Регулирование окончания продувки в кислородно-конвертерном процессе
Исследовано повышение производительности кислородного конвертера за счёт определения количества содержания углерода в металле без его повалки и взятия проб. Большой процент плавок после первой повалки требует дополнительной повалки для определения содержания углерода. Это значительно снижает произво...
Збережено в:
| Опубліковано в: : | Металл и литье Украины |
|---|---|
| Дата: | 2015 |
| Автори: | , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Russian |
| Опубліковано: |
Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України
2015
|
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/160489 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Регулирование окончания продувки в кислородно-конвертерном процессе / В.С. Богушевский, А.Э. Скачок // Металл и литье Украины. — 2015. — № 2. — С. 12-15. — Бібліогр.: 7 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-160489 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Богушевский, В.С. Скачок, А.Э. 2019-11-07T18:36:24Z 2019-11-07T18:36:24Z 2015 Регулирование окончания продувки в кислородно-конвертерном процессе / В.С. Богушевский, А.Э. Скачок // Металл и литье Украины. — 2015. — № 2. — С. 12-15. — Бібліогр.: 7 назв. — рос. 2077-1304 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/160489 669.184 Исследовано повышение производительности кислородного конвертера за счёт определения количества содержания углерода в металле без его повалки и взятия проб. Большой процент плавок после первой повалки требует дополнительной повалки для определения содержания углерода. Это значительно снижает производительность конвертера и качество получаемого металла. За основу было поставлено определение содержания углерода по спектру факела отходящих газов. Разработана блок-схема для определения содержания углерода. Использование данной схемы управления конверторной плавкой позволяет сократить количество дополнительных повалок конвертера на 12 %, что приводит к повышению производительности конвертера. Стаття присвячена підвищенню продуктивності кисневого конвертера за рахунок визначення кількості вмісту вуглецю в металі без його повалки і взяття проб. Великий відсоток плавок після першої повалки вимагає додаткові повалки для визначення вмісту вуглецю, це значно знижує продуктивність конвертера і якість металу, що отримують. За основу було взято визначення вмісту вуглецю за спектром факела відхідних газів. У ході роботи була розроблена блок-схема для визначення вмісту вуглецю. Використання даної схеми управління конверторною плавкою дозволяє скоротити кількість додаткових повалок конвертера на 12%, що призводить до підвищення продуктивності конвертера. The Article is dedicated to increasing productivity BOF (basic oxygen furnace) by determining the amount of carbon in the metal without turndown of convertor and sampling. A large percentage of heats require additional turndown of convertor to determine the carbon content after the first turndown of convertor. This greatly reduces the performance of the converter and the quality of the metal. The determination of the carbon content in the spectrum of the torch off-gas was supplied as a basis. Flowchart for determining the carbon content was developed during experiment. Using this control scheme of converter melting reduces the number of additional turndown of converter on 12%. The result leads to higher performance of the converter. ru Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України Металл и литье Украины Регулирование окончания продувки в кислородно-конвертерном процессе Регулювання кінця продувки в киснево-конвертерному процесі Regulation of the termination of purge in BOF process Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Регулирование окончания продувки в кислородно-конвертерном процессе |
| spellingShingle |
Регулирование окончания продувки в кислородно-конвертерном процессе Богушевский, В.С. Скачок, А.Э. |
| title_short |
Регулирование окончания продувки в кислородно-конвертерном процессе |
| title_full |
Регулирование окончания продувки в кислородно-конвертерном процессе |
| title_fullStr |
Регулирование окончания продувки в кислородно-конвертерном процессе |
| title_full_unstemmed |
Регулирование окончания продувки в кислородно-конвертерном процессе |
| title_sort |
регулирование окончания продувки в кислородно-конвертерном процессе |
| author |
Богушевский, В.С. Скачок, А.Э. |
| author_facet |
Богушевский, В.С. Скачок, А.Э. |
| publishDate |
2015 |
| language |
Russian |
| container_title |
Металл и литье Украины |
| publisher |
Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України |
| format |
Article |
| title_alt |
Регулювання кінця продувки в киснево-конвертерному процесі Regulation of the termination of purge in BOF process |
| description |
Исследовано повышение производительности кислородного конвертера за счёт определения количества содержания углерода в металле без его повалки и взятия проб. Большой процент плавок после первой повалки требует дополнительной повалки для определения содержания углерода. Это значительно снижает производительность конвертера и качество получаемого металла. За основу было поставлено определение содержания углерода по спектру факела отходящих газов. Разработана блок-схема для определения содержания углерода. Использование данной схемы управления конверторной плавкой позволяет сократить количество дополнительных повалок конвертера на 12 %, что приводит к повышению производительности конвертера.
