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| Der Vakuum-Umlauf- oder RH-Prozess wird u.a. zur Erzeugung von Stählen mit niedrigsten Kohlenstoff-Gehalten eingesetzt. Neben der Entkohlung findet unter Vakuum auch die Entfernung von Wasserstoff und Stickstoff statt. Der Verlauf der Entkohlungsbehandlung lässt sich prinzipiell anhand von Abgasmesswerten beobachten, während dies für die Entstickung und Wasserstoff-Entfernung nicht möglich ist.
Basierend auf thermodynamischen und reaktionskinetischen Grundlagen wurde ein dynamisches Prozessmodell entwickelt. Es umfasst die Berechnung der Gehalte von C, O, H, und N sowie der Stahltemperatur. Mit Hilfe des Modells kann das Prozessverhalten simuliert und analysiert werden, um die Auslegung und Fahrweise von RH-Anlagen zu optimieren.
Das Modell wird zur on-line Beobachtung des aktuellen Prozesszustands und zur Vorausberechnung des Behandlungsverlaufs genutzt. Auf dieser Basis werden Sollwerte für die Sauerstoff-Zufuhr über eine Lanze oder Düsen zur forcierten Entkohlung und zum chemischen Heizen berechnet.
Genauigkeit des Prozessmodells
(Standardabweichung