Способ определения момента слива металла из конвертера Советский патент 1992 года по МПК C21C5/30 

Изобретение относится к черной металлургии, конкретнее к управлению кислородно-конвертерным процессом.

Целью изобретения является повышение производительности конвертера.

На чертеже представлена схема устройства для реализации предлагаемого способа.

Устройство содержит блок 1 определения содержания углерода и блок 2 определения температуры металла в процессе продувки, соединенные с блоком 3 расчета и формирования управляющих воздействий, к выходам которого подсоединены блоки 4 - 8 управления соответственно расходом дутья, расстоянием от торца фур- . мы до уровня спокойного металла, расходом сыпучих материалов, приводом зонда для измерения содержания углерода и температуры ванны и приводом зонда для измерения температуры шлака и его температуры ликвидуса, а также блок И 9 и блок 10 измерения времени. Кроме того, к входам блока

3 подсоединены задатчики 11 и 12 соответственно заданного содержания углерода и заданной температуры металла, а также блок 13 измерения содержания углерода и блок 14 измерения температуры ванны конвертера.

Кроме того, устройство содержит блок 15 измерения температуры шлака и блок 16 измерения температуры ликвидуса шлака, соединенные с блоком 17 вычислительных операций, выход которого соединен с блоком 18 сравнения. Второй вход блока 18 сравнения соединен с блоком 10 измерения времени, а выход - через блок И 9 со схемой 19 управления приводом конвертера.

В качестве блоков 1 и 2 могут быть использованы известные устройства определения соответственно содержания углерода и температуры металла в процессе продувки.

В качестве блоков 3 и 17 может быть использован, например, вычислительный комплекс на базе УВМ СМ-1810, а в качестве

(/

С

2

Ю W CJ 00

блоков 4 - 8 и 19 - стандартные схемы управления исполнительными механизмами.

Блоки 13 и 14 представляют собой стандартный блок измерения температуры металла и содержания углерода по температуре ликвидуса, используемый в измерительных зондах, а блоки 15 и 16 аналогичны блокам 13 и 14, но в этом случае отборное устройство зонда не имеет защитного колпачка для прохождения шлака.

В качестве задатчиков 11 и 12 могут быть использованы, например, задатчики типа РЗД системы АКЭСР, остальные блоки представляют собой стандартные средства вычислительной техники.

Сущность способа состоит в том, что в ходе продувки в кислородном конвертере отходящими из зоны взаимодействия газами в шлак выбрасывается металл различных объемных размеров - корольки. При оста- новке продувки происходит оседание корольков, в результате чего их содержание в шлаке со временем уменьшается. Содержание корольков в шлаке во времени после прекращения процесса продувки составля- ет

k k0-XT,(1)

где К и К0 - соответственно текущее и начальное значение концентрации корольков всех фракций в шлаке, %;

X скорость оседания корольков, %/мин;

т- текущее время, мин.

Величины Ко и % являются функциями величины перегрева шлака по отношению к температуре ликвидуса. Увеличение перегрева шлака способствует формированию шлакометаллической эмульсии на заключительных стадиях продувки, повышая тем самым концентрацию корольков всех фракций в шл аке. Кроме того, оно ускоряет и процесс оседания корольков, что увеличивает х С достаточной для практики точностью совокупное уравнение может быть представлено в виде

k 01 + сщ At - («з + 04 At)r, (2)

где oi, «2, оз, О4 - коэффициенты, равные ot 9%, 02 0,137%/град, ,9%/мин, « 0,0234 %/град мин;

At- величина перегрева шлака по отношению к температуре ликвидуса, °С.

Таким образом, из выражения (2) полное время оседания корольков металла мин, может быть найдено в виде

«1 + 02 At Оз +04 At

(3)

Если время выдержки металла в конвертере меньше времени полного оседания корольков, то часть металла теряется со шлаком.

В процессе продувки определяют содержание углерода известным способом, например, в соответствии с формулой:

С ОБ С1 + «6С2,(4)

где с - содержание углерода в ванне жидкого металла, %;

ci и са - содержание углерода, определяемое по материальному балансу и, соответственно, по скорости обезуглероживания, %;

, «6 степени учета содержания углерода, определяемого соответственно по материальному балансу и скорости обезуглероживания.

Здесь

Сл Ол + C4G4 +31 Gu.f ., .,. ,сл

C1 Gn+G4 + a2Gp+a3r fa ©

где Сл и С4 - содержание углерода соответственно в ломе и чугуне, %;

Gn, 64, Gp и Gu - масса на плавку соответственно лома, чугуна, руды и известняка, т;

ai - коэффициент, характеризующий содержание двуокиси углерода в известняке и степень разложения последнего, %;

32 - коэффициент, характеризующий степень усвоения руды и содержание в ней кислорода;

аз - коэффициент, характеризующий среднюю скорость угара компонентов садки, т/мин;

Vc - скорость обезуглероживания металла, %/мин,

ж

Vc

+/fe

(6)

и/fc - коэффициенты.

Температуру ванны в процессе продувки определяют известным способом, например, в соответствии с формулой:

t #}+/(& Р+#5 :Ф + )dr+/37A tk,

(7) где t - температура ванны, С;

р - давление газов под куполом камина. Па;

1ф - температура факела на срезе горловина - кессон,°С;

V - интенсивность подачи кислорода, нм3/мин;

Atk - температурный перепад воды, охлаждающей кессон, °С:

/fo , fa , fa , fk , fii, - коэффициенты.

