Спосіб прогнозування керуючих дій у конвертері та пристрій для його здійснення

V " " * ( I I ) (ІЗ) (5D5 С 21 С 5/30 ДЕРЖАВНЕ ПАТЕНТНЕ ВІДОМСТВО (54) СПОСІБ ПРОГНОЗУВАННЯ КЕРУЮЧИХ ДІЙ У КОНВЕРТЕРІ ТА ПРИСТРІЙ ДЛЯ ЙОГО ЗДІЙСНЕННЯ 1 (20)94270854,23 03 93 (21)4860182/02 (22)23 08 90, SU (46)29.12 94. Бюл № 8-І (56) 1 Кобаяси С и др Измерение уровня шлака в конвертере с помощью микроволнового уровнемера. Тэцу То Хаганэ, 1987, v 83, N=4 с 164 (71) Інститут чорної металургії (72) Вяткін Юрій Фьодоровіч (RU) Головко Вячеслав Ілліч. Кукушкін Олег Миколайович. Кузнецов Анатолій Борісовіч (RU), Луковіч Анатолій Гєорпєвіч (RU) Лубєнєц Валерій Івановіч (RU), Малахов Міхаїл Васільєвіч (RU), Потапов Александр Васільєвіч (RU). Смок тій Володимир Васильович, Скопін Вячеслав Івановіч (RU), Хасянов Анвєр Фатєховіч (RU), Кравченко Вячеслав Андрійович (73) Інститут чорної металургії АН України (UA) (57) 1. Способ прогнозирования управляющих воздействий в конвертере, включающий измерение уровня H t ванны в конвертере и оперзцию сравнения, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что определяют высоту Не свободного пространства в конвертере и 2 Устройство прогнозирования управляющих воздействий в конвертере, содержащее антенну установленную над конвертером и соединенную через высокочастотный блок с блоком обработки сигна лов, и индикатор о т л и ч а ю щ е е с я тем, что оно снабжено блоком деления блоком дифференцирования, блоком сравнения и многоканальным задэтчиком, причем первый выход блока обработки сигналов через блок дифференцирования соединен с первым входом блока деления, второй вход которого соединен со вторым выходом блока обработки сигналов а выход через блок сравнения соединен с индикатором многоканальный задатчик соединен со вторым входом блока сравнения Изобретения относятся к металлургии черных металлов а именно, к регулированию технологического процесса выплавки стали в конвертере Наиболее близким к заявляемому по технической сущности является способ прогнозирования управляющих воздействий в конвертере, включающий продувку металла кислородом через верхнюю фурму и подачу донного дутья со стабилизирующим по ходу продувки воздействием на уровень расплава изменением технологических параметров плавки с заданным временем воздействия в период превышения заданного значения уровня расплава его текущим значением и операцию сравнения Этот способ прогнозирования управляющих воздействий реализуется устройст г скорость VT изменения уровня ванны вычисляют время ten на заполнение свободного пространства расплавом по математическому выражению ten - H c / V x и определяют возможные управляющие воздействия на технологический процесс по результату сравнения t c n со значением времени реакции ванны на эти воздействия 6458 вом, содержащим высокочастотный блок с антенной, установленной над конвертером с направлением микроволнового излучения в полость конвертера, и последовательно соединенный с высокочастотным блоком блок 5 обработки сигналов с индикатором текущего значения уровня расплава и высоты свободного пространства конвертера, Однако в этом способе и устройстве технологическое воздействие вводится по свер- 10 шившемуся факту превышения уровня заданной отметки от горловины конвертера, не учитывает скоростного фактора изменения уровня, а следовательно и времени на технологическое воздействие. Это приводит 15 к необоснованному выбору технологического воздействия, как по времени, так и по технологической сути, что не предотвращает переливы и выбросы расплава из конвертера. 20 Задача изобретения - предотвращение переливов и выбросов расплава из конвертера и за счет этого повышение выхода годной стали. Поставленная задача решается тем, что 25 в способе прогнозирования управляющих воздействий в конвертере, включающем измерение уровня Их ванны в конвертере и операцию сравнения, согласно изобретению, определяют высоту Не свободного про- 30 странства в конвертере и скорость Vt изменения уровня ванны, вычисляют время ten. на заполнение свободного пространства расплавом по математическому выражению 35 ten. = Hc/Vt и определяют возможные управляющие воздействия на технологический процесс по результату сравнения ten. со значением реакции ванны на эти воздействия. 40 Поставленная задача решается также тем, что устройство прогнозирования управляющих сигналов в конвертере, содержащее антенну, установленную над конвертером и соединенную через высокочастотный блок с 45 блоком обработки сигналов, и индикатор, согласно изобретению, снабжено блоком деления, блоком дифференцирования, блоком сравнения и многоканальным задатчиком, причем первый выход блока обработки 50 сигналов через блок дифференцирования соединен с первым входом блока деления, второй вход которого соединен со вторым выходом блока обработки сигналов, а выход через блок сравнения соединен с индикато- 55 ром, многоканальный задатчик соединен со вторым входом блока сравнения. Устройство для реализации способа прогнозирования управляющих воздействий в конвертере поясняется чертежом. Устройство прогнозирования управляющих воздействий в конвертере содержит антенну 1, установленную над