DE2651922C3

DE2651922C3 - Method for controlling the fresh process when refining pig iron

Info

Publication number: DE2651922C3
Application number: DE19762651922
Authority: DE
Inventors: Gustav Dr.-Ing. Mahn; Werner Dr.-Ing. Resch; Josef Dr.-Ing. 3150 Peine Schoop
Original assignee: Stahlwerke Pein Salzgitter AG
Current assignee: Stahlwerke Pein Salzgitter AG
Priority date: 1976-11-13
Filing date: 1976-11-13
Publication date: 1979-06-21
Also published as: DE2651922A1; DE2651922B2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Steuern des Frischablaufs beim Frischen von Roheisen insbesondere nach dem Sauerstoffaufblas-Verfahren.The invention relates to a method for controlling the fresh process when refining pig iron especially by the oxygen inflation method.

Beim Sauerstoffaufblas-Verfahren bildet der mit hoher Energie auf die Badoberfläche treffende Sauerstoffstrahl einen sogenannten Brennfleck und drückt in das Stahlbad eine kraterförmige Vertiefung. Im Bereich des Brennflecks bzw. der kraterförmigen Vertiefung wird der auf die Badoberfläche treffende Sauerstoffstrahl umgelenkt, wobei er Eisentröpfchen mit sich reißt. Diese Eisentröpfchen gelangen in die Schlacke und bilden eine Metall-Schlacke-Gas-Emulsion; sie reagieren sowohl mit der über der Schmelze befindlichen Gasatmosphäre als auch mit der Schlacke und kehren schließlich in die Hauptmasse der Schmelze zurück Die Verweilzeit der Eisentröpfchen in der Schlacke ist dabei im Vergleich zur Gasatmosphäre über der Schmelze wegen der wesentlich höheren Viskosität der Schlacke ganz erheblich länger. Demzufolge besteht während des Frischens eine Eisen/Schlacke/Gas-Emulsion, deren Eisengehalt und TröpfchenvQrteilung von den Blasbe- so dingungen einerseits sowie Von der Zusammensetzung des Eisens Und der Schlacke abhängt.In the case of the top-blowing oxygen process, the high energy oxygen jet hits the bath surface a so-called focal point and presses a crater-shaped depression into the steel bath. In the area the focal point or the crater-shaped depression is the oxygen jet hitting the bath surface deflected, pulling iron droplets with it. These iron droplets get into the slag and form a metal-slag-gas emulsion; they react both with that located above the melt Gas atmosphere as well as with the slag and finally return to the main mass of the melt The residence time of the iron droplets in the slag is compared to the gas atmosphere above the melt considerably longer because of the much higher viscosity of the slag. As a result, during the Fresh an iron / slag / gas emulsion, its iron content and droplet distribution from the bubbles conditions on the one hand as well as on the composition of the iron and the slag depends.

Auf ihrem Weg aus der Schmelze durch die Schlacke Und zurück in die Schmelze kommt es an der Tröpfchenoberfläche zu Frischreaktionen, insbesondere zu einer Entphosphorung und Entkohlung. Diese Frischreaktionen laufen beispielsweise in einem 200Φ Konverter angesichts der im Verhältnis zur Badoberfläche außerordentlich großen Gesamtoberfläche der Tröpfchen in der Größenordnung von einigen Tausend Quadratmetern sehr rasch ab, so daß die Tröpfchen bei ausreichender Verweilzeit in der Schlacke den Gleichgewichtszustand erreichen und demgemäß entsprechend entkohlt und entphosphort, d. h. mit wesentlich niedrigeren Gehalten an Kohlenstoff und Phosphor als die Badzusammensetzung in die Schmelze zurückkehren. Dort vermischen sie sich mit der Hauptmasse der Schmelze, die somit bezüglich ihrer Gehalte an Verunreinigungen, insbesondere Kohlenstoff und Phosphor, durch die zurückkehrenden Tröpfchen gleichsam verdünnt wird.On its way out of the melt through the slag and back into the melt it comes to the Droplet surface to fresh reactions, in particular to a dephosphorization and decarburization. These fresh reactions run, for example, in a 200Φ Converter in view of the extremely large total surface area of the in relation to the bath surface Droplets on the order of a few thousand square meters fall off very quickly, so that the droplets at sufficient residence time in the slag the equilibrium state achieve and accordingly decarburized and dephosphorized, d. H. with essential lower levels of carbon and phosphorus than the bath composition return to the melt. There they mix with the main mass of the melt, which therefore increases in terms of their content Impurities, especially carbon and phosphorus, from the returning droplets, as it were is diluted.

Die Tröpfchenbildung und der Tröpfchenumlauf hingen naturgemäß von den Blasbedingungen, insbesondere vom Sauerstoffangebot und dem Lanzenabstand von der Badoberfläche ab. Ein höheres Sauerstoffangebot führt ebenso wie ein geringerer Lanzenabstand zu einer stärkeren Tröpfchenbildung, d. h. zu einem stärkeren Tröpfchenumlauf und bewirkt demgemäß eine Beschleunigung des Siüiiuffisatzes. Außerdem hängt auch die Tröpfchengröße von den Blasbedingungen ab; sie nimmt mit zunehmender Sauerstoffmenge und abnehmendem Lanzenabstand zu.The droplet formation and the droplet circulation naturally depend on the blowing conditions, in particular on the oxygen supply and the distance between the lance and the bath surface. A higher supply of oxygen Just like a smaller lance spacing, this leads to stronger droplet formation, i. H. to a stronger droplet circulation and accordingly causes an acceleration of the liquidation rate. aside from that also the droplet size depends on the blowing conditions; it increases as the amount of oxygen increases and decreasing lance spacing.