Стаття присвячена підвищенню продуктивності кисневого конвертера за рахунок визначення кількості вмісту вуглецю в металі без його повалки і взяття проб. Великий відсоток плавок після першої повалки вимагає додаткові повалки для визначення вмісту вуглецю, це значно знижує продуктивність конвертера і якість металу, що отримують. За основу було взято визначення вмісту вуглецю за спектром факела відхідних газів. У ході роботи була розроблена блок-схема для визначення вмісту вуглецю. Використання даної схеми управління конверторною плавкою дозволяє скоротити кількість додаткових повалок конвертера на 12%, що призводить до підвищення продуктивності конвертера.
The Article is dedicated to increasing productivity BOF (basic oxygen furnace) by determining the amount of carbon in the metal without turndown of convertor and sampling. A large percentage of heats require additional turndown of convertor to determine the carbon content after the first turndown of convertor. This greatly reduces the performance of the converter and the quality of the metal. The determination of the carbon content in the spectrum of the torch off-gas was supplied as a basis. Flowchart for determining the carbon content was developed during experiment. Using this control scheme of converter melting reduces the number of additional turndown of converter on 12%. The result leads to higher performance of the converter.
|
| issn |
2077-1304 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/160489 |
| citation_txt |
Регулирование окончания продувки в кислородно-конвертерном процессе / В.С. Богушевский, А.Э. Скачок // Металл и литье Украины. — 2015. — № 2. — С. 12-15. — Бібліогр.: 7 назв. — рос. |
| work_keys_str_mv |
AT boguševskiivs regulirovanieokončaniâproduvkivkislorodnokonverternomprocesse AT skačokaé regulirovanieokončaniâproduvkivkislorodnokonverternomprocesse AT boguševskiivs regulûvannâkíncâproduvkivkisnevokonverternomuprocesí AT skačokaé regulûvannâkíncâproduvkivkisnevokonverternomuprocesí AT boguševskiivs regulationoftheterminationofpurgeinbofprocess AT skačokaé regulationoftheterminationofpurgeinbofprocess |
| first_indexed |
2025-11-25T23:08:57Z |
| last_indexed |
2025-11-25T23:08:57Z |
| _version_ |
1850578968538775552 |
| fulltext |
12 МЕТАЛЛ И ЛИТЬЁ УКРАИНЫ № 2 (261) ’2015
деляют длительность продувки, необходимую для
получения заданного содержания углерода с исполь-
зованием балансовых и балансово-статистических
методов. Спектр излучения газов, выходящих из гор-
ловины конвертера, контролируют после прекраще-
ния продувки и при получении спектра, характерного
для содержания углерода, превышающего заданное
значение, производят додувку, длительность которой
рассчитывают от минимального содержания углеро-
да, соответствующего данному виду спектра.
После прекращения продувки, как известно, про-
цесс обезуглероживания некоторое время происходит
за счёт шлака и кислорода, растворённого в металле.
Из горловины конвертера выделяется газ, содержание
пыли в котором на 1,5-2,0 порядка ниже, чем во время
продувки. Уменьшение содержания пыли в факеле,
наблюдаюшееся при отсутствии кислородной струи,
и следовательно, высокотемпературной реакционной
зоны, происходит из-за того, что как испарение ме-
талла, так и вынос механических частиц пыли в этих
условиях незначительны по сравнению с условиями,
существующими во время продувки. Поэтому пламя,
выделяющееся после прекращения продувки, имеет
более чёткий линейчатый спектр, вид которого связан
с содержанием углерода в металле.
