SU943295A1 - Method for controlling production process of producing ferromanganese in ore reducing furnace - Google Patents

Description

Изобретение относится к автоматизации технологического процесса полу* чения ферромарганца в рудновосстановительных печах.The invention relates to the automation of the technological process for producing ferromanganese in ore reduction furnaces.

При выплавке ферромарганца соотношение углерод/марганец в пихтовой смеси в значительной степени определяет полноту протекающих в электропечи реакций, а следовательно и расход электроэнергии на тонну сплава. Избыток восстановителя в шихте снижает сопротивление ванны, посадка электродов становится мелкой, активная мощность, вводимая в ванну, уменьшается и растет улет марганца. Недостаток углерода ведет к излишне глубокой посадке электродов, неустойчивому электрическому режиму и повышению потерь марганца со шлаком. В целом отклонение отношения углерод/марганец в шихте против расчетного ведет к ухудшению технико-экономических показателей агрегата. Однако даже строгое дозирование компонентов по массе~ не может обеспечить оптимальные условия протекания процесса, так как имеют место множество возмущающих воздействий (крупность, влажность, химсостав компонентов и др.). По5 этому необходимо оперативно контролировать соотношение углерод/марганец в ванне печи и при нарушениях осуществлять коррекцию в сторону ликви_ дации отклонения.When smelting ferromanganese, the carbon / manganese ratio in the fir mixture largely determines the completeness of the reactions occurring in the electric furnace, and, consequently, the energy consumption per ton of alloy. Excess reducing agent in the charge reduces the resistance of the bath, the landing of the electrodes becomes shallow, the active power introduced into the bath decreases, and the manganese escape increases. A lack of carbon leads to an excessively deep electrode landing, an unstable electrical regime and an increase in the loss of manganese with slag. In general, the deviation of the carbon / manganese ratio in the charge against the calculated one leads to a deterioration in the technical and economic indicators of the unit. However, even a strict dosing of components by weight ~ cannot provide optimal conditions for the process, since there are many disturbing influences (particle size, humidity, chemical composition of the components, etc.). Therefore, it is necessary to promptly monitor the carbon / manganese ratio in the furnace bath and, in case of irregularities, carry out a correction in the direction of eliminating the deviation.

Известен способ управления печей с закрытой дугой, согласно которому в зависимости от положения электродов и качества выплявляемого продукта изменяется соотношение компонентов, загружаемых в печь через полый электрод [1].A known method of controlling a furnace with a closed arc, according to which, depending on the position of the electrodes and the quality of the product to be smelted, the ratio of the components loaded into the furnace through the hollow electrode changes [1].

К’недостатку этого способа относят ограниченность применения, так как способ основан на зависимости качества карбида кальция от температуры расплава. Такой зависимости при выплавке ферромарганца не обнаружено.A disadvantage of this method is limited application, since the method is based on the dependence of the quality of calcium carbide on the temperature of the melt. Such a dependence was not found in the smelting of ferromanganese.

943295 4943295 4

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ управления процессом плавки, согласно которому одновременно в одной и той же зоне ванны замеряют температуру и плотность тока и по измерению параметров корректируют состав шихтовой колоши Г 2 ].Closest to the invention in technical essence and the achieved result is a method of controlling the melting process, according to which at the same time in the same zone of the bath temperature and current density are measured and the composition of the charge head G 2 is adjusted by measuring the parameters.

Однако в этом способе определяют характеристики шихтовой смеси в точке, что не является характерным для зоны и ванны в целом. Измерение параметров в двух и более точках ванных также не может считаться представительным, не говоря о практической невозможности Непрерывного измерения указанных параметров во многих точках. Таким образом, известные способы регулирования технологическим процессом выплавки ферромарганца в электропечах не обеспечивают необходимую точность контроля и регулирования соотношения углерод/марганец в шихте.However, in this method, the characteristics of the charge mixture at a point are determined, which is not characteristic of the zone and the bathtub as a whole. Measurement of parameters at two or more points in the bathrooms also cannot be considered representative, not to mention the practical impossibility of Continuous measurement of these parameters at many points. Thus, the known methods of controlling the technological process of smelting ferromanganese in electric furnaces do not provide the necessary accuracy of control and regulation of the ratio of carbon / manganese in the charge.

Цель изобретения - определение избытка или недостатка углерода в ванне печи и регулирование соотношения углерод/марганец в шихте для оптимизации технологического процесса, что позволит сократить удельный расход электроэнергии и увеличить извлечение марганца и сплава.The purpose of the invention is the determination of excess or lack of carbon in the furnace bath and the regulation of the ratio of carbon / manganese in the mixture to optimize the process, which will reduce the specific energy consumption and increase the extraction of manganese and alloy.

