Способ определения уровня расплава Советский патент 1992 года по МПК C21C5/30 

Изобретение относится к черной и цветной металлургии, а именно к технологии конвертерного предела металлов, к определению уровня расплава в конвертере и может быть использовано для определения уровня расплава в конвертере.

Уровень расплава в конвертере является переменной величиной, так как в ходе кампании внутренний обьем конвертера увеличивается вследствие разгара футеровки стенок при высокотемпературном контакте с расплавом. В то же время для качественного ведения процесса конвертирования необходимо поддерживать строго определенное расстояние между фурмой и расплавом, а следовательно и контролировать уровень расплава в конвертере.

В известном способе определения состояния конвертера (1)уровень расплава определяет путем зондирования внутренней полости конвертера звуковым сигналом частоты через продуваемую инертным газом горизонтальную фурму в стенке конвертера расположенную выше границы шлак-металл. Точность измерения составляет от 0.15 до 0,20 м. что является недостаточным для качественного ведения процесса.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому способу является способ управления положением фурмы кислородного конвертера, заключающийся в изменении положения фурмы в зависимости от разгара футеровки (т.е. от изменения уровня расплава), определяемого расчетным путем по углу наклона конвертера в

СП

С

xj х|

О

со

XJ

ел

процессе его поворота, напряжению и току на якоре электродвигателя привода конвертера в момент появления шлака из сталевы- пускного отверстия 2.

Недостатком данного способа является низкая точность определения разгара футеровки конвертера и, следовательно, изменение уровня расплава, т.к. для появления шлака в сталевыпускном отверстии требуется значительный наклон конвертера, что оп- ределяет перекрытие расплавом значительной части внутренней полости конвертера, находящейся выше рабочей зоны, на которой по ходу плавок образуются настыли, вносящие погрешность в расчет.

Целью изобретения является сокращение времени измерения.

Поставленная цель достигается тем, что в способе определения уровня расплава, преимущественно, в конвертере, с цилиндрической формой внутреннего пространства, включающем его наклон, измерение угла наклона и расчет уровня расплава, согласно изобретению дополнительно измеряют температуру расплава пирометром через продуваемый инертным газом канал, размещенный в футеровке ниже уровня номинального количества заливаемого металла, а наклон осуществляют до изменения показаний пирометра не менее 5% от текущего значения, при этом наклон агрегата производят в сторону противоположную месту размещения пирометра, а уровень расплава опредепяют по выражению

Н Н1 + R tg a ,

где Hi - уровень расположения выходного отверстия продуваемого газом канала, м;

R - радиус внутреннего пространства конвертера, м;

а - угол наклона конвертера в момент изменения показания пирометра не менее 5% от текущего значения, град.

В описываемом способе в результате наклона конвертера до изменения показаний пирометра на величину не менее 5% от текущего значения определяют момент совпадения положения уровня поверхности расплава с выходным отверстием канала визирования пирометра, что обусловлено разной излучательной способностью а среды в зависимости от направления визирования, т.е. во внутрь расплава или на его поверхность.

В случае, когда пирометр находится ниже уровня поверхности номинального количества заливаемого расплава, выходящий из визирного канала газ формирует замкнутую полость являющуюся моделью абсолютного черного тела, у которого

коэффициент излучения максимален и равен единице ( е 1. Следовательно, показания пирометра (за исключением спектрального отношения) для данной температуры расплава будут максимальны, т.к. сигнал пирометра прямо пропорционален коэффициенту излучения Ј .

При визировании на поверхность расплава, показания пирометра, будут занижены, т.к. происходит поглощение излучения промежуточной средой (задымленность, загазованность и т.п.). Кроме того, коэффициент излучения е всех материалов меньше единицы.

Экспериментально установлено, что в

момент пересечения канала визирования пирометра границей раздела сред изменение показания пирометра составляет не менее 5% от текущего значения. Отклонения в

показаниях менее чем в 5% обусловлены изменением температуры объекта измерения.

Очевидно, что чем ближе к уровню расплава расположен канал визирования пирометра, тем на меньший угол необходимо наклонить конв ертер, благодаря чему полость конвертера выше рабочей зоны, на которой образуется настыль, перекрывается расплавом незначительно и. следоваделено настыль не вносит погрешности в результаты измерений (см. фиг. 1).