конвертером 2 и соединенную через высокочастотный блок 3 с блоком 4 обработки сигналов с указателем уровня расплава и высоты свободного пространства конвертера 5, и индикатор 6. Оно содержит также блок деления 7, блок дифференцирования 8, блок сравнения 9 и многоканальный задатчик 10, при этом первый 11 выход блока обработки сигналов через блок дифференцирования соединен с первым 12 входом блока деления, второй 13 вход которого соединен со вторым 14 выходом блока обработки сигналов, его выход 15 через блок сравнения соединен с индикатором, а многоканальный задатчик соединен со вторым 16 входом блока сравнения. Антенну устанавливают над отверстием в газоотводящем тракте 17 с направлением микроволнового излучения 18 в полость конвертера параллельно оси 19 верхней фурмы 20. ванна металла в конвертере показана позицией 21, а позицией 22 -донные фурмы. Способ осуществляется следующим образом. После проведения контрольных плавок длительность воздействия технологических параметров на стабилизацию уровня ванны вводят в многоканальный задатчик 10, подают донное дутье в конвертер 2 через фурмы 22, осуществляют завалку лома и заливку жидкого чугуна. После этого на поверхность ванны 21 в конвертере, установленном в вертикальное положение, непрерывно с помощью антенны 1 направляют микроволновое излучение 18, вырабатываемое высокочастотным блоком модулируемой частоты. Одновременно антенной непрерывно принимают отраженное от поверхности ванны излучение, которое в высокочастотном блоке смешивают с генерируемым. Смешанное излучение поступает в блок обработки сигналов 4 и после обработки в этом блоке поступает в указатель 5 уровня расплава и высоты свободного пространства конвертера, на табло которого высвечиваются параметры уровня расплава Ht и высоты свободного пространства конвертера Не, пропорциональные соответствующим сигналам. Параллельно эти сигналы поступают соответственно в блок дифференцирования 8 и блок деления 7, 8 котором после выступления из блока дифференцирования сигнала, пропорционального изменению VT уровня расплава Ht на вели- , чину AHt за время At, производят деление сигнала, пропорционального величине свободного пространства конвертера Н с на сигнал, пропорциональный величине VT и определяют время ten. на заполнение рас 6458 плавом свободного пространства конвертера. Так как до начала продувки уровень ванны 21 является постоянным, величина ten. пропорциональная выходному сигналу с блока деления, представляет бесконечную 5 величину. Сигнал с блока деления поступает в блок сравнения 9 и сравнивается с сигналами, пропорциональными длительности воздействия t T технологических параметров на стабилизацию уровня, поступающих из 10 многоканального задатчика 10. Так как сигналы t T определяются временами в пределах 20-60 сек, достижение равенства сигналов, пропорциональных временам на заполнение расплавом свободного пространства 15 конвертера ten и заданного времени, воздействия tr не происходит, что определяет отсутствие сигнала на выходе блока сравнения и отсутствие показаний на индикаторе 6 технологического воздействия. В конвертер 20 опускают верхнюю форму 20 на заданную величину и, подавая через нее кислород, начинают продувку. В процессе продувки кислородом в силу экзотермических реакций происходит рост температуры, образуются 25 отходящие газы. При этом окисляются кремний, марганец, железо, получаются окислы, образующие шлак. В шлак по мере продувки переходят флюсующие добавки, которые присаживаются в конвертер для удавления 30 серы и фосфора. Количество шлака увеличивается по массе, объему и высоте, изменяется величина уровня расплава Ht и свободного пространства Не в конвертере. что отражается на указателе 5. 35 Одновременно с увеличением уровня расплава в конвертере с помощью излучающей антенны 1 и блоков 3, 4 продолжают определять текущие значения величины Не и Ht, а также с интервалом времени Дс зна- 40 чения VT И ten . которые сравнивают с величиной Тт, определяя момент равенства t c n и tT. По мере протекания реакций рафинирования интенсивно возрастает вспенивание шлака с резким подъемом уровня расплава 45 в конвертере. С увеличением уровня ванны в определенный момент времени текущие значения Не, Ht и VT достигают величин, при которых 50 пропорциональный определенному значению tc n сигнал, поступающий с выхода блока деления, становится равным сигналу, пропорциональному величине tT или одному из сигналов, пропорциональных заданным в 55 задатчик 10 временам на технологическое воздействие. При этом на индикаторе 6 технологического воздействия высвечивается сигнал на введение оператором технологического воздействия, так как в противном случае через время ten произойдет выброс расплава из конвертера Исходя из величины t c n . оператор имеет возможность выбрать то или иное воздействие на ванну, учитывая задача технологического процесса. Воздействие вводится оператором до момента, пока величина tc n не станет больше величины и или не примет отрицательного значения, 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 конкретных условиях в соответствии с технологией плавки при одновременном оптимальном поддержании