SU870441A1 - Способ управлени режимом шлакообразовани в ванне конвертера и устройство дл его осуществлени - Google Patents

Description

(54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ РЕЖИМОМ ШЛАКООБРАЗОВАНИЯ В ВАННЕ КОНВЕРТЕРА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

f

Изобретение относитс  к области автоматизации кислородно-конвертерных процессов.

Известен способ управлени  режимом шлакообразовани  и устройство дл  его реализации, которое регулирует расход кислорода, подачу шлакообразующих материалов и положение фурмы по статическим расчетам плавки flj- Устра йст)во не обеспечивает требуемой точности.

Наиболее близким к данному решению технической задачи  вл етс  способ и устройство управлени  режимом шлакообразовани  в ванне конвертера по акустической характеристике продувки 2 .

ПЕ5и выполнении способа измер ют поло: сение фурмы относительно уровн  ванны, расход кислорода и шлакообразующих материалов и используют информацию о положении фурмы относительно уровн  спокойной ванны, расходе кислорода, температурном перепаде охлаждак цей воды на фурме.

Устройство, осуществл ющее такой способ, содержит регул  оэры расхода кислорода, положени  фурмы относительно уровн  спокойной ранны и ввода шлаАообразующих материалов, соответствующие исполнительные механизмы и датчики, а также интегратор и блок ввода начальных условий.

Недостатком известного способа И устройства управлени  режимом шлакообразовани   вл етс  невысока  точность управлени  из-за малой достоверности получаемой информации о процессе шлакообразовани .

10

Цель изобретени  - повышение точности управлени .

Цель достигаетс  тем, что при выполнении способа управлени  режимом шлакообразовани  в ванне конвертера

15 путем изменени  положени  фурмы относительно уровн  спокойной ванны, расхода кислорода и ввода шлакообразующих материалов с использованием информации о положении фурмы относи20 тельно уровн  спокойной ванны, расходе кислорода, температурнотл перепаде охлаждающей воды на фурме, акустической характеристике продувки измер ют промежутки времени между резкими из25 менени ми температурного режима в рабочем пространстве конвертера, вызванными , например, началом продувки |И вводом с шакообразующих материалов и температурного перепада охлаждаю30 .щей воды на фурме, сравнивают их с

ачальным значением промежутка вреени и осуществл ют управление с спользованием замеренных динамичесих характеристик процесса.

f

В устройство, содержащее регул торы расхода кислорода, положени  фурмы относительно уровн  спокойной ванны и ввода шлакообразующих материалов , выходы которых соединены с входами соответствующих исполнительных механизмов, датчики расхода кислорода , положени  фурмы относительно уровн  спокойной ванны и динамической характеристики продувки, выходы которых соадинены с входами соответствующих измерителей, а также датчик температурного перепада охлаждающей воды на фурме, причем выход измерител  расхода кислорода соединен с входом интегратора, который соеди-нен с блоком ввода начальных условий, а выход измерител  положени  фурмы относительно уровн  спокойной ванны соединен с первым входом одноименного регул тора, введены блок измерени  промежутков времени, блок совпадени , анализатор уровн  сигнала, переключатель режима работы, дифференциатор , корректирующий блок и i блок разделени , при этом вход блока измерени  промежутков времени соединен с выходами датчика температурного перепада охлаждающей воды на фурме , измерител  положени  фурмы относительно уровн  спокойной В4ННЫ,

измерител  расхода кислорода и регул тора ввода шлакообразующих материалов , а выход - с входами блока совпадени  и анализатора уровн  сигнала, второй вход которого соединен с выходом измерител  акустической характеристики продувки, а выход - с входами регул торов расхода кислорода и ввода шлакообразующих материалов и через переключатель режима работы. с входом регул тора положени  фурмы относительно уровн  спокойной ванны, входы блока совпадени  соединены с выходом интегр(атора и через дифференциатор - с выходом измерител  акустической характеристики продувки, а выходы - с входами регул тора ввода щлакообразующих материалов, корректирующего блока и блока разделени , второй вход которого соединен с выходом интегратора, а выход - с входом переключател  режима работы, другие входы которого соединены с выходфли блока ввода начальных условий и измерител  расхода кислорода, вход блока ввода начальных условий через корректирующий блок соединен с выходом измерител  расхода кислорода , третий вход корректирующего блока .соединен с выходом интегратора, другой выход которого с входом регул тора ввода шлакообразующих материалов ./