Цель достигается тем, что определяют отношение CO/COi^ в колошниковом газе и контролируют температуру газа под сводом печи, кроме того, зная отношение массы углерода к массе марганца, измеряют температуру газов под сводом, содержание окиси и двуокиси углерода в отходящем газе, определяют отношение окиси углерода к двуокиси углерода и по величине температуры и отношения СО/СО^ корректируют заданное отношение массы углерода к массе марганца в шихте, причем при увеличении по сравнению с расчетными значениями температуры и отношения СО/СО^ отношение массы углерода к массе марганца в шихте снижают и наоборот.The goal is achieved by determining the CO / COi ^ ratio in the top gas and controlling the gas temperature under the arch of the furnace, in addition, knowing the ratio of the mass of carbon to the mass of manganese, measuring the temperature of the gases under the arch, the content of carbon monoxide and carbon dioxide in the exhaust gas, determining the ratio carbon monoxide to carbon dioxide and in terms of temperature and the ratio of CO / CO ^ adjust the specified ratio of the mass of carbon to the mass of manganese in the mixture, and with an increase in comparison with the calculated values of temperature and the ratio of CO / CO ^ ix carbon mass to the mass of manganese in the mixture is reduced and vice versa.

При недостатке углерода сопротивление шихты в ванне увеличивается от работы регулятора тока, что приводит к перемещению электрода вместе ⁵⁵ с плавильным тиглем вниз. При этом окись углерода, выделяемая из плавильной зоны, более интенсивно окис ляется до СОл в верхних горизонтах ванны. Доля С0 £ в газе растет, а доля СО уменьшается. Отношение СО/СО^ по сравнению с расчетным падает. Одновременно температура колошника и газа под сводом по сравнению с расчетным снижается. Совпадение отклонений этих параметров по знаку говорит о необходимости увеличить соотношение углерод/марганец в шихте.With a lack of carbon, the resistance of the mixture in the bath increases due to the operation of the current regulator, which leads to the displacement of the electrode together with the melting crucible ⁵⁵ down. In this case, carbon monoxide released from the melting zone is more intensively oxidized to CO in the upper horizons of the bath. The fraction of C0 £ in the gas grows, and the fraction of CO decreases. The ratio CO / CO ^ decreases compared with the calculated one. At the same time, the temperature of the top and gas under the arch decreases compared with the calculated one. The coincidence of the deviations of these parameters in sign indicates the need to increase the ratio of carbon / manganese in the mixture.

При избытке углерода процесс протекает с противоположными знаками контролируемых параметров. В этом случае необходимо уменьшить соотношение углерод/марганец в шихте.With an excess of carbon, the process proceeds with opposite signs of the controlled parameters. In this case, it is necessary to reduce the ratio of carbon / manganese in the mixture.

Реализация способа может быть осуществлена различными устройствами и системами. Наиболее просто эту задачу можно решить с помощью микропроцессора или УВМ.The implementation of the method can be carried out by various devices and systems. Most simply, this problem can be solved using a microprocessor or UVM.

На аналоговые входы УВМ поступают сигналы от датчиков температуры газа под сводом печи содержания окиси и двуокиси углерода в колошниковом газе. От устройства и ввода констант в память УВМ вводятся расчетные значения температуры газа под сводом и отношения СО/СО^. Из УВМ выводится аналоговый управляющий сигнал, который поступает на корректирующие входы задатчика соотношения углерод/ марганец в шихте системы дозирования компонентов. В соответствии с изложенным способом управления в память УВМ вводится программа обработки входных сигналов и выработки управляющего воздействия на систему дозирования. Для отстройки от случайных возмущений и для учета транспортного запаздывания в программе предусматриваются временные задержки. По ходу процесса в УВМ от датчиков поступает информация, которая вместе с массивом констант обрабатывается программой. В результате выходные сигналы УВМ осуществляют коррекцию соотношения углерод/марганец в шихте, чем достигается ликвидация нарушения технологического режима плавки.The analog inputs of the UVM receive signals from gas temperature sensors under the roof of the furnace containing carbon monoxide and carbon dioxide in the top gas. From the device and entering constants into the memory of the UVM, the calculated values of the gas temperature under the arch and the CO / CO ^ ratios are entered. An analog control signal is output from the UVM, which is fed to the correcting inputs of the carbon / manganese ratio adjuster in the charge of the component dosing system. In accordance with the above control method, a program for processing input signals and generating a control action on the dosing system is introduced into the memory of the UVM. For the detuning from random disturbances and for taking into account the transport delay, the program provides for temporary delays. During the process, information is received from the sensors in the UVM, which, together with an array of constants, is processed by the program. As a result, the output signals of the UVM carry out the correction of the carbon / manganese ratio in the charge, thereby achieving the elimination of violations of the technological mode of smelting.

