DE4324528C2 - Recheneinrichtung zur Bestimmung von Entschwefelungszusätzen für eine Stahlschmelze und Stahlschmelze mit Entschwefelungszusätzen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Recheneinrichtung zur Bestimmung von Entschwefelungszusätzen für eine Stahlschmelze. Die Er­ findung betrifft ferner eine Stahlschmelze mit Entschwefe­ lungszusätzen.

Zur Verringerung des Schwefelgehaltes in einer Stahlschmelze werden dieser Entschwefelungsmittel zugegeben. Die Wirkung der Entschwefelungsmittel auf den Schwefelgehalt der Stahl­ schmelze ist von den verwendeten Entschwefelungsmitteln selbst und den eingesetzten Mengen der Entschwefelungsmittel im Verhältnis zur Menge der Stahlschmelze abhängig. Der un­ lineare Zusammenhang zwischen der eingesetzten Menge eines Entschwefelungsmittels in bezug auf die Menge der Stahl­ schmelze und dem dadurch erreichten Entschwefelungsgrad ist für die verschiedenen Entschwefelungsmittel beispielsweise in Tabellen oder Diagrammen der Hersteller angegeben. Beim Einsatz lediglich eines Entschwefelungsmittels kann die Be­ stimmung der erforderlichen Menge zur Erzielung eines vor­ gegebenen Entschwefelungsgrades ohne weiteres aus der Her­ stellertabelle abgelesen werden.

Bei Verwendung von zwei oder mehreren unterschiedlichen Ent­ schwefelungsmitteln ergibt sich die Möglichkeit einer Op­ timierung der Gesamtmenge der einzusetzenden Entschwefe­ lungsmittel und der damit verbundenen Kosten. Jedoch ist da­ bei eine Bestimmung der einzusetzenden Mengen für die unter­ schiedlichen Entschwefelungsmittel aus den Herstellertabel­ len nicht mehr ohne weiteres möglich. Bisher wurde mit Hilfe der Herstellertabellen empirisch ermittelt, welche Zugabe­ mengen der Entschwefelungsmittel pro Tonne Stahl notwendig sind. Metallurgen rechneten die erforderliche Menge Ent­ schwefelungsmittel auf die gesamte Stahlschmelze hoch und machten Korrekturen, wenn Istanalysen der Stahlschmelze noch nicht den richtigen Schwefelgehalt zeigten.

Aus der DE 42 38 674 A1 ist ein Verfahren und eine Vorrich­ tung zum Stranggießen von Stahl entnehmbar, wobei vorge­ schlagen wird, Gießparameter - wie Stahlanalyse, Überhit­ zungstemperatur, Gießgeschwindigkeit sowie Länge und Inten­ sität der Sekundärkühlung - derart miteinander abzustimmen, daß entlang einer definierten Kühlstrecke das Verhältnis zwischen der Abkühlgeschwindigkeit der Oberflächentemperatur des Stranges und der Abkühlgeschwindigkeit der Temperatur im Zentrum des Stranges gleich oder größer als 0,4 gewählt wird.

Aufgabe der Erfindung ist es demgegenüber, eine einfach durchzuführende und genaue Bestimmung von Entschwefelungszu­ sätzen für eine Stahlschmelze zu ermöglichen und eine Stahl­ schmelze mit auf einfache Weise und dabei genau ermittelten Entschwefelungszusätzen anzugeben.

Gemäß der Erfindung wird die Aufgabe durch eine Rechenein­ richtung gelöst, wie sie in Patentanspruch 1 angegeben ist und von der vorteilhafte Weiterbildungen in den Unteran­ sprüchen 2 und 3 angegeben sind.

Bezüglich der Stahlschmelze wird die Aufgabe durch die Merk­ male des Patentanspruchs 4 gelöst.

Im vorliegenden wird die Erfindung anhand der Figur der Zeichnung näher erläutert.

Die Zeichnung zeigt die funktionsmäßige Struktur der Rechen­ einrichtung 1 anhand von Funktionsblöcken. Bezüglich ihrer baulichen Struktur weist die Recheneinrichtung 1 in bekann­ ter, und daher hier nicht eigens dargestellter Weise, Spei­ chermittel zur Speicherung von Programmabläufen und Daten, eine auf die Speichermittel zugreifende Steuereinrichtung (z. B. Mikroprozessor) zur Durchführung der Programmabläufe sowie Ein- und Ausgabemittel auf.