Управление режимом шлакообразовани  в ванне конвертера осуществл ют по периодам путем изменени  положени  фурмы относительно уровн  спокойной ванны, расхода кислорода и ввода шлакообразующих материалов по формулам: дл  первого периода

Н + f (VF) + к 2 при V 0,15V,

.дл  второго периода

rf K,j при ,15V,

(A-i - ) О , (ДТ„ - u.-Cr ) К,

или

SP : 5 при ,25V, дл  третьего периода

5 Kj при Н 50

Н дн при -50.дН или

ДН 50-,

или

Н К. + дН при -100 ДН или

ДН 100;

1 ;;смGK - к четвертого периода

Н К при ViO,85V, 00,1/ Н К - Кд при ,85V, С 0,1,

де Н

положение фурмы относительно уровн  спокойной ванны, мм,

IX, КV коэффициенты; расход кислорода, нм /мин,

f()

функци , определ ема  насыпной массой лома, мм

V

фактическое количество кислорода, израсходованное за определенное врем  продувки, нм, расчетное количество кислорода на пЛавку, определ емое, например , по балансовостатическому уравнению 1,2, стр.26-293, нм-3,

сигнал об акустической характеристике продувки, %,

(i-l), индексы предыдущего и последующего значе НИИ измер емого параметра с дискретностью , например, дл  условий ЕМЗ 15 с, лТц, дТ - начальное и текущее значение промежутко времени между резки изменением температурного режима в ра бочем пространстве конвертера и температурного перепада охлаждающей воды на фурме, с; и - масса плавикового шпата и извести, кг С - заданное значение с срдержани  углерод в стали, %; дН - управл ющее воздей ствие по положению фурмы относительно уровн  спокойной ванны, равное ЛН к. (А - К ) + К (лТ, - Af) 1ЛМ Измерение промежутков времени между резкими изменени ми температурного режима в рабочем пространст ве конвертера и температурного переПс1да охлаждающей воды на фурме и сопоставление их с начальным значением промежутка времени дает возмож ность идентифицировать через шлаково наслоение на фурме в зкость шлака, определ ющую его жидкотекучесть и ки нетику процессов рафинировани  вант ны, что способствует повышению надежности управлени , предотвращению выбросов и качественному удалению нежелательных примесей из металла. Управление режимом шлакообразовани  в ванне конвертера включает статический расчет шлакообразующих материалов и динамическое регулирование процесса. Статический расчет включает определение массы шлакообра зующих материалов, которые ввод т в конвертер порци ми, масса и врем  подачи которых определ етс  прин той технологией. Например, дл  условий ЕМЗ известь 35-40% вводитс  на дно конвертера, 30% после продувки 15% расчетного количества кислорода на плавку, 25-ЗЙ% после продувки 30% расчетного количества кислорода, плавиковый шпат после продувки 85% расчетного количества кислорода 2 J Динамическое регулирование процес са продувки осуществл етс  следующим образом. Момент начала продувки определ етс  опусканием