Способ прогнозирования управляющих воздействий в конвертере и устройство для его осуществления Советский патент 1993 года по МПК C21C5/30 

ну изменения уровня расплава YT, задатчик 13 времени воздействия технологических параметров, блок 14 сравнения входных сигналов времени на заполнение расплавом свободного пространства ten и времени воздействия технологических параметров . Тт и индикатор 15 на стабилизирующее воздействие. При SjTQM один выход Нс индикатора 10 уроаня соединен с первым входом блока 12 деления а другой выход Нт инди- катора 10 уровня соединён с входом блока 11 дифференцирования, выход YT который (блок дифференцирования) соединен с вторым входом блока 12 деления, а выход tcn блока 12 деления соединен с первым вхо- дом блока 14 сравнения,второй вход tr которой соединен с задатчиком 13 времени воздействия, а ее выход (блока 14 сравнения) соединен с входом индикатора 15 на технологическое воздействие.

Сущность способа заключается в следующем. После проведения контрольных плавок, длительность воздействия tr технологических параметров на стабилизацию уровня вводятся-в задатчик 13Д далее подают донкое дутье в конвертер 1 через фурмы 4 и осуществляют ломом и заливку жидкого чугунз. После этого на поверхность ванны в конвертере 1, установленном в вертикальном положении, непрерывно нзправ- ляют микроволновое излучение 2 (с помощью антенны 7), вырабатываемое высокочастотным блоком 8 модулируемой частоты, Одновременно антенной 7 непрерывно принимают отраженное от по- верхности ванны излучение, которое в блоке 8 смешивают, смешанное излучение поступает в блок 9 обработки сигналов и после обработки в этом блоке поступает в индикатор 10, на табло которого высвечива- ется в виде величины уровня расплава Нт и высоты свободного пространства конвертора Нс, пропорциональных соответствующим7 сигналам. Параллельно эти сигналы поступают соответственно в блок 11 диффе- ренцирования и блок 12 деления, в которой после поступления из блока 11 дифференцирования сигнала, пропорционального изменения VN уровня расплава Нт на величину Нт за время At, производят деление сигна- ла, пропорционального величине свободного пространства конвертора Не на сигнал, пропорциональный величине YN, те;м самым определяют время ten на заполнении расплавом свободного пространства конверте- ра. Так как в то время (до начала продувки) уровень ванны (металл) является постоянным, величина пропорциональная выходному сигналу с блока 12, представляет бесконечную величину. Сигнал с блока 12

поступает в блок 14 сравнения и сравнивается с сигналами, пропорциональными длительностям воздействия tr технологических параметров на стабилизацию уровня, поступающих из задатчика 13. Так как сигналы гг определяется временами в пределах 60-350 с достижение равенства сигналов, пропорциональных временам на заполнение расплавом свободного пространства конвертора ten и заданного времени воздействия tr не происходит, что определяет отсутствие сигнала на выходе ячейки сравнения 14 и отсутствие показаний на индикаторе 15 технологического воздействия. Далее в конвертер 1 опускают верхнюю фурму 5 на заданную величину и, подавая через нее кислород, начинают продувку. В процессе продувки кислородом в силу экзотермических реакций п-роисходит рост температуры, образуются отходящие газы. При этом происходит окисление кремния, марганца, железа, получаются окислы, образующие шлак. В шлак по мере продувки переходят.также флюсующие добавки, которые присаживаются в конвертер для удаления серы и фосфора., количество шлака увеличивается по массе, объему и соответственно высоте, изменяется величина уров- ня расплава Нт и свободного пространства Нс в конвертере, что отражается на индикаторе 10.

Одновременно с увеличением уровня расплава в конвертере 1 с помощью излучающей антенны 7 и блоков 8, 9 продолжают определять текущие значения величин Нс и Нт, а также с интервалом времени At значения YT и ten. которую сравнивают с величиной (величинами) tr. определяя момент равенства ten и тт. По мере протекания реакций рафинирования интенсивно возрастает вспенивание шлака с резким подъемом уровня расплава в конвертере.

