Способ автоматического управления конвертерной плавкой

 

Изобретение относится к автоматизации поцесса выплавки стали в кислородном конвертере, конкретнее к управлению шлаковым режимом в конвертере во время продувки. Способ автоматического управления конверторной плавкой включает контроль состояния шлака во время продувки по косвенному параметру S(t), сравнение S(t) с заданными по технологии пороговыми значениями и изменение положения фурмы H, расхода кислорода J через фирму, подачу сыпучих в конвертер в зависимости от изменения S(t). 4 з.п.ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к автоматизации процесса выплавки стали в кислородном конвертере, конкретнее к управлению шлаковым режимом в конвертере во время продувки.

Известен способ регулирования образования шлака в конвертере, в котором толщина шлака в период продувки определяется с помощью ЭВМ. К верхней части фурмы прикрепляют два кварцевых датчика, с помощью которых измеряют ускорение фурмы вдоль двух перпендикулярных осей Х и Y в горизонтальной плоскости. ЭВМ оценивает толщину слоя шлака как функцию от среднего ускорения фурмы, равного векторной сумме ускорений вдоль осей Х и Y. В периоды интенсивного шлакообразования выбросы шлака предотвращают опусканием фурмы и понижением расхода кислорода через фурму. Управление шлакообразованием начинают через 8 мин после начала продувки и заканчивают после подачи в конвертер 95% общего количества кислорода.

Недостатком известного способа является отсутствие ранжирования изменения косвенного параметра (ускорения фурмы) во времени, что не позволяет заранее оценивать ситуации, приводящие к выбросам. К недостаткам известного способа также можно отнести ограниченный набор управляющих воздействий, направленный на предотвращение выбросов.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ управления конвертерной плавкой, согласно которому во время продувки измеряют амплитуду акустического сигнала с помощью датчика, установленного в водоохлаждаемом тракте фурмы, на звуковой А₂ и инфразвуковых А₁ частотах. Далее значение отношения А₁/А₂ сравнивают с пороговыми значениями и в зависимости от изменения А₁/А₂ изменяют положение фурмы в конвертере и подачу в него массы загустителя или разжижителя шлака. Кроме того, в известном способе в зависимости от соотношения содержаний СО и СО₂ в отходящих газах изменяют расход кислорода, подаваемого через фурму в конвертер. Данный способ принят за прототип.

Недостатком известного способа является "грубое" ранжирование косвенного параметра (А₁/А₂), характеризующего состояние шлака в конвертере, что не позволяет достаточно точно оценивать состояние шлака, в результате чего снижается эффективность управления шлакообразованием при отработке рассчитанных управляющих воздействий.

Целью изобретения является повышение производительности конвертера за счет увеличения выхода годного путем снижения потерь металла с выносами и выбросами в результате стабилизации режима шлакообразования.

Это достигается за счет того, что в способе автоматического управления конвертерной плавкой, включающем контроль состояния шлака во время продувки по косвенному параметру (S(t)), сравнение S(t) с заданными по технологии пороговыми значениями и изменение положения фурмы (Н), расхода кислорода (I) через фурму, подачу сыпучих в конвертер в зависимости от изменения S(t), дополнительно определяют диапазон изменения S(t) во время продувки, разбивают его на ряд областей (S_i), соответствующих: S_o нормальному состоянию шлака; S₁ склонности шлака к сворачиванию; S₂ предполагаемому сворачиванию шлака; S₃ сворачиванию шлака; S_-1 склонности шлака к выбросам; S_-2 предполагаемым выбросам шлака; S_-3 выбросам шлака; во время продувки определяют область нахождения параметра S(t) и время (Δ t) пребывания его в этой области, при этом, если: S(t) ∈ S_o плавку ведут при заданных по технологии положения фурмы (Н_зад) и расходе (I_зад) кислорода через фурму; S(t) ∈ S_-1 изменяют управляющие воздействия на Δ Н_-1 0,20 0,50 Δ Н* и Δ I_-10;
S(t) ∈ S_-2 изменяют управляющие воздействия на Δ Н_-2 0,60 0,80 Δ Н* и Δ I_-20;
S(t) ∈ S_-3 изменяют управляющие воздействия на Δ Н_-3 Δ Н* и Δ I_-3 Δ I*;
S(t) ∈ S₁ изменяют Δ Н₁ 0,20 0,50 Δ Н**, Δ I₁ 0;
S(t) ∈ S₂ изменяют Δ Н₂ 0,60 0,80 Δ Н** и Δ I₂ 0;
S(t) ∈ S₃ изменяют Δ Н₃ Δ Н** и Δ I₃ Δ I**, где i -3, -2, 2, 3 номер области;
Δ Н_i и Δ I_i изменения положения фурмы в конвертере и расхода кислорода через нее относительно Δ Н_зад и Δ I_зад;
Δ Н* и Δ I* максимально возможное изменение Н и I при i < 0, причем Н изменяют в сторону уменьшения, а I изменяют как в сторону уменьшения, так и в сторону увеличения в зависимости от технологии;
Δ Н** и Δ I** максимально возможные изменения Н и I при i > 0, причем Н изменяют в сторону увеличения, а I изменяют как в сторону увеличения, так и в сторону уменьшения в зависимости от технологии.

