"Perfectionnements à la fabrication d'aciers" <EMI ID=1.1>
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La présente invention est relative à un procédé pour maîtriser ou contrôler la formation de scories dans un convertis-
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tisseur et à un procédé pour régler ou maîtriser le soufflage
dans un tel convertisseur.
En ce qui concerne le réglage du point final de réaction d'un convertisseur LD, on a tout d'abord développé un procédé dans lequel les quantités nécessaires de matière de refroidissement et d'oxygène sont calculées sur un modèle statique et on a introduit le réglage en utilisant un ordinateur.
Ensuite, on a développé le réglage dynamique dans lequel la teneur de carbone du bain d'acier fondu et la température de l'acier fondu sont mesurées par une sous-lance et le point final est déduit et.modifié au départ des résultats, ce réglage étant actuellement popularisé. Si on utilise ce procédé, la précision de la teneur de carbone et de la température au point final sont améliorées jusqu'à environ 70-80%, tandis que la précision susdite dans le modèle statique était de 30-40%, mais il y a une limitation dans le réglage dynamique. Par conséquent, les inventeurs ont essayé d'éviter cette limitation et ont standardisé le procédé de soufflage pour chaque classe de types d'acier en prenant en considération les conditions initiales du soufflage, c'est-à-dire
les composants de la fonte brute fondue, la température et la proportion de fonte brute fondue, et cette standardisation a été mémorisée dans un ordinateur à titre de schéma de base du soufflage, et le programme de la hauteur de lance, du débit d'oxygène et des quantités de matières auxiliaires, etc., a été automatiquement réglé d'après ce schéma de base, de sorte que la précision a été <EMI ID=4.1>
améliorée jusqu'à environ 90%. Toutefois, sous certaines conditions de fonte brute fondue et de fonctionnement du convertisseur, il était impossible d'assurer le soufflage automatique désiré et il était nécessaire de régler le volume d'oxygène et la température d'acier fondu au point final de manière plus précise, et en outre si les quantités nécessaires de P et de Mn peuvent être contrôlées, il est possible de décharger l'acier juste après l'arrêt du soufflage sans confirmation des résultats d'analyse, et la durée utile des briques de garniture intérieures du convertisseur peut être prolongée.
A cet effet, il est efficace de déceler à tout moment les conditions de formation de scories dans le convertisseur et d'introduire les résultats dans le réglage automatique décrit cidessus du programme.
A titre de moyen de détection des conditions de formation des scories, on a essayé antérieurement de mesurer le son dans le convertisseur mais l'information est indirecte et la précision n'est pas suffisante, et en outre un appareil de détection est habutuellement agencé juste au-dessus du convertisseur, de sorte que l'appareil est désavantageusement exposé à des conditions défavorables, telles qu'une haute température et des poussières. Séparément, il existe un procédé dans lequel le gaz perdu est analysé mais ce procédé est également une information indirecte et en retard par rapport à la réaction dans le convertisseur, de sorte que ce procédé ne peut pas être utilisé de façon satisfaisante.
Les inventeurs ont trouvé que, dans le soufflage à réglage automatique programmé dans le réglage du soufflage d'un convertisseur LD, dans lequel le procédé de soufflage est standardisé et mémorisé dans un ordinateur et ensuite le soufflage est réalisé <EMI ID=5.1>
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afin d'améliorer la précision au point final, un vibromètre est
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ries est mesurée et les conditions de progrès de la formation de scories sont déterminées, les résultats se reflétant par la modification automatique de la hauteur de lance et du débit d'oxygène programmés comme décrit ci-dessus, de sorte que l'on peut obtenir de bons résultats.
La présente invention sera expliquée plus en détails ciaprès.
Pour une meilleure compréhension de l'invention, on se référera aux dessins annexés, dans lesquels :
les Figures l(a)-l(f) montrent les formes d'onde de la variation d'accélération de la lance principale durant le soufflage dans le convertisseur ; la Figure 2 est une vue montrant les dimensions du convertisseur à essayer ; la Figure 3 est un graphique montrant la variation, des valeurs intégrées d'accélération, se développant dans le soufflage ; la Figure 4 est une vue explicative d'un appareil pour la mise en oeuvre du procédé suivant le premier aspect de la présente invention ; la Figure 5 est une vue explicative d'un appareil pour la mise en oeuvre du procédé suivant un second aspect de la présente invention. la Figure 6 est un graphique montrant la forme d'onde initiale de l'accélération du mouvement de la lance en direction horizontale et la variation de la valeur moyenne intégrée par <EMI ID=10.1>
groupe de plusieurs secondes ; -et@
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discrimination de la formation des scories :
la Figure 8 est une vue de conception de la variation de l'état du convertisseur jusqu'à ce que le débordement se produise ; la Figure 9 présente des graphiques illustrant la forme de réalisation de l'estimation suivant la présente invention ; la Figure 10 montre des vues de schéma classifié de la variation d'accélération du mouvement de la lance ; la Figure 11 est un graphique de discrimination du débordement ; la Figure 12 est un schéma illustrant l'ordre des opérations du soufflage dans le convertisseur ;
la Figure 13 est une vue explicative d'un appareil pour la mise en oeuvre du procédé suivant le troisième aspect de la présente invention ; la Figure 14 est une vue expliquant l'état de formation des scories dépendant du niveau de hauteur d'onde que l'on obtient en décelant l'accélération agissant sur la lance par rapport au mouvement des scories ; la Figure 15 est une vue expliquant le réglage suivant un exemple de la présente invention ; la Figure 16 est une vue explicative d'un appareil pour la mise en oeuvre du procédé suivant le quatrième aspect de la présente invention ; la Figure 17 est un graphique montrant la relation entre l'accélération en direction horizontale, agissant sur la lance, et le produit du'débit d'oxygène et de la profondeur de lance immer---
<EMI ID=12.1> la Figure 18 est une vue explicative montrant la discri- <EMI ID=13.1>
les Figures 19a et 19b sont des vues explicatives illustrant l'influence due à une variation dans le fond du convertisseur la Figure 20 est une vue explicative montrant le réglage de soufflage ajouté au réglage de formation des scories suivant
la présente invention ;
les Figures 21a et 21b sont des vues expliquant deux mesures directionnelles d'accélération la Figure 22 est une vue explicative d'un appareil pour <EMI ID=14.1>
présente invention ; la Figure 23 est une vue explicative illustrant un type de variation par rapport au temps écoulé d'une valeur moyenne d'accélération en direction horizontale, agissant sur la lance, par rapport à la valeur moyenne dans la direction x et la valeur
1 composée : et la Figure 24 est un graphique illustrant la relation entre l'accélaration en direction horizontale agissant sur la
lance et le produit du débit d'oxygène et de la profondeur d'immersion de la lance.