фурмы до рабочей отметки и подачей в конвертер кислорода . Например, дл  130-тонного конвертера ЕМЗ при интенсивности про дувки 400 нм умин эти величины сортветственно равны 3000 мм и 300 нм/ми Дл  первого периода продувки положение фурмы относительно уровн  спокойной ванны поддерживают на значении , определ емом расход кислорода насыпной массой лома и опытом предыдущих плавок. Увеличение расхода кислорода повышает глубину реакционной зоны и ухудшает услови  шлакообразовани . Уменьшение.насыпной массы лома приводит к быстрому его растворению в начальный период продувки, снижает температуру ванны и зат гивает ход продувки. При переходе к второму периоду продувку по сигналу о количег: стве продутого кислорода V 0,15V на следующую плавку устанавливают значение коэффициента К. на 50 мм ниже, чем в предыдущей плавке, а при V 0,25V на следующую плавку устанавливают значение коэффициента K/j. на 50 мм выше. Значени  коэффициента К. и функции f(V) завис т от садки конвертера и конструкции фурменного наконечника.-Дл  условий 130-тонного конвертера ЕМЗ и 4-х соплового наконечника с углом раст. крыти  сопел 15 К 70, 4 мм мин О, 5 нм f ( Ч ) 200 Ь1м в случае легковесного лома, f(Ф) 0 при насыпной массе лома в пределах 1,4-1,8 т/м и f ( Ч ) f ( Ч ) 50 мм в случае т желовеса. Переход к второму периоду осуществл етс  в момент подачи 15% расчетного количества кислорода, если наводитс  жидкоподвижный шлак,, о чем свидетельствует снижение уровн  акустической характеристики продувки (датчик - микрофон типа МД-59, измеритель - вторичный прибор типа ПСР) |и по вление шлакового наслоени  на фурме. Если жидкоподвижный шлак не наводитс , то переход к второму пе-; риоду осуществл етс  в момент подачи 25% расчетного количества кислорода с одновременной присадкой планикойого шпата. Дл  условий ЕМЗ К 1100 мм, К 30 с, Kj- 250 кг. Св зь между величинами шлакового наслоени  на фурме и промежутков времени между резкими изменени ми температурного режима в рабочем пространстве конвертера и температурного перепада охлаждающей воды на фурме определ ли по известной формуле Сз J. Переход к третьему периоду продувки осуществл ют исход  из шлакового режима ванны, если требуетс  изменить положение фурмы относительно уровн  спокойной ванны более чем на 50 мм. В случае, если требуетс  изменить этот параметр более чем на 100 мм, то одновременно с .изменением положени  фурмы измен ют расход кислорода и ввод т добавку извести. Дл  условий ЕМЗ: K.g 50 К, 500 кг; К9 24,2 мм/%; К . 10%; К 1,5 мм/с. Переход к четвертому периоду продувки осуществл ют в момент подачи 85% расчетного количества кислорода , причем при производстве низкоуглеродистого металла (С 0,1%) снижают значение положени  фурмы во избежание переокислени  металла и шлака. Дл  условий ЕМЗ Kg 200 м.