Решение поставленной задачи основано на ис-
пользовании полученных закономерностей. При та-
ком решении контролируют спектр, имеющий более
слабый сплошной фон, на котором точнее и надеж-
нее и полосы, ввиду того, что увеличивается отноше-
ние полезного сигнала (интенсивность линий и по-
лос) – шум (интенсивность сплошного фона). Так как
вид линейчатого спектра связан с содержанием угле-
рода, то увеличивается точность контроля процесса
обезуглероживания. Это позволяет исключить из цик-
ла плавки время на отбор и анализ пробы в основном
для средне- и низкоуглеродистых марок сталей.
Так как кислород, запасённый ванной, при прекра-
щении продувки быстро расходуется, количество га-
зов, выходящих из горловины конвертера, уменьша-
ется, спектр слабеет, контроль спектра необходимо
В
ведение. Существующие методы контроля со-
держания углерода [1-4] не обеспечивают по-
падание плавки с первой повалки в заданные
пределы, обусловленные выплавляемой маркой
стали. Около 20-40 % плавок требуют после первой
повалки додувки [5]. Иногда таких корректирующих
операций производится несколько в течение плавки.
Особенно часто корректирующие операции требует-
ся произвести при выплавке марок сталей с высо-
ким содержанием углерода. Учитывая то, что каждая
такая операция требует повалки конвертера, взятия
пробы металла, её анализа, производительность
конвертера снижается, что также сказывается на ка-
честве выплавляемого металла [6].
В бессемеровских конвертерах содержание угле-
рода определяли по спектру пламени [7]. Однако
при переходе на продувку кислородом наблюдение
за линией и полосой в спектре излучения отходящих
газов было затруднено из-за сильного сплошного фо-
на, приближающего излучение факела к излучению
абсолютно чёрного тела.
Нами проводились исследования в направле-
нии возможности использования информации о
спектре пламени для контроля кислородно-конвер-
терного процесса.
Исследования, представленные в статье, проводи-
лись в Национальном техническом университете Укра-
ины «Киевский политехнический институт» по темам
«Принципы создания математической модели систе-
мы управления кислородным конвертером» и «Мате-
матические модели и алгоритмы системы управления
кислородным конвертером», Государст венные реги-
страционные номера 0109U001838 и 0110U002880.
Постановка задачи. Целью исследований являет-
ся изучение поведения отходящих газов в газоходе с
целью нахождения зависимости параметров отходя-
щих газов в газоходе и содержания углерода в ванне
конвертера в момент прекращения продувки.
Результаты исследований. Решение задачи ос-
новано на контроле входных и выходных параметров
плавки, включая спектр излучения, по которым опре-
УДК 669.184
В. С. Богушевский, А. Э. Скачок
Национальный технический университет Украины «КПИ», Киев
Регулирование окончания продувки
в кислородно-конвертерном процессе
Исследовано повышение производительности кислородного конвертера за счёт определения количества
содержания углерода в металле без его повалки и взятия проб. Большой процент плавок после первой
повалки требует дополнительной повалки для определения содержания углерода. Это значительно снижает
производительность конвертера и качество получаемого металла. За основу было поставлено определение
содержания углерода по спектру факела отходящих газов. Разработана блок-схема для определения содержания
углерода. Использование данной схемы управления конверторной плавкой позволяет сократить количество
дополнительных повалок конвертера на 12 %, что приводит к повышению производительности конвертера.
Ключевые слова: кислородный конвертор, повалка, содержание углерода, отходящие газы, продувка,
додувка, сталь
13МЕТАЛЛ И ЛИТЬЁ УКРАИНЫ № 2 (261) ’2015
лучения газов, выходящих из горловины после пре-
кращения продувки, присутствуют синие линии, то
количество кислорода на додувку рассчитывают от
содержания углерода 0,25 % по выражению
где V – расход кислорода на додувку, нм3; Сз – задан-
ное содержание углерода.