Die Tröpfchenbildung ist so intensiv, daß unter normalen Blasbedingungen eine Schmelze während des Frischens bis zu sechsmal in Form von Tröpfchen in die Schlackenphase gelangt. Die in der Zeiteinheit anfallende Tröpfchenmenge bestimmt den Stoffumsatz, so daß bei großer Tröpfchfinbildungsgeschwindigkeit das Blasende schneller erreicht wird.The droplet formation is so intense that under normal blowing conditions a melt during the Fresh gets into the slag phase up to six times in the form of droplets. The one occurring in the time unit The amount of droplets determines the metabolism, so that the end of the bubble at a high rate of droplet formation is reached faster.

Es gibt zahlreiche Modelle zur Prozeßsteuerung beim Frischen von Roheisen nach dem Sauerstoffaufblas-Verfahren. Wie die Betriebspraxis gezeigt hat, haben diese zum Teil sehr aufwendigen Modelle nicht zu einer durchgreifenden Verbesserung des Prozeßablaufs geführt. Der Grund liegt darin, daß diese Modelle den Prozeßablauf aufgrund äußerer Erscheinungen steuern sollen. Erfolgreich kann jedoch nur ^p Modell sein, das auf dem wirklichen Reaktionsablauf im Konverter beruht.There are numerous models of process control for refining pig iron by the blown oxygen method. As practical experience has shown, these partly very complex models have not led to a radical improvement in the process flow. The reason is that these models are intended to control the process flow based on external phenomena. However, only a ^ p model based on the actual course of the reaction in the converter can be successful.

Bekannt ist aus der deutschen Auslegeschrift 23 54 003 auch ein Verfahren zum Bestimmen der Schlackenhöhe in einem Verweilzeit bei dem die während des Frischens aufsteigende Schlacke bzw. Metall/Schlacke/Emulsion zum Verstimmen und/oder Verändern der Güte eines elektrischen Schwingungskreises benutzt wird und die jeweilige Größe der Verstimmung als Maß zum Bestimmen der Schlackenhöhe im Konverter dient. Hierbei handelt es sich um ein reines Meßverfahren, das nicht in einem Zusammenhang mit dem Frischverlauf bzw. der Entkohlungs- und Entphosphorungsgeschwindigkeit steht; es dient vielmehr allein dazu, die Höhe des Schlackenspiegels im Konverter zu bestimmen. Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, das Phänomen der vorerwähnten, für den Stoffumsatz eine entscheidende Bedeutung besitzenden Entkohlungs- dung brw. des Tröpfchenstromes zwischen Bad und Schlacke für eine Steuerung des Reaktionsablaufs auszunutzenr Dabei geht die Erfindung von der Erkenntnis aus, daß sich oberhalb einer kritischen Blasbedingung, d. h. einer kritischen Sauerstoffmenge und/oder eines kritischen Lanzenabstands die Menge der Tröpfchen bzw. das Verhältnis von Eisen zu Schlacke in der Eisen/Schlacke/Gas-Emulsion einstellen läßt. Die kritische Blasbedingung kennzeichnet in diesem Zusammenhang den Beginn der TröpfchenbÜdung. Bei Verwendung einer Mehflöchlän-Is known from the German Auslegeschrift 23 54 003 also a method for determining the Slag height in a dwell time during which the slag or slag rising up during refining Metal / slag / emulsion is used to detune and / or change the quality of an electrical oscillation circuit and the respective size of the Detuning is used as a measure to determine the slag height in the converter. This is a Pure measuring method that is not related to the freshness or the decarburization and Dephosphorization rate; Rather, it serves only to measure the level of the slag in the Determine converter. The invention is based on the task of eliminating the phenomenon of the aforementioned, decarburization brw, which is of decisive importance for material turnover. of the stream of droplets between bath and slag to be used for controlling the course of the reaction. The invention works from the knowledge that above a critical blowing condition, i. H. a critical amount of oxygen and / or a critical lance distance the amount of droplets or the ratio of iron to adjust to slag in the iron / slag / gas emulsion. The critical blowing condition indicates in this context the beginning of droplet formation. When using a multi-hole

ze an einem 200-t-Konverter läßt sich beispielsweise die kritische Blasbedingung wie folgt beschreiben: In Abhängigkeit vom Sauerstoffangebotze on a 200 t converter, for example, the Describe the critical blowing condition as follows: Depending on the oxygen supply

K[NmVmIn]K [NmVmIn]

beträgt die kritische Lanzenhöhe in Metern
Λ=1,12 · ΙΟ-² · V. is the critical lance height in meters
Λ = 1.12 ΙΟ- ² V.

Damit eröffnet sich ein Weg, für die Entkohlung und insbesondere die Entphosphorung optimale und insbesondere reproduzierbare Frischbedingungen einzustellen. This opens up a way that is optimal and in particular for decarburization and in particular dephosphorization set reproducible fresh conditions.

