Способ контроля температурного режима конвертерной плавки

Способ контроля температурного режима конвертерной плавки

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СПОСОБ КОНТРОЛЯ ТЕМПЕРАТУРНОГО РЕЖИМА КОНВЕРТЕРНОЙ ПЛАВКИ, эаключакщийся в определении температуры металла в конвертере по тепловому балансу плавки и непрерьгеном измерении состава отходящих конвертерных газов и расхода кислорода дутья, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности конвертеров за счет повышения.точности контроля температурного режима конвертерной плавки , дополнительно измеряют расходы водорода, азота в отходящих конвертерных газах и по измеренным величинам .определяют расход водорода, образующегося в результате диссоциаций воды в конвертере, по зависимости . н;ч) ,ог, . ,or,,,o°4ti где V(J (t) - расход водорода, обра зующегося в результате диссоциации воды в конвертере , им/мин; ) - расход водорода в отхоР дящем газе, им/мин; V к i) - расход азота в отхбдя , Ло , (./iCO (t) - концентрация водорода и окиси углерода в отходящем газе, ; If - стехиометрический коэфi фициент, равный 0,532; i - время продувки, мин, (Л и по рассчитанной величине определяют изменение температуры металла в конвёртбре ЬТ((,)ц20 путем учета тепла на нагрев, испарение и диссоциацию воды в конвертере по зависимости Н„., :о О где q ,Ь , С - эмпирические коэффи .циенты, определяемые при помощи многофакторного регрессионного анализа, а текущую температуру металла вконвертере T(t) определяют по формуг расчТкдч (t), иач 2:v 02 где I HoKi - начальная температура металла,С;

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) ОЛИСАНИЕ ИЗОБРЕТ

M АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

-(ь е v„"(t))

Ьт Чн,0=6 е ..о

02 0

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЬП ИЙ (21) 3722722/22-02 (22) 09.04.84 (46) 15.11.85. Бюл. У 42 (71) .Особое проектно-конструкторское бюро Научно-производственного обьединения "Черметавтоматика" (72) Ю.В.Бубнов, 1д.А.Романов, Т.С.Намазбаев,. Э.А.Вешников, Д.И.Туркенич, Д.Муканов, Э.И.Гамалей, А.И.Багрий, Е,Б.Плавинский, А.Г.Петров, Г.А.Гуревич, А.И.Замышляев и Б.К.Тусупбеков (53) 536.532(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

9 1104162, кл. С 21 С 5/30, 1983.

Бигеев А.М. Математическое описание и расчеты сталеплавильных процессов. М.: Металлургия, 1982 ° с. 106-109 .. (54)(57) СПОСОБ КОНТРОЛЯ ТЕМПЕРАТУРНОГО РЕЖИМА КОНВЕРТЕРНОЙ ПЛАВКИ, заключающийся в определении температуры металла в конвертере по тепловому балансу плавки и непрерывном измерении состава отходящих конвертерных газов и расхода кислорода дутья, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности конвертеров за счет повышения точности контроля температурного режима конвертерной плавки, дополнительно измеряют расходы водорода, азота в отходящих конвертерных газах и по измеренным вели- чинам:определяют расход водорода, образующегося в результате диссоциации воды в конвертере, по зависимости

Н",Ю

"н (1="н (У H "(ö ф (t) "г т где V " "(4) — расход водорода, обра4< зующегося в результате диссоциации воды в кон0Г вертере, нм /мин;

У (t) — расход водорода в отхоt дящем газе, нм /мин, Ч (t) — расход азота в отхбдяг щем газе, нм /мин;

11д (tj C0 (g) — концентрация водорода и окиси углерода в отходящем газе, Й;

fg — стехиометрический коэффициент, равный 0,532; — время продувки, мин, и по рассчитанной величине определяют изменение температуры металла в конвертере 6 @ 4 ) путем учета г0 тепла на нагрев, испарение и диссоциацию воды в конвертере по зависимости где ц, Ъ, С вЂ” эмпирические коэффициенты, определяемые при помощи многофакторного регрессионного анализа, а текущую температуру металла в: конвертере Т(1) определяют по форму.ле где Т „ — начальная температура металла, С;

Тр„о„ вЂ” расчетная температура металла, определенная на основе теплового бао ланса плавки, С

1191470 "о — интегральный расходкислорода дутьяиа плавку,нм

М (1.) — текущий расход кислороог да дутья, нм /мин.