После проведения додувки операцию по контролю
спектра отходящих газов повторяют. При отсутствии
синих линий в указанной выше области спектра про-
изводят повалку конвертера и отбирают пробу метал-
ла для анализа.
Устройство регулирования окончания продувки
(рисунок) содержит вычислительно-управляющий
блок 1, измеритель 2 расхода дутья, измеритель 3
расстояния от сопла фурмы до уровня спокойной
ванны, измеритель 4 перепада температуры воды
на входе и выходе фурмы, блок 5 ввода начальных
условий, анализатор спектра 6, измеритель 7 содер-
жания СО и СО2 в отходящих газах, измеритель 8
температуры отходящих газов, измеритель 9 расхо-
да отходящих газов, датчик 10 расхода дутья, газо-
отборное устройство 11, регулирующий клапан 12,
датчик 13 расхода отходящих газов, датчик 14 рас-
стояния от сопла фурмы до уровня спокойной ванны,
исполнительный механизм 15, датчик 16 температу-
ры отходящих газов, фурму 17, датчик 18 перепада
температуры воды на входе и выходе фурмы, газо-
ход 19, спектральный прибор 20, конвертер 21.
Перед продувкой в блоке 5 устанавливают значе-
ние массы чугуна и лома на плавку и заданное конеч-
ное содержание углерода, определяемое маркой ста-
ли. В процессе продувки измеряют расход отходящих
газов датчиком 13 и измерителем 9, содержание СО и
СО2 отборным устройством 11 и измерителем 7, рас-
ход дутья датчиком 10 и измерителем 2, расстояние от
сопла фурмы до уровня спокойной ванны датчиком 14
и измерителем 8, перепад температуры воды на вхо-
де и выходе фурмы датчиком 18 и измерителем 2.
По результатам измерений по формулам (1) и (2)
в вычислительно-управляющем блоке 1 непрерывно
вычисляют содержание углерода. При достижении
заданного расчётного содержания углерода прекра-
щают продувку, подавая сигнал на закрытие клапана
12 и поднятие фурмы исполнительным механизмом
15. Одновременно подают сигнал на контроль спек-
тра излучения прибором 20 и анализатором спектра
9. Сигнал обрабатывают в блоке 1, и при наличии ха-
рактерных спектральных линий производят додувку
без взятия пробы. Продолжительность додувки опре-
деляют в блоке 1 по формуле (4). После проведения
додувки операции по контролю спектра повторяют,
и в случае отсутствия характерных линий произво-
дят повалку конвертера, отбирают пробу на анализ.
Результаты анализа вводят в блок 1, после чего рас-
считывают поправку к расчёту на следующую плавку.
Испытание макета, реализующего предлагаемое
техническое решение, показало, что использование
осуществлять непосредственно после прекращения
подачи кислорода в ванну.
Плавку ведут следующим образом: измеряют
входные и выходные параметры процесса, на осно-
вании которых по балансово-статистическому методу
вычисляют скорость обезуглероживания по формуле
где vc – скорость обезуглероживания, %/мин; СО,
СО2 – содержание окиси и двуокиси углерода в отхо-
дящих газах соответственно, %; тч, тл – масса чугу-
на и лома соответственно, т; vг – расход отходящих
газов, нм3/мин; v – расход дутья, нм3/мин; tфак – тем-
пература отходящих газов, °С; Dtф – перепад тем-
пературы воды на входе и выходе фурмы, °С; Н –
расстояние от сопла фурмы до уровня спокойной
ванны, м; a1…a5 – статистические коэффициенты,
определяемые конструкцией конвертера и фурмы,
садкой конвертера, интенсивностью продувки, тех-
нологическим режимом.
Для условий 160-тонного конвертера, четырехсопло-
вой фурмы с углом наклона сопел к вертикали 15°, ин-
тенсивности продувки 2,25…2,75 м3/(т·мин) коэффици-
енты равны a1 = 0,00123 т/м3; a2 = 0,000267 %/(м3·мин);
a3 = –0,0000138 %/(оС·мин); a4 = – 0,00239 %/(оС·мин);
a5 = – 0,049 %/(м·мин).
