Способ контроля процесса шлакообразования в конвертере Советский патент 1991 года по МПК C21C5/30 

Изобретение относится к черной металлургии, а именно к контролю процесса в конвертере, и может быть применено в других отраслях промышленности, например в цветной металлургии.

Цель изобретения - повьшшние точности и надежности контроля.

На фиг.1 представлена блок-схема устройства, реализующего способ; на фиг. 2 - зависимость суммарного содержания окислов железа в шлаке (24FcO), пересчитанного на закись, от величины изменения отношения промежутков времени реакции электросопротивления

tt - « ч и температуры ((ГА-) и ,

О 2 Л 2

измеренных при заливке чугуна и по ходу продувки; на фнг.З - алгоритм работы функционального на фиг.4 - пример реализации способа.

Устройство (фиг.1), реализующее способ, содержит установленный в по- грчннчном слог 1 футеровки 2 конвертера, обращенном к ванне 3, датчик 4 температуры (например, термопара ТХА), два электрода которого при помощи компенсационных проходов проложенных в огнеупорной засыпке 5, соединены с первым измерительны каналом функционального блока 6, а один нэ электродов и электрическая земля - с его вторым измерительным каналом. Кроме того, устройство содержит соединенные с функциональным блоком 6 блок 7 заливки чугуна, блок 8 ввода шлако- образующих и охлаждающих материалов, блок 9 изменения расхода кислорода, блок 10 изменения расстояния сопла фурмы до уровня спокойного металла, блок 1 1 счина стати.

©Э

Од fe.

-v

Ю

316

Сущность способа состоит в том, что измеряют температуру в точке пот граничного слоя футеровки, электросопротивление из участке от огневой поверхности футеровки до той же точки определяют скорость изменения электросопротивления и температуры, фиксируют их значения в момент нанесения возмущения% и сравнивают последующие значения скорости изменения электросопротивления и температуры в точке пограничного слоя футеровки с фиксированными значениями, причем при достижении значений разности скоростей нормируемых величии, определяемых при даче добавки в момент интенсивного обезуглероживания, фиксируют промежутки времени реакции электросопротивления и температуры в точке пограничного слоя футеровки на резкое температурное возмущение в агрегате, определяют отношение этих промежутков времени, сравнивают с отношением, определенном при заливке чугуна в конвертер и по изменению этих отношений определяют состояние шлака, причем увеличение отношения соответствует сгущению шлака и наоборот,

Для сведения к минимуму погрешности при измерении электросопротивления на участке от огневой поверхности футеровки до точки установления датчика температуры, а также для упрощения осуществления предлагаемого способа пограничный слой 1 футеровки необходимо выполнять из материала, обладающего удельным электросопротивлением, в диапазоне температур конвертерной плавки превосходящим не менее чем па два порядка электросопро тивление шлака и значительно зависящим от температуры и обладающим коэффициентом температуропроводности - квазиодинаковым с коэффициентом температуропроводности шлака (TakHM материалом является, например, нитрид алюминия) .

В основу способа положен эффект шлакового наслоения на огневой поверхности футеровки конвертера в районе металлической ванны, особенно ь нижних горизонтах на отметке с, внутренней поверхности днища, равно: : 1/3 уровня спокойного металла. Неоптимальный выбор дутьевого и температур ного режимов продувки, с одной стороны, может привести к образованию густых, гетерогенных ишаков с высокими

,

0

5

0

5

значениями вязкости, содержания кремнезема и неусвоенной извести, а с другой стороны - к образованию чрезмерно жидких шлаков. В первом случае шлаки усложняют барботаж ванны и обильно наслаивают1 на футеровке, во втором - сильно размывают футеровку.

Любое резкое возмущение температуры ванны приближенно можно рассматривать как гармоническое колебание, а распределение температуры в пограничном слое футеровки, примыкающем к огневой поверхности, получается в виде волны, колеблющейся относительно непериодической составляющей температурного роля. При нестационарном процессе теддалопроводности в пограничном слое футеровки конвертера запаздывание изменения температуры на глубине по сравнению с колебанием температуры на границе, вызванным резким возмущением - заливкой чугуна, вводом шлако- образующих и охлаждающих материалов, сливом стали, можно определить по формуле

rt

0,5х

пог:

Л бОТа

(О

30

35

40

где

&Ј Я.

запаздывание изменения температуры (время реакции температуры), мин; пространственная координата в направлении, перпендикулярном к огневой поверхности футеровки, м; период колебания, мин; эквивалентный коэффициент температуропроводности шлакового и пограничного слоя, м /с.