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triser la formation des scories dans un convertisseur, grâce auquel on empêche le débordement et on peut obtenir les conditions optimales de formation de scories suivant le type d'acier fondu.
Il est avantageux de déceler directement l'énergie cinétique des scories grâce à un détecteur, tel qu'une lance principa- <EMI ID=16.1>
jections de scories à l'intérieur du convertisseur ou déplacé par immersion dans les scories en écumes, sans passage à. travers un milieu intermédiaire. En particulier, dans ce cas, le choc des projections contre la lance est tout à fait irrégulier et, lorsque la lance est immergée dans les scories en écumes, comme la lance est soumise à une énergie irrégulière dans l'état contrarié, il est plus avantageux de déceler l'énergie avec l'accélération que de mesurer la somme de déplacement de la lance par vibration.
Toutefois, dans la variation de l'accélération dans ce cas, l'influence de la masse fondue se trouvant dans le convertisseur s'ajoute à la vibration naturelle de la lance et de l'ajutage qui y est connecté, de sorte qu'à moins qu'un tel mouvement soit séparé et supprimé, l'état correct de formation des scories ne peut pas être décelé.
Suivant cet aspect de l'invention, de manière à déceler de la façon la plus correcte l'état existant dans le convertisseur durant le soufflage, en particulier la variation de la formation des scories, par le détecteur décrit ci-dessus pour l'accéléra-
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jections de scories ou de métal ou encore des scories en écumes, est décelée sous la forme de la variation d'accélération par un accéléromètre, par exemple un vibreur à cristaux, prévu à la partie supérieure du détecteur. On a trouvé par expérience que les formes d'onde de la variation d'accélération de la lance principale durant le soufflage se classe suivant les formes illustrées par les Figures l(a)-l(f). L'échelle minimale pour l'abscisse illustrée par cette Figure 1 est d'environ 3 secondes.
D'une manière générale, la forme d'onde de la variation <EMI ID=18.1>
d'accélération de la lance durant le soufflage, au démarrage,
est la forme (a) et elle devient la forme (f) par amortissement,
et lorsque la hauteur de la lance est modifiée ou que les matières auxiliaires sont chargées, la forme (a) apparatt à nouveau. Toutefois, on a trouvé que, lorsque la formation de scories se développe, les formes d'onde deviennent les formes (b) et (c) et que, lorsque la formation des scories se trouve à l'état favorable, la forme d'onde devient (d), tandis que, lorsque le débordement se
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une fréquence élevée, telle qu'illustrée en (e).
Lorsqu'une accélération du mouvement de la lance durant
le soufflage est décelée, il est impossible de négliger l'influence du conduit de la lance et, par exemple, lorsque la hauteur de lance est modifiée, le conduit vibre sur le moment et la vibration est différente suivant l'installation, mais se poursuit sur des dizaines de secondes, puis la vibration s'atténue.
En outre, lorsqu'on charge les matières auxiliaires
dans le convertisseur, au moment où ces matières heurtent la lance, elles donnent une vibration à celle-ci et au conduit et perturbent la détection de la formation des scories. De plus, lorsque le métal fondu se dépose sur la lance, les vibrations décrites ci-dessus sont différentes suivant les cas.
Lorsque la variation d'accélération d'une lance ayant les dimensions illustrées par la Figure 2 est analysée par rapport à la fréquence, on a constaté que, dans un convertisseur de 250 tonnes, une vibration d'une faible fréquence d'environ 0,3 Hz découle de la vibration naturelle de la lance et du conduit et n'illustre pas directement les conditions de formation des scories. Cela signifie que des ondes ayant une faible fréquence comme illustré <EMI ID=20.1>
<EMI ID=21.1> la Figure 1 illustrent une telle vibration naturelle et que, comme dans le cas des formes d'onde (b) et (c), de petites ondes d'une haute fréquence s'appliquant sur ces ondes illustrent l'énergie appliquée à la lance par les projections de scories ou les scories en écumes.
La variation d'accélération due aux scories ayant une plus haute fréquence que la vibration naturelle due à la lance et au conduit n'est pas régulière dans la forme d'onde mais la fréquence est d'environ 1-2 Hz et se situe dans une gamme relativement étroite dans le cas du convertisseur de 250 tonnes cité cidessus.
On suppose que cette fréquence diffère suivant le profil du convertisseur mais la fréquence peut facilement se distinguer de la fréquence naturelle de la lance.
La forme d'onde, après élimination de la composante de basse fréquence de la variation d'accélération est intégrée et le niveau des valeurs intégrées est classé en plusieurs zones. Si l'état de formation des scories est discriminé par la hauteur de la zone classifiée décrite ci-dessus et si cette discrimination est combinée avec la variation des conditions de soufflage , le soufflage peut Atre réglé ou maîtrisé. De plus, le débordement peut être prédit en utilisant la variation des valeurs intégrées citées ci-dessus.