Составляя уравнение материального баланса для
углерода, находят его значение для каждого момента
времени, вводя статистическую поправку
где Срі – расчётное содержание углерода для і-той
плавки, %; Сч – содержание углерода в чугуне, %;
DС – статистическая поправка к расчёту, учитываю-
щая опыт предыдущих плавок, %.
где (Сф(i-1) – Ср(i-1)) – разность между фактическим и
расчётным содержанием углерода для (i-1)-й плавки.
При достижении заданного содержания углерода,
найденного расчётным путём по формулам (1) и (2),
продувку прекращают, и контролируют спектр излуче-
ния газов, выходящих из горловины после прекраще-
ния продувки и при получении спектра, характерного
для содержания углерода, превышающего заданное,
производят додувку без отбора пробы. При этом из
цикла продувки исключается время, необходимое
для отбора пробы и её анализ, что способствует по-
вышению производительности конвертера. Продол-
жительность додувки определяют по балансу кисло-
рода, подсчитываемого от минимального содержания
углерода, характерного для данного вида спектра.
Так для 160-тонных конвертеров, если в спектре из-
2
c 1 г 2 3 фак 4 ф 5
ч л
,
CO COv v v t t H
m m
+
= α + α + α + α ∆ + α
+
2
c 1 г 2 3 фак 4 ф 5
ч л
,
CO COv v v t t H
m m
+
= α + α + α + α ∆ + α
+
(1)
р ч c
0
,С Ci C v d
τ
= − τ + ∆∫ (2)
ф( 1) p( 1) ф( 1) р( 1) ,С 0,25sign(C C ) С Сi i і і− − − −∆ = − − (3)
3 3
3 3
450 1800C , при С 0,1%
630 3600C , при С 0,1%,
v
−
=
− ≤
(4)
>
14 МЕТАЛЛ И ЛИТЬЁ УКРАИНЫ № 2 (261) ’2015
предлагаемого способа контроля и ре-
гулирования кислородно-конвертерного
процесса позволяет сократить количе-
ство промежуточных повалок преимуще-
ственно для низко- и среднеуглеродистых
марок сталей на 12 %, что позволило уве-
личить производительность конвертера.
Выводы
Контроль спектра излучения отходя-
щих газов в момент прекращения про-
дувки позволяют определить содержа-
ние углерода в ванне конвертера без
его повалки и взятия пробы, что суще-
ственно повышает производительность
конвертера.
Дальнейшие исследования будут про-
водиться в направлении включения пред-
лагаемого решения в АСУ ТП конвертер-
ной плавки.
2 3 4 5 6 7
1
Кислородд
д
12
10
14
20
19
21
13
11
16
Блок-схема устройства
15
17
8 9
18
Блок-схема устройства
1. Богушевский В. С. АСУТП производства стали в конвертерах / В. С. Богушевский, Н. А. Рюмшин, Н. А. Сорокин. – К.:
«Техніка», 1991. – 180 с.
2. Бойченко Б. М Конвертерне виробництво сталі (теорія, технологія, якість сталі, конструкція агрегатів, рециркуляція
матеріалів і екологія) / Б. М. Бойченко, В. Б. Охотський, П. С. Харлашин. Підручник. – Дніпропетровськ: РВА «Дніпро-ВАЛ»,
2004. – 454 с.
3. Богушевський В. С. Контроль динаміки ванни по ходу продувки як складова системи керування конвертерною плав-
кою / В. С. Богушевський, К. В. Єгоров // Наукові вісті НТУУ «КПІ». – 2013. – № 1. – С. 51-56.
4. Богушевський В. С. Обезуглероживание стали как основной параметр оптимального управления ККП / В. С. Богушев-
ский, С. Г. Мельник, С. В. Жук // Металл и литьё Украины. – 2014. – № 2. – С. 14-16.