Die Recheneinrichtung 1 dient dazu, für eine Stahlschmelze der Menge bzw. des Gewichtes G_fl die erforderlichen Zugabe­ mengen G_A und G_B zweier unterschiedlicher Entschwefelungs­ mittel A und B zu bestimmen, um den Schwefelgehalt der Stahlschmelze von einem Anfangswert a_a auf einen Endwert a_e zu reduzieren. Für jedes der beiden Entschwefelungsmittel A und B ist der erzielbare Entschwefelungsgrad E = (a_a - a_e)/a_a in Abhängigkeit von der eingesetzten Menge G_A bzw. G_B des je­ weiligen Entschwefelungsmittels A bzw. B bezogen auf die Gesamtmenge G_fl der Stahlschmelze beispielsweise in Form von Herstellertabellen 2 und 3, hier jeweils in Form eines Dia­ gramms, vorgegeben. Dabei sind die auf die Menge der Stahl­ schmelze bezogenen Einsatzmengen der Entschwefelungsmittel A und B mit g_A = G_A/G_fl und g_B = G_B/G_fl bezeichnet.

In der Recheneinrichtung 1 ist in einem mit 4 bezeichneten Funktionsblock der allgemeine funktionale Zusammenhang zwi­ schen dem erzielbaren Entschwefelungsgrad E und der auf die Menge der Stahlschmelze bezogenen relativen Einsatzmenge g eines Entschwefelungsmittels in Form einer Rechenregel E = f (g, c₀, c₁) abgespeichert, in der c₀ und c₁ materialspe­ zifische Parameter des Entschwefelungsmittels darstellen. In dem vorliegenden Beispiel lautet die verwendete Rechenregel:

E = 1 - exp[-(g - c₀)/c₁].

Bei anderen denkbaren Rechenregeln kann die Anzahl der mate­ rialspezifischen Parameter kleiner oder größer sein.

Mit Hilfe von zwei Wertepaaren (E_1A, g_1A) und (E_2A, g_2A) aus der Herstellertabelle 2 für das Entschwefelungsmittel A und aus der Rechenregel E = f(g, c₀, c₁) aus dem Funktionsblock 4 werden in dem Funktionsblock 5 die materialspezifischen Pa­ rameter c_0A und c_1A für das Entschwefelungsmittel A be­ stimmt. Dabei richtet sich die Anzahl der benötigten Werte­ paare aus der Herstellertabelle 2 nach der Anzahl der ma­ terialspezifischen Parameter c₀, c₁ in der Rechenregel. Ent­ sprechend werden in dem Funktionsblock 6 mittels zweier Wer­ tepaare aus der Herstellertabelle 3 für das Entschwefe­ lungsmittel B und der Rechenregel aus dem Funktionsblock 4 die materialspezifischen Parameter c_0B und c_1B für das Ent­ schwefelungsmittel B berechnet. Zur Eingabe der Wertepaare aus den Herstellertabellen 2 und 3 weist die Recheneinrich­ tung 1 geeignete Eingabemittel auf, die hier durch einen Übergabepunkt 7 symbolisiert sind.

In dem Funktionsblock 8 erfolgt eine Verknüpfung der mate­ rialspezifischen Parameter c_0A und c_0B sowie c_1A und c_1B zu jeweils einem gemeinsamen Parameter c₀ bzw. c₁ in Abhängig­ keit von den Anteilen der jeweiligen relativen Einsatzmengen g_A und g_B an der gesamten relativen Menge g_A + g_B beider Entschwefelungsmittel A und B. Dabei werden die gemeinsamen Parameter c₀ und c₁ wie folgt gebildet:

c₀ = c_0A.g_A/(g_A + g_B) + c_0B.g_B/(g_A + g_B)

c₁ = c_1A.g_A/(g_A + g_B) + c_1B.g_B/(g_A + g_B)

Die für die beiden Entschwefelungsmittel A und B gebildeten gemeinsamen materialspezifischen Parameter c₀ und c₁ mit ih­ ren Abhängigkeiten von den relativen Zugabemengen g_A und g_B und den materialspezifischen Parametern c_0A, c_0B, c_1A und c_1B werden in einem Funktionsblock 9 in die Rechenregel aus dem Funktionsblock 4 eingesetzt, so daß man als Ergebnis die Abhängigkeit des Entschwefelungsgrades E von den beiden noch zu bestimmenden relativen Zugabemengen g_A und g_B und den bereits in den Funktionsblöcken 5 und 6 bestimmten material­ spezifischen Parametern c_0A, c_1A, c_0B und c_1B erhält.

An den Übergabepunkten 10 und 11 werden der Recheneinrich­ tung 1 ein Sollwert E* für den zu erzielenden Entschwefe­ lungsgrad und ein Sollwert g* für die der Stahlschmelze zu­ zuführenden relativen Gesamtmenge beider Entschwefelungs­ mittel A und B zugeführt. In dem Funktionsblock 12 werden diese Sollwerte E* und g* mit der zusätzlichen Bedingung g_A + g_B = g* in den Ausdruck E = f(g_A, g_B|c_0A, c_0B, c_1A, c_1B) des Funktionsblockes 9 eingesetzt und daraus die dem Stahlbad zuzuführenden relativen Mengen g_A und g_B der Entschwefe­ lungsmittel A und B berechnet. Durch Multiplikation der re­ lativen Mengen g_A und g_B mit der Menge G_fl der Stahlschmelze erhält man die absoluten Mengen G_A und G_B der einzusetzenden Entschwefelungsmittel A und B.