Sur la Figure 3, les valeurs intégrées de l'accélération toutes les 5 secondes ont été calculées et les valeurs obtenues sont montrées par un graphique. L'action de la hauteur de la lance et du débit d'oxygène se traduit par la zone de discrimination correspondant à la valeur moyenne des valeurs intégrées cal- <EMI ID=22.1>
culées pendant 20 secondes. De plus, la débordement peut être prédit par la vitesse d'élévation ou d'augmentation des valeurs intégrées. Dans ce cas, lors de la variation de la valeur moyenne toutes les 20 secondes, la réponse tarde, de sorte qu'il peut être désirable de réaliser la détection par la vitesse d'élévation de la valeur intégrée toutes les 5 secondes.
La Figure 4 illustre une installation pour la mise en oeuvre de la présente invention suivant son premier aspect. Sur la Figure 4, le numéro de référence 1 désigne un convertisseur, le numéro 2 désigne uns lance principale, les numéros 3 et 4 désignent des conduits pour l'alimentation d'oxygène et d'eau de re-
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le convertisseur, le numéro 6 désigne des scories en mousses, le numéro 7 est un accéléromètre, le numéro 8 désigne le filtre, le numéro 9 est un amplificateur, le n[deg.] 10 est un processeur d'intégration et le numéro 11 désigne le dispositif mesurant la formation des scories et un indicateur pour prévoir le débordement.
Lorsque l'énergie cinétique des scories est décelée directement par la lance ou la sous-lance introduite dans le convertisseur de la manière décrite précédemment, la précision est beaucoup plus grande que par la méthode de mesure à l'intervention de l'autre milieu intermédiaire.
Lorsque le mouvement de vibration de la lance et de la sous-lance est mesuré, la précision de la détection de la formation de scories peut être améliorée en utilisant l'accéléromètre afin de déceler l'énergie irrégulière dans l'état contrarié, et en outre en séparant la variation d'accélération due à la fréquence naturelle de la lance et du conduit, et la variation d'accélération due aux scories, et en intégrant seulement celle-ci.
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La vibration libre de la lance et du conduit, provoquée par les chocs mécaniques dus au mécanisme de suspension de la lance et au mécanisme de support de cette lance lorsque la hauteur de lance est modifiée, varie en ce qui concerne l'état vibratoire, car, lorsque la hauteur de lance change, la longueur depuis le point de support jusque la pointe de la lance se modifia et en outre le poids de la lance varie du fait du dépôt d'acier fondu sur cette lance, de sorte qu'il est important que la variation d'accélération due à la fréquence naturelle de la lance et du conduit
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En outre, en cours de développement de l'invention, à savoir suivant le premier aspect de celle-ci, les inventeurs ont trouvé un procédé permettant de prédire le débordement dans le convertisseur, suivant lequel une opération pour empêcher le débordement provoqué durant le soufflage à l'intérieur du convertisseur peut être réalisée avant ce débordement et de façon pertinente .
D'une façon générale, le phénomène du débordement dans un convertisseur englobe le cas où le niveau des scories en mousses s'élève graduellement et déborde par l'ouverture du convertisseur, et le cas où une réaction soudaine accidentelle est créée
et un débordement explosif se produit, le premier cas pouvant être prédit dans une certaine mesure en observant l'état d'éparpillement des gouttelettes fondues de scories au geulard du convertisseur, et ce à l'oeil nu ou par une méthode traditionnelle, tandis que le débordement accidentel cité en dernier lieu se produit en un temps court et, par conséquent, la prédiction est difficile.
Cependant, l'accélération du mouvement de la lance peut être mesurée sans retard de temps et directement transférée depuis <EMI ID=26.1>
le mouvement des scories, de sorte que ceci est tout particulière-
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signifie que, comme illustré par la Figure 5, lorsque l'accélération du mouvement en direction horizontale de la lance principale est mesurée, par exemple par un accéléromètre oscillant à cristaux 2, la valeur de cet accélération devient plus grande d'après le progrès de la formation des scories et la valeur correspond correctement à la force énergique due à la formation de mousses de scories.
Sur la Figure 5, le numéro 1 désigne le convertisseur, le numéro 5 est l'acier fondu durant le soufflage à l'intérieur du convertisseur, le numéro 6 désigne les scories formées dans le convertisseur, le numéro 9 est l'amplificateur du dispositif de mesure relié à l'accéléromètre 7, le numéro 14 désigne un démodulateur,
le numéro 15 est un conformateur de forme d'onde, le numéro 16 est un enregistreur, le numéro 17 est un calculateur de traitement et le numéro 18 est un dispositif de réglage pour la position de la lance et/ou le débit d'oxygène.
La variation d'accélération décrite ci-dessus est soumise à un procédé opératoire mentionné ci-après d'après le second aspect de la présente invention et la valeur obtenue est utilisée pour prédire les conditions de formation de scories après 10 secondes jusqu'à des dizaines de secondes. L'accélération de la lance principale 2, décelée par l'accéléromètre 7, est intégrée toutes les plusieurs secondes par le conformateur de forme d'onde
15 et les résultats, pour lesquels la variation durant le soufflage est enregistrée, sont illustrés par la Figure 6. Sur cette Figure 6, (a) montre la forme d'onde initiale et (b) montre la variation des valeurs moyennes intégrées toutes les. plusieurs seconde*?..
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condes sont accumulées toutes les 20-30 secondes et l'état de for- mation des scories peut être distingué ou différencié par les ni- veaux tels qu'illustrés par l'ordonnée du cOté droit de la Figure 7.
Les inventeurs ont trouvé la technique de commande automatique de soufflage, dans laquelle ces niveaux sont classés en cinq zones comme illustré par la Figure 7, et les zones classées sont utilisées pour différencier l'état de formation des scories et lorsque la discrimination s'écarte du cadre de l'intensité vibratoire idéale, les conditions de soufflage varient.