Изобретение относится к черной металлургии, конкретно к способам контроля и управления выплавкой стали в конвертере.

Цель изобретения — повышение производительности конвертера эа счет повышения точности контроля температурного режима конвертерной плавки.

Формулу для расчета расхода водо- 10 рода в конвертерном газе получают. из уравнения баланса кислорода в газовом тракте конвертера и соотношения между количествами дожигаемых в газовом тракте водорода и 15 окиси углерода и концентрациями этих газов в газовом тракте: где М вЂ” расход окиси углерода иэ

or конвертера, нм /мин;

Vpo — расход окиси углерода в отходящем. газе, нм /мин; — расход кислорода в подсасываемом в газовый тракт воздухе, который связан стехиометрическим соотношением с расходом азота 30 в газовом тракте, нм /мин. указанное соотношение между количеством дожигаемых газов и их концентрациями в газовом тракте имеет следующий вид:

К ОГ or

Решая уравнения (1) и (2) совместно, получают уравнение для определения расхода водорода в конвертерном газе

0r

K of 11 2 (+)

, М „(М „° (З)) g5

"t "г ° go ц+ 0or gy Nt к где Н (<) — расход водорода, образующегося при диссоциации влаги, попадающей в ванну конвертера, HM /MHH;

lн (Ц вЂ” расход водорода в отходящем газе, нм /мин, (1 (<) — расход азота в отходяг щем газе, нм /мин, " (t),CO (t) — концентрации водорода

l и окиси углерода в от-; .ходящем газе, %, 1— стехиометрический коэффициент, равный 2 21/79=

=0,532.

Интегральное количество конвертерного водорода за плавку колеблется на различных плавках в пределах 300-1300 нм . Предложенный спо" соб позволяет учесть колебания температуры металла, соответствующие указанному диапазону изменения интегрального значения водорода, равные

10-50 С, Путем обработки эксперименталь-. ных данных методом многофакторного регрессионного анализа для условий кислородно-конвертерного цеха полу-. чают уравнение для расчета изменения:температуры металла за счет расхода тепла на нагрев, испарение и диссоциацию воды в конвертере в зависимостй от расхода водорода в конвертерном газе:

1 ьтМ дуз е(Я1абe-Î0908 Ь Чн,ф

"гО (4)

Переписав уравнение (4.1 ннем коэффициентов а, )р. лучают к ь () .о е(" " (t))gg () н,о о о

3 1191470 4 где ЬТ () — изменение температуры

",0 металла за счет расхода тепла на нагрев, испарение и диссоциацию воды в конвертере, С; о () †.текущий расход водорода в конвертерном газе, нм /мин; способ. — время продувки, мин, а 0,583, g =2,7456, с =-0,9995 — 10 эмпирические коэффициенты, определяемые опытным путем.

% 9 юсч нсвт

"о о

1 о. 45

{7) Прирост температуры металла в ван- 15 не конвертера по ходу продувки определяют по следующей зависимости: где aT(t1 — текущий прирост темпераЮтуры металла в ванне кано вертера, С; . 25

Т

pac4 — расчетная температура металла в ванне конвертера к концу плавки, определяемая. по зависимости (2) о

Ф

C j ЗО но ч — начальная температура мео т алла, С, р — интегральный расход кислорода дутья на плавку, определяемый по статичес35 кому алгоритму, нмз о (t) — текущий расход кислорода дутья, нм /мин т — время продувки, мин.

Таким образом, с учетом получен40 ных зависимостей (5) и (6) получают формулу для определения текущей тем пературы.металла в ванне конвертера, йогрешность контроля температуры металла по результатам. сравнения расчетной температуры с фактической на 115 плавках составила 9,48 С.