На чертеже дана принципиальна  схема устройства управлени  режимом шлакообразовани  в ванне конвертера.

Устройство содержит регул тор 1 расхода кислорода, регул тор 2 положени  фурмы относительно уровн  спокойной ванны, регул тор 3 ввода шлакообразующих материалов, исполнительный механизм 4 расхода кислорода/ исполнительный механизм 5 положени  фурмы относительно уровн  спокойной ванны исполнительный механизм 6 ввода шлакдобразующих материалов; датчик 7 расхода кислорода, датчик 8 Положени  фурмы относительно уровн  спокойной ванны, датчик 9 акустической характеристики продувки, измеритель 10 расхода кислорода; измеритель 11 положени  фурмы относительно уровн  спокойной ванны; измеритель 12 акустической характ.еристики продувки , датчик 13 температурного перепада охлаждающей воды на фурме, интегратор 14; блок 15 ввода начальных условий; блок 16 измерени  промежутков времени) блок 17 совпадени  анализатор 18 уровн  сигнала; переключатель 19 режима работы, дифференциатор 20; корректирующий блок 21, блок 22 разделени / фурму 23, кессон 24, весовой бункер 25 и конвертер 26.

Выходы датчика 7 расхода кислорода , датчика 8 положени  фурмы, датчика 9 акустической характеристики продувки подключены к соответствующим измерител м 10, 11, 1-2, выход датчика 13 температурного перепада охлаждающей водыподключен к блоку 16 измерени промежутков времени. Исполнительные механизмы 4, 5 и 6 расхода кислорода, положени  фурмы и ввода шлакообразующих материалов подсоединены к соответствующим регул торам 1, 2, 3, входы регул то- ров 1 и 3 положени  фурмы и ввода шлакообразуклДих материалов соединены с выходом анализатора 18 уровн  сигнала, причем второй вход регул тора 3 соединен с выходами блока 17 со впадени  и интегратора 14, а выход подключен к блоку 16 измерени , первый вход регул тора 2- положени  фурмы соединен с выходом переключател  19 режима работы, а второй вход соединен с первым выходом измерител  1 положени  фурмы; второй выход 1змерител  11 подключен к входу блока 16 измерени  промежутков времени соединен также с выходом измерител  10 рс схода кислорода; выходы измерител  10 соединены с интегратором 14 и с корректирующим блоком-21, второй вход которого подключен выходу блока 17 совпадени , третий вход К интегратору 14; а выход подключен

к блоку 15 ввода начальных условий, входы блока 17 совпадени  подключены к выходам интегратора 14, блока 16 измерени  промежутков времени и дифференциатора 20; выход измерител  12 акустической характеристики продувки подключен к входу дифференциатора 20, один из выходов блока 17 совпадени  через блок 22 разделени , к входу которого подключен интегратор 14, соединен с переключателем 19, другие входы которого соединены с блоком 15 ввода начальных условий, измерителем 10 расхода кислорода и анализатором 18 уровн  сигнала, входы которого соединены с измерителем 12 акустической характеристики продувки и блоком 16 измерени  промежутков времени.

Устройство работает следующим образом .

Перед продувкой в блоке 15 производ т расчет шихты по информации о начальных и конечных параметрах продувки . Расчет шихты включает определение шлакообразующих материалов, которые ввод т в конвертер 26 порци ми . Масса и врем  их подачи определ етс  прин той технологией, например дл  условий ЕМЗ известь вводитс  следующим образом: 35-40% на дно конвертера, 30% после продувки 15% расчетного количества кислорода, 25-30% после продувки 30% расчетного количества кислорода; плавиковый шпат ввод т после продувки 85% расчетного количества кислорода.

Динамическое регулирование процесса продувки с помощью устройства осуществл ют следующим образом.

Момент начала продувки определ етс  опусканием .фурмы 23 ддх рабочей отметки И подачей в конвертер 26 кислорода. Например, дл  . 130-тонного конвертера ЕМЗ при интенсивности продувки 400 им /мин эти величины соответственно равны 3000 мм и 300