Причем, если при изменении положения фурмы и расхода кислорода через фурму при S(t) ∈ S_-3 или S(t) ∈ S₃ через время, равное Δ t_зад, которое составляет 0,5 1,5% от средней продолжительности продувки, отсутствует перемещение S(t) в область с меньшим по абсолютной величине значением i, вводят сыпучие материалы в конвертер, и, если при этом в течение промежутка времени, равного Δ t_зад, S(t) не перемещается в область с меньшим по абсолютной величине значением i, то прекращают автоматическое управление продувкой.

Поставленная цель по п. 2 формулы достигается также за счет того, что, если после изменения управляющих воздействий через время, равное Δ t_зад, S(t) не перемещается в область с меньшим по абсолютной величине значением i, вводят управляющие воздействия, соответствующие нахождению S(t) в области с большим по абсолютной величине значением i, вплоть до области S₃ или S_-3.

Поставленная цель по п. 3 формулы достигается также за счет того, что управляющие воздействия осуществляют, начиная со времени, соответствующего подаче 20 25% суммарного расхода (Σ О₂) кислорода на продувку и заканчивают после подачи 85 95% Σ О₂.

Поставленная цель по п. 4 формулы достигается также за счет того, что при сворачивании шлака в качестве сыпучего материала используют разжижитель шлака, а при выбросах загуститель шлака.

Поставленная цель по п. 5 формулы достигается также за счет того, что, если в условиях комбинированной продувки при подаче кислорода сверху через фурму и нейтрального газа снизу через донные фурмы управляющие воздействия в виде изменения положения фурмы и расхода кислорода через фурму, соответствующие S(t) ∈ S_-3 или S(t) ∈ S₃, через время, равное Δ t_зад, не приводят к перемещению S(t) в область с меньшим по абсолютной величине значением i, изменяют расход нейтрального газа через донные фурмы в соответствии с технологией и, если при этом через время, равное Δ t_зад, S(t) не перемещается в область с меньшим по абсолютной величине значением i, вводят сыпучие материалы в конвертер.

На чертеже приведено изменение амплитуды сигнала косвенного параметра S(t) во время продувки, а также управляющие воздействия в виде изменения положения фурмы; на фиг. 1 приняты следующие обозначения: НПП начальный период продувки; ОПП основной период продувки; ЗПП заключительный период продувки.

Способ, согласно изобретения, используется в основной период продувки, поскольку в период НПП производится наведение шлака в конвертере, а в период ЗПП косвенный параметр S(t), например, скорость окисления углерода, может быть непредставительным, т.е. не отражать с достаточной достоверностью состояние шлака в конвертере.

С момента t_o начала основного периода продувки (ОПП) до момента t < t₁, S(t) ∈ S_o, т.е. шлак находился в нормальном состоянии. Этому соответствовало заданное по технологии положение фурмы Н_зад и расход I_зад кислорода через фурму. В момент t t₁ сигнал косвенного параметра S(t) перемещается в область S₁, т. е. S(t) ∈ S₁. Нахождение параметра S(t) в области S₁ соответствует склонности шлака к сворачиванию. Согласно изобретению изменили положение фурмы на величину, равную Δ Н₁ 0,20 0,50 Δ Н**, т.е. установили (подняли) фурму в положение Н Н_зад + 0,20 0,50 Δ Н**. Через время Δ t (t₂ t₁) < Δ t_задпараметр S(t) переместился из области S₁ в область S_o, что соответствует нормальному состоянию шлака. Соответственно фурму установили в исходное положение Н Н_зад. В момент t t₃ сигнал параметра S(t) перемещается в область S_-1, что соответствует склонности шлака к выбросам. Согласно изобретению, фурму установили (опустили) в положение Н Н_зад 0,20 0,50 Δ Н*.

Поскольку после изменения управляющего воздействия через время Δ t (t₄ t₃) > Δ t_зад параметр S(t) не переместился в область S_o, фурму установили (опустили) в положение Н Н_зад 0,60 0,80 Δ Н*, т.е. "усилили" управляющее воздействие. Через время Δ t (t₅ t₄) < Δ t_зад, параметр S(t) переместился в область S_o, после чего фурму установили в исходное положение Н Н_зад.