Untersuchungen der Anmelderin haben nämlich ergeben, daß die Entphosphorung des Eisens ausschließlich in der Schlackenphase stattfindet, d. h. der Stoffumsatz bei der Entphosphorung läuft ausschließlich über die Eisentröpfchen in der Schlackenphase ab. Es kommt mithin im Hinblick auf eine möglichst rasche Entkohlung und Entphosphorung vornehmlich darauf an, daß die Gesamtoberfläche der Tröpfchen in der Emulsion möglichst groß ist und daß die Verweilzeil att Tröpfchen in der Schlackenphase für eine vollständige Entphosphorung der Tröpfchen ausreicht, so daß diese im Gleichgewichtszustand in die Schmelze zurückkehren. Mithin basiert das erfindungsgemäße Verfahren auf dem Gleichgewicht Metalltröpfchen/Schlacke, während die Verfahren nach dem Stand der Technik ein Gleichgewicht Metallschmelze/Schlacke anstreben.Investigations by the applicant have shown that the dephosphorization of iron takes place exclusively in the slag phase, ie the metabolism during dephosphorization takes place exclusively via the iron droplets in the slag phase. Therefore, there is a view to the earliest possible decarburization and dephosphorization especially important that the total surface of the droplets is as large as possible in the emulsion and that the Verweilzeil att droplets in the slag phase for complete dephosphorization of the droplets is sufficient so that they at equilibrium in return the melt. The method according to the invention is therefore based on the equilibrium of metal droplets / slag, while the methods according to the prior art strive for a balance of metal melt / slag.

Da sowohl die Tröpfchengröße und die Trcpfchenmenge als auch die Verweilzeit der Tröpfchen von den Blasbedingungen, d. h. überwiegend von dem Blasimpuls abhängen, die ihrerseits durch den Lanzenabstand von der Badoberfläche, die Eindringtiefe des Sauerstoffstrahls, die Düsenzahl und den Austrittsquerschnitt der Düsen sowie deren Anstellwinkel und die zeitliche Sauerstoffmenge bestimmt wird, lassen sich die Entkohlungs- und Entphosphorungsgeschwindigkeiten durch Änderung des Blasimpulses beeinflussen. Die in einer bestimmten Zeiteinheit in der Schlackenemulsion vorhandene iropfchenmenge ist weiterhin von der Verweilzeit abhängig, d. h. der Zeit vom Aufsteigen der Tröpfchen aus dem Bad bis zum Zurückfallen in das Bad. Bei längerer Verweilzeit erhöht sich die Tröpfchenmenge beim Blasen mit gleicher Sauerstoffmenge und gleicher Lanzenhöhe. Die Verweilzeit der Tröpfchen ist abhängig von der Viskosität der Schlacke.Since both the droplet size and the amount of droplets and the residence time of the droplets from the Blowing conditions, d. H. mainly from the blow pulse which in turn depend on the lance distance from the bath surface, the penetration depth of the oxygen jet, the number of nozzles and the outlet cross-section of the nozzles as well as their angle of attack and the time If the amount of oxygen is determined, the decarburization and dephosphorization rates can be determined influence by changing the blowing impulse. That in a certain unit of time in the slag emulsion The amount of blood present is still from the Residence time dependent, d. H. the time from when the droplets rise from the bath to when they fall back into the bath. If the dwell time is longer, the amount of droplets increases when blowing with the same amount of oxygen and same lance height. The residence time of the droplets depends on the viscosity of the slag.

Hiervon ausgehend besteht die Lösung der obenerwähnten Aufgabe darin, daß bei einem Verfahren der eingangs erwähnten Art die Menge der in der Schlacke befindlichen Eisentröpfchen gemessen und der Lanzenabstand und/oder die Sauerstoffmenge in Abhängigkeit von der Tr&pfchenmenge eingestellt wird. Da sich der Zusammenhang zwischen dem BIas^;mpuls bzw. dessen Parametern und der Tröpfchengröße sowie der Tröpfchenmenge in der Schlackenphase bzw. der Emulsion, der Verweilzeit der Tröpfchen sowie der Entkohlungs und der Entphosphorungsgeschwindigkeit ohne weiteres bestimmen läßt, eröffnet sich hier eine Möglichkeit, die Entkohlungs- und die Entkohlungsgeschwindigkeit auf dem Wege über den Blasimpuls willkürlich und insbesondere optimal einzustellen. Dazu bedarf es lediglich einer Messung der Menge der Eisentröpfchen in der Eisen/Schlacke/Gas-Emulsion sowie einer daraus resultierenden Änderung des Blasimpulses.Proceeding from this, the above-mentioned object is achieved by measuring the amount of iron droplets in the slag and adjusting the lance spacing and / or the amount of oxygen as a function of the amount of droplets in a method of the type mentioned. Since the connection between the BIas ^; mpuls or its parameters and the droplet size and the amount of droplets in the slag phase or the emulsion, the residence time of the droplets and the decarburization and dephosphorization speed can be easily determined, this opens up a possibility of decarburizing and decarburizing speed on the way set the blowing pulse arbitrarily and especially optimally. All that is required is a measurement of the amount of iron droplets in the iron / slag / gas emulsion and a resulting change in the blowing impulse.