На чертеже приведена блок-схема макетной установки, посредством которой. реализуется предлагаемый

Пример. Установка, показанная на чертеже, содержит блок 1 расчета интегрального расхода кислородного дутья, расходомер 2 .кислорода дутья, блок 3 управления, анализатор 4 состава отходящих конвертерных газов, расходомер 5 отходящих конвертерных газов, блок 6 рас- . чета текущего прироста температуры металла в ванне конвертера, расходомер 7 азота и водорода в отходящих конвертерных газах, расходомер 8 водорода в конвертерном газе, образующегося при диссоциации влаги, попадающей в ванну конвертера, блок 9 расчета изменения температуры металла sa счет расхода тепла на нагрев, испарение и диссоциацию воды в конвертере, блок 10 расчета текущей температуры металла и регистрирующий прибор 11, Блок 1 расчета интегрального рас, хода кислорода дутья выполнен в виде статической системы управления конвертерной плавкой, которая рассчитывает перед началом продувки по статическому алгоритму интегральный расход кислорода дутья на плавку, начальную температуру металла и расчетную температуру металла к . концу плавки. Расходомер 2 кислорода дутья представлен в виде сужающего устройства с типовыми датчиками давления и перепада давления кислорода и его температуры. Блок 3 управления может быть выполнен, на» пример, в виде таймера, который выдает две чередующиеся между собой команды, сдвинутые во времени, например, в пределах от 0,2-2,5 с, определяемом экспериментально. о

Экспериментальные исследования показали, что учет изменения темпе ратуры металла из-за расхода тепла на нагрев, испарение и диссоциацию влаги в конвертере повышает точность контроля температуры металла в ванне конвертера. Среднеквадратичная

Анализатор 4 состава отходящих конвертерных газов может быть представлен, например, в зиде массспектрометра МХ-12)5. Расходомер 5 отходящих конвертерных газов выполнен например, в виде трубы Вентури с типовыми датчиками давйения и пе1191470 I

Блок 9 расчета изменения температуры металла за счет расхода тепла на нагрев, испарение и диссоциацию воды в конвертере может быть выполнен, например, иэ серийно выпускаемых аналоговых интегральных схем, реализующих следующую зависимость:

Блок 10 расчета текущей температуры металла выполнен в виде сумматора на основе серийно выпускаемых аналоговых интегральных схем.

Установка, реализующая предлагаемый способ, работает следующим образом.

Перед началом очередной плавки в блоке 1 расчета интегрального расхода кислорода дутья по статическому алгоритму рассчитывается интегральный расход кислорода дутья репада давления отходящих конвертерных газов и его температуры.

В качестве блока 6 расчета текущего прироста температуры металла в ванне конвертера могут быть использованы серийно выпускаемые аналоговые интегральные схемы, реализующие следующую зависимость:

Расходомер 7 азота и водорода в отходящих конвертерным газах может быть выполнен на основе серийно выпускаемых аналоговых интегральных схем, реализующих следующую зависимость:

or or ог "г or

М .М )V

Н 0г 100 1 г «100

В качестве расходомера 8 водорода в конвертерном газе используют серийно выпускаемые аналоговые интегральные схемы, реализующие следующую зависимость:

or к or "г or

Ч +Ь.

"г " „ог or

Н Сp

1 к ((Ъ+с En.lg (t)j g( а)е о

55 на плавку. начальную температуру .металла и расчетную температуру металла к концу плавки. По открытию отсечного клапана кислорода дутья по первому сигналу из блока 3 . управления происходит обнуление интеграторов блоков 6 и 9, а по второму сигналу запускается расходомер

2 кислорода дутья, анализатор 4 состава отходящих конвертерных газов и расходомер 5 отходящих конвертерных газов. С помощью блоков 6, 9 и 10 и расходомеров 7 и 8 на протяжении всей продолжительности продувки производится расчет текущей температуры металла в ванне конвертера, которая регистрируется регистрирующим прибором 11.