Экономический эффект от внедрения предлагаемого способа около 80 тыс.руб. в год по одной печи большой единичной мощности за счет экономии электроэнергии и сырьевых материалов.The economic effect of the implementation of the proposed method is about 80 thousand rubles. per year, one kiln of large unit capacity due to the saving of electricity and raw materials.

Claims (1)

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и доетигаемому результату  вл етс  способ управлени  процессом плавки, согласно которому одновременно в одной и той же зоне ванны замер ют температуру и плотность тока и по измерению параметров корректируют состав шихтов колоши г 2 3, Однако в этом способе определ ют характеристики шихтовой смеси а точ ке, что не  вл етс  характерным дл  зоны и ванны в целом. Измерение параметров в двух и более точках ванн также не может считатьс  представительным , не говор  о практической невозможности Непрерывного измерени указанных параметров во многих точках . Таким образом, известные способы регулировани  технологическим процессом выплавки ферромарганца в электропечах не обеспечивают необ ходимую точность контрол  и регулировани  соотношени  углерод/маргане в шихте. Цель изобретени  - определение избытка или недостатка углерода в ванне печи и регулирование соотноше ни  углерод/марганец в шихте дл  оптимизации технологического процесса , что позволит сократить удельный расход электроэнергии и увеличить извлечение марганца и сплава. Цель достигаетс  тем, что опреде л ют отношение СО/СОп в колошниковом газе и контролируют температуру газа под сводом печи, кроме того, зна  отношение массы углерода к массе мар ганца, измер ют температуру газов под сводом, содержание окиси и двуокиси углерода в отход щем газе, определ ют отношение окиси углерода к двуокиси углерода и по величине температуры и отношени  CO/COiji корректируют заданное отношение массы углерода к массе марганца в шихте, причем при увеличении по сравнению с расчетными значени ми температуры и отношени  CO/COij отношение массы углерода к массе марганца в шихте снижают и наоборот. При недостатке углерода сопротивление шихты в ванне увеличиваетс  от работы регул тора тока, что при водит к перемещению электрода вместе с плавильным тиглем вниз. При этом окись углерода, выдел ема  из плавильной зоны, более интенсивно окисл етс  до COrtB верхних горизонтах ванны. Дол  СО 12 в газе растет, а дол  СО уменьшаетс . Отношение СО/СОп по сравнению с расчетным падает. Одновременно температура колошника и газа под сводом по сравнению с расчетным снижаетс . Совпадение отклонений этих параметров по знаку говорит о необходимости увеличить соотношение углерод/марганец в шихте. При избытке углерода процесс протекает с противоположными знаками контролируемых параметров. В этом случае необходимо уменьшить соотношение углерод/марганец в шихте. Реализаци  способа может быть осуществлена различными устройствами и системами. Наиболее просто эту задачу можно решить с помощью микропроцессора или УВМ. На аналоговые входы УВМ поступают сигналы от датчиков температуры газа под сводом печи содержани  окиси и двуокиси углерода в колошниковом газе. От устройства и ввода констант в пам ть УВМ ввод тс  расчетные значени  температуры газа под сводом и отношени  CO/COg. Из УВМ выводитс  аналоговый управл ющий сигнал, который поступает на корректирующие входы задатчика соотношени  углерод/ марганец в шихте системы дозировани  компонентов. В соответствии с изложенным способом управлени  в пам ть УВМ вводитс  программа обработки входных сигналов и выработки управл ющего воздействи  на систему дозировани . Дл  отстройки от случайных возмущений и дл  учета транспортного запаздывани  в программе предусматриваютс  временные задержки. По ходу процесса в УВМ от датчиков поступает информаци , котора  вместе с массивом констант обрабатываетс  программой . В результате выходные сигналы УВМ осуществл ют коррекцию соотношени  углерод/марганец в шихте, чем достигаетс  ликвидаци  нарушени  технологического режима плавки. Экономический эффект от внедрени  предлагаемого способа около 80 тыс.руб. в год по одной печи большой единичной мощности за счет экономии электроэнергии и сырьевых материалов. Формула изобретени  Способ управлени  технологическим процессом получени  ферромарганцаThe closest to the invention to the technical essence and achievable result is a method of controlling the melting process, according to which the temperature and current density are measured simultaneously in the same bath zone and the composition of the charge of the baton r 2 3 is measured by measuring parameters. However, in this method characteristics of the charge mixture at the point, which is not characteristic of the zone and the bath as a whole. The measurement of parameters at two or more points of the baths also cannot be considered representative, not to speak of the practical impossibility of Continuous measurement of the indicated parameters at many points. Thus, the known methods for regulating the smelting of ferromanganese in electric furnaces by the technological process do not provide the necessary accuracy of control and regulation of