уровня ванны с предотвращением возможных переливов и выбросов продуктов плавки из конвертера. Пример конкретного выполнения После проведения ряда контрольных плавок в 1,5-тонном конвертере в многоканальный задатчик 10 ввели длительности воздействия технологических параметров на стабилизацию уровня по времени, равные: 20 с - изменение высоты фурмы; 40 с изменение расхода кислорода; 60 с - ввод вспомогательных материалов. В блок обработки сигналов 4 ввели значение высоты свободного пространства конвертера от днища до горловины - 2,61 м. В конвертер с комбинированной продувкой залиты чугун в количестве 1508 кг, установили рабочее значение расхода газа черездонные фурмы 0,15 м /мин и подняли конвертер в вертикальное положение. При этом микроволновое излучение 18 непрерывно от антенны 1 подавали на поверхность ванны 21. Отраженное излучение попадает через антенну 1 в высокочастотный блок 3, где смешивается с излучаемым сигналом, усиливается, фильтруется и поступает в блок обработки сигналов, после чего на указателе 5 отображается в виде значений Hi и Нс. Затем в конвертер опускали кислородную фурму 20, устанавливали рабочее значение расхода кислорода 5,6м /мин Фурмуустановили на высоте750 мм от уровня ванны и начали продувку. На первой минуте продувки подали первую добавку извести в количестве 40 кг. После этого произвели корректировку расхода кислорода со снижением до 5,0 м /мин. Через 20-30 с после этого началась реакция ванны: рост уровня ванны и величины его 6458 изменения VT, ПОЯВИЛСЯ шлак. По достижении времени ten на заполнение свободного пространства конвертера, равного 360 с, изменение уровня и его рост замедлились. Присадили вторую добавку извести в коли- 5 честве 40 кг. Последующее увеличение VT определило вторую корректировку расхода кислорода с увеличением до 5.6 м /мин. Время заполнения свободного пространства tc.n. = 420 с. После кратковременного на- 10 растания уровня ванны произошло падение при одновременном снижении величины изменения уровня. С целью интенсификации шлакообразования через 380 с продувки подняли фурму 15 до 900 мм. Вновь начался рост уровня ванны с одновременным увеличением скорости окисления углерода. Резко уменьшается время tc.n. на заполнение свободного пространства конвертера. При достижении 20 ten. • 60 с индикатор сигнализирует о необ= ходимости технологического воздействия, т.е. ввода вспомогательных материалов. При ten = 40 с поступает следующий сигнал на изменение расхода кислорода. Оператором 25 принято решение, при дальнейшем увеличении уровня, произвести стабилизацию изменением высоты фурмы. После третьего сигнала - достижения времени на заполнение свободного пространства конвертера 30 30 с, снизили фурму до 800 мм, что привело, после кратковременного интенсивного роста уровня ванны, к его замедлению и падению до величины Ht = 1,8 м. После этого через 480 с продувки уровень ванны вновь 35 начал возрастать, величина его изменения Vi резко увеличилась, а время на заполнение свободного пространства конвертера расплавом сократилось. При достижении величины ten. s 40 с, с целью стабилизации 40 уровня, снизили расход кислорода до 5,0 м /мин. Произошла стабилизация процесса окисления углерода и уровня ванны с последующим свертыванием шлака и резким па дением уровня. С целью интенсификации процесса, через 640 с продувки увеличили расход кислорода до 5,5 м /мин. Уровень ванны и величина его изменения растут, время на заполнение свободного пространства сокращается. По достижению величины ten. = 60 с в качестве технологического воздействия ввели 15 кг извести в смеси с 4 кг плавикового шпата. После этого изменение Vi уровня замедлилось и далее после 720 с продувки вновь начало увеличиваться, время ten. резко сократилось, последовательно достигая равенства времени t T на технологическое воздействие посредством ввода вспомогательных материалов и изменения расхода кислорода. По достижению величины ten. = 20 с изменили высоту фурмы до 750 мм. С некоторым запаздыванием ванна садится, падает величина изменения уровня VT, факел уменьшается. Ориентировочно через 760 сек продувки фурму подняли в исходное положение и отключили кислород. Этот момент сопровождается кратковременным подъемом уровня ванны, однако поеле отключения кислорода шлак осаждается. Дальнейшее послепродувочное перемешивание нейтральным газом с увеличением его расхода до 0.45 м /мин и снижением до исходной величины 0,15 м3/мин приводит к кратковременному повышению и последующему интенсивному снижению уровня расплава. По окончании послепродувочного перемешивания конвертер наклонили в горизонтальное положение для замера температуры, отбора проб и слива стали. В процессе плавки с использованием предлагаемого способа и устройства исключен интуитивный выбор управляющего воздействия на ванну, расширена номенклатура этих воздействий, предотвращаются выбросы металла, за счет чего увеличивается выход годной стали. 6458 Упорядник Замовлення 628 Техред М.Моргентал Коректор М.Ткач Тираж Підписне Державне патентне відомство України, 254655, ГСП, Київ-53, Львівська пл., 8 Виробничо-видавничий комбінат "Патент", м. Ужгород, вул.ГагарІна, 101