В табл. 1 и 2 приведены изменения измеряемых и рассчитываемых параметров на характерной плавке

Ф 342701, на которой основным источником выделения водорода в ванне конвертера является только влага, попадающая в ванну конвертера с шихтовыми материалами, и на плавке

Р 342948, на которой источником вьщеления водорода в ванне конвертера является влага, попадающая с шихтовыми материалами, а также вода, попадающая при прогаре кислородной фурмы. Температуру металла в ванне конвертера рассчитывают по уравнению (7).

На характерной плавке Ф 342701, на которой основным источником вьщеления водорода в ванне конвертера является только влага, попадающая в ванну конвертера с шихтовыми материалами, отклонения фактической температуры металла от расчетной на промежуточной повалке, полученные по предлагаемому способу составо ляют 13,558 С, а по известному спо- . собу — 14,49ОС, а в конце плавки соответственно — 3 087 и 10, 36 С.

На характерной плавке 11 342948, на которой источником выделения во-. дорода в ванне конвертера является влага, попадающая в ванну конвертера с шихтовыми материалами, а также вода, попадающая при прогаре кислородной фурмы, отклонения фактической температуры металла от расчетной на промежуточной повалке, полученные по предлагаемому способу составляют 0,565 С, а по известному спосоо бу — 35,58 С, а в конце плавки соот1191470

7 ветственно - 8,932 и 21,69 С. Следо- вательно, на плавках, в которых имеет место прогар кислородной фурмы известный способ определения температуры .металла дает наибольаую по5 грешность, а предлагаемый способ имеет более высокую точность контроля температуры металла в ванне конвертера как íà плавках, в которых имеет место прогар кислородной фурми, так и без прогара последней.

Таким образом, предлагае аяй способ позволяет точно определять температуру металла.

v о. л

Ф»

ССЪ

О1

I СЧ ! «n

С»

С Ъ

СЧ л.

Ю

МЪ

Ю О . л. л б л

ССЪ иЪ 00

СЪ

Ф Ф

ССЪ СЧ

00 О

ССЪ аСЪ

° С"Ъ

К С Ъ л л

С Ъ . СЧ

С Ъ

СЧ СЧ о л я »0

С,Ъ С Ъ

» л

СЛ,С 3

CV

Ф Ф

С"Ъ о

С4Ъ С Ъ

СЧ СЧ а фЬ йГЪ

Ю л

О1 л

С Ъ ИЪ

Ch С Ъ

Cl

O ь см и о ю О

II и

О о иЪ

МЪ

М л

00 л л

Ю

С Ъ ссЪ л л сч

Ю Ф л О

С Ъ

ССЪ

СЧ

СЧ

Ю

С Ъ

СЧ

Ch С Ъ

Ю Ю о о

СЧ

Ф о Я

Ю Оо

00 Я .

C)

Ф

D О

С ) ГЪ

Ю Щ

A 3 °

СЧ

СеЪ

У

v б

gg Ф

-+Р

-о ь и о иъ

С )

ССЪ

II а

11

IиЪ

СЧ л Ф л 1О а

CV СЧ

ОЪ С Ъ л л о о сО а ю

° . О л

С Ъ м»

С Ъ

СЧ

СЧ л

С Ъ л

Ю л

СЧ о е

Ю Ю о СЧ. О л

00!!

ct

CJ о .+э

« р

Г Ф н м. x

М

Ф ф

0Э о О

ССЪ О

II

Ь4

3 Ф

ССЪ О О

ССЪ

° \ Ф

ССЪ О

ill СС) в

ССЪ Л

° 1 . Фь О Л ф М ф о

Ф СЪ О л

ССЪ

° 1 о

СС\ Ф

Ю лЮ О О

CV л

«О о О

° ь

СЧ л

Е о

Й.+ о о

ll

I ! СЧ а

) a

l л оЪ О

° л л

С Ъ (Ъ О л л

СЧ ф . С Ъ

СЧ д Л л

СЧ с 94

О»