Dans la forme de réalisation pour la discrimination de la formation de scories suivant la Figure 7, la partie A situe le moment où le débordement se produisait mais, suivant la présente invention, le comportement de la partie B, juste avant que le débordement se produise, est notée particulièrement et est destinée à prédire ainsi le débordement.
Cela signifie qu'on estime, en formulant la variation dans le temps des valeurs moyennes intégrées de l'accélération de la vibration de lance dans la partie B, quand le débordement se produira, c'est-à-dire après combien de secondes.
L'état de la variation dans le temps des valeurs moyennes intégrées de l'accélération de la vibration de lance, lorsque le débordement se produit, est agrandi et illustré par la Figure 8.
La variation dans le temps des valeurs moyennes intégrées, juste avant le débordement, présente une augmentation suivant une fonction quadratique ou fonction exponentielle comme illustré par la Figure 8, A et B, de sorte qu'en supposant que cette variation dans le temps suive la formule :
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les coefficients a, b et c sont déterminés et une estimation
des valeurs. moyennes intégrées de l'intensité de vibration après
t secondes est calculée et, lorsque cette valeur entre dans la
zone de discrimination du débordement, les conditions de souffla-
ge sont changées de façon appropriée et on peut éviter le déborde- ment de façon efficace.
Une application d'estimation réalisée dans un convertisseur de 250 tonnes est illustrée par les Figures 9(a) et 9(b) et l'erreur de la valeur estimée par rapport à la valeur réelle après
5 secondes n'est que d'environ 4%. La formule (1) ou (2) utilisée dans cette estimation a été employée sous les conditions suivantes:
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Pour empêcher le débordement de façon pratique, un temps disponible pour réaliser l'action est nécessaire et, lorsque la distance d'estimation est trop longue, la précision de l'estimation s'abaisse, tandis que, lorsque la distance est trop courte,
on ne peut pas empêcher le débordement, de sorte que les inventeurs réalisent l'estimation après 15 secondes et, lorsque la valeur estimée entre dans la zone de débordement, le système est réglé de manière à abaisser la hauteur de la lance et à diminuer le débit d'oxygène, et en combinant le soufflage automatique utilisant le contrôle de la formation des scories d'après une mesure de la vibration de lance, le développement d'un débordement est diminué
de 23 à 3%.
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Dans ce cas, la sortie du conformateur de forme d'onde
15 est analysée dans le calculateur 17 toutes les 5 secondes et,
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du schéma est réalisée lors de l'analyse des trois points dans le temps. Cela signifie que la variation de la valeur d'analyse des trois points dans le temps est classée en neuf schémas, tel qu'illustré par la Figure 10.
La formule d'estimation de ces schémas en utilisant les valeurs effectives d'analyse est la suivante :
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De cette manière, on peut distinguer comme illustré par la Figure 11 si la valeur d'estimation avant les trois points dans le temps entre dans la zone de débordement ou non et, lorsque cette valeur entre dans cette zone, l'action de correction est menée en prenant cette estimation comme information de prédiction, <EMI ID=36.1>
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De la sorte, en combinant le premier et le second aspect avec le procédé de soufflage à réglage automatique programmé décrit ci-après, les inventeurs ont trouvé que la précision au point final
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Le soufflage dans le convertisseur est réalisé par la succession d'opérations illustrée par le schéma de la Figure 12 .
Les opérations principales depuis le début du soufflage
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il
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conditions initiales (fonte brute fondue, conditions opératoires, etc.), et ceci est déterminé dans certains schémas de soufflage.
Ces schémas sont mémorisés dans le calculateur et, dans le soufflage effectif, les matières auxiliaires sont chargées dans le convertisseur après établissement du programme, et la hauteur
de la lance et le débit d'oxygène sont modifiés d'après le program- me fixé précédemment. Pour régler la quantité d'oxygène et la tem- pérature de l'acier fondu au point final, on immerge une sous-lance dans le bain d'acier fondu 2 à 3 minutes avant la fin du soufflage, et la teneur de carbone et la température régnant dans l'acier
fondu sont mesurées et, en utilisant les résultats, les quantités
de l'oxygène et de la matière de refroidissement nécessaires pour obtenir la teneur de carbone envisagée et la température voulue d'acier fondu sont calculées d'après le modèle dynamique et la correction automatique est réalisée par calcul et les quantités <EMI ID=45.1>
corrigées sont chargées.dans le convertisseur.
Le procédé décrit ci-dessus est désigné par les inventeurs sous le nom de soufflage à réglage automatique programmé mais, comme les conditions initiales varient assez fortement, lorsque le programme déterminé préalablement ne convient pas, la formation de scories devient insuffisante ou excessive et le réglage automatique peut devenir impraticable.
En outre, le réglage terminal a jusqu'à présent visé principalement à obtenir la teneur correcte de carbone et la température exacte de l'acier fondu, tandis que les matières séparables de phosphore dépendaient principalement du sixième sens de l'opérateur, mais actuellement la précision de la teneur de carbone et de la température de l'acier fondu a été améliorée et, à moins que les quantités de phosphore et de manganèse au point final atteignent de manière stable la valeur envisagée, l'effet d'obtention de la température et de la teneur de carbone précises n'est pas totalement obtenu.
A cet effet, si les conditions de progression de la formation de scories peuvent être mesurées de façon correcte, la correction automatique du programme devient praticable et la stabilisation du soufflage peut être atteinte.
A titre de moyen de ce genre, en se basant sur les connaissances pratiques traditionnelles suivant lesquelles le progrès de la formation de scories est étroitement lié au déplacement de la lance, on a développé un procédé dans lequel l'accélération du mouvement d'un détecteur qui est prévu dans le convertisseur, par exemple la lance de soufflage, est mesurée par un vibrateur à cristaux et la valeur moyenne, dans une période de temps donnée, est utilisée comme paramètre de réglage.