С увеличением уровня ванны в определенный момент времени текущие значения Нс, Нт и YT достигают величин, при которых пропорциональный определенному значению ten сигнал, поступающий с выхода ячейки 12, становится равным сигналу, пропорциональному величине tr (или одному йЗ сигналов пропорционально заданных в задатчик13 временам на технологическое воздействие). При этом на индикаторе 15 высвечивается сигнал на введение оператором технологического воздействия через время ten произойдет выброс расплава из конвертера.

Исходя из величины ten. оператор имеет возможность выбрать то или иное воздействие на величину, учитывая задачи технологического процесса. Воздействие вводятся

оператором до момента; пока величина ten не станет больше в елйчины tr (или не примет отрицательное значение, что определяется изменением направления величины VT, характеризуя падение уровня расплава). После этого последовательность операций способа и работа устройства продолжается в том же порядке до окончания плавки.

В результате последовательности операций способа и обеспечивающего их реализацию устройства достигается возможность выбора оператором технологического воздействия по управлению уровнем расплава в функциональной связи с конкретными условиями и технологией плавки при одновременном оптимальном поддержании уровня с предотвращением возможных переливов и выбросов продуктов плавки из конвертера.

Пример. Производится определение уровня ванны в 1,5-тонном конвертере в процессе продувки посредством предлагаемого способа и устройства для его осуществления.

После проведения ряда контрольных плавок в задатчик 13 введены длительности воздействия технологических параметров на стабилизацию уровня по времени, равные: 100 с изменение высоты фурмы; 120 с - изменение расхода кислорода; 240 с - ввод вспомогательных материалов. В блок 9 обработки сигналов вводится значение высоты и пространства конвертера от днища до горловины 2,61 м. В конвертер с комбинированной продувкой залили чугун в коли- чебтве 1508 кг, установили рабочее значение расхода газа через донные фурмы 0,15 м3/мин и подняли конвертер в вертикальное положение. При этом микроволновое излучение непрерывно от антенны 7 попадает на поверхность ванны 3, отражается От нее. Отраженное излучение попадает в антенну 7 и далее в высокочастотный блок 8. где смешивается с излучаемым сиг- налрм, усиливается, фильтруется и далее приходит в блок 9. после дополнительной обработки в котором на индикаторе 10 отображается в виде значений Нт и Нс. Далее в конвертер опускается кислородная фурма 5 (фиг. 1), устанавливается рабочее значение расхода кислорода 5,6 м/мин. Фурма установлена на высоте 750 мм от уровня ванны. Продувка началась. На первой минуте продувки подана первая добавка извести в количестве 40 кг. После этого произведена корректировка расхода кислорода со снижением до 5,0 м3/мин. Через 20-30 с после этого началась реакция ванны на первую добавку, при этом растет уровень ванны и величина его изменения YT, начал наводится шлак. По достижении времени ten на заполнение свободного пространства конвертера, равного 360 с изменение уровня и его рост замедлились, присадили вторую добав- ку извести в количестве 40 кг. Последующее увеличение YT и Нт определило вторую корректировку расхода кислорода с увеличением до 5,6 м/мин. Время заполнения свободного пространства ten - 420 с. После

0 кратковременного нарастания уровня ванны произошло падение при одновременном снижении величины изменения уровня. Время заполнения свободного пространства стремится в бесконечность.

