивного окисления углерода, из-30 меренное по ходу продувки, м ,

Ад,А - эмпирические коэффициенты, определенные предварительно методом 35 наименьших квадратов по данным плавок, причем АО -315,2, А .-- 0,14862,- 21 VQ (II) -рацион ьное количест- 40 во кислорода, накоплен-- ного в шлаке на момент окончания периода ин- тенсивного окисления углерода, соответст- 45 вующее найденному зн аг- чению Dy , м, которое определяется по формуле --,

ZoVi) )- BO+B-DV,, (12)

,шл

2IVo (II)- значение количества

кислорода, накопленное го в шлаке, на момент « окончания периода ни- тенсивного окисления углерода, измеренное по- ходу продувки,м J

(I);

, при 2.VoJ)6

(10)

Vo.(ii)

В,В - змпирйческие коэффициенты, определенные перед началом испытаний, причем BO -437,5, В, 0,1831.

Затем определяют поправку для рациональной кривой изменения количества кислорода в шлаке для следующей плавки по формуле

,ыл,

- ..UIA ..л,-. ,-- ,lUP //,.

)- S-Vo(c)

(13)

,

25

30

5 0 - 5

гдeл5IV (С) - поправка к рациональной кривой изменения количества кислорода, накопленного в шлаке, на момент времени продувки С на следующей плавке, м.

Определение рациональной кривой на следующей плавке производят с учетом найденной поправки по формуле

|vr,(e-) г:() ,:(r)(u)

rAefv ;(n

ыл

Ох

значение рационального количества кислорода; накопленного в шлаке, для следующей плавки на момент времени продувки €

м

0

Ш.19

рациональное количество кислорода, накоп- .-- ленного в шлаке,, для следующей плавки, определяемое по формуле (6), мз.

На фиг. 6 и 7 показаны зависимости коэффициента удаления фосфора от отклонения суммарного кислорода, накопленного в шлаке, от его рационального количества на моменты начала и окончания периода интенсивного окисления углерода. Область А соответствует выборке плавок, на которых ра- . циональная кривая не корректировалась, а область В - выборке, на которых велось корректирование рациональной кривой по дисперсии скорости

п

t470774

окисления углерода в период интенсивного окисления углерода.

Представленные зависимости показывают, что предлагаемое изобретение позволяет уменьтить погрешность оценки состояния шлака.

В таблице представлены данные о параметрах опытных и сравнительных плавок на момент промежуточного скачивания шлака. Результаты показывают что применение изобретения позволяет снизить расход извести на плавку, угар марганца, содержание железа в шлаке, а также количество выбросов металла и шлака, кроме того увеличивается степень удаления фосфора и .серы.

иг.1

12

0.

5

0

25

30

35

Формула изобретения

Способ управления конвертерным процессом, заключающийся в определении перед началом продувки для текущей плавки заданной кривой изменения количества кислорода, накопленного в шлаке, в зависимости от количества поданного кислорода, определении по ходу продувки по данным измерений . расхода и химического состава отходящих газов, а также расхода кислорода, скорости окисления углерода и количества кислорода, накопленного в шлаке, определении необходимых управляющих воздействий в зависимости от отклонения количества кислорода, накопленного в шлаке, от его заданного значения, отличающий- с я тем, что, с целью уменьшения вероятности выбросов и сворачивания шлака, уменьшения угара марганца и расхода шлакообразуюш тхся на плавку, увеличения степени удаления вредных примесей и снижения потерь металла, дополнительно в период интенсивного окисления углерода .определяют дисперсию скорости окисления углерода определяют после окончания продувкк заданную рациональную кривую изменения количества кислорода в шлаке для данной плавки, соответствующую найденному значению дисперсии скорости окисления углерода, и определяют поправку к заданной кривой на следующую плавку.

О

Т-1г1 I

012 3 456 7 в S W « « « f5 Фиг.,

О i 2 3 5 6 7 в 9 10 11 1 13 1 15

, .W

. 3

-3000

.«

..

tiUH

-m

000 ).п

fas. 5

fpJv-CpJffe , срл .

№0

до

во

70

W ,.-|. 1,1 |.|-ц-н- -ч- Р Ч М || I M { Ф- -Н -Ч-I-i I J t -1

-700 -500 -т-100 о tfp3 . +500 -5flO +7fl3

f/i8J &iVol,M3

1 3 -Шш хШ%

ШР

J

70

ЛtfQ -r-H-r- -lea

. .8 . 20 405 «.(.+600, /.7. Hff