the carbon / margan ratio in the charge. The purpose of the invention is to determine the excess or carbon deficiency in the furnace bath and control the carbon / manganese ratio in the charge to optimize the process, which will reduce the specific energy consumption and increase the extraction of manganese and alloy. The goal is achieved by determining the CO / COP ratio in the top gas and controlling the gas temperature under the furnace vault, moreover, the ratio of the mass of carbon to the mass of manganese is measured, the temperature of the gases under the vault, the content of carbon monoxide and carbon dioxide in the waste gas are measured. gas, determine the ratio of carbon monoxide to carbon dioxide and the temperature and the ratio of CO / COiji adjust the specified ratio of the mass of carbon to the mass of manganese in the mixture, and with an increase in comparison with the calculated values of temperature and the ratio of CO / COij from Ocean carbon mass to the mass of manganese in the mixture is reduced and vice versa. With a lack of carbon, the resistance of the charge in the bath increases from the operation of the current regulator, which leads to the displacement of the electrode together with the melting crucible downwards. At the same time, carbon monoxide released from the smelting zone is more intensively oxidized to the COrtB upper horizons of the bath. The CO 2 percentage in the gas increases, and the CO percentage decreases. The ratio of CO / COP compared with the calculated falls. At the same time, the temperature of the throat and gas under the roof decreases in comparison with the calculated one. The coincidence of the deviations of these parameters by the sign indicates the need to increase the carbon / manganese ratio in the charge. With an excess of carbon, the process proceeds with opposite signs of controlled parameters. In this case, it is necessary to reduce the carbon / manganese ratio in the charge. The implementation of the method can be carried out by various devices and systems. Most simply, this problem can be solved using a microprocessor or UVM. The analog inputs of the CCM receive signals from the gas temperature sensors under the roof of the furnace containing oxide and carbon dioxide in the blast furnace gas. From the device and the input of constants, the calculated values of the gas temperature under the roof and the CO / COg ratios are entered into the ULM memory. An analog control signal is output from the ACU, which is fed to the correction inputs of the carbon / manganese ratio setter in the batch of the component dosing system. In accordance with the described control method, a program for processing input signals and generating a control action on the dosing system is entered into the memory of the ACU. For detuning from random disturbances and to account for transport delays, time delays are provided for in the program. In the course of the process, information from the sensors is received from the sensors, which, together with an array of constants, is processed by the program. As a result, the output signals of the CCM carry out the carbon / manganese ratio correction in the charge, thus eliminating the violation of the technological melting mode. The economic effect from the introduction of the proposed method is about 80 thousand rubles. per year one furnace of high unit capacity due to the saving of electricity and raw materials. Claim Method Control Method for Ferromanganese Production 5 9 329565 9 32956 в рудовосстановительной печи измене-марганца в шихте, причем при увелимнем отношени  массы углерода к мае-чении по сравнению с расчетными энасе марганца, отличающий-:чени ми температуры и отношени  с   тем, что, с целью экономииС0/С0« отношение массы углерода к электроэнергии и повышени  выхода. $ массе марганца в шихте снижают и металла, дополнительно измер ют тем-наоборот, пературу газов под сводом, содержание окиси и двуокиси .углерода в отво-Источники информации, д щем газе, определ ют отношениеприн тые во внимание при экспертизе окиси углерода к двуокиси углерода«О 1. Патент Великобритании и по величине температуры и отноше-If 1372073, кл. G 3 N, 1972. ни  C0/C0,ji корректируют заданное2. Авторское свидетельство СССР отношение массы углерода к массе№ 225225, кл. С 21 С 5/52, 1970.in the ore-reducing furnace of change-manganese in the charge, moreover, with an increase in the mass ratio of carbon to May compared to the calculated enas manganese, the temperature and the ratio of carbon to electricity are different and increase yield. The mass of manganese in the charge is reduced and the metal is additionally measured, on the contrary, the content of gases under the vault, the content of carbon monoxide and carbon dioxide in the source gas, determining the ratio taken into account in the examination of carbon monoxide and carbon dioxide. “About 1. Patent of Great Britain and by the magnitude of the temperature and relation-If 1372073, cl. G 3 N, 1972. Neither C0 / C0, ji correct the given 2. USSR author's certificate: carbon mass to mass ratio No. 225225, cl. C 21 C 5/52, 1970.