ТЕХНИЧЕСКИЕ И ЭКОНОМИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ УЛУЧШЕНИЯ КОНВЕРТЕРНОГО ПРОЦЕССА ЗА СЧЕТ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ВСПОМОГАТЕЛЬНОЙ ФУРМЫ ДЛЯ ОТБОРА ПРОБ И ЗАМЕРА ТЕМПЕРАТУРЫ

Система с вспомогательной измерительной фурмой Mannesmann Demag (MDH) совместно с моделью продувки Blocon делает возможным выборочный контроль процесса на всех стадиях. Таким образом, достигаются повышенные требования, связанные с получением высокоэкономичной и высококачественной работы в кислородноконвертерном производстве.

За последние 10 лет отмечен значительный прогресс в разработке автоматизированной системы управления процессом и средств измерений для конвертеров. Все более ужесточающиеся требования к качеству стали, снижение энергозатрат и все более тесная конкуренция на рынке стали вынуждают использовать каждую возможность в оптимизации производства стали с целью все большего удовлетворения требований заказчиков.

MDH разработала систему с измерительной фурмой, которая дает возможность проводить измерения в расплаве в течение оптимального периода времени. Из общего количества 430 млн. т стали, выплавленной в кислородных конвертерах, ~ 150 млн. т было выплавлено по технологии с применением измерительной фурмы.

Существует отчетливая тенденция к увеличению заказов на такие системы, что подтверждается конкретными запросами. Измерительная фурма обеспечивает улучшение экономических показателей и качества продукции.

Система позволяет сэкономить время; сократить количество расходуемых материалов; с большей точностью получить заданные параметры продукции; достичь улучшения качества продукции.

Применение системы с измерительной фурмой позволяет успешно обеспечить статическое и динамическое управление процессом. Система с измерительными фурмами дает возможность по программе автоматизированного контроля процессов определить и измерить заблаговременно такие данные плавки, как температура, содержание углерода и кислорода в предварительно заданный момент времени непосредственно перед концом продувки.

Сигналы от полученных измерений передаются на компьютер для сравнения с предварительно установленными данными. По результату сравнения определяют необходимое количество вдуваемого кислорода и количество охлаждающих добавок для получения готового к выпуску металла требуемого качества.

Разработанная машина для отбора проб позволяет с помощью измерительной фурмы проводить замеры без прекращения продувки приблизительно за 60 с до ее завершения и сразу же после этого провести окончательное определение параметров расплава.?

Поскольку все технологические данные о плавке сохраняются в памяти компьютера, ход процесса определяется заранее в зависимости от сорта стали и требуемой специальной обработки, а работа оператора по проведению плавки реально и по существу удовлетворяет основным предварительно заданным значениям, исходя из необходимости получения требуемого качества стали.

Система с измерительной фурмой для отбора проб газа и измерение температуры в потоке обеспечивают дополнительные преимущества, а именно: длительность плавки может быть сокращена в зависимости от принятого способа ведения процесса на 6—13 мин, так как исключается необходимость наклонов конвертера для отбора проб и замера температуры, а также регулярных додувок плавки (рис.1); большая доля скрапа и меньшая доля чугуна; уменьшение расхода кислорода; меньший расход алюминия и ферромарганца; уменьшение расхода огнеупоров; увеличение выхода годного; уменьшение содержания азота.

Большая приближенность к заданным параметрам, таким как температура и т.д., делает необязательным заливку дополнительного количества чугуна, используемого как температурный буфер и, соответственно, увеличивает расход скрапа. Допустимое приближение к заданным параметрам позволяет уменьшить расход чугуна на 5—10 кг/т и соответственно увеличить расход скрапа на 10 кг/т (максимально). Допустимое уменьшение температуры на ~ 20 °С позволяет сократить расход кислорода. В зависимости от массы плавки необходимый расход кислорода может быть уменьшен до 2 мУт.

Меньший расход алюминия и ферромарганца диктуется из факта, что непосредственно перед окончанием продувки содержание углерода уменьшается (рис.2) и одновременно содержание кислорода достигает максимального значения (рис.З).

Очень важным является знание действительного значения содержания кислорода с целью определения количества раскислителей, добавляемых в плавку.

В соответствии с химическими реакциями на этой стадии можно получить экономию ~ 1 кг алюминия и 50—60 кг ферромарганца за одну плавку. В зависимости от способа работы достигается экономия огнеупорных материалов до 20%, так как время плавки короче, температурный уровень ниже, шлак имеет меньшую агрессивность в связи с уменьшением додувок и соответствующим снижением перехода железа в шлак.

