СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ УРОВНЯ МЕТАЛЛА СПОКОЙНОЙ ВАННЫ КОНВЕРТЕРА

Предлагаемое изобретение относится к области автоматизации конвертерного производства металла и может быть использовано в автоматизированном управлении кислородной продувкой при выплавке металла в конвертере.

Известен способ измерения уровня металла спокойной ванны конвертера[1], основанный на свойстве измерительной трубки расплавляться в месте контакта с расплавом металла. Данный способ осуществляется с помощью устройства для измерения параметров жидкого металла, включающего водоохлаждаемую фурму с измерительным блоком и кронштейном, закрепленным на наконечнике фурмы, в наконечнике которого установлена измерительная трубка.

Недостатком известного способа является то, что после каждого замера необходимо заменять обгоревшую измерительную трубку, что ведет к увеличению продолжительности плавки, увеличению эксплуатационных затрат.

Известен способ контроля изменения графика окисленности и графика положения (по высоте) измерительной фурмы в процессе замера, сравнения и анализа этих графиков. [2], который осуществляется с помощью устройства для измерения уровня металла в конвертере. В момент скачкообразного изменения окисленности фиксируется положение измерительной фурмы, определяется высота в данный момент времени, т.е. уровень спокойной ванны жидкого металла в конвертере относительно неподвижного элемента конструкции конвертера, принятого за точку отсчета.

Недостатком данного способа измерения уровня металла спокойной ванны конвертера является необходимость установки дополнительной измерительной фурмы. Кроме того, требуется дополнительное время на установку датчика окисленности на измерительную фурму перед каждым замером.

В качестве наиболее близкого аналога (прототипа) принят способ, изложенный в [3],с использованием микроволновой техники (МКВ)для измерения уровня жидкой ванны в конвертере в межпродувочные периоды, в которой измеряется уровень футеровки дна, жидкой ванны после заливки чугуна, процесс осаждения ванны после окончания продувки, уровень спокойной ванны. По разнице между расстояниями от датчика до зеркала спокойной ванны перед сливом металла на первой плавке и любой последующей определяется корректировка положения кислородной фурмы конвертера.

Недостатком данного способа измерения уровня металла спокойной ванны конвертера является то, что определяется уровень расплава, в верхней части которого находится слой шлака. Металл находится под слоем шлака. Толщина слоя шлака может колебаться в больших пределах, что вносит соответствующую погрешность в определение уровня металла спокойной ванны конвертера.

Основной задачей, на решение которой направлено изобретение, является повышение точности определения уровня металла спокойной ванны конвертера.

Поставленная задача решается с помощью предлагаемого способа измерения уровня металла спокойной ванны конвертера, с использованием информации о замеренных расстояниях с помощью МКВ техники, который, как и прототип включает измерение уровня расплава после окончания продувки и уровня футеровки дна конвертера после слива шлака.

В отличие от прототипа, в предлагаемом способе перед замером уровня футеровки дна конвертера дополнительно измеряют уровень шлака после слива металла конвертера и по замеренным данным методом регрессионного анализа рассчитывают уравнение связи Н_МОД=0,197921+0,960706Н_Ш+М - 0,6377Н_Ш+0,668Н_ДНА, где 0,197921 - свободный член; 0,960706; 0,6377 - коэффициенты, Н_Ш+М - уровень расплава, Н_Ш - уровень шлака, Н_ДНА - уровень футеровки дна конвертера, при этом среднее квадратичное отклонение между уровнем металла спокойной ванны конвертера, рассчитанным по модели и уровнем металла спокойной ванны конвертера, замеренным трубкой составляет 0,04 м или 0,5%.

Сущность предлагаемого способа измерения уровня металла спокойной ванны конвертера заключается в том, что производят измерение уровня расплава после окончания продувки и уровня футеровки дна конвертера после слива шлака. Перед замером уровня футеровки дна конвертера дополнительно измеряют уровень шлака после слива металла конвертера и по замеренным данным методом регрессионного анализа рассчитывают уравнение связи Н_МОД=0,197921+0,960706Н_Ш+М - 0,6377Н_Ш+0,668Н_ДНА, где: 0,197921 - свободный член; 0,960706; 0,6377 - коэффициенты, Н_Ш+М - уровень расплава, Н_Ш - уровень шлака, Н_ДНА - уровень футеровки дна конвертера, при этом среднее квадратичное отклонение между уровнем металла спокойной ванны конвертера, рассчитанным по модели и уровнем металла спокойной ванны конвертера, замеренным трубкой составляет 0,04 м или 0,5%.