50

55

Характер изменения электросопротивления на участке от огневой поверхности футеровки до точки установ- 45 ки датчика (см.фиг.1) можно определить по формуле

R JO (x+d),(2)

где R - измеренное электросопротивление контролируемого участка, Ом;

р - средиеинтегральное удельное электросопротивление контролируемого участка,0м/м;

х - толщина шлакового наслоения, м;

d - расстояние от точки установки датчика до поверхности футеровки.

где

Здесь

S- ( Ј1ШЈ

tt(

p(t)

t,t,

-зависимость удельного электросопротивления контролируемого участка от температуры, Ом/м;

-температура металла и футеровки в точке уста163472.6

рактеризующую его состояние , Лндпити- (3) чески эту зависимость можно представить в виде:

Г Л, ,

лГг

(5)

где (FeO) - суммарное содержание окислов железа в тла5

(Feo)4.e + 0f, (-|H-V r- +

« J

10

кс, пересчитанное на закись, %;

новки датчика температуры, С.

15

25

При прохождении температурной волной, вызванной возмущением температуры ванны конвертера шлакового слоя, электросопротивление контролируемого участка практически не меняется, так как электросопротивление шлакового наслоения практически равно нулю (шлаковый слой пронизан корольками ме-20 талла). С момента достижения температурной волной пограничного слол футеровки начинается изменение электросопротивления контролируемого участка. Таким образом, промежуток времени реакции электросопротивления на резкое температурное возмущение в агрегате пропорционален толщине шлакового наслоения х. Промежуток ире- ремени реакции температуры в точке установки датчика температуры на температурное возмущение (с учетом кваэиодинаковости коэффициентов температуропроводности шлака и пограничного слоя футеровки) пропорционален расстоянию x+d. Выразив величины этих промежутков времени, по формуле (1) и взяв их отношение, получим

tf,

Л (-2.

Ч

№

- отношение промежутков времени реакции электросопротивления и тегпегатупп на температурное возмущение в агрегате, вызнанное, соответственно, заливкой чугуна и каким-либо другим Фактором;

о . коэффициенты (для условий 130-тонных конвертеров «о 29,54%}

С, - -307,7%; (У2 0,252).

A$i

тяг

X

(4)

где Д с, и и. с

л

Способ осуществляется следующим 30 образом.

В пограничный обращенный к ванне 3 слой 1 футеровки 2 конвертера (см. фпг.1) на отметке от внутренней поверхности днища, равной 1/3 уровня ,,. спокойного металла, т.е. где футеровка практически не подвергается износу, закладывают на расстоянии 5- 10 мм от огневой поверхности датчик 4 температуры, сигнал от которого посту- 40 паст на перныч измерительный канал функционального блока 6. С помощью его второго измерительного канала фак- межутки времени ре- тически измеряют электросопротивле- акции на резкое тем- ние пограничного слоя 1, Алгоритм пературное возмуще- 5 работы функционального блока 6 (напри- ние в агрегате элек мер, УВК на базе СМ-1810) предста - тросопротивления лен па фиг.З. Ilpii запуске устройства контролируемого функциональный блок 6 периодически участка и температу- производит опрос первого и второго ры в точке установ- 50 измерительных каналов, определяя тем- ки датчика темпера- пературу t в месте установки датчика

температуры и электросопротивление R контролируемого участка. Скорость изсоответственно протуры, мин.

Используя разность отношений, полученных при возмущении, вызванном заливкой чугуна, -и при возмущении, вызван- ном каким-либо другим фактором, по зависимости, изображенной на фиг.2, можно определить величину суммарного содержания окислов железа в шлаке, хаменения электросопротивления ()

,..сК

,d t s и температуры (7Х) определяют как

d с разность двух последовательных1

значений этих параметров. При возник- новени1, возмущений: при срабатыварактеризующую его состояние , Лндпити- чески эту зависимость можно представить в виде:

Г Л, ,

лГг

(5)

(Feo)4.e + 0f, (-|H-V r- +

« J

&,

кс, пересчитанное на закись, %;

tf,

Л (-2.

Ч

№

- отношение промежутков времени реакции электросопротивления и тегпегатупп на температурное возмущение в агрегате, вызнанное, соответственно, заливкой чугуна и каким-либо другим Фактором;

о . коэффициенты (для условий 130-тонных конвертеров «о 29,54%}

С, - -307,7%; (У2 0,252).