Anstelle des Sollwertes E* für den Entschwefelungsgrad können der Recheneinrichtung 1 auch der Anfangswert a_a des Schwefelgehaltes der Stahlschmelze und der zu erzielende Endwert a_e* zugeführt werden, wobei daraus in dem Funktions­ block 13 der Sollwert E* für den Entschwefelungsgrad mit E* = (a_a - a_e*)/a_a berechnet wird.

Wie bereits beschrieben, dienen die Herstellertabellen 2 und 3 dazu, eine geeignete Anzahl von Wertepaaren, z. B. (E_1A, g_1A) und (E_2A, g_2A) für die Berechnung der materialspezi­ fischen Parameter c₀ und c₁ in der Rechenregel des Funk­ tionsblockes 4 zu liefern. Natürlich können die Wertepaare auch auf andere Weise ermittelt werden, indem der Schmelze eine bestimmte Menge eines Entschwefelungsmittels zugegeben wird und der damit erzielte Entschwefelungsgrad aus dem ge­ messenen Schwefelgehalt der Schmelze vor und nach der Zugabe des Entschwefelungsmittels bestimmt wird.

Claims (4)

1. Recheneinrichtung zur Bestimmung von Entschwefelungs­ zusätzen für eine Stahlschmelze
mit einer in der Recheneinrichtung (1) implementierten Re­ chenregel (4), die die Abhängigkeit des erzielbaren Entschwe­ felungsgrades (E) der Stahlschmelze von der eingesetzten Men­ ge (g) eines Entschwefelungsmittels bezogen auf die Gesamt­ menge der Stahlschmelze und zumindest einem materialspe­ zifischen Parameter (c₀, c₁) des Entschwefelungsmittels de­ finiert,
mit Mitteln (7) zur Eingabe von Wertepaaren (E_1A, g_1A; E_2A, g_2A), die jeweils für eine bestimmte Menge (z. B. g_1A) eines bestimmten Entschwefelungsmittels (A, B) den damit erziel­ baren Entschwefelungsgrad (z. B. E_1A) angeben,
mit Mitteln (5, 6) zur Berechnung des mindestens einen materialspezifischen Parameters (c_0A, c_1A; c_0B, c_1B) aus der Rechenregel (4) in Verbindung mit mindestens einem Wertepaar für jeweils zwei unterschiedliche vorgegebene Entschwefe­ lungsmittel (A, B),
mit Mitteln (8) zur Verknüpfung der für die unterschiedlichen Entschwefelungsmittel (A, B) berechneten materialspezifischen Parameter (c_0A, c_0B; c_1A, c_1B) in Abhängigkeit von zwei, den Anteil des jeweiligen Entschwefelungsmittels (A, B) an der Gesamtmenge beider Entschwefelungsmittel (A, B) repräsentie­ renden Variablen (g_A, g_B) zu mindestens einem gemeinsamen Pa­ rameter (c₀, c₁) und
mit Mitteln (12) zum Bestimmen der einzusetzenden Mengen (g_A, g_B) der einzelnen Entschwefelungsmittel (A, B) aus der Rechenregel (4) in Verbindung mit dem mindestens einen ge­ meinsamen Parameter (c₀, c₁), einem vorgegebenen Wert (E*) für den Entschwefelungsgrad und einem vorgegebenen Wert (g*) für die Gesamtmenge beider Entschwefelungsmittel (A, B).

2. Recheneinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Parameterberechnung und die Mittel zur Pa­ rameterverknüpfung zur Berechnung bzw. Verknüpfung mindestens eines weiteren materialspezifischen Parameters eines weiteren Entschwefelungsmittels ausgebildet sind, dessen Anteil an der Gesamtmenge der Entschwefelungsmittel vorgegeben ist.

3. Recheneinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch die folgende, in der Recheneinrichtung (1) implementierte Rechenregel
E = 1 - exp[-(g - c₀)/c₁],
wobei (E) den Entschwefelungsgrad, (g) die eingesetzte Menge des Entschwefelungsmittels bezogen auf die Gesamtmenge der Stahlschmelze und (c₀ und c₁) die materialspezifischen Para­ meter des Entschwefelungsmittels bezeichnen.

4. Stahlschmelze mit Entschwefelungszusätzen, gekennzeichnet durch Entschwefelungs­ mittel (A, B) mit in der Recheneinrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche bestimmten Mengen (g_A, g_B).