В процессе продувки информаци  от .датчиков расхода кислорода 7 Тна-. пример, диафрагмы) и акустической характеристики продувки 9 (например, микрофон МД-59) поступает в соответствующие измерители 10 и 12 (например , вторичные приборы серии КТС ЛИУС), а информаци  6т датчика 1з температурного перепада охлаждающей воды на фурме (например, дифференциальна  термопара - в блок 16 измерени  промежутков времени между резкими изменени ми температурного режима в рабочем пространстве конвертера и температурного перепада охлаждающей воды на фурме. Датчики 7 и 8 в момент начала продувки соответственно через измерители 10 и 11 включают в блоке 16 двигатель, который останавливаетс  при получении сигнала сР резком изменении темпераypHoro перепада охлаждающей воды на фурме. При этом электрический преоб разователь, св занный с двигателем, фиксирует начальное значение промежутка времени между резким изменени ем температурного режима в рабочем пространстве конвертера и температурного перепада охлаждающей воды на фурме в момент ввода шлакообразующих |Материалов в блок 16 6т регул тора :3 подаетс  сигнал, при этом соответ ствующий электрический преобразователь фиксирует значение промежутка времени между резким изменением тем пературного режима в рабочем пространстве конвертера 26, вызванного вводом шлакообразуквдих материалов, температурного перепада охлаждающей воды на фурме 23, На выходе блока 1 формируетс  сигнал, равный разнрсти сигналов упом нутых электрических преобразователей. Переключатель 19 режима работы устанавливает четыре режима работы в соответствии с четырьм  периодами продувки. Первый период, начинаетс  с момента подачи кислорода в конвертер 26. При этом инфсшмаци , пропорциональна  величи не TV, поступает от измерител  10, суммируетс  с сигналами, пропорциональными величине f(} из блока 15 ввода начальных условий и корректирующим коэффициентом К 2.. Суммарный сигнал, пропорциока.льный выражению + f(} + K,2,J, через переключатель 19 поступает на задатчик регул тора 2 положени  фурмы относи тельно уровн  спокойной ванны, кото рый устанавливает фурму 23 посредст BOM исполнительного механизма 5 в соответствукндее положение. Сигнал, пропорциональный расходу кислорода, .поступает на интегратор 14.-Туда же поступает сигнал .из блока 15 ввода, начальных условий о расчетном количестве кислорода наплавку. В соответствии с этим сигналом в интеграт ре 14 устанавливаютс  положени , со ответствующие величинам 0,, 0,-25V и 0,. При достижении фак тическим количеством кислорода значени  V 0,15V от интегратора 14 блок 17 совпадени  поступает сигнал о переходе к второму периоду продувки . Одновременно в блок 17 посту пает сигнал, пропорциональный величине ( - AY ) , от измерител  12 через дифференциатор 20. Настройка дифференциатора 20 позвол ет вычисл ть величину разности ( - ) за различные промежутки времени. Дл  условий ЕМЗ промежуток времени уста новлен 15 с. Из блока 16 в блок 17 совпадени  поступает сигнал, пропорциональный величине (uZr,- К4.) При выполнении соотношений ,15V ( - А( 0 и (u-Cf,- Дгг- Кд) 0 блок 17 совпадени  срабатывает и че рез лок разделени  подает сигнал на переключатель 19 режима работы о переходе к второму периоду продувки. При этом от блока 15 ввода начальных условий на регул тор 2 поступает задание , пропорциональное коэффициенту К2. Если указанные соотношени  не выполн ютс , то при достижении фактическим количеством кислорода значени  V 0,25V от интегратора 14 на блок 22 разделени  поступает сигнал о переходе к второму периоду продувки, а также одновременно от блока 17 совпадени  и интегратора 14 поступает сигнал на регул тор 3 ввода шлакообразующих материалов о загрузке плавикового шпата в количестве , равном К 250 кг. Сигналы от интегратора 14 и блока 17 совпадени  поступают также в корректирующий блок 21, в котором осущейтвл етс  переключение делителей напр жени , В случае одновременного, по влени  сигнала V 0,15V и сигнала от блока 17 совпадени  выходной сигнал от корректирующего блока 21 уменьшаетс , что приводит к снижению положени  . фурмы 23 относительно уровн  спокойной ванны в первом периоде продувки дл  следующей плавки на величину . 50 мм, а при по влении сигнала V 0,25V и отсутствии сигнала от блока 17 совпадени  выходной сигнал от корректирующего блока 21 увеличиваетс  на эту же величину. 1При выполне|Нии соотношени  V 0,25V срабатывает контакт в интеграторе 14 и произ- водитс  перевод устройства дл  рабо-. ты в третьем периоде продувки. При , этом сигнал, пропорциональный величине Кр{А - ) поступает от измерител  12 на анализатор 18 уровн  сиГг нала. Туда же одновременно поступаетсигнал от блока 16, пропорциональный величине .,(AtrH-ДТ) . Упом нутые сигналы суммируютс , после чего производитс  анализ величины ДН. При выполнении соотношени  положение фурмы относительно уровн  спокойной ванны не мен етс , т.е. Остаетс  тем же, что и во врей  перида продувки. Если -50$ йН или , положение фурмы измен етс  на величину ЛН., Если -100 ДН или Н 100, то одновременно с поступлением , сигнала на переключатель 19 , режима работы об i изменении положени  фурмы на величину Д Н подаютс  сигналы на регул торы 1 и 3 расхода кислорода и ввода шлакообразующих материалов Об изменении заданий соответственно на величину Kg и К. Переход к четвертому периоду производитс  при выполнении равенства V 0,85V. При этом в интеграторе 14 срабатывает контакт, падающий сигнал на переключатель 19 режима работы через блок 15 ввода начальных условий. В блоке 15 ввода начальных условий.