5. Богушевський В. С. Математическая модель АСУ конвертерной плавкой / В. С. Богушевский, Ю. В. Оробцев, Н. А. Рюм-
шин, Н. А. Сорокин. – К.: НПК «Киевский институт автоматики», 1996. – 212 с.
6. Вплив параметрів устаткування конвертера на собівартість сталі / Богушевський В.С., Сухенко В.Ю., Кадигроб С.В.,
Шульга А.О. // Наукові вісті НТУУ «КПІ». – 2014. – № 1. – С. 42-46.
7. Чернега Д. Ф. Основи металургійного виробництва металів і сплавів: Підручник / Д. Ф. Чернега, В. С. Богушевський,
Ю. Я. Готвянський та ін.; За ред. Д.Ф.Чернеги, Ю. Я. Готвянського. – К.: Вища школа, 2006. – 503 с.
ЛИТЕРАТУРА
Стаття присвячена підвищенню продуктивності кисневого конвертера за рахунок визначення кількості вмісту вуглецю
в металі без його повалки і взяття проб. Великий відсоток плавок після першої повалки вимагає додаткові повалки для
визначення вмісту вуглецю, це значно знижує продуктивність конвертера і якість металу, що отримують. За основу
було взято визначення вмісту вуглецю за спектром факела відхідних газів. У ході роботи була розроблена блок-схема
для визначення вмісту вуглецю. Використання даної схеми управління конверторною плавкою дозволяє скоротити
кількість додаткових повалок конвертера на 12%, що призводить до підвищення продуктивності конвертера.
Богушевський В. С., Скачок О. Е.
Регулювання кінця продувки в киснево-конвертерному процесіАнотація
Ключові слова
кисневий конвертор, повалка, вміст вуглецю, відхідні гази, продувка, додувка, сталь
15МЕТАЛЛ И ЛИТЬЁ УКРАИНЫ № 2 (261) ’2015
Bogushevskiy V., Skachok A.
Regulation of the termination of purge in BOF processSummary
The Article is dedicated to increasing productivity BOF (basic oxygen furnace) by determining the amount of carbon in the
metal without turndown of convertor and sampling. A large percentage of heats require additional turndown of convertor to
determine the carbon content after the first turndown of convertor. This greatly reduces the performance of the converter
and the quality of the metal. The determination of the carbon content in the spectrum of the torch off-gas was supplied
as a basis. Flowchart for determining the carbon content was developed during experiment. Using this control scheme of
converter melting reduces the number of additional turndown of converter on 12%. The result leads to higher performance
of the converter.
BOF, turndown, content of carbon, off-gas, purge, further blowing, steelKeywords
Поступила 23.02.2015
ВНИМАНИЮ АВТОРОВ И ПОДПИСЧИКОВ!
Порядок приёма статей в редакцию журнала
«Металл и литьё Украины»
В журнале «Металл и литьё Украины» публикуются результаты
исследований, которые ранее не издавались и законченные
экспериментальные работы, оформленные в виде статей.
Статьи публикуются на русском языке.
Комплект документов, необходимых для регистрации статьи:
• один экземпляр рукописи (включая: УДК; организацию; ФИО авторов,
резюме и ключевые слова (не меньше 6-ти) на 3-х языках – русском,
украинском и английском; таблицы; рисунки и подписи к ним, а также
список литературы), пронумерованной с первой до последней страницы и
подписанной на последней странице текста всеми авторами,
а также электронный вариант статьи;
• соглашение о передаче авторских прав,
подписанное всеми авторами и рецензия на статью
• сведения об авторах (ФИО – полностью)
В электронном виде по е-mail: mlu@ptima.kiev.ua предоставляются:
• рукопись, идентичная бумажной версии (просьба называть файл по
фамилии первого автора статьи, например, sidorov.doc или Сидоров. doc );
• все иллюстрации в чёрно-белом варианте в одном из стандартных
графических форматов «tif» или «jpeg»;
• информация об авторах: фамилии, имена и отчества всех авторов,
выделив одного из них, с кем следует вести переписку, факс и номер
телефона (с кодом), а также названия учреждений,
в которых выполнена работа.
|