Х

I м

)) I

1 Ю и сО о о

«С Ch л

IC в оаж

Рф C4 Ж

CCI М й(Й

5 м а= . IЮ

CV л и

Р

a o

Ф

0I CV

С0 II

Д (о л

СЧ

< ) н м

g. o

4 ь б ь

CJ о„

4а

g

I1191470 О л О

СЧ в л е ф

O Ю о сч O ô ф 00 о.о о ф ф бъ 00

Ch Ch Oi

СюЪ о

Ю Ф Ф. о в О л бъ л» С Ъ о л. е Ф о

00 Е

° ч- СЧ

О (ФЪ Со С»» ф сО . 00

Ф % Ф б1 ° . С Ъ сО б1 О

Ф Ф Ф ф. Ф

all С Ъ о и о ф л а

«Ь Ch ОЪ

1191470

12 и о о л

an 1 о О 3 е

I

I о л

М1 м

М 1

1

1

1

1! о

X л ь

Я 3-с2

00 Ф М. а 1 сЧ О л л л а

00 Cn O а Л «О а а с1 О а л л ) ЧР О

4ГЪ л а

СЧ а СО л л

Сп л

М 1

М л м л

«ч

«Г

«ч л м

М\ о

О

Г4

КР

ll и о

«Г и

О о

1, .<Э

Iт

I—Ch

О л л О

00 О

Г4 а с ч0

Q0 л л

О . а о О О

О л л ° 1 сч м

О . Л а л л М л л м «ч

«Г и и

Ю

33

44 а

IЮ л сч I «n ! й:

1

+

1 ,. л о

Ot

«Г1 м

«Г

Il и о о

OO сч

«3

1I ь о

CI

I—

1 30

I .«0

«4 о

) I

СП С

О 00 л л л о ф л СО

1 Д т Ch м л л сч л

00 м л л

It

-а

4—

g О

an

«О

Il

° 4 и

3 I

I л

1 т

СЧ О м с0

OO «"1 л л

О сч

R. o

) 1 1 1 л

-+ — - о1 ь

tt ! лЭ

К, ) О л л (.Л О М

0 л л

Ж I

Х 1

X . I

1 аи 1 о и О а»

1

40 3

««3

I

Э 1

Ж 1

03 о

Pf

3

1. 1

1 ь

ы л4

I — !в,о л сч м

4-4

g. o

) о

--4-4 О

44 х?

«.Э

4Ч- л

М

3 1 И

В О«34Х

О, Q 3 и

СО 3:с й, 1 1

I

I

1

l

1

1 о

СП 4 о л Зл

О1 О О й

«4 С4 о в о в

«0 ж

Ф

03

СО о а

М СО л л л л о сч О 00 О л ° t O

01 СЧ а о о о

М\ О л QD о о о м м

Ch Ch О

I сО 1 сч 1

t о о

3 о !

I

«ч м I сч сч I

1191470

D а о

С Ъ сСЪ! Ф

В

Сф

v, Oì I

1- z

° ей

С Ъ an

С Ъ а л

СУс

CV СЧ а, СЪ иЪ 00 сСЪ л ССЪ а л ф О в о

С Ъ ф)

С О

00 л л

СсЪ ф О е» CV

00 л а Фь О

СЧ ф СЪ

СЧ а

СЧ а л т Я

С Ъ С Ъ

О

СЧ л

О0 о 3 сО л сГЪ

C4 Ch л а

О0 С Ъ

С Ъ сСЪ

С Ъ С Ъ

О о сО иЪ

v

C) СЧ О.

С Ъ 00 С4 Л»