Im einzelnen kann dies in der Weise geschehen, daß die Änderung der Tröffchenmenge induktiv oder kapazitiv gemessen und der Meßwert als Steuersignal für den Blasimpuls dient. Die Eisen/Schlacke/Gas-Emulsion fungiert dabei als Diamagnetikum bzw. als Dielektrikum und ändert demgemäß das Ausgangssignal einer induktiven oder kapazitiven Meßvorrichtung.In detail, this can be done in such a way that the change in the amount of droplets inductively or measured capacitively and the measured value serves as a control signal for the blowing pulse. The iron / slag / gas emulsion acts as a diamagnetic or dielectric and changes the output signal accordingly an inductive or capacitive measuring device.

Bei dieser Meßvorrichtung handelt es sich zweckmäßigerweise um einen elektrischen Schwingkreis, bei dem die Tröpfchenmenge in der Eisen/Schlacke/Gas-Emulsion eine proportionale induktive oder kapazitive Verstimmung hervorruft, die sich als Steuersignal für dieThis measuring device is expediently an electrical oscillating circuit in which the amount of droplets in the iron / slag / gas emulsion causes a proportional inductive or capacitive detuning, which acts as a control signal for the

ίο Blasbedingungen, insbesondere den Blasimpuls eignetίο blowing conditions, especially the blowing impulse is suitable

Insofern eröffnet das erfindungsgemäße Verfahren nicht nur die Möglichkeit einer Automatisierung des Frischens, sondern auch einen Weg für eine Regelung des Tröpfchenanteils und der Tröpfchengröße bzw. der Tröpfchenoberfläche in der Emulsion auf optimale und insbesondere reproduzierbare Werte, woraus sich nicht nur eine Beschleunigung des Frisclrablaufs, sondern auch eine weitestgehende VergleichmäUigung des Frischverlaufs von Charge zu Charge und der Stahlqualität ergibtIn this respect, the method according to the invention not only opens up the possibility of automating the Frischens, but also a way of regulating the proportion of droplets and the droplet size or the Droplet surface in the emulsion to optimal and, in particular, reproducible values, which does not result only an acceleration of the hairdressing process, but also an as far as possible equalization of the hairdressing process Fresh flow from batch to batch and the steel quality results

Vorzugsweise wird bei dem erfind vngsgernäßcn Verfahren der Lanzenabstand und/oder die Sauerstoffmenge in Abhängigkeit von der induktiv oder kapazitiv gemessenen Tröpfchenmenge eingestellt Dabei läßt sich dur.h eine Erhöhung des Sauerstoffangebots die Tröpfchenmenge und damit der Tröpfchenumlauf erhöhen, während eine Verringerung des Sauerstoffangebots zu einer entsprechenden Verringerung des Tröpfchenumlaufs führt Ebenso wirken eine Vernngerung oder Vergrößerung des Lanzenabstandes, so daß sich hier zwei einfach zu beherrschende Parameter für die Beeinflussung des Tröpfchenumlaufs und damit für den Stoffumsatz bei der Entkohlung und Entphosphorung ergeben. Da die Frischreaktionen insbesondere von Kohlenstoff und Phosphor quantitativ über die Eisentröpfchen ablaufen, läßt sich mit dem erfindungsgemäßen Verfahren der Frischverlauf besonders gut beherrschen. Bei der Entkohlung sind bestimmte Korrekturgrößen zu berücksichtigen, da die Entkohlung nicht nur in der Schlacke, sondern auch während der Bert lining der Tröpfchen mit der Gasphase erfolgt Entscheidend ist jedoch, daß auch die Entkohlung zum überwiegenden Teil in der Schlackenphase stattfindet und sich demzufolge über die Tröpfchenmenge steuern läßtIn the case of the invention, preference is given to vngsgernäßcn Process the lance spacing and / or the amount of oxygen depending on the inductive or capacitive measured amount of droplets can be adjusted by increasing the oxygen supply Increase the amount of droplets and thus the circulation of the droplets, while reducing the oxygen supply leads to a corresponding reduction in the circulation of the droplets or increasing the distance between the lances, so that there are two easy-to-control parameters for influencing the circulation of the droplets and thus the metabolism during decarburization and dephosphorization result. Since the fresh reactions in particular of carbon and phosphorus quantitatively over the If iron droplets run off, the freshness flow can be particularly good with the method according to the invention dominate. When decarburizing, certain correction values must be taken into account, since decarburization takes place not only in the slag, but also during the Bert lining of the droplets with the gas phase It is crucial, however, that most of the decarburization takes place in the slag phase and can therefore be controlled via the amount of droplets