Как следует из фиг. 1 при повороте конвертера 1 вправо уровень поверхности 2 расплава 3 по отношению к внутренней полости изменяет свое положение и его И совмещение с каналом визирования 4 пирометра 5 происходит при наклоне конвертера на угол а . В это время как было рассмотрено выше, показания пирометра

уменьшаются на величину не менее чем на 5% от текущего значения, что является отправным моментом в регистрации угла наклона.

Положение уровня расплава (Н) относительно известного и, зафиксированного уровня, например, А-А будет определяться:

Н Hi + Н2 Hi + R tg a где Hi - известный уровень расположения пирометра;

На - превышение уровня расплава над

местом расположения пирометра;

R - радиус внутренней полости конвертера.

Испытания способа определения уровня расплава в конвертере проводились на 50 кт конвертере.

В конвертер заливали чугун, наклоняя конвертер в сторону, противоположную месту установки пирометра. Регистрировали

угол наклона конвертера в момент изменения текущих показаний более чем на 5% от текущего и рассчитывали уровень расплава по формуле.

Контрольный замер уровня проводили посредством мерного металлического стержня.

Результаты измерений приведены в таблице.

Результаты испытаний показали, что описываемый способ позволяет определить уровень расплава с высокой точностью. Если для прототипа погрешность, вносимая действием настылей на стенках конвертера может достигать 20-30%, то в предлагаемом способе погрешность измерения не превышает 5%. Следует отметить также простоту осуществления операций способа, сокращение времени на проведение замера.

Изобретение обеспечивает не менее чем трехкратное снижение времени измерений по сравнению с прототипом, т.к. даже в наихудшем случае, когда канал визирования пирометра расположен непосредственно у днища конвертера, не имеющего сужение к днищу, угол наклона конвертера для пересечения канала визирования границей раздела сред расплав-газ составит 27,5° против 86 по прототипу, т.е. время поворота конвертера в предлагаемом способе будет минимум в 3 раза ниже.

Чем ближе к уровню расплава расположен канал визирования пирометра, тем на меньший угол надо наклонить конвертер для фиксации пирометром границы раздела

сред расплав-газ, т.е. время измерений может быть снижено до 20 раз.

Формула изобретения Способ определения уровня расплава, преимущественно в конвертере с цилиндрической формой внутреннего пространства, включающий наклон агрегата, измерение угла наклона и расчет уровня расплава, о т- личающийся тем, что, с целью сокращения времени измерения, дополнительно измеряют температуру расплава пирометром через продуваемый инертным газом канал, размещенный в футеровке ниже уровня номинального количества заливаемого металла, а наклон осуществляют до изменения

показаний пирометра не менее 5% от текущего значения, при этом наклон агрегата производят в сторону, противоположную месту размещения пирометра, а уровень расплава определяют по выражения

H Hi+Rtga ,

где Ж - уровень расположения выходного отверстия продуваемого газом канала, м;

R - радиус внутреннего пространства конвертера, м;

а- угол наклона конвертера в момент

изменения показания пирометра не менее 5% от текущего значения.

Использование: в черной и цветной металлургии, а именно при определении уровня расплава в конвертере. Сущность изобретения: в конвертере измеряют температуру расплава пирометром через про- д ваемый инертным газом канал, размещенный в футеровке конвертера ниже уровня номинального количества заливаемого в конвертер металла. Конвертер наклоняют в сторону, противоположную месту размещения пирометра. Наклон конвертера осуществляют до изменения показаний пирометра на величины не менее 5% от текущего значения, а расчет уровня расплава осуществляют по формуле: Н Hi i- R tg и , где Hi - уровень размещения выходного отверстия продуваемого газом канала, м; R - радиус внутреннего пространства конвертера, м: а - угол наклона конвертера в момент изменения показания пирометра на величину не менее 5% от текущего значения, град. 1 ил., 1 табл . 4 пр.

Обозначены запредельные значения способа, т.е. когда изменения показаний пирометра составляют менее, чем 5% от текущего, что связано с изменением температуры объекта измерения и свидетельствуют о нахождении канала визирования ниже уровня поверхности расплава