iФ Ch а л а а

С Ъ С Ъ С Ъ

ОЪ л С Ъ

Ю СЪ ла Ф ° °

СЧ СЧ

О оо л л

СС1

ССа

С Ъ СС) л ь а

СЧ

С Ъ ф л а а О сСЪ сЪ сч л

an 0 а л

СЧ H. иЪ

СЧ с о о л

СЪ СЪ

Ch С Ъ сО а

С Ъ

СЧ

С Ъ в и л4 °

IвЂ”Ю м

0

Фк

v e

O л

v 1 t

o 1

ССЪ I м

1»1 «рэ

С3

00 0 о

0 . ю

СЧ С!Ъ лф е

СВ. а

С Ъ I ф

Ф! 0 сч л

СЪ 0Ъ а а

СЧ CV

СЧ

СЧ Q . .СЧ .СЧ л- О О Оо л л л л

00 СЪ С Ъ

СЧ 0 00 л

О л

СЧ о

Ю фЭ еч

L з. ц 6

СЕ лС S

Ф- 1Ф

СЧ Л ССЪ

О и л 00 л л л л

0Ъ О О е СЧ С Ъ С Ъ О тCV а 0 л

СЪ сСЪ СЧ а л

СЧ а

Ch O

00 сСЪ л л

СЧ

С Ъ С Ъ

Ф . О Ch о л а л о о

СЧ О

00 л

С Ъ

1 С а

Саа сЪ л е а л

СЧ Ch сСЪ О л

О л О л л л ф 00

С0 СЧ

СЧ

Ч0 а . а .CV

CV ф ч СЧ 00 а л л

an л О г о л л

° — 00

СЧ °

:1 о о о о о

° ф Ch Ф

О0 Ес Cn Cn Oa о о

С Ъ Ch л

3 I O

° I о о о

СЧ

СЧ an

СЪ

И Ю ле ЬС

";» k."

О Ф

О Ю .м са б вС Ъ 00 СЧ С» С 3 00 ) 0С е Л СГЪ а а л л л л

С Ъ С Ъ С Ъ 3

О 00 О СЧ

СЧ СЧ СЧ СЧ о о о о о о в ф ф ф an л

Ос Ос Ch Ch 00 сО

О СЧ СЪ

СЧ С Ъ an; aCa Л 00 0

16

1191470

1

1

I

31-i D

СЭ о с о м

М вЂ”

М

I-

cl

IС Ъ О сО

00 CV л л л л

О л

СЪ СЪ СЪ л

КСЪ

ИЪ

С0 л е л

ОЪ СЧ

° 1 л

° (:Ь а а

СЧ л

СО

ыЪ л

1

Фс —

-Ф

cl

+ о I о

1 к 1

Ю

Ю

СЧ О и

Ю

Ю сО

МЪ

Ch сО л

СЧ О

00 л л л

00 Ch иЪ иЪ

СЧ л л о л

МЪ

С Ъ О. О л .л л а а

4ю

О

>в й

ы ле л»

O х

I

Ъ

2.

1I

1

I I

1

1 о о ф ч

Ф и о мЪ

С Ъ е

lI СЪ л л л

ОЪ С Ъ О

00 О л сО л

С ) ф О О л л

О СЧ

СЧ

СЧ л л

ИЪ

<"Ъ

II

CV о х

D о

СЧ и

С Ъ л

СЧ л л аО СЪ л л

\О °

СЧ л о0 сО С Ъ

° с л

С Ъ CO

I/j

СЧ л л О

СЧ

Ю

СЧ иЪ н м (М

Ео

3 н у В

I

1

- Ц ез

g х

CO л сЪ л л

СЧ

СЧ СЪ

С Ъ л л

00 О

Ch CV О л

СО

Ю л л

Ю х

Ф о " о о

О1 ОЪ о

МЪ

СО о о

Ch 00 сО о

00 о

1Г\ О

СЧ

1

1

I

I ф х

X I A вон!

О С4>

00 М

Оо ОЪ

Ю

СЧ

I

Г

O0 O о

СЧ С Ъ н

ы ч а и >. н!

f6

qj

I о

4 о

I

1 З

1 O о ——

1 Ж х

93

М

Р сн ! u

I зс

lW - — о лэ

СФ м

x. с о г

С» 0> å б о л

Ю О

СО О о л

Ch

ФГЪ

Ch О л О

СО

СЧ

СЧ О л о

С Ъ

Составитель А.Абросимов

Редактор Т.Колб Техред A.Áàáèíåö Корректор С.Шекмар

Заказ 7121/24 Тираж 552 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР .по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г; Ужгород, ул. Проектная, 4