менения электросопротивления ()

,..сК

,d t s и температуры (7Х) определяют как

d с разность двух последовательных1

значений этих параметров. При возник- новени1, возмущений: при срабатыва 1634722

нии блока 7 заливки чугуна, например, фотореле, Фиксирующего момент резкого возмущения температурного режима в

8

са шлакообразования в конвертере позволяет повысить точность и надежность контроля, так как устраняет

Изобретение относится к черной металлургии, а именно к контролю процесса в конвертере, и предназначено для iмнтротя пропегса mчкопбразова- нпн в конвертере. Цочь - повышение ТОЧНОСТИ I mnojUfOCTH КОНТрОЧЯ. При реализации способа определяют проме- л утки времени реакций на температурное яо Mytucniv в агрегате электпосоп- ро ивгення участка от огневой поверхности футеровки до точки установки датчик и температурь в этой же точке. Ртпопюние указанных промежутков вр ме п зависит от величины шлакового наслоения на BHVTpenHii n поверхность фугерочк. По изменению чтого отнотс- H;I.I тз сравнении с отношением, полученным при запивке чугуна в конвертер, судят о состоянии кочвертер ого ипака. 4 ил. иэ

агрегате вследствие воздействия жидко- неточности, связанные с тем, что изго чугуна, блоков 8,9,10 соответственно ввода ишткообразующих и охлаждающих материалов, изменения расхода кислорода или расстояния сопла фурмы до урория спокойного металла, например, контактов, включающих соответствующие исполнительные механизмы, блока 11 слива стали, например, фотореле, фиксирующего слип стали, производится

меритель температуры, более удаленный от огневой поверхности футеровки зачастую не реагирует на ввод регламентированного технологическим про- IQ цессом количества присадки, а измерение промежутка времени реакции этого датчика представляет большие трудности из-за того, что медленно изменяющиеся параметры регистрировать с выфиксация значений скорости изменения сокой степенью точности практически

невозможно, электросопротивления и температуры

Далее вычисляют зна,dR. -dt

41 (

чгния скорострй изменения электросопротивления и температуры после нанесения возмущения и сравнивают последующие их значения с зафиксированны

При достижении разносdR v ,dR v MdV Ъ V

,dtN dt (л)л 21 H°PMHP-

МЛ Я

емых величин &R и At фиксируют промежутки времени реакции электросоп- 30 ротпвления йЈ( и температуры fttg на резкое температурное возмущение в агрегате. Нормируемые величины определяют предварительно при даче добавки

в момент интенсивного обезуглерожива- 3 возмущения и сравнивают последующие

значения скорости изменения электросопротивления с зафиксированным значением, причем при достижении значения разности скоростей нормируемой величины, определяемой при вводе добавки з момент интенсивного обезуглероживания, фиксируют промежуток времени реакции электросопротивления на резкое температурное возмущение в агрегате, определяют его отношение к промежутку времени реакции темпера туры в этой же точке, сравнивают его с отношением, определенным при заливке чугуна в конвертер, и по изменению этих отношений определяют состояние шлака, причем увеличению отно шения соответствует сгущение шлака и наоборот.

пия, т.е. в момент, когда изменение скоростей изменения электросопротивления и температуры за счет возмущения является минимальным. Определяют отношение промежутка времени ре-до акции электросопротивления на резкое температурное возмущение в агрегате к промежутку времени реакции температуры, сравнивают это отношение с отношением, полученным при заливке чугу- д ( на в конвертер. О состоянии шлака судят по величине суммарного содержания окислов железа Б шлаке, вычисленной по«формуле (5).

Испытания макета устройства, реализующего способ, показали, ч использование способа контроля чроцссмеритель температуры, более удаленный от огневой поверхности футеровки зачастую не реагирует на ввод регламентированного технологическим про- цессом количества присадки, а измерение промежутка времени реакции этого датчика представляет большие трудности из-за того, что медленно изменяющиеся параметры регистрировать с вы

Формула изобретения

Способ контроля процесса шлакообразования в конвертере, включающий измерение температуры в точке пограничного слоя футеровки и промежутка времени реакции температуры в этой точ- ке на резкое температурное возмущение в агрегате, отличающий- с я тем, что, с целью повышения точности и надежности контроля, дополнительно измеряют электросопротивление на участке от огневой поверхности футеровки до точки измерения температуры, определяют скорость изменения электросопротивления, фиксируют ее значение в момент нанесения

до (

0

значения скорости изменения электросопротивления с зафиксированным значением, причем при достижении значения разности скоростей нормируемой величины, определяемой при вводе добавки з момент интенсивного обезуглероживания, фиксируют промежуток времени реакции электросопротивления на резкое температурное возмущение в агрегате, определяют его отношение к промежутку времени реакции температуры в этой же точке, сравнивают его с отношением, определенным при заливке чугуна в конвертер, и по изменению этих отношений определяют состояние шлака, причем увеличению отношения соответствует сгущение шлака и наоборот.

ZZL№

/. 2/7qb

Р

CN

N г- r

m

о

О

CJ

э- о

a:

У 4) I О

k:

Х,м - 0,0275 0,02500,0225- 00200fepeo;X

ми

Фиг. Ч