Ein weiterer wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß sich durch fortlaufendes Messen der Tröpfchenmenge sofort jede Anomalie des Frischverlaufs erkennen läßt Demzufolge können beispielsweise über eine Änderung des Blasimpulses oder durch die Zugabe von Zuschlagstoffen sofort Gegenmaßnahmen ergriffen werden, so daß es nicht -"j unerwünschten Erscheinungen, wie beispielsweise stark schwankenden Frischbedingungen und einem zu nicht unctheblichen Eisenverlusier und zu einer Gefährdung der Konvertermannschaft führenden Auswurf kommt Auswurferscheinungen läßt sich nämlich durch Ärderung der Tröpfchenmenge entgegenwirken. Zusätzl.oh zu der von der Eisentröpfchenmenge in der Emulsion ausgehenden Steuerung lassen sich noch andere Parameter mit in die Steusrung einbeziehen wie beispielsweise die Abgasanalyse, d. h. die Gehalte des Abgases an Sauerstoff, Wasserstoff, Kohlenmonoxyd und Kohlendioxyd sowie die Bad- und die Abgastemperatur. Schließlich eröffnet das erfindungsgemäße Verfahren noch die Möglichkeit, durch Einhalten optimaler Blasbedingungen die Frischzeh zu verkürzen; es ist zudem mit einer hohen TreffsicherheitAnother major advantage of the method according to the invention is that by Continuous measurement of the amount of droplets immediately recognizes any anomaly in the flow of freshness can be done, for example, by changing the blowing impulse or by adding additives Immediately countermeasures are taken so that there are no - "j undesirable phenomena, such as strongly fluctuating fresh conditions and a not inconsiderable loss of iron and too a risk to the converter team leading ejection comes ejection phenomena can namely counteract by aggravating the amount of droplets. In addition to the amount of iron droplets In the emulsion outgoing control, other parameters can also be included in the control include such as exhaust gas analysis, d. H. the contents of the exhaust gas in terms of oxygen, hydrogen, carbon monoxide and carbon dioxide as well as the bath and the exhaust gas temperature. Finally, the method according to the invention also opens up the possibility of Maintaining optimal blowing conditions to shorten the fresh toe; it is also with a high accuracy

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hinsichtlich der angestrebten Stahlanalyse und verhältnismäßig geringer Eisenoxydulgehalte der Schlacke gekennzeichnet.with regard to the desired steel analysis and the relatively low iron oxide content of the slag marked.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eitler Zeichnung des näheren erläutert In der Zeichnung zeigtThe invention is explained in more detail below with reference to the drawing

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Konverters ffiit einer MeD- üfid Steuervorrichtung,Fig. 1 is a schematic representation of a converter ffiit a Med-üfid control device,

Fig.2a die Änderung des Kohlenstoff- und Phosphorabbrandes, der Tröpfchenmenge und des Blasimpulses mit der Frischzeit, für eine Schmelzengruppe I,Fig.2a shows the change in carbon and phosphorus burn-up, the amount of droplets and the blowing impulse with the fresh time, for a melt group I,

F i g. 2b die Änderung des Kohlenstoff- und Phosphorabbrandes, der Tröpfchenmenge und des Blasimpulses mit der Frischzeit, für eine Schmelzengruppe II,F i g. 2b shows the change in carbon and phosphorus burn-up, the amount of droplets and the blowing impulse with the fresh time, for a melt group II,

F i g. 3 die Änderung des Abbrandes von Phosphor und Kohlenstoff in Abhängigkeit von der Tröpfchen- is menge,F i g. 3 the change in the burn-up of phosphorus and carbon as a function of the droplet size lot,

Fig.4 die Abhängigkeit der Tröpfchenmenge vom relativen Blasimpuls und4 shows the dependence of the amount of droplets on relative blow pulse and

F i g. 5 den Zusammenhang zwischen Lanzenabstand und Tröpfchenmenge in Abhängigkeit von der Blasezeit F i g. 5 shows the relationship between the lance spacing and the amount of droplets as a function of the blowing time

Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich in einem Konverter mit einem Stahlblechmantel 1 und einem Futter durchführen, das aus üblichen Konvertersteinen 2 und einer Stampfschicht 3 mit einer eingebetteten Induktionsspule 4 mit horizontalen oder vertikalen Windungen besteht Die horizontalen Windungen der Induktionsspule 4 sind in verschiedenen Höhen über Leitungen 5 bis 8 mit einem elektrischen Schwingkreis 9 verbunden, dessen Ausgangssignal über eine Leitung 10 einem Rechner 11 zugeführt wird, der die Meßsignale des Schwingkreises 9 nach einem bestimmten Programm in Steuersignale umsetzt. Die Steuersignale gelangen über Leitungen 12,13 zu Regelventilen 15,16 in einer Feinkalkleitung 17 und einer Sauerstoffzuleitung 18 sowie über eine Steuerleitung 14 zu einer Hubvorrichtung 19 zum Verstellen einer über eine flexible Leitung 20 mit den Zuleitungen 17, 18 verbundene Blaslanze 21.The inventive method can be in a converter with a sheet steel jacket 1 and a Carry out lining that consists of conventional converter stones 2 and a tamped layer 3 with an embedded Induction coil 4 with horizontal or vertical turns consists of the horizontal turns of the Induction coils 4 are at different heights via lines 5 to 8 with an electrical oscillating circuit 9 connected, the output signal of which is fed via a line 10 to a computer 11, which receives the measurement signals of the resonant circuit 9 converts into control signals according to a specific program. The control signals reach control valves 15, 16 via lines 12, 13 in a fine lime line 17 and an oxygen supply line 18 and via a control line 14 to one Lifting device 19 for adjusting a via a flexible line 20 with the supply lines 17, 18 connected blowing lance 21.

