Способ контроля текущего содержания углерода в конвертерной ванне

Способ контроля текущего содержания углерода в конвертерной ванне

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к области черной металлургии, конкретнее к контролю содержания углерода в конвертерной ванне. Цель изобретения повьшение точности контроля. Существо изобретения заключается в том. что по истечении 60% среднего времени продувки по содержаний в отходящих конверторных газах окиси и двуокиси углерода и расходу газов рассчитьшается текущая скорость окисления углерода. В последние 40% времени продувки фиксируют точку перегиба на траектории скорости окисления углерода и текущее содержание углерода в конвертерной ванне определяют по следующей формуле С. aj -л Vt/Q + bj , где с - текущее содержание углерода, 7,: Vf скорость окисления углерода,кг/мин; Q - расход кислорода через фурму; с м /мин; а и bj - коэффициенты; VC/Q Vj/Q - VC/Q - значение (Л скорости окисления углерода в точке перегиба на траектории; Q - значение расхода кислорода через фурму v; 1 3.п. ф-лы. 3 ил J при УС 2 табл. to а 00 Of:

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (б1) 4 С 21 С 5/30

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3904609/22-02 (22) 05.06.85 (46) 07.11 ° 86. Бюл.,N- 41 (71) Центральный научно-исследовательский институт черной металлургии им. И.П.Бардина (72) Д.И,Туркевич, Е.Ф.Литвиненко, Ю.А.Романов, Г.С,Новожилов и П,И. Югов (53) 669.184.14:62-52 (088.8) (56) Патент США Ф 3607230, кл . С 21 С 5/32, 1971 .

Патент ФРГ М 2505065, кл. С 21 С 5/30, 1976. (54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ ТЕКУЩЕГО СОДЕРЖАНИЯ .УГЛЕРОДА В КОНВЕРТЕРНОЙ ВАННЕ (57) Изобретение относится к области черной металлургии, конкретнее к контролю содержания углерода в конвертерной ванне. Цель изобретения повыщение точности контроля. Существо изобретения заключается в том, „„SU„„1268617 А 1 что по истечении 60Х среднего времени продувки по содержаниЫ в отходящих конверторных газах окиси и двуокиси углерода и расходу газов рассчитывается текущая скорость окисления углерода. В последние 407 времени продувки фиксируют точку перегиба на траектории скорости окисления углерода и текущее содержание углерода в конвертерной ванне опреи деляют по следующей формуле (С),= а; (Ч,/() + b,, где (1); — текущее содержание углерода, X: V, скорость окисления углерода, кг/мин;

Q — расхоД кйслорода через фурму; м /мин; а„ и Ь; — коэффициенты; п(Ч /Q ) = Ч, /Q+ — Ч /Q — значение скорости окисления углерода в точке перегиба на траектории; — значение расхода кислорода через фурму при V = Ч . 1 э.п ° ф-лы. 3 ил, 2 табл.! 268617

Изобретение относится к черной металлургии, конкретнее к контролю углерода в конвертерной ванне.

Цель изобретения — повышение точности контроля текущего содержания 5 углерода в конвертерной ванне °

На фиг.l представлена блок- хема для осуществления способа; на фиг.2 — графическая зависимость те— кущего содержания углерода, как функ- 111

V ция величины отношения --.; на

Ч фиг.3 — типичная траектория сксрости окисления углерода.

Способ осуществляется посредст- !5 вом блок-схемы, включающей газоанализатор l контроля состава отходящих газов и датчик 2 расхода отходящих газов, соединенные с блоком 3 корректировки расхода отходящих газов 20 по их плотности, выход- блока 3 соединен с первым входом блока 4 определения скорости окисления углерода, а второй и третий входы блока 4 — с газоанализатором 1 контроля содер- 25 ания СО и СО„ в отходящих газах и четвертый вход блока 4 — с реле 5 времени продувки. Датчик 6 расхода кислорода соединенный с блоком 7 усреднения, выход которого соединен gp с блоком 8 деления, а блок 4 через ,блок 9 усреднения скорости обезуглеро. живания соединен с вторым входом блока 8 деления. Второй выход блока