В качестве косвенного параметра S(t) может использоваться любой параметр, характеризующий состояние шлака в конвертере, например амплитуда акустических колебаний в газоотводящем тракте, амплитуда вибросмещений корпуса конвертера или кислородной фурмы, скорость обезуглероживания, уровень шлакометаллического расплава в конвертере на основе радиоизотопных, лазерных, СВЧ-методов и т.д. либо некоторая совокупная оценка, учитывающая информативность (достоверность) каждого из измеряемых косвенных параметров.

Формула изобретения

СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ КОНВЕРТЕРНОЙ ПЛАВКОЙ, включающий контроль состояния шлака во время продувки по косвенному параметру S (t), сравнение параметра S (t) с заданными по технологии пороговыми значениями и изменение положения фурмы H, расхода I кислорода через фурму, подачу сыпучих в конвертер в зависимости от изменения параметра S (t), отличающийся тем, что дополнительно определяют диапазон изменения параметра S (t) во время продувки, разбивают его на ряд областей S_i, соответствующих S₀ нормальному состоянию шлака, S₁ склонности шлака к сворачиванию, S₂ - предполагаемому сворачиванию шлака, S₃ сворачиванию шлака, S_-1 склонности шлака к выбросам, S_-2 предполагаемым выбросам шлака, S_-3 выбросам шлака, во время продувки определяют область нахождения параметра S (t) и продолжительность Δt пребывания его в этой области, при этом, если:
S(t) ∈ S_o плавку ведут при заданных по технологии положения фурмы H_зад и расхода I_зад кислорода через фурму;
S(t) ∈ S_-1 изменяют управляющие воздействия на ΔH_-1= (0,2-0,5)ΔH^* и ΔI_-1= 0,
S(t) ∈ S_-2 изменяют управляющие воздействия на ΔH_-2= (0,6-0,8)ΔH^* и ΔI_-2= 0,
S(t) ∈ S_-3 изменяют управляющие воздействия на ΔH_-3= ΔΗ^* и ΔI_-3= ΔI^*,
S(t) ∈ S₁ изменяют управляющие воздействия на ΔH₊₁= (0,2-0,5)ΔH^** и ΔI₁= 0,
S(t) ∈ S₂ изменяют управляющие воздействия на ΔH₂= (0,6-0,8)ΔH^** и ΔI₂= 0,
S(t) ∈ S₃ -изменяют управляющие воздействия на ΔH₃= ΔH^** и ΔI₃= ΔI^**,
где i -3, -2, 2, 3 номер области;
ΔH_i и ΔI_i изменение положения фурмы в конвертере и расхода кислорода через нее относительно H_зад и I_зад;
ΔH^* и ΔI^* максимально возможные изменения H и I при выбросах шлака (i < 0), причем H изменяют в сторону уменьшения, а I как в сторону уменьшения, так и в сторону увеличения в зависимости от технологии;
ΔH^** и ΔI^** максимально возможные изменения H и I при сворачивании шлака (i < 0), причем H изменяют в сторону увеличения, а I как в сторону увеличения, так и в сторону уменьшения в зависимости от технологии,
причем, если при изменении положения фурмы и расхода кислорода через фурму при S(t) ∈ S_-3 или S(t) ∈ S₃ через промежуток времени Δt_зад, составляющий 0,5 1,5% от средней продолжительности продувки, отсутствует перемещение S (t) в область с меньшим по абсолютной величине значением i, вводят сыпучие материалы в конвертер и, если при этом S (t) в течение промежутка времени Δt_зад не перемещается в область с меньшим по абсолютной величине значением i, то прекращают автоматическое управление продувкой.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что, если после изменения управляющих воздействий через промежуток времени Δt_зад S (t) не перемещается в область с меньшим по абсолютной величине значением i, вводят управляющие воздействия, соответствующие нахождению S (t) в области с большим по абсолютной величине значением i, вплоть до области S_-3 или S₃.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что управляющие воздействия осуществляют, начиная с времени, соответствующего подаче 20 25% от суммарного расхода (ΣO₂) кислорода на продувку и заканчивают после подачи 85-95% ΣO₂
4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при сворачивании шлака в качестве сыпучего материала используют разжижитель шлака, а при выбросах - загуститель шлака.

5. Способ по п 1, отличающийся тем, что, если в условиях комбинированной продувки при подаче кислорода сверху и нейтрального газа снизу через донные фурмы управляющие воздействия в виде изменения положения фурмы и расхода кислорода через фурму, соответствующих S(t) ∈ S_-3 или S(t) ∈ S₃, через промежуток времени Δt_зад не приводят к перемещению S (t) в область с меньшим по абсолютной величине значением i, изменяют расход нейтрального газа через донные фурмы в соответствии с технологией и, если при этом через промежуток времени Δt_задS(t) не перемещается в область с меньшим по абсолютной величине значением i, вводят сыпучие материалы в конвертер.

РИСУНКИ

Рисунок 1