Sobald nach dem Chargieren die Lanze in den Konverter 1 eingefahren ist und die kritischen Blasbedingungen, d. h. ein kritischer Blasimpuls erreicht ist, gelangen immer mehr Tröpfchen in die Schlacke, wie sich aus dem Verlauf der Kurven in dem Diagramm der F i g. 2 ohne weiteres ergibt Mit sich verstärkendem Tröpfchenurr.Iauf wird der Schwingkreis 9 in zunehmendem Maße gestört und gibt ein der Störung entsprechendes Steuersignal an den Rechner ab, der programmgemäß über die Regelventile 15, 16 die Sauerstoff- und/oder Feinkalkzufuhr sowie über die Hubvorrichtung 19 die Lanzenstellung ändert, bis die Blasbedingungen einen optimalen Tröpfchenumlauf ergeben. Gleichzeitig erfaßt der Schwingkreis 9 die jeweilige Schlackenhöhe, da mit zunehmender Schlakkenhöhe immer mehr Windungen der Induktionsspule 4 durch die als Diamagnetikum wirkende Schlacke beeinflußt werden. Auf diese Weise läßt sich das Entstehen einer Schaumschlacke sofort feststellen und eine Änderung der Teilchenmenge vornehmen, um Auswurf zu vermeiden.As soon as the lance has moved into converter 1 after charging and the critical Blowing conditions, d. H. a critical blow pulse is reached, more and more droplets get into the slag, such as from the course of the curves in the diagram of FIG. 2 without further ado results in With reinforcing The oscillating circuit 9 is increasing in droplet flow Measures disturbed and emits a control signal corresponding to the disturbance to the computer, which according to the program the oxygen and / or fine lime supply via the control valves 15, 16 and via the Lifting device 19 changes the lance position until the blowing conditions achieve optimal droplet circulation result. At the same time, the oscillating circuit 9 detects the respective slag height, since with increasing slag height more and more turns of the induction coil 4 through the slag acting as a diamagnetic agent to be influenced. In this way, the formation of a foamed slag can be determined immediately and change the amount of particles to avoid ejection.

Entsprechend dem Tröpfchenumlauf und dem Blasimpuls ändern sich auch der Phosphor- und der Kohlenstoffabbrand, wie das Diagramm der Fig. 3· zeigt Da sich der Tröpfchenumlauf durch das Sauerstoffangeboi beeinflussen läßt, d. h. mit zunehmendem Sauerstoffangebot größer wird, besteht die Möglichkeit den Phosphor- und den Kohlenstoffabbrand im Wege einer Änderung des Sauerstoffangebots und/oder der Lanzenhöhe optimal einzustellen.According to the droplet circulation and the blowing impulse, the phosphorus and the change also Carbon burn-up, like the diagram in Fig. 3 shows that the circulation of the droplets can be influenced by the oxygen supply, i. H. with increasing Oxygen supply increases, there is the possibility of phosphorus and carbon burn-up optimally set by changing the oxygen supply and / or the lance height.

Im folgenden wird ein Verfahren und Modell zur erfindungsgemäßen Prozeßsteuerung beim Sauerstoffaufblas-Verfahren unter Verwendung einer Vorrichtung nach Fig. 1 beschrieben. Als Beispiel werden die Zusammenhänge für das Frischen von Thomasroheisen nach dem Einschlackverfahren erläutertThe following is a method and model for process control in the oxygen top-blowing process according to the invention described using a device according to FIG. As an example, the Relationships for the refining of Thomas pig iron according to the slag process are explained

In F i g. 2 sind die metallurgischen Ergebnisse bei Unterschiedlicher Schmelzenführung zusammengestellt. Im unteren Diagramm ist der Abbrand des Kohlenstoffs und des Phosphors pro Minute in Abhängigkeit von der Blasezeit dargestellt. Zunächst brennt vorzugsweise der Phosphor ab und dann die Kohle. Im mittleren Diagramm ist die Tröpfchenmenge in Abhängigkeit von der Blasezeit dargestellt, die diesen Stoffumsatz bewirkt. Das Bad wird während der Blasezeit in Form von Tröpfchen fünfmal umgewälzt Das obere Dia gramm gibt die Änderung des Blasimpulses über die Blasezeit wieder. Die Schmelze wurde mit einem konstanten Sauerstoffangebot von 525 NmVrnin gefrischt. Von der 1. bis zur 14. Blasminute wurde durch die Lanze Feinkalk eingeblasen. Die Lartzenhöhe wurde so eingestellt, daß sich eine gut reagierende Schaumschlakke ergab. Bei weichen Blasbedingungen, d. h. bei einer geringen Tröpfchenmenge, brennt bevorzugt der Phosphor ab und hei harten Blasbedingungen, d. h. bei einer großen Tröpfchenmenge, brennt bevorzugt der Kohlenstoff ab.In Fig. 2 shows the metallurgical results with different melt management. In the lower diagram, the burnup of carbon and phosphorus per minute is dependent on the Bubble time shown. The phosphorus burns off first, and then the coal. In the middle The diagram shows the amount of droplets as a function of the bubble time, which this metabolic rate causes. The bath is circulated five times in the form of droplets during the bubble time. The upper slide gram shows the change in the blowing impulse over the blowing time. The melt was with a constant oxygen supply of 525 NmVrnin. From the 1st to the 14th blowing minute, the Lance blown in fine lime. The height of the lard was adjusted so that a well-reacting foam slag was formed revealed. In soft blowing conditions, i. H. if the amount of droplets is small, it will burn preferentially Phosphorus off and under harsh blowing conditions, d. H. at a large amount of droplets, the carbon burns off preferentially.