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le vibrateur à cristaux et la forme d'onde est analysée et, comme résultats, on a trouvé que ce mouvement est subdivisé en le mouvement libre provoqué lorsque la pince de la lance est ouverte et
en le mouvement contrarié provoqué par le déplacement des scories. La zone de fréquence de la vibration libre est inférieure à la zone de fréquence de la vibration contrariée et, par exemple, la première est de 0,1-0,5 Hz, tandis que la seconde est de 1-2 Hz. Dans le réglage effectif, en utilisant le fait que ces deux zones de fréquence sont différentes, il est nécessaire de n'utiliser sélectivement que la dernière.
Une intensité moyenne pour un temps donné est déterminée en intégrant la forme d'onde de cette accélération et la forme normale est déterminée, de sorte que la hauteur de lance et le débit d'oxygène, qui ont été fixés dans le programme, sont automatiquement corrigés.
La Figure 13 illustre l'appareil pour la mise en oeuvre pratique du troisième aspect de la présente.invention et la Figure
14 en montre un exemple.
Comme illustré par la Figure 13, l'accéléromètre 7 utilisant un vibrateur à cristaux est prévu à la partie supérieure de la lance 2 et un signal détecté au vibrateur est conformé par un processeur de signaux 20 et alimenté à un calculateur 21. En comparant le signal avec le signal d'un niveau approprié déterminé précédemment, le calculateur 21 donne les instructions de la variation du réglage d'un régulateur 22 de la lance et d'un régulateur 23 du débit d'oxygène. Le numéro de référence 24 désigne un système d'eau de refroidissement de la lance 2, le numéro de référence 1 désigne le convertisseur, le numéro de référence 5 désigne l'acier en fusion et le numéro de référence 6 désigne les scories en écumes.
La forme d'onde traitée par signal comme décrit ci-dessus correspond aux conditions de formation de scories dans le convertisseur par la dimension du niveau de hauteur d'onde, de sorte que l'état de formation des scories est discriminé dans les zones
d'une formation insuffisante de scories, de bonne formation de scories, de formation excédentaire de scories et de débordement,
de la façon illustrée par la Figure 14, et la hauteur de lance
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formation de scories.
Les inventeurs ont obtenu la gamme des réglages par les expériences opératoires de l'Exemple mentionné ci-après, suivant lesquelles la formation insuffisante de scories et la formation excessive de scories peuvent être réglées par ajustement de la hauteur de lance dans les limites de 100 mm et le débordement peut être réglé en abaissant la lance dans les limites de 300 mm et en diminuant le débit d'oxygène à moins de 300 Nm<3>/minute.
Chaque zone de formation de scories, c'est-à-dire le niveau de formation de scories, peut être déterminé de façon appro- priée en considérant des expériences de soufflage, par exemple la variation délicate du son du soufflage et le comportement des pro- jections, et par conséquent il peut être nécessaire de modifier le réglage de la zone de niveaux de hauteur d'onde de la bonne
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des propriétés de l'installation et du facteur de l'écoulement de temps.
Une explication sera donnée en considérant l'Exemple suivant.
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cité de 275 tonnes, on a utilisé 5 tonnes de minerais de fer, 10 tonnes de croûtes de laminage, 10 tonnes de chaux vive et 5 tonnes de dolomite légère calcinée , et durant que ces matières sont graduellement chargées dans le convertisseur de la manière illustrée par les flèches sur la Figure 15, les réglages de la hauteur de lan- ce et du débit d'oxygène illustrés par le trait plein sur la Figu- re 15, correspondant à l'acier à souffler, sont réalisés d'après
le schéma de soufflage prédéterminé sur la base du type d'acier.
Après le début du soufflage, la température dans le con- vertisseur est élevée au fur et à mesure du progrès des réactions dans le convertisseur, telle que la décarburation et la séparation du silicium avec simultanément formation d'oxyde de fer et liaison de l'oxyde de fer à la chaux vive chargée et à la dolomite légère- ment calcinée, et ces substances sont fondues pour-former des sco- ries. Ensuite, le mouvement des scories dans le convertisseur de- vient énergique en même temps que l'augmentation de la formation de scories, et la lance est amenée à vibrer sous l'influence de la formation des scories.
Comme déjà mentionné en rapport avec la Figure 13, le signal décelé par le détecteur pour l'accélération, prévu dans le convertisseur et, dans le présent exemple, par le vibrateur à cris- taux 2 prévu sur la lance 1, est conformé par le processeur de signaux 3. Le niveau obtenu de hauteur d'onde est illustré par une ligne en trait plein épais à la partie inférieure de la Figure 15, mais cette ligne est comparée avec les signaux de niveaux (lignes pleines en trait fin) précédemment déterminés dans le calculateur 4.
fl* - 9 0 - pu
Lorsque le niveau de hauteur d'onde de l'accélération
se situe dans la zone préalablement déterminée du bon niveau de formation de scories, le soufflage est poursuivi d'après la valeur fixée du programme.
Toutefois, lorsqu'un niveau insuffisant de formation de scories se poursuit pendant un temps donné comme illustré par le point a sur la Figure 15, la lance est soulevée et un soufflage doux est réalisé. Si le niveau insuffisant de formation de scories se poursuit encore, la lance est encore plus élevée. La raison pour laquelle le soufflage doux est réalisé dans ce cas est basée sur le fait que la formation d'oxyde de fer devient facile en élevant la lance, tandis que la formation de scories de CaO est favorisée.
Inversement, lorsque le niveau atteint une zone de formation excessive de scories comme dans le cas du point b, la quanti-
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craindre que la contenu du convertisseur déborde de celui-ci, de sorte que le débit d'oxygène est diminué et que la lance est abais-
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cas du point a.