производитс  анализ заданного значени  содержани  углерода в стали. Если С 0,1%, то фурма устанавливаетс  в положение, равное величине К При производотве низкоуглеродистого

.металла (С 0,1%) снижают значение положени  фурмы во избежание переокислени  металла и шлака. В этом случае фурма устанавливаетс  в положение , равное величине (К - Kg). В этом случае соответственно при своем значении положени  фурмы относительно уровн  спокойной ванны прекращаетс  продувка.

Использование данного изобретени  позвол ет повысить точность управлени  режимом шлакообразовани  в ванне конвертера, предотвратить выбросы и качественно удалить нежелательные -. примеси из металла.

Claims (3)

1.Способ управлени  режимом шлакообразовани  в ванне конвертера путем изменени  положени  фурмы относительно уровн  спокойной ванны, расхода кислорода и ввода шлакообразующих материалов с использованием информации о положении фурмы относительно уровн  спокойной ванны, расхде кислорода, температурном перепад охлаждающей воды на фурме, акустической характеристике продувки, отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности управлени  измер ют промежутки времени между резкими изменени ми температурного режима в рабочем пространстве конвертера , сравнивают их с начальным значением промежутка времени и осуществл ют управление с использованием замеренных динамических характеристик процесса.

2.Устройство дл  осуществлени  способа по п.1, содержащее регул торы расхода кислорода, положени  фурмы относительно уровн  спокойной ванны и вводи шлакообразующих материалов , выходы которых соединены

с входами соответствующих исполнительных механизмов, датчики расхода кислорода, положени  фурмы относительно уровн  спокойной ванны и динамической характеристики продувки, iвыходы которых соединены с входами соответствующих измерителей, а также ДАТЧИК температурного перепада охла;з|(дающей воды на фурме, причем выход измерител  расхода кислорода соединен с входом интегратора, который соединен с блоком ввода начальных условий, а выход измерител  положени  фурмы относительно уровн  спокойной ванны соединен с первым

входом одноименного регул тора, отличающеес  тем, что, с целью повышени  точности управлени , в него дополнительно введены блок измерени  промежутков времени, блок совпадени , анализатор уровн  сигналаj переключатель режима работы дифференциатор, корректирующий блок и блок разделени , при этом вход блока измерени  промежутков соединен с выходами датчика температурного перепада охлаждающей воды на фурме, измерител  положени  фурмы относительно уровн  спокойной ванны, измерител  расхода кислорода и регул тора ввода шлакообразующих материалов , а выход - с входами блока совпадени  и анализатора уровн  сигнала, второй вход которого соединен с выходом измерител  акустической характеристики,продувки, а выход - с входами регул торов расхода кислорода и ввода шлакообразующих материалов и через переключатель режима работы - с входом регул тора положени  фурмы относительно уровн  спокойной ванны, входы блока совпадени  соединены с выходом интегратора и через дифференциатор - с выходом измерител  акустической характеристики продувки, а выходы - с входами регул тора ввода шлакообразующих материалов, корректирующего блока и блока разделени , второй вход которого соединен с выходом интегратора , а выход - с входом переключател  режима работы, другие входы которого соединены с выходами блока ввода на.чальных условий и измерител  расхода кислорода, вход блока ввода начальных условий через корректирующий блок соединен с выходом измерител  расхода кислорода, третий вход корректирующего блока соединен с выходом интегратора, другой выход которого соединен с входом регул тора ввода шлакообразующих материалов.

Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе

1.Здановский В.В., Туркенич Д.И Возможность .управлени  конверторной плавкой по уровню шума. Сталь, 1977, № 1, с. 22-24 (прототип способа ) .

2.Колобанов А.Б., Лысак С..ю1, Воробьев Н.А. Система автоматизации конверторного производства стали. Сб. Комплексна  автоматизаци  сталеплавильного производства, Киев, Техника, 1973, с. 26-29 (прототип устройства).

3.Сорокин Н.А. и др. Температурное поле футеровки конвертера. Сб. Комплексна  автоматизаци  сталеплавильного производства. Киев, Техника , 1973, с. 8-10.