Перечисленные новые существенные признаки изобретения в совокупности с известными позволяют получить технический результат, заключающийся в более точном измерении уровня металла спокойной ванны конвертера.

Сущность предлагаемого способа измерения уровня металла спокойной ванны конвертера поясняется чертежами, где на фиг. 1 - изображена установка, с помощью которой осуществляется предлагаемый способ, на фиг. 2 - представлен график, на котором изображены рассчитанные по модели и замеренные трубкой уровни металла спокойной ванны конвертера 160 т.

Установка, с помощью которой осуществляется предлагаемый способ, состоит из конвертера 1, газохода 2 с фурменным окном 3.

Способ измерения уровня металла спокойной ванны конвертера осуществляют следующим образом.

С помощью МКВ техники измеряют уровень расплава после окончания продувки, уровень футеровки дна конвертера 1 после слива шлака.

Перед замером уровня футеровки дна конвертера 1 дополнительно измеряют уровень шлака после слива металла конвертера 1и по замеренным данным методом регрессионного анализа рассчитывают уравнение связи Н_МОД=0,197921+0,960706Н_Ш+М - 0,6377Н_Ш+0,668Н_ДНА, где 0,197921 - свободный член; 0,960706; 0,6377 - коэффициенты, Н_Ш+М - уровень расплава, Н_Ш - уровень шлака, Н_ДНА - уровень футеровки дна конвертера, при этом среднее квадратичное отклонение между уровнем металла спокойной ванны конвертера, рассчитанным по модели и уровнем металла спокойной ванны конвертера, замеренным трубкой составляет 0,04 м или 0,5%.

Пример расчета уровня металла спокойной ванны конвертера 160 т.

Результаты измерения уровней, выполненные аппаратурой "FMR57", измерительной трубкой и расчетов уровня спокойной ванны металла приведены в таблице 1.

Где: Н_ш+м - уровень расплава (шлак+металл);

Н_ш - уровень шлака;

Н_дна - уровень футеровки дна конвертера;

Н_мод - уровень металла спокойной ванны конвертера, рассчитанный по модели;

Н_тр - уровень металла спокойной ванны конвертера, замеренный трубкой;

Δ - разница между уровнями металла спокойной ванны конвертера замеренными трубкой и рассчитанными по модели;

Конкретный пример осуществления предлагаемого способа.

Уровень спокойной ванны металла конвертера находится следующим способом:

1. Определяют уравнение связи для расчета уровня металла спокойной ванны конвертера:

- Выполняют измерения аппаратурой "FMR57" уровней расплава (шлак+металл), уровней шлака и уровней футеровки дна конвертера и измерений трубкой уровней металла спокойной ванны конвертера. Число измерений (46) должно быть в 6÷8 раз большим количества переменных [4]. Таблица 1.

- Методом регрессионного анализа выполняют расчет уравнения связи Н_МОД=0,960706Н_Ш+М - 0,6377Н_Ш+0,668Н_ДНА - Результаты расчета регрессионного уравнения связи приведены в таблице 2. Модель представительна, адекватна и может использоваться для расчета прогнозных значений [4], "R-квадрат">0,5; "Р - Значение"≤0,05 для Н_ш+м, Н_ш, Н_дна;

2. Производят расчет требуемого уровня металла спокойной ванны конвертера:

- Выполняют измерения аппаратурой "FMR57" уровней расплава (шлак+металл), уровней шлака и уровней футеровки дна конвертера.

Таблица 1, Проверка.

- По формуле Н_МОД=0,960706Н_Ш+М - 0,6377Н_Ш+0,668Н_ДНА рассчитывают уровень металла спокойной ванны конвертера Нмод⁼8,580 м;

- Замеренный при этом трубкой уровень металла спокойной ванны конвертера Н_ТР=8,6 м. Ошибка измерения Δ=0,02 м менее 0,04 м.

На фиг. 2 на графике изображены рассчитанные по модели и замеренные трубкой уровни металла спокойной ванны конвертера 160 т.

Среднее квадратическое отклонение между рассчитанным и замеренным уровнем металла спокойной ванны конвертера составляет: СКО=0,04 м или 0,5%.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ

1. Российская Федерация патент на полезную модель №38761, МПК: С21С 5/48, 10.07.2004 г.

2. Российская Федерация патент на полезную модель №82701, МПК: С21С 5/48, 10.05.2009 г.

3. Применение МКВ техники для контроля технологических процессов при производстве стали» Сборник научных трудов Черная металлургия России и стран СНГ в XXI веке. Том 1 Москва 1994. – прототип.

4. И.И. Елисеева "Эконометрика" М. С 439, 2015 г.