Den Zusammenhang zwischen dem Phosphor- und Kohlenstoffabbrand und der Tröpfchenmenge in der Schlacke zeigt Fig.3, und zwar itn oberen Diagramm für ein weiches Blasen und im unteren Diagramm für ein weiches Blasen (linker Kurvenast) und ein hartes Blasen (rechter Kurvenast). Dabei geht die Kohlenstoffkurve im Gegensatz zu der Phosphorkurve nicht durch den Nullpunkt, weil die Kohlenstoffoxydation nicht nur in der Schlacke stattfindet. Für den Blasimpuls /, der die Metalltröpfchen erzeugt, gilt folgende Gleichung:The relationship between phosphorus and carbon burn-up and the amount of droplets in the Fig. 3 shows slag in the upper diagram for soft blowing and in the diagram below for soft blowing (left branch of the curve) and hard blowing (right branch of the curve). In contrast to the phosphorus curve, the carbon curve does not go through the Zero point, because the carbon oxidation does not only take place in the slag. For the blow pulse / that the When metal droplets are generated, the following equation applies:

J = fc-10⁴· FI12.11 ρ - J = fc-10 ⁴ FI12.11 ρ -

F = Summe der Fläche der Düsenöffnungen in m²,
ρ = Sauerstoffdruck vor der Lanze in kg/cm²,
k — Korrekturfaktor (Schlacken- und Badanaiyse,
Konverterform, Düsenanstellwinkel). F = sum of the area of the nozzle openings in m ² ,
ρ = oxygen pressure in front of the lance in kg / cm ² ,
k - correction factor (slag and bath analysis,
Converter shape, nozzle angle of attack).

Der Zusammenhang zwischen dem Druck ρ und dem Sauerstoffangebot V in NmVmin ergibt sich f·"— die verwendete Lanze aus der folgenden Gleichung:The relationship between the pressure ρ and the oxygen supply V in NmVmin results f · "- the lance used from the following equation:

p=0,013 - V p = 0.013 - V

Für den relativen Blasimpuls des Sauerstoffstrahles, d.h. den auf die Lanzenhöhen in m bezogenen Blasimpuls, ergibt sich die folgende Beziehung:For the relative blowing momentum of the oxygen jet, i.e. that related to the lance heights in m Blow pulse, the following relationship arises:

Λ = k Λ = k

10*F(12,ll10 * F (12, ll

0,013 K-9,81)0.013 K-9.81)

1?1?

Die verschlackte Phosphormenge Pm des Bades in einem bestimmten Zeitintervall t ist der verschlackten Phosphormenge Pg des im Zeitintervall durch die Schlacke geflossenen Tröpfchenstromes Mg sowie der von der Schlacke aufgenommenen Phosphonnenge Ps gleich:The slagged amount of phosphorus Pm of the bath in a certain time interval t is equal to the slagged amount of phosphorus Pg of the droplet stream Mg that has flowed through the slag in the time interval and the amount of phosphorous Ps absorbed by the slag:

Für den zeitlichen Phosphorabbrand Pm im Bad als A% Pm in der Zeit At kann bei gegebener Eiserimenge Mfolgende Bilanzgleichung aufgestellt werden:For the temporal phosphorus burnup Pm in the bath as A% Pm in the time At , given the amount of ice M, the following balance equation can be set up:

Ρμ={Δ°/ο Pm ■ M/100 Ρμ = {Δ ° / ο Pm ■ M / 100

Der zeitliche Phosphorzubrand der Schlacke resuN tiert aus cfem Phosphorabbau A⁰Zo Pg des zugehörigen Tröpfchenstromes Mg als gemittelte Differenz (% Pb-⁰Zo Pg) zwischen dem Phosphorgehalt der im Zeitintervall AI in die Schlacke eintrelenden (Ψ6 Pb) und der entphosphort zurückfallenden Tröpfchen (% Pg), so daß auch hier die Bilanzbedingung gilt:The temporal phosphorus burn-up of the slag results from the phosphorus degradation A ⁰ Zo Pg of the associated droplet stream Mg as the mean difference (% ^{Pb- 0} Zo Pg) between the phosphorus content of the droplets falling into the slag in the time interval AI (Ψ6 Pb) and the droplets falling back (Ψ6 Pb) ( % Pg), so that the balance condition also applies here:

ehern Düsenquerschnitt Und unterschiedlicher Lanzenhöhe. Brazen nozzle cross-section and different lance height.

