Использование вибро - акустических параметров плавки для динамического управления процессами в кислородных конверторах

Дата добавления: 2014-05-29 | Просмотров: 1550

Источниками шумов конвертера являются:

- струй кислородного дутья при их выходе из фурмы и в результате ударов при встрече с металлом;

- пузыри СО при их разрывах;

- конверторные газы при выходе из горловины конвертера;

- горение СО в полости конвертера.

Наибольшую мощность имеет шум, который обусловлен струями кислородного дутья при их выходе из фурмы и при встрече с поверхностью металла. Таким образом, изменения уровня шума характеризуют в основном условия прохождения звуковых колебаний между источником (струи кислородного дутья) и микрофоном, который воспринимает звучание конвертора. Эти изменения являются результатом процессов отражения, поглощения звуковых колебаний промежуточной средой.

Основную роль в явлении, которое рассматривается, играют процессы поглощения звуковых волн вспененным шлаком.

При режиме дутья, которое обеспечивает интенсивное поступление FeО в шлак, последний жидкий и подвижный на протяжении всей плавки. При нарушении динамического равновесия системы шлак – металл возможны выбросы. Такое состояние характеризуется снижением уровня шума.

Второй крайний случай шлакообразования характерный для плавок с чрезмерно жестким режимом дутья, при котором FeО в шлаке мало, окисляется в основном углерод благодаря большой глубине проникновения струй кислорода в металл.

Температура плавления шлака высокая (> 1700 ºC), шлак переходит в твердое состояние. Так называемая «бесшлаковая» продувка сопровождается интенсивным выносом железа в виде паров и мелких частиц, уменьшается выход годного металла.

При таком режиме шум конвертора резкий, большой интенсивности. Ситуация устраняется подъемом фурмы, снижением интенсивности продувки.

Уровень шума измеряется микрофоном, установленным на уровне горловины конвертера или выше.

Полученная на выходе микрофона информация позволяет контролировать процесс вспенивания шлако - металлической эмульсии по ходу продувки, поддерживать оптимальный шлаковый режим и режим дутья, выполнять оперативное динамическое управление продувкой путем изменения положения фурмы и добавок шлакообразующих.

Карагандинским ОПКБ НПО «Черметавтоматика» разработан комплекс аппаратуры для контроля шлакообразования АКШ, который включает микрофонный и вибрационный датчики и устройство обработки сигналов.

Последние исследования доказали, что информация о параметрах вибраций корпуса конвертора позволяет контролировать скорость окисления углерода в процессе продувки и определять моменты прекращения дутья - наиболее сложную и важную задачу управления плавкой.

На рисунке 10к показан характер изменения интенсивности шума в ходе нормальной плавки на 100-тонном конвертере комбината «Криворожсталь».

Рис.10к Интенсивность шума в ходе нормальной плавки на 100-тонном конвертере

В начале продувки интенсивность шума высокая, но во время присадки первой порции извести она несколько спадает, что, возможно, связано с экранированием микрофона кусками извести, которая ссыпается в конвертер.

Потом шум снова возрастает и держится на этом уровне к 4-й минуты продувки. В этот период плавки окисляется преимущественно кремний и марганец, а известь растворяется медленно.

После образования достаточно жидкого и подвижного шлака и появления благоприятных температурных условий происходит бурное вспенивание шлака, которое сопровождается резким падением уровня шума.

Вторая порция сыпучих материалов, которая состоит из извести и руды на короткое время «осаживает» шлак, но потом вспенивание еще больше усиливается.

Кривая интенсивности шума четко отображает эти явления. В этот период продувки уровень шлака почти достигает горловины конвертера, он жидкий и подвижный и пенится. Выбросы шлака не наблюдаются, продувка идет ровно.

Восстановление окислов железа шлака углеродом, который интенсивно окисляется, приводит к тому, что со средины продувки уровень шлака начинает снижаться (интенсивность шума возрастает).

Присадка извести на 15-й минуте вызывает кратковременное падение уровня шума в результате экранирующего влияния потока кусков. Потом уровень ванны снижается и снова возрастает после присадки смеси извести и плавикового шпата.

В конце продувки в конвертере создается шлак оптимальной консистенции.

На рисунке 11к показаны изменения интенсивности шума на плавке с выбросами.

Рис.11к Интенсивность шума на плавке с выбросами

Первый период продувки выглядит приблизительно так, как это было на номальной плавке, но из-за более высокого положения фурмы и присадки плавикового шпата растворение извести началось раньше и проходило равномернее. Во второй половине плавки шлак сильно вспенился из-за излишек FeО, что привело к выбросам.

Таким образом, с помощью кривой интенсивности шума возможно качественно оценить протекание процесса образования шлака и уровень ванны в ходе продувки.

На 10-т конверторе Ново-Тульского металлургического завода были проведены исследования по целью выявления возможностей количественных связей между сигналами регистратора шумов и уровнем ванны. Она может быть описана экспоненциальной функцией и характеризовалась относительно небольшой дисперсией.

Многочисленные попытки использовать информацию о шуме конвертера для оценки скорости окисления углерода и его концентрации в металле не дали ожидаемых результатов.

Позднее была установлена тесная связь этих параметров плавки с вибрациями корпуса конвертера в ходе продувки.