9.2. Статичне керування

Статичне керування припускає використання зведень про початкові умови конвертер­ної плавки і визначення таких параметрів, як необхідні на плавку в цілому маси чавуну, металобрухту, вапна, залізної руди, плавикового шпату та інших шихтових матеріалів. У деяких випадках по початкових умовах визначається програма дуттєвого режиму, що при­пускає певну зміну в часі витрат кисню і нейтрального газу, а також положення фурми.

Вибір маси металошихти (чавуну і брухту) ґрунтується на вирішенні двох задач: одер­жанні заданої маси сталі і її температури після продувки. При безперервному розливанні одержання визначеної маси сталі не обов'язкове, тому що вся вона буде розлита без залишку. При розливанні сталі у виливниці необхідне беззалишкове розливання, що ви­ключає недоливки зливків, які є втратами металу. У цьому випадку використовується зва­жування ковша з рідкою сталлю на кранових вагах і сталь перерозподіляється між виливни­цями, якщо це припустимо, щоб виключити недоливки. Вирішенню цієї задачі сприяє ста­більність маси одержуваної в конвертері сталі.

Кожен із видів металошихти містить певну масу домішок, які не ввійдуть до маси рід­кої сталі. У чавуну це близько 6-7% елементів, що окислюються (С, Бі, Мп, Р та ін.), і до­менний чи міксерний шлак. У брухті - елементи, що окислюються (С, Бі, Мп та ін.), яких, в залежності від марки сталі, з якої був брухт, може бути від кількох десятих відсотка до кількох відсотків, а також неметалеві забруднення брухту (іржа, окалина, емалі, пластмаси, інші матеріали).

До маси отриманої сталі ввійде маса заліза, відновленого з його оксидів, що входять до складу іржі, окалини, залізної руди.

Таким чином, у кожного з матеріалів існує свій коефіцієнт Кі, що характеризує ту частину матеріалу, яка ввійде до маси сталі

Мст = Кчав Мчав + Кбрх Мбрх+ Круд Мруд+… (9.1)

Для залізної руди К визначається шляхом аналізу партії залізної руди, що надійшла в конвертерний цех (КЦ). До складу чавуну входять як контрольовані втрати (окислювані домішки), так і неконтрольована маса доменного чи міксерного шлаку.

Величину К6рх можна визначити емпірично як постійну для даних умов роботи чи окремо на кожній плавці шляхом експертної оцінки її в залежності від виду металобрухту.

Це, в першу чергу, можливо для оборотного брухту, якщо відомо, що даний профіль прока­ту виробляється з певної марки чи групи марок сталі.

Розрахунок маси вапна, присадженого на плавку в цілому для одержання необхідно­го складу кінцевого шлаку, може виконуватися з застосуванням еталонної плавки, що іс­нує в кожній групі марок сталі, яка виплавляється в цеху: низько-, середньо-, високовугле-цеві звичайної якості, конструкційні низьколеговані і т.д. При розрахунку враховується зміна умов проведення даної плавки в порівнянні з еталонною

Добавки залізної руди чи вапняку використовують для коригування температурного режиму у зв'язку з тим, що добавки металобрухту зважуються за кілька годин до їх вико­ристання і не підлягають коригуванню по масі. Маса ж рідкого чавуну, незалежно від його температури і хімічного складу, наливається у заливний ківш для одержання заданої маси сталі відповідно до рівняння (9.1).

В цих умовах з підготовлених наважок брухту вибирається та, котра найбільш близь­ка до одержання необхідного теплового балансу на плавці при наявному складі чавуну, але без дефіциту тепла, який доведеться покривати шляхом додаткового окислювання за­ліза, втрачаючи вихід придатної рідкої сталі.

Оцінка охолоджувальної здатності залізної руди і вапняку може виконуватися шляхом термохімічних розрахунків за табличними значеннями теплових ефектів відновлення ок­сидів заліза, кДж/кг

Можлива також емпірична оцінка їх на дослідних плавках, що дає значну розбіжність у результатах і для залізної руди складає 3000-7300 кДж/кг, а для вапняку — 1160-1420 кДж/кг.

Відомі також спроби здійснити їх експертну оцінку шляхом опитування операторів щодо охолоджувальної здатності брухту, при цьому охолоджувальний ефект руди і вапня­ку відповідно оцінюється в межах 4610 і 1380 кДж/кг.

Більш стабільні величини АЯ„„„ пояснюються як значним наближенням до стандарт­ного складу вапняку, так і відсутністю впливу на дисоціацію вуглекислого кальцію умов проведення процесу.

У той же час залізна руда не тільки відрізняється зміною співвідношення вмістів окси­дів заліза різної валентності, що значно змінює тепловий ефект їх відновлення (див. (9.3)), але й, в залежності від умов перебігу конвертерного процесу, може мати різний рівень відновлення.

У випадку, якщо термодинамічно можлива концентрація оксидів заліза у шлаку пере­вищує фактичну, оксиди заліза присадженої порції залізної руди можуть після розплав-лення частково залишитися у шлаку, відновлення цієї частини порції не відбудеться і тепло­вий ефект добавки значно зміниться.

Широко використовуються статичні системи розрахунку об'єму кисню, який необхідно продути для одержання заданого вмісту вуглецю. У тих випадках, коли продувка здійснюється

із зупинкою на заданому вмісті вуглецю, програми дуттєвого режиму, що включають зміну витрат кисню і положення фурми в процесі продувки (рис. 2.31), складаються шляхом до­сліджень і передбачають забезпечення заданої зміни складу шлаку і його властивостей, запобігання ускладненню процесу викидами шлаку і виносами металу. Оскільки в кожному конвертерному цеху існують свої конструкції наконечників фурм із визначеною кількістю сопел, їх розмірами і кутом нахилу до вертикальної осі, такі програми не можуть бути аде­кватно перенесені в інші умови і може бути використаний лише принцип їх розробки.

Звичайно кожна програма складена для групи марок сталі, у межах якої перебіг про­дувки повинен бути приблизно однаковий. У даному цеху кількість таких програм може досягати 10 і перед плавкою ЕОМ обирає програму-еталон, яка може бути реалізована в автоматичному режимі.

У тому випадку, якщо початкові умови в цеху значно змінюються, програму може обрати сам оператор і здійснювати її в ручному режимі керування, що дозволяє вживати необхідних заходів у нестандартних ситуаціях, які не були передбачені при розробці програми.

У цеху можуть працювати статичні системи бухгалтерського обліку витрат і запасів усіх матеріалів і розрахунку собівартості виплавленої сталі по часових інтервалах (рік, квар­тал, місяць, тиждень, доба, зміна) і окремих бригадах. Така система не лише дає адміні­страції цеху оперативну інформацію про стан справ, але й дозволяє керувати трудовими колективами, заохочуючи ті з них, які мають кращі показники.