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te le. soufflage, sont les suivants :
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Le soufflage dans le convertisseur a été réalisé jusqu'à présent suivant l'expérience et d'après le sixième sens de l'opérateur mais, en réalisant le soufflage à. réglage automatique program-
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concernant l'état de formation des scories au moment voulu et en menant l'action, le soufflage est devenu très stable et la précision du contrôle, lorsqu'on arrête le soufflage, a été considérablement améliorée et en empêchant le débordement, la production
de fer a été considérablement améliorée et le réglage de P et de Mn est devenu précis, de sorte qu'il est possible de décharger l'acier juste après l'arrêt du soufflage.
En développant le premier aspect de la présente invention, les inventeurs ont trouvé un procédé pour régler la formation des scories dans le convertisseur, dans lequel l'accélération en direction horizontale agissant sur la détecteur pour l'accéléra- tion est d'autant plus importante que la formation d-'.écumes de scories est plus active, de sorte qu'une variation de l'accéléra-
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mation de scories qui en dépend.
La Figure 16 illustre l'appareil pour la mise en oeuvre pratique du quatrième aspect de la présente invention. Comme il- lustré par la Figure 16, à titre d'exemple, à la partie supérieu- re de la lance 2 pour le soufflage d'oxygène, introduite dans le convertisseur 1, est fixé l'accéléromètre oscillant à cristaux 7, l'accélération en direction horizontale de la lance 2 est décelée,
et la formation de scories est réglée par un système comprenant un démodulateur 26, un conformateur d'onde 27, un enregistreur 28, un calculateur 21 et un dispositif de réglage 29 pour la position de la lance et le débit d'oxygène. Le numéro de référence 5 désigne l'acier en fusion et le numéro'de référence 6 désigne les scories en écumes.
Au cours d'une opération effective de soufflage de con-
<EMI ID=58.1>
taté que les valeurs détectées de l'accélération précédente de la lance sont modifiées par le débit d'oxygène et par la hauteur de lance sous des conditions similaires de formation de scories, de sorte que, afin d'améliorer la précision de détection de la forma- tion des scories, on a considéré qu'une correction est nécessaire suivant le débit d'oxygène et la valeur de réglage de la hauteur
de lance .
Les inventeurs ont monté une sonde du type à électrode comportant un circuit de détection commandé par mise en contact
avec la surface supérieure des scories en écumes,sur une souslance durant l'opération susdite de soufflage dans un convertisseur de 150 tonnes, ils ont mesuré de façon effective la hauteur
des scories en écumes en suspendant la sous-lance en même temps
que le détecteur d'accélération agissant sur la lance 2 pour le soufflage d'oxygène, ils ont déterminé la hauteur mesurée et l'accélération décelée par rapport à une valeur de position de la lance 2 et d'un débit d'oxygène à ce moment, et ils ont obtenu la relation suivante d'après les résultats' illustrés par la Figure 7, et ce à titre de forme particulière de réalisation.
<EMI ID=59.1>
formule dans laquelle G est une valeur moyenne d'une accélération horizontale agissant sur la lance, <EMI ID=60.1>
<EMI ID=61.1>
<EMI ID=62.1>
<EMI ID=63.1>
<EMI ID=64.1>
<EMI ID=65.1>
lant de la viscosité, du poids spécifique, etc., des scories, sa légère variation ne peut pas être évitée en théorie mais on peut
la traiter à titre de constante dans un convertisseur effectif et, dans l'expérience opérationnelle ci-dessus, une valeur de
<EMI ID=66.1>
correction variant avec la caractéristique de vibration de la lance par rapport au type de convertisseur, avec les facteurs d'installation, tels que le type de lance, etc., par exemple une différence de tension de suspension agissant sur deux fils de suspen- sion de la lance, et correspondant habituellement à 0 dans l'intervalle de -0,05G à environ + 0,04G.
<EMI ID=67.1>
<EMI ID=68.1>
d'acier au repos, de sorte que, dans l'équation précédente,
<EMI ID=69.1>
scories en écumes.
Comme cela apparaît de la formule (3), d'après la forlule suivante :
<EMI ID=70.1>
la hauteur des scories en écumes peut être estimée et cette valeur estimée peut immédiatement être utilisée pour assurer la discrimination des conditions de formation de scories.
<EMI ID=71.1>
variation des conditions de formation de scories, en particulier <EMI ID=72.1>
<EMI ID=73.1>
dérant ce point, comme illustré par la figure 18, la distance de-
��.s puis le gueulard de convertisseur 30 jusqu'à la surface supérieure
<EMI ID=74.1>
1,8 m, de 1,8-3,5 m, de 3,5-5,5 m et de plus de 5,5 m, chacun de ces niveaux étant classé en une zone de danger de débordement, une zone de formation excessive de scories, une zone de bonne forma-
<EMI ID=75.1>
<EMI ID=76.1>
dans ce convertisseur de 275 tonnes se situe à 1,467 m au-dessus du fond et à 7,7 m depuis la surface du bain jusqu'au gueulard du convertisseur.
De cette manière, le fait que la surface supérieure 31 des scories en écumes se situe dans les limites de 1,8 m depuis
le gueulard 30 est estimé suivant la formule (4) et l'accéléra- tion en direction horizontale de la lance 2 est décelée, et de la sorte on peut facilement prédire un danger de débordement.
Durant une vie de convertisseur, c'est-à-dire une vie
sur une période entre remplacement des briques, le fond du conver- tisseur se modifie en raison des briques usées ou d'un recouvre-
ment par les scories, de sorte qu'il est soumis à un changement de niveau d'environ 0,8 m, et ce changement crée une différence de
<EMI ID=77.1>
comme illustré par la Figure 19. Ceci produit une différence de la distance entre la surface supérieure 31 des scories en écumes jusqu'au gueulard 30, ce qui ne peut pas être ignoré en ce qui concerne la prédiction positive d'un débordement.