Уменьшение количества железа в шлаке из за устранения постоянных додувок автоматически увеличивает выход годного. Каждая повторная продувка — рост растворенного азота, переходящего из окружающего воздуха в жидкую сталь в связи с отсутствием противоположного воздействия выделяющегося из металла оксида углерода. Таким образом, при уменьшении количества повторных продувок уменьшается количество растворенного азота.?

Следует упомянуть также о сокращении ручного труда и безопасности рабочих, особенно в связи с тем, что отпадает необходимость ручного отбора проб и замера температуры и меньшие усилия требуются для наблюдения за работой конвертера.

Все изложенные преимущества можно получить при использовании системы с измерительной фурмой в комплексе с ее механическим, электрическим и металлургическим оборудованием, а также автоматическим управлением процессом.

Управление и слежение за движением измерительной фурмы MDH протекают в соответствии с программой. Работа осуществляется в две стадии. Первая стадия заключается в проверке готовности вставляемого пробоотборника, вторая — непосредственно в измерении и отборе проб и в заключение — в отделении используемого пробоотборника.

Работа системы пробоотбора полностью автоматизирована, и управление всеми движениями осуществляется с помощью логических контроллеров. Все команды по системе пробоотбора подаются из поста управления.

После выбора типа пробоотборника, т.е. выбора метода измерения, оборудование для установки пробоотборника автоматически вынимает пробоотборник из существующего канала обоймы, поворачивает к фурме и нанизывает на фурму. Если пробоотборник в хорошем состоянии и обеспечен правильный контакт с фурмой, подается сигнал о готовности системы пробоотбора. Вместе с командой на начало работы подается сигнал на подачу охлаждающей воды в фурму, уменьшаются расход кислорода в основной кислородной фурме и количество перемешивающего газа в случае донной продувки конвертера, проверяется вертикальность положения конвертера и открывается затвор в камине газоотводящего тракта.

Измерительные приборы, датчики, бесконтактные выключатели, конечные выключатели и т.д. проводят функциональную проверку состояния всех компонентов системы. Команда на начало движения выполняется только в случае, если все заданные условия выполнены. Осуществляемое с помощью логических контроллеров управление обеспечивает замедление движения фурмы перед остановкой в позицию отбора проб. После остановки фурмы в точке отбора стальная крышка пробоотборника расплавляется и осуществляется отбор проб, измерение температур металла и ликвидуса, а также определение содержания в расплаве растворенного кислорода.

В случае простого измерения температуры фурма с пробоотборником остается в позиции замера в течение ~ 3 с и затем подымается вверх. Одновременно восстанавливается нор 38 мальная работа конвертера, что свидетельствует о закрытии затвора в камине; расход воды на фурму уменьшается, восстанавливаются расходы кислорода через основную фурму и газа на донную продувку. После каждого измерения пробоотборник снимается с контактной трубы и сбрасывается пробоотборной машиной в конвертер.

В дополнение к различным программным версиям могут быть вызваны специальные частичные программы, что является важным преимуществом при устранении расстройства в работе конвертера и при проведении работ по обслуживанию.

Система с измерительной фурмой состоит из следующих основных компонентов: подъем ника фурмы компактного типа, включая пневмопривод для аварийной работы в случае отключения электроснабжения; колонны с рельсами для обеспечения точного направления каретки системы.

В качестве варианта используют опорную конструкцию в форме системы с трубным рычажным механизмом, с помощью которого фурма вместе с направляющей колонной и кареткой может быть выведена из зоны камина конвертера: каретку с ходовыми и направляющими роликами и держателем измерительной фурмы; водоохлаждаемую измерительную фурму с ввинчивающейся контактной трубой; обойму с пробоотборниками; оборудование для установки пробоотборников с управлением от логических контроллеров; систему подачи охлаждающей воды и затвор на камине конвертера.

Одной из составляющих оборудования системы с измерительной фурмой MDH является дополнительное оборудование, которое позволяет провести измерения температуры ванны; температуры ликвидуса (содержания углерода); электродвижущей силы (EMF) (содержание кислорода); уровня металла.

Измерения температур металла и ликвидуса и EMF могут быть дополнены одновременным отбором пробы стали. Система MDH доказала свою работоспособность в течение продолжительного времени.

Взаимосвязь с технологическим компьютером, осуществляющим управление циклической работой, возможна через ряд интерфейсов. Получаемые параметры по последовательности работы передаются с компьютера в систему.

Измерительная фурма обычно рассматривается как оптимальное связующее звено с программной системой управления Blocon ("Управление продувкой"), разработанной MDH (рис.4).

Программная система имеет следующие основные черты.

СБОРНИК НАУЧНЫХ ТРУДОВ Черная металлургия России и стран СНГ в XXI веке. Т о м 3, Москва 1994