9 через блок 10 сглаживания скорости обезуглероживания соединен с запоминающим устройством 11, второй вход которого соединен с выходом блока 8. Один выход запоминающего устройства 11 через анализатор 12 о>»- 4 ределения перегиба на траектории сглаженной скорости обезуглероживания соединен с блоком 13 данных о точке перегиба, а второй выход блока 11— с вторым входом блока 13 через

45 блок 14 вычитания, который соединен с блоком 8, соединяется с блоком !5 выбора связи, выход которого соединен с входом блока 16 определения текущего содержания углерода. Второй Bbl ход блока 14 соединен с вторым вхо50 дом блока 16,.выход которого соединен с регистрирующим прибором 17.

В последние 40Х. времени средней длительности продувки конвертера, когда скорость окисления углерода на чинает уменьшаться, существует зависимость этой скорости от содержания углерода в металле. Эта зависимость может быть использована для оценки текущего содержания углероа, если известна скорость обезуглероживания.

Установлено, что наибольшая точность оценки содержания углерода достигается при использовании, в ка > с честве аргумента в еличины

Ч

Зависимость содержания углерода

V ññ от величины — существенно нелиQ нейна. Анализ 200 экспериментальных плавок показывает, что минимальная дисперсия содержания углерода относительно линии регрессии в координатах г Ч

i. С ) — -- обеспечивается применениQ ем кусочно-линейной апроксимации, т.е. использованием в качестве траектории оценки ломаной линии.

По данным опытных плавок выявленб оптимальное число разбиений (отрезков), равное ?О. На каждом прямолинейном отрезке, который характеризуется своими коэффициентами о.„ и !>, производится оценка содержания углерода по зависимости. Однако минимальное отклонение расчетного содержания углерода от д,ействительного достигается при адаптации коэффициентов »; и Ь; по результатам предьдуших плавок. Определение текущего содержания углерода и адаптацию коэффициентов ; и б„ проводят следующим образом.

Предварительно на 20-30 плавках для каждого 3 отрезка в последние

5-7 мин (около 407 средней общей длительности плавок) продувки конвертера измеряют расходы кислорода О и отходящих газов Ощ, состав отходящих газов на содержание з них С0, СО, О, 11 Н, A . Вычисляют скорость обезуглеро;кивания металла Ч, и опреде— ляют ее траекторию по времени до конца продувки. Данные опытных плавок показывают, что точка перегиба на траектории скорости обезуглерожива— ния определяется выполнением условия

V è -3 > V и -2 > V, с п — 1 > V,> (1) где V И вЂ” скорость окисления углерода на и -м измерении.

Зависимость (1) характеризует уменьшение J на четырех следующих

126861 7

В реальных условиях конвертерного цеха измеренные значения расходов кислорода Q и отходящих газов а также расчетные значения Ч с целью усреднения скачков и флуктуаций, возникающих при измерениях, требуют усреднения, которые осуществ-. ляют по формуле скользящего среднего Y„ = Y„ „ + 1/ (Y — Y„, ), где

Y — ; Yt, — среднее значение измеряемого параметра; среднее значение на предыдущем шаге, п — шаг усреднения (6 с).

Пример. В 350-тонных конвертерах проводят 150 опытных плавок с измерением по ходу продувки состава отходящих газов на содержание в них

С0, СО, О Н, Nz, Ат в пределах

Π— 1002;.расхода кислорода до

1200 м /мин, расхода отходящих газов по трубе Вентупи до 1,5 10 м/мин действительного содержания углерода в конце продувки в пределах 0,04-0,3 и времени продувки, среднее значение которого составляет 18 мин.

Рассматривают порядок расчета для одной плавки. Принимают во внима-.

50 друг за другом точках измерения. Если условие (1) выполняется, то это означает появление точки перегиба на траектории Ч в момент и -3 измерения.