En partant des considérations précédentes, en ajoutant à la formule (4) un facteur de correction quant au changement du <EMI ID=78.1>
fond, on obtient la formule suivante :
<EMI ID=79.1>
D'après les zones de formation de scories illustrées par la Figure 18, afin de matérialiser le réglage optimal de formation de scories, une action appropriée de réglage du débit d'oxygène et de
la hauteur de lance peut être obtenue de la formule (5) précédente.
Dans la formule (5) , b peut éventuellement être corrigé suivant un changement dans l'installation, tel qu'un changement de
la lance ; si une telle correction est immédiatement obtenue des résultats opérationnels, un choix approprié peut facilement être réalisé d'après l'expérience.
La Figure 20 illustre une forme de réalisation d'un procédé de réglage de formation des scories dans un convertisseur LD suivant l'invention, où l'abscisse concerne le temps d'écoulement du soufflage, tandis que l'ordonnée présente la hauteur de lance,
le débit d'oxygène et les conditions de formation de scories, c'est-à-dire la hauteur de la surface supérieure 31 des scories
en écumes.
En fait, aucun contrôle de formation des scories n'est nécessaire au stade initial et au stade final du soufflage, de
sorte que la gamme des réglages est déterminée depuis un temps , correspondant à 8 minutes écoulées depuis le début du soufflage
A
jusqu' à un moment où 85% de la quantité prédéterminée d'oxygène
de soufflage ont été soufflés. j
1
<EMI ID=80.1>
réalisée en se basant sur une valeur moyenne sur 30 secondes d'une
<EMI ID=81.1>
Le trait interrompu prévu sur la Figure 20 pour illus- <EMI ID=82.1>
trer le développement de la hauteur de lance (m) et le débit d'oxy-
<EMI ID=83.1>
terminée par un programme de soufflage déjà établi, tandis qu'un trait plein illustre une valeur opérationnelle pour le contrôle de la formation des scories en considérant l'action de correction issue du résultat décelé d'accélération en direction horizontale agissant sur la lance par rapport à la formation de scories.
En premier lieu, suivant le programme de soufflage, on prévoit la hauteur de lance LH (hauteur depuis la surface du bain
<EMI ID=84.1>
<EMI ID=85.1>
point a avant l'entrée dans la gamme de réglage, suivant le pro-
<EMI ID=86.1>
d'oxygène F02 est abaissé à 650 Nm<3>/min, et au point (8 minutes) entré dans la gamme de réglage, la hauteur de lance LH est de 1,6 m et le soufflage est réalisé suivant le programme.
Après ce point, le réglage de la formation de scories est réalisé suivant l'invention. Comme illustré par la Figure 20, lorsque la hauteur de scories Sa estimée par la formule (5) dépasse -3,5 m de la zone de formation excessive de scories, la hauteur
<EMI ID=87.1>
<EMI ID=88.1>
<EMI ID=89.1>
1,6 m comme programmé.
Tandis que le soufflage est poursuivi, la hauteur des
<EMI ID=90.1>
de formation excessive de scories, de sorte que la hauteur de lan-
<EMI ID=91.1>
accrue pour atteindre la zone de danger de débordement, de sorte <EMI ID=92.1>
<EMI ID=93.1>
<EMI ID=94.1>
vant la développement illustré par la Figure 20, et le réglage
<EMI ID=95.1>
que mais en ne provoquant qu'une tendance à un léger débordement.
Ensuite, au point f, lorsque la hauteur des scories est abaissée de manière uniforme vers la zone de bonne formation de scories, le débit d'oxygène est ramené de 450 Nm<3>/min à 550 Nm<3>/min
<EMI ID=96.1>
<EMI ID=97.1>
<EMI ID=98.1>
<EMI ID=99.1>
<EMI ID=100.1>
<EMI ID=101.1>
point h, de manière à entretenir l'opération pour le passage par
la zone de bonne formation de scories au point des 85% d'un débit prédéterminé d'oxygène, tel qu'estimé au départ.
Après cette opération, la correction orbitale du soufflage est réalisée pour accroître le succès de la décharge de l'acier.
Comme mentionné précédemment, comparativement à un procédé de détection indirect de formation de scories, tel qu'une analyse des gaz résiduaires et de la température des gaz résiduaires ou de la vibration et du son d'un corps de four, la présente invention décèle l'accélération de la lance en direction horizontale, due au mouvement des scories, sous la forme de l'énergie cinétique reçue directement des scories, de sorte que la présente invention est de loin supérieure aux inventions traditionnelles en ce qui concerne la précision. En particulier, la présente invention utilise le fait que l'accélération de la lance est proportionnelle au <EMI ID=102.1>
et du débit d'oxygène, et estime une hauteur de scories en écumes, de sorte qu'il devient possible de régler au choix la formation
de scories en corrigeant la variation du débit d'oxygène et du changement de la hauteur de lance et en tenant compte de façon précise de la hauteur des scories en écumes sans crainte quelconque de débordement.
De plus, en développant le quatrième aspect de la présente invention, les inventeurs ont trouvé un procédé pour régler la formation de scories dans un convertisseur, dans lequel l'accélération par les mouvements d'un objet suspendu dans le convertisseur dans des directions perpendiculaires à un plan horizontal est mesurée et la somme des vecteurs de ces mouvements est obtenue à titre de source d'information afin d'améliorer la précision du réglage.
Le cinquième aspect de la présente invention utilise une relation fonctionnelle de l'information, la profondeur de lance immergée dans les scories et le débit d'oxygène, et estime une hauteur de scories en écumes de façon précise pour utiliser les valeurs estimées à titre de facteurs, pour le réglage de la formation de scories.
