§ 8. Контроль плавки и автоматизация процесса

Основная сложность контроля хода плавки при кис­лородно-конвертерном процессе связана с высокой ско­ростью его протекания. Общепринятые в металлургии методы контроля при помощи химического анализа проб металла по ходу плавки неприемлемы для данного мето­да. По тем же причинам нельзя считать удовлетворитель­ным способ контроля температуры металла термопарами погружения. В связи с этим многочисленные усилия ис­следователей и практиков направлены на изыскание ме­тодов непрерывного контроля температуры и состава металла по ходу продувки. Из перспективных существу­ющих методов контроля температуры металла можно назвать следующие:

1. Непрерывный замер температуры ванны термопа­рами, горячий спай которых защищается чехлами из вы­сокоогнеупорных материалов (используются чехлы, стойкость которых составляет десятки часов). Широкого применения способ пока еще не нашел.

2. Способ периодического замера температуры ванны при помощи «бомб», забрасываемых в конвертер по ходу продувки на гибком отгорающем троссе.

3. Применение оптических пирометров со специаль­ной защитой от брызг металла. Пирометр вводят в кон­вертер при помощи специальной водоохлаждаемой трубы.

Контроль содержания углерода в металле в кисло – родно-конвертерном процессе является наиболее ответ­ственным моментом. Существует несколько методов кон­троля: по интенсивности излучения факела, которая зависит в основном от скорости окисления углерода (выде­ление СО); по температуре отходящих из конвертера га­зов; по анализу содержаний СО и CO2 в отходящих га­зах (в камине); по интенсивности шума в конвертере и др. Момент окончания плавки в конвертере можно оп­ределить по расходу кислорода с начала операции. Рас­ход кислорода фиксируется интегратором, который после пропускания заданного количества на плавку дает сиг­нал на повалку конвертера. При этом отключается дутье и автоматически поднимается фурма.

В последние годы созданы системы автоматического N управления конвертерной плавкой с применением элек­тронных вычислительных машин (ЭВМ). С этой целью разработаны математические модели процесса, основан­ные на тепловом и материальном балансах плавки. На основе математического описания процесса создается программа (алгоритм) для ЭВМ. В ЭВМ вводят исход­ные данные о составе чугуна, флюсов и охладителей, ко­личестве сыпучих, температуре чугуна, чистоте кислоро­да, основности конечного шлака, составе и температуре готовой стали и т. д. Машина на основании полученной информации и уравнений математической модели про­цесса прогнозирует ход плавки, рассчитывает количество и время присадок, расход кислорода на плавку и момент окончания продувки, рассчитывает и вводит в ковш не­обходимое количество раскислителей.

В практике применяют статические и динамические системы управления. Недостатком статических систем является невозможность учета различного рода отклоне­ний в ходе плавки, например неточности в исходных па­раметрах, отклонения в угаре железа, механические по­тери металла, степень усвоения ванной кислорода и т. д. Этих недостатков лишены динамические системы, осно­ванные на управлении процессом с обратной связью, ког­да, кроме начальных параметров, используется непре­рывная информация о ходе плавки. Система воздействует на ход процесса, учитывая отклонения, возникаю­щие по ходу плавки, и обеспечивает проведение процес­са по оптимальному режиму. При этом обеспечивается максимальная производительность, выход годного и ка­чество стали.