Этой точке соответствуют следующие зафиксированные значения 7 и-3 = /о— скорость окисления углерода в точке перегиба траектории V Ц вЂ” расход кислорода при V = V . Данные в точке перегиба используются в формуле расчета текущего содержания углерода в конвертерной ванне.

Путем сопоставления значений (Сj с действительным содержанием углеро- да в конвертерной ванне (С) методом 15 наименьших квадратов определяют значения коэффициентов о„ и 5 для каждого из отрезков, которые являются .исходными данными для расчетов текущего содержания углерода на последу- 20 ющих плавках и адаптации этих коэффициентов по результатам предыдущих плавок. Например, точка А (фиг.2) имеет координаты (С ) = 0,12K, п Я V 25

= 0,5, точка  — .(C J = 0,077., л- = и Vc

0,8, точка Д вЂ” (С) = 0.08Х, Q

= 0,6/. Уравнение отрезка АБ имеет и /с вид (С) = -0,16 >- . + 0,2, где о. = 30 — -0,16, б = 0,2. Подобные уравнения имеют все 20 отрезков..

По окончании каждой плавки дейст- . вительное значение углерода (CJ попадает. в участок ограниченный ис35 ходным з отрезком, характеризуемый некоторым .заданным интервалом по . содержанию углерода и коэффициентами и b„.. Затем производят сравнение и 40 расчетного значения (С ) с дейст— вительным содержанием углерода 1С) по формуле (C) — (С) = 4C ), где ь(С J — предел точности расчета, который по данным опытных плавок сос45 тавляет величину 0,1 (С). Если на любом из участков расчетная величип на (С3 отклоняется от (C) более, чем на 0,1 (C) то для этого отрезка проводят адаптацию коэффициентов а.; и 5„ методом наименьших квадратов.

Для этого определяют линию регрессии, имеющую минимальную дисперсию содер,жания углерода между тремя точками.

Две точки имеют координаты концов ). отрезков, .а третья точка — координаты, соответствующие действительному содержанию углерода в конвертерной ванне (точка Д ). Например, между точхами A,Â,Ä линией регрессии является отрезок АБ. Однако в результате адаптации коэффициентов < и 1 между отрезками АВ и ВС появляется разрыв, устранение которого осуществляется присвоением точке В координат точки

Е, т.е ° совмещением начала отрезка

ВС с концом отрезка АЕ. Исследования данных опытных плавок показывают, что такое совмещение отрезков практически не влияет на точность л расчета 1С ) и составляет в среднем величину 0,02-0,03 (С1. В табл.1 приведено сопоставление результатов л опытных плавок, где (C1, (Сз — расчетное и .действительное содержание и углерода в конвертерной ванне; л (C), г п

- (С1 — отклонение расчетного (Cj от действительного (С) с адаптацией и без адаптации коэффициентов; N количество плавок.

Сопоставление данчых в табл.! показывает, что наибольшая точность расчета текущего содержания углерода (С) в конвертерной ванне достигается при адаптации коэффициентов а;и 6„.

Корректрировка расхода отходящих газов по их плотности вызвана необходимостью приведения измерений к нормальным условиям

1268617 ние, что исходная траектория в коор15

30 л динатах (С ) — — получена ранее на

Ч опытных плавках и представлена на фиг.2.

С началом продувки конвертера данные о составе отходящего газа СО, CO,H 0, N, Ar с гаэоанализатора 1 и значения расхода кислорода с датчика 2 поступают! в блок 3, где происходит расчет скорректированного значения расхода отходящих газов по их плотности и полученное значение поступает в блок 4 расчета скоог рости обеэуглероживания V». Дополнительно в блок 4 поступают данные о соДержании СО и СО в отходящих газах и управляющий сигнал уставки времени, равного 11 мин, по истечение которого до конца продувки вклю20 чается блок 4 расчета

В табл.2 приведены данные измерений и расчетных значений через каждые 60 с в интервале продувки 1325

18 мин.

Таблица 2 измеренных и расчетных данных.