При достижении значения содержания углерода, превышающего заданное значение на 0,3%, производят измерение содержания углерода и температуры ванны при помощи зонда. Затем определяют объем кислорода, который необходимо подать в ванну для достижения заданного содержания углерода:

Vgl f(C,)-f(C3)-0,5AVg(M),

(8)

где f(cj, Т(сз) - функции при соответствующих аргументах, равные:

f(c)

50 Gc с при с 0,1

(3,4+16 c)Gc при с 0,1, (9) се(с,сз);

су, сз - содержание углерода в металле соответственно в момент измерения при помощи зонда и заданное, %;

AVg(i-i) - погрешность в определении объема кислорода при нормальных условиях на предыдущей плавке, м3:

Gc- садка конвертера, т, и температура металла после продувки этого объема кислорода ti, °C:

ti t + 0,0005Vgi C4 - 0,5 At(i-i) ,(10) где t - температура металла в момент ее измерения при помощи зонда, °С;

A t(i-i) - погрешность в определении конечной температуры на предыдущей плавке, °С.

При необходимости охлаждения плавки производят расчет охлаждающих материалов:

5,85 (ta - t )

+ 0,81

Vn

AHi -0.066 AGui.(12)

гдеДСы-корректирующая масса известняка на охлаждение плавки, т;

t3 - заданная температура металла, °С; G u (i - 1) - погрешность определения корректирующей массы известняка на охлаждение предыдущей плавки, т;

A HI - изменение расстояния от торца фурмы до уровня спокойного металла при окончании продувки, эквивалентное по охлаждающему воздействию корректирующей добавке известняка, м.

. При достижении заданных значений содержания углерода и температуры ванны

производят окончание продувки, измеряют температуру шлака и его температуру ликвидуса, находят величину перегрева шлака по отношению к температуре ликвидуса, оп- 5 ределяют продолжительность времени осаждения корольков металла из шлака и по истечении этого времени после окончания продувки производят слив металла из конвертера.

10 Способ осуществляют следующим образом.

В процессе продувки в блоках 1 и 2 определяют содержание углерода и температуру ванны конвертера. При достижении

15 содержания углерода значения, превышающего заданное на 0,3%, производят измерение содержания углерода и температуры ванны с помощью зонда. При этом от блока 3 подается команда на блок 7 управления

20 приводом зонда, информация о значениях содержания углерода и температуры ванны поступает в блок 3 соответственно из блоков 13 и 14. В блоке 3 рассчитываются управляющие воздействия на окончательный

25 период продувки, которые подаются на блоки 4 - 6 управления соответственно расходом дутья, расстоянием от торца фурмы до уровня спокойного металла, расходом сыпучих материалов. После реализации управля30 ющих воздействий блок 3 выдает сигнал об окончании продувки, поступающий на один из входов блока И 9, на вход блока 10 измерения времени (запускается таймер) и на блок 8 управления приводом зонда для из35 мерения температуры шлака и его температуры ликвидуса. Сигналы с блоков 15 и 16 измерения температуры шлака и температуры ликвидуса поступают в блок 17 вычислительных операций, в котором определяют

40 продолжительность времени осаждения корольков металла из шлака по формуле (3). В блоке 18 сравнения это время сравнивается с текущим временем, задаваемым блоком 10 измерения времени, и при их равенстве

45 с выхода блока 18 на второй вход блока И 9 также поступает отличный от нулевого сигнал. При поступлении двух сигналов на входы блока И 9 с его выхода на вход схемы 19 управления приводом конвертера поступа50 ет команда о сливе металла из конвертера. П р и м е р . В 130-тонном конвертере необходимо выплавить металл для производства стали марки 35 ГС с заданным содержанием углерода 0,28% и заданной

55 температурой 1570°С. Определяют содержание углерода, при котором необходимо произвести измерение параметров ванны при помощи зонда 0,58%. Определяют содержание углерода по ходу продувки по формулам (4) - (6) и при достижении значения, равного 0,58%, производят измерение параметров ванны: с 0,60%; t 1590°С. Определяют обьем кислорода, который необходимо подать в ванну, для достижения заданного содержания углерода по формулам (8) и (9): Vgi 796 нм (Vg(i-i) 20 нм3).

Производят расчет охлаждающих материалов по формуле (11):

AGui 4.81 т;

д GU(I-1) -2т.

Производят реализацию управляющих воздействий, после чего прекращают продувку и при помощи зонда измеряют температуру шлака 1570°С и температуру ликвидуса шлака 1550°С. Определяют время выдержки металла в конвертере по формуле (3):

т 8,6 мин.

По истечении 8,6 мин производят слив металла из конвертера.

Использование предлагаемого способа позволяет повысит.ь производительность

конвертера на 0,3%, соответственно уменьшается расход металлошихты на 1 т стали за счет повышения выхода годного. Формула изобретения

Способ определения момента слива металла из конвертера, включающий определение содержания углерода и температуры металла в процессе продувки, расчет и формирование управляющих воздействий для

получения в момент достижения заданного содержания углерода заданной температуры ванны и прекращение продувки в момент достижения содержания углерода заданного значения, отличающийся тем, что,

с целью увеличения производительности конвертера, дополнительно измеряют температуру шлака, находят величину перегрева шлака по отношению к его температуре ликвидуса, определяют продолжительность

времени осаждения корольков металла из шлака и слив металла из конвертера производят по истечении этого времени с момента прекращения продувки.

Изобретение относится к черной металлургии, а именно к управлению конвертерным процессом, и предназначено для определения момента слива металла из конвертера.Цель-увеличение производительности. Для этого определяют содержание углерода и температуру металла при помощи зонда, рассчитывают управляющие воздействия на заключительный период пр одувки. По окончании продувки определяют температуру шлака и величину перегрева шлака по отношению к его температуре ликвидуса и в зависимости от величины перегрева выдерживают металл в конвертере на время, достаточное для осаждения корольков металла из шлака. 1 ил.