Le mouvement de la lance de soufflage d'oxygène varie de façons différentes en direction dans des installations différentes et dans des procédas différents de soufflage par une variation de son état de support, une variation de l'état de réaction dans le convertisseur, etc., de sorte que, dans le procédé décrit ci-dessus de mesure pour déceler uniquement l'accélération dans une certaine direction, l'accélération est modifiée par une variation de cette direction de mouvement, de sorte que la précision pour le réglage de la formation de scories par rapport à ce <EMI ID=103.1>
qui précède à titre de source d'information est diminuée.
A titre de moyen pour résoudre ce problème, les inventeurs proposent un procédé de mesure de l'accélération de mouvement d'une lance dans deux directions (directions x et y) à angle droit par rapport à un plan horizontal, en obtenant une grandeur
<EMI ID=104.1>
et en employant la valeur ainsi obtenue à titre d'information de réglage comme illustré par la Figure 21.
<EMI ID=105.1>
formule dans laquelle :
aréel - grandeur de l'accélération réelle
a : grandeur de l'accélération dans la direction x sur
un plan horizontal
a : grandeur de l'accélération dans la direction y sur
un plan horizontal. Une forme de réalisation d'un système de mesure et de
p traitement pour la mise en oeuvre du cinquième aspect de ce procédé de réglage est illustrée par la Figure 22.
<EMI ID=106.1>
tème composé (appelé valeur composite) par les valeurs moyennes in- tégrées de l'accélération dans la direction x (que l'on appelle va- leur moyenne en direction x) au cours du soufflage, en utilisant le système illustré par la Figure 22, et de l'accélération dans les
i directions x et y,telle qu'obtenue par la formule (6). Ces valeurs sont en relation presque similaires jusqu'à 10 minutes après
le démarrage du soufflage, la direction principale de vibration
se situe dans la direction x mais est affaiblie en vibration après 10-20 minutes et transférée dans la direction y. Après 12 minutes, la vibration dans la direction x est à nouveau renforcée.
<EMI ID=107.1>
<EMI ID=108.1>
le développement dans le temps pour la mise en oeuvre effective
<EMI ID=109.1>
H
La Figure 24 est un graphique montrant la relation entre une valeur moyenne G d'accélération dans les directions horizontales <EMI ID=110.1>
2 H H
<EMI ID=111.1>
moment pour une mesure effective de la hauteur de scories Sa*
il Dans la relation précédente, les symboles (1), (2) et
(3) donnent les résultats au moment de la mesure de chaque hauteur de scories S dans le procédé de soufflage illustré par la Figure
23.
Comme on peut le voir sur la Figure 24, la valeur composite indiquée par une marque o est en relation presque linéaire
<EMI ID=112.1>
une valeur moyenne dans la direction x n'a pas de relation nette
<EMI ID=113.1>
paraison du graphique (1) avec le graphique (2), la direction principale de vibration diffère à tout moment de la mesure et cela devient une perturbation et un large éparpillement. Dans le cas de l'utilisation de la valeur composite, même avec l'un quelconque des temps (1), (2) et (3), une relation linéaire avec un faible éparpillement peut être maintenue.
En conséquence, dans le cas de la mesure d'une hauteur
<EMI ID=114.1>
le de la formation de scories se basant sur cette mesure, il est nécessaire d'utiliser une valeur composite en supprimant toute influence quelconque de variation dans la direction de vibration.
<EMI ID=115.1>
La forme de réalisation suivant la Figure 22, depuis la- quelle on a obtenu les résultats précédents, sera expliquée en dé- tails. A la partie supérieure de la lance de soufflage d'oxygène
<EMI ID=116.1>
<EMI ID=117.1>
<EMI ID=118.1>
<EMI ID=119.1>
<EMI ID=120.1>
prenant des démodulateurs 26, 26', un conformateur de forme d'onde
<EMI ID=121.1>
<EMI ID=122.1>
�
<EMI ID=123.1>
d'oxygène. Le numéro de référence 5 désigne l'acier en fusion et le numéro 6 désigne les scories en écumes.
Au cours de l'opération effective du soufflage du conver-
<EMI ID=124.1>
<EMI ID=125.1>
<EMI ID=126.1>
teur de lance même sous des conditions presque similaires de for- mation de scories, de sorte que, afin d'améliorer la précision de détection de la formation de scories, on a considéré qu'une correction est nécessaire suivant le débit d'oxygène et la valeur de réglage de la hauteur de lance.
Le réglage de la formation de scories et son analyse en utilisant la valeur composite d'accélération, le débit d'oxygène
et la hauteur de lance suivant le cinquième aspect de la présente invention est réalisé de la même manière que dans le cas du quatrième aspect de la présente invention. Far conséquent, on a omis une explication détaillée. Dans cette forme de réalisation, la *�* tt te ! *** **
précision du réglage de la formation de scories peut être améliorée comparativement à la quatrième forme de réalisation.
Comme mentionné précédemment, la présente invention, comparativement à un procédé de détection indirecte de la formation de scories à l'aide d'une analyse des gaz résiduaires et de
la température des gaz résiduaires ou de la vibration, du son,
etc., d'un corps de four, donne un excellent procédé précis à tel point que l'accélération du mouvement d'un objet introduit dans le convertisseur, tel que la lance, constitue une information de ce
<EMI ID=127.1>
la présente invention, quelle que soit la variation de la direction de mouvement en raison d'une différence d'installation, etc.,
une accélération précise du mouvement est toujours décelée avec
haute précision, comparativement à un procédé utilisant le son,
etc.
REVENDICATIONS
1. Procédé de réglage de la formation de scories dans un convertisseur LD, qui comprend la prévision d'un détecteur d'accélération dans le convertisseur lors du soufflage d'un acier en fusion, et la détection et l'intégration de l'accélération agissant
sur ce détecteur, qui est provoquée uniquement par les scories formées par la réaction se développant dans le convertisseur.
2. Procédé de réglage de la formation de scories dans un