5С целью интенсификации шлакообразования в этот момент (через 380 с продувки) подняли фурму до 900 мм. Вновь начинается рост уровня ванны, одновременно увеличивается скорость окисления углерода. Резко

0 уменьшается время ten на заполнение свободного пространства конвектера при достижении ten 240 с индикатор 15 сигнализирует о необходимости в технологическом воздействии вводом вспомога- «

5 тельных материалов, далее при ten 120 с поступает следующий сигнал на изменение расхода кислорода. Оператором принято решение при дальнейшем увеличении уровня произвести стабилизацию изменением

0 высоты фурмы. После третьего сигнала - достижения времени на заполнение свободного пространства конвертера 90 с оператор снизил фурму до 800 мм, что привело после кратковременного интенсивного рос5 та уровня ванны к его замедлению и падению до величины Нт 1,8 м. После этого через 480 с продувки уровень ванны вновь начинает расти, величина его изменения YT резко нарастает, а время на заполнение

0 свободного пространства конвертера расплавом сокращается. При достижении вели- чины ten 120 с, оператор с целью стабилизации уровня снизил расход кислорода до 5,0 м3/мин. Произошла стабилиза5 ция процесса окисления углерода и уровня ванны с последующим свертыванием шлака и резким падением. С целью интенсификации процесса через 640 с продувки оператор увеличил расход кислорода до 5.5

0 м /мин. Уровень ванны и величина его изменения растет, время на заполнение свободного пространства резко сокращается. По достижении величины ten 240 с оператор в качестве технологического воздейст5 вия ввел 15 кг извести в смеси с плавиковым шпатом (4 кг). После этого изменение YT уровня замедлилось (690 с) и далее (после 720 с продувки) вновь начало увеличиваться, время ten резко сокращается, последовательно достигая равенства времени tr на

технологическое воздействие вводом вспомогательных материалов и изменением расхода кислорода. По достижении величины ten 90 с оператор изменил высоту фурм до 750 мм. С некоторым запаздыванием ванна садится, падает величина изменения уровня YT, факел уменьшается. Ориентировочно.че- рез 760 с продувки фурму поднимают в исходное положение и отключают кислород. Этот момент сопровождается кратковременным подъемом уровня ванны, однако после отключения кислорода шлак осаждается и ванна садится. Дальнейшее послепроду- вочное перемешивание нейтральным газом с увеличением его расхода до 0,45 м3/мин и дальнейшем снижением до исходной величины 0,15 м3/мин приводит к кратковремев-

0

5

ному повышению и последующему интенсивному снижению уровня расплава. По окончании послепродуеочного перемешивания конвертер наклоняется в горизонтальное положение для замера температуры, отбора проб, доводки и слива стали. Процесс прекращается.

Как следует из примера в процессе конкретной плавки с использованием способа и устройства удалось не только избежать выбросов из конвертера, но и достаточно широком диапазоне уровня ванны осуществлять его регулирование, что определяет работоспособность устройства, основанного на последовательности операций предложенного способа.

Фор мула изо б ретен и я - ,.-: : 1/Способ прогнозирования управляющих воздействий в конвектере, включающий измерение уровня Не а конвектере, операцию сравнения, о т л и ч a io щ и и с я тем, что, с целью повышения точности и расширения номенклатуры управляющих воздействий, определяют высоту Нс свободного пространства в конвектере и скорость VT изменения уровня ванны, вычисляют время tc. п. на заполнение свободного пространства расплавом по математическому выражению. . -.- - . - .tcin. HC/VT / : . . .; ;:; vr и определяют возможные управляющие воздействия на технологический процесс по результату сравнения tc. п. со значением времени реакции ванны на эти ЕГоздейстйий.

2. Устройство прогнозирования управляющих воздействий а крнвектёре, содержащее антенну установленную над конвектером и соединенную через высокочастотный блок с блоком обработки сигналов, индикатор, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности и расширения номенклатуры управляющих воздействий, оно снабжено блоком деления, блоком дифференцирования, блоком сравнения и многоканальным эадатчиком, причем первый выход блока обработки сигналов через блок дифференцирования соединен с первым зходом блока деления,, еторой вход которого соединен с вторым выходом блока обработки сигналов, а & Ј- ход через блок сравнения соединен с индикатором, многоканальный задатчик соединен с вторым входом блока сразнг- НЙЯ. ,.,;V.v.,;.:.- -... о -. ..,.-:.;. „. ., -. ...