Например, через 15 мин продувки с газоанализатора 1 получают СО г

27Х, CO, = 0017., 0 =2 6/, Н, датчика 2 (,„= 1,0 10 м /мин. В блоке 3 получают»1,,Г = 0,78 10 м /мин

t а в блоке 4 — значение скорости обезуглероживания V» = 1100 кг/мин, Аналогичные расчеты приводят в табл.2 для всех минут продувки. Полученные в блоке 4 значения V» усредняются в блоке 9 и поступают в

40 блок 8 деления. Данные о расхоце кис. лорода с датчика 6 поступают .в блок

7 усреднения: и далее в блок 8, где

V» определяется отношение —. Так для

45 — 15 мин в блоке 8 имеем . V»/Q =

1,2. Иэ блока 9 усреднения V» поступает в блок 10, где происходит сглаживание сигнала V» по формуле

V 0 „+ 0,5 (V Vñ,ï„- ) где V — сглаженное текущее значение;

Ч»п, — сглаженное предыдущее значение;Чс — усредненное текущее значение; 0,5 — коэффициент сглаживания

Сигналы с блоков 8 и 10 поступают в запоминающее устройство 11. которое производит запись величин V»i Q u

V» по последним четырем интервалам времени, следующих друг за другом.

Сигнал с запоминающего устройства 11 поступает в анализатор 12 определения точки перегиба на траеткории скорости обезуглероживания и в блок 13 данных о точке перегиба, куда также подается сигнал с анализатора 12 °

В последнем осуществляется проверка выполнения условия

r с (6 с 1 18 что свидетельствует о наличии точки перегиба на траектории скорости обезуглероживания.

Из данных табл,2 видно, что точка перегиба появляется на 15 мин продувки. Анализатор формирует сигналы о данных точки перегиба и передает их в блок 13, где зафиксированы следующие данные: V = 1100 iver/ìèí; и

950 м /мин и V»/Q = 1,2. Из блока 13 и 8 сигналы подают в блок

14, где определяют величину ь — =

Vc

Vc ь

Q 0 данные блока 13 э

Vñ

Q — — данные блока 8. Сигнал из блока

14 подается в блоки 15 и 16, в которых происходит расчет текущего содерл жания углерода (С) в конвертерной ванне и адаптация коэффициентов . и л и

Расчет»С) производят после определения точки перегиба до конца продувки. В этот период все расчетные

Г л значения !.С) с заданным интервалом времени подаются на;регистрирующий прибор 17. В конце продувки (18 мин) зафиксированы следующие значения

Я = 1050 м /мин, Qcq = 0,6 104 M /ìèí !

С) = 0,087. и получены расчетом в блоках 3 и 4 данные Q,„=- 0,45 ° 10 м/мин, Vc и ь — = 0,6, что соответствует координатам точки К. Вычисляем точность л расчета 0,02, так как i.LC) >0,1 t.C), то прбизводят адаптацию коэффициентов отрезка АВ. Точки А,В,С,Д имеют

V координаты А (С 0,12/, 0

= 0,5), В (С = 0,07/, ь- = 0,8), Q

C(C = 0,05/, д-< = 1,2), Д(С =

0,08/, - = 0 6), Уравнения ото ° л резков АВ и ВС имеют вид С) = -0 16

V оь

«с

- + 0,2, где с»-- -0,16, Ь= 0,2

У С)8 = — 0,05 — + 0 11 где ! с

У У

= -0,05, < =- 0,11.

I 268617

Методом наименьших квадратов между точками A,В,Д определяют линию регрессии AF. с минимальной дисперсии ей по содержанию углерода (С ) и дейст л вительным (С). Точка Е имеет коорди с наты Е(С = О 06 — = О 8). Уран0 л нение отрезка АЕ имеет вид С )„ =

Vc

= -О 2 — + О 22 где с = -О 2

Э Э Э

0,22.

Для устранения разрыва между отрезками АЕ и ВС точке В присваиваем координаты точки Е. При изменении координатов точки В получаем уравне- !5 ние нового .отрезка ЕС, которое имеет л V вид .(С ) = 0,025 х - + 0,08, где о = -0,025, Ь = 0,08. На последующих плавках расчет текущего содержания углерода производится с новыми коэффициентами и в случае отклонения расчетного значения содержания углерода от точности контроля, вновь проводят адаптацию коэффициентов а; и Ь; в блоках 15 и 16 по предлагаемой методике °

Данные опытных плавок показывают, что расчет текущего содержания угле30 рода в конвертерной ванне предлагаемым способом позволяет снизить количество плавок с 50 до б от общего количества, требующих додувки на коррекцию содержания углерода, увеличить стойкость футеровки с 570 до

700 плавок и повысить выход годного металла на 0,1Х. формула изобретения

1. Способ контроля текущего содержания углерода в конвертерной ванне, заключающийся в том, что по истечении времени равного 60 средней длительности продувки, измеряют со- 41 держание СО и СО в отходящих газах, расход отходящих газов, расход .кислорода через фурму и .по этим дан- . ным рассчитывают текущую скорость окисления углерода, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности контроля текущего содержания углерода в конвертерной ванне, дополнительно в последние 40 времени средней длительности продувки определяют траекторию скорости окисления углерода по времени, на которой фиксируют точку перегиба, а текущее содержание углерода в конвертерной ванне определяют по следующей формуле л Vc а. л-- +Ь, ю

I л где(С ) †текущее содержание углерода в конвертерной ванне, ;

V — скорость окисления углерода, кг/мин; — расход кислорода через фурму, м /мин;

o., и5; — коэффициенты;

Vñ Vc. /с .

D-Ч Q"

7 — скорость окисления углерода в точке перегиба на траектории скорости окисления углерода;

4" - расход кислорода через фурму при Чс = V

2. Способ по п.1, о г л и ч а юшийся тем;.что. скорость окисления углерода в конвертерной ванне определяют по следующей формуле

Чс = 0,00536.Q .(СО + СО,), где яг — расход отходящих газов скорректированный по их плотности, определяют по следующей формуле

Q = Q„ 0,0125 (C0+Ng)+O,019 СО +

+ 0,0143 О + О ОО Н +

O,0 76 Ar, где Q« — расход отходящих газов, измеренный по датчи::у,м /мин;.

СО, СО,Н,,О, N Ar — содержание компонекгов в отходящих газах р o oee

1 268617

Таблица 1

1 1 Г 1

0,20

0,15

pc) 0,18

0,14

0,02

0,01 а(С) 0,03

Чс

6— () О,б 0,75 1,0 1,2

0,4

0,3

Т а блица 2

Пок азатель

1000 1050

Ъг

M>/MHH

l,2 10 l,! 10 1,0 10 1 0 10 0,9 10 0,6 10

1 е., и /мин

1,06 ° 10 1,0.10 0,78 10 0,68 ° 10 0,53 10" 0,45 104 с кг/мин

1180 1190 1100 930

710

640

13 14 15

16!

t мин

Содержа; ние угле рода, Х

22 51 44 35 28 21

0 10 0,08 0,06 0,05

0 11 0 07 0 07 0 06

0,01 0,01 0,01 0,01

0,025 0,02 0,015 0,02 0,015

V, кг/мин

1 I T (1

1000 LOGO 950 990

02б

024

022

018

04

014

01Е

ОЯ

007

0_#_ ,О

004

О 0,1020ЗО4ОЬОб0,7аЕЦ910 11 1Z д щгГ

Vp кг óè

0 11 1Р 1ЗМ 1518171@

Щ/Г. 3

Редактор H.Ðoãóëè÷

Тираж 552. Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий !

l3035, Москва, Ж-35, Раушская .наб., д.4/5

Заказ 5995/25

Производственно-полиграфическое предприятие, r Ужгород, ул.Проектная,4

1ООП

ЮО

7ОО

500

Составитель А.Абросимов

Техред В.Кадар Корректор В.Бутяга