Wird beim Sauerstoffaufblas-Verfahren für einen bestimmten Sloffumsatz die Tröpfchenmenge Während der ßlasezeit anhand der Fig.3 und 5 vorgegeben, so läßt sich bei einem bestimmten Düsenquerschnitt Fder Sauerstofflanze und einem bestimmten Sauerstoffangebot die Lanzenhöhe in Metern nach der folgenden Gleichung errechnen:In the case of the inflated oxygen method, the amount of droplets during a certain slump conversion the ßlasezeit specified with reference to Fig. 3 and 5, so can be with a certain nozzle cross-section F of the oxygen lance and a certain oxygen supply calculate the lance height in meters using the following equation:

10 h = 10 h =

1515th

Aus diesen uieichungen foigt für die ι röpfchenmen^ ge Mg in der Schlacke im Zeitintervall At in erster Näherung:From these calibrations the following results for the droplet amount Mg in the slag in the time interval At :

., M- \%P_U ., M- \% P _U

\(%P„ - % P_n)\ (% P "-% P _n )

Weitere Untersuchungen führen zu dem Ergebnis, daß die Tröpfchenmenge Mg eine Funktion des relativen Blasimpulses Ji, ist, wie F i g. 4 zeigt:Further investigations lead to the result that the droplet quantity Mg is a function of the relative blowing momentum Ji , as shown in FIG. 4 shows:

Ma= -223,067 + 76,632 \ogji[t/mm] Ma = -223.067 + 76.632 \ ogji [t / mm]

Für die Tröpfchenmenge gilt demnach folgende Gleichung:The following equation applies to the amount of droplets:

2525th

3030th

3535

M_G = - 223,067 + 76.632 · log M _G = - 223.067 + 76.632 x log

fc-IQ⁴-F(12,11 -0,013- fc-IQ ⁴ -F (12.11-0.013- V- V- 9,81)-9.81) - /r/ r

Das Diagramm der Fig.4 zeigt die Änderung der Frischgeschwindigkeit unabhängig von unterschiedli-10* - ^ -(0,157- V- 9,81)
Γ Λ'/₍,^+_223,067 Ί
L 76,632 JThe diagram of Figure 4 shows the variation of the fresh speed, irrespective of differing-10 * - ^ - (0,157- 9,81 V)
Γ Λ '/ ₍ , ^ + _ 223.067 Ί
L 76.632 J.

Für ein Sauerstoffangebot von beispielsweise 600 NmVmin beim Einblasen von Kalkstaub und bei einer Tröpfchenmenge, wie sie Fi g, 5 zeigt, ergibt sich der im unteren Diagramm der Fig.5 dargestellte Lanzenabstand während der Blasezeit, der ein Blasen mit einer gut reaktionsfähigen Schlacke ohne Auswurf ermöglicht.For an oxygen supply of, for example, 600 NmVmin when blowing in lime dust and at a quantity of droplets, as shown in FIG. 5, results in that shown in the lower diagram of FIG Lance spacing during the blowing time, which means blowing with a highly reactive slag without ejection enables.

Bisher war die Lanzenführung beim Sauerstoffaufblas-Verfahren ausschließlich von der Erfahrung des Blasemeisters abhängig. Hier eröffnet das erfindungsgemäße Verfahren erstmals einen Weg, den Lanzenabstand in Abhängigkeit vom Reaktionsablauf zu berechnen und den Prozeßablauf reproduzierbar zu steuern. Die Verwendung eines Schwingkreises ist dabei nicht erforderlich; vielmehr kann der Frischverlauf auch aufgrund einer vorgegebenen Kurve der in Fig.5 dargestellten Art gesteuert werden.So far, the lance guidance in the oxygen inflation process was based solely on the experience of the Blowmaster dependent. Here the method according to the invention opens up a way for the first time, the lance spacing to be calculated depending on the reaction sequence and to control the process sequence in a reproducible manner. The use of an oscillating circuit is not required; rather, the freshness can also be controlled based on a predetermined curve of the type shown in Figure 5.

Das erfindungsgemäße Verfahren schafft mithin die Voraussetzungen für eine automatische Steuerung des Ffischens, dessen Verlauf und Ergebnis im wesentlichen nur von dem Kohlenstoff-, Phosphor- und dem Eisenabbrand bestimmt wird.The method according to the invention thus creates the prerequisites for automatic control of the Ffischens, its course and result essentially only from the carbon, phosphorus and the Iron burnup is determined.

Hierzu 6 Blatt Zeichnungen 109 625/409 For this purpose 6 sheets of drawings 109 625/409

Claims

Patent claims:

1. Method for controlling the fresh process when refining pig iron, in particular after Oxygen top-blowing process, characterized in that that the amount of iron droplets in the slag is measured and the lance spacing and / or the amount of oxygen adjusted as a function of the amount of droplets will.

2. The method according to claim 1, characterized in that that the amount of droplets is adjusted with the help of the blow pulse.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the amount of droplets is inductive or is measured capacitively.

4. The method according to one or more of claims 1 to 3, characterized in that the Iron / slag / gas emulsion is the diamagnetic or the dielectric of an electrical resonant circuit

5. The method according to claim 4, characterized in that the detuning of the electrical Oscillating circuit with the help of a computer to control the lance distance and / or the Amount of oxygen is used

6. Apparatus for performing the method according to claims 1 to 5 in a refractory delivered converter, characterized by one to an elect; see resonant circuit (9) connected induction coil (4) or zv-- ° i capacitor plates, the output of which to a computer (11) with control lines (12,13,14) to Re-elventilen (15,16) and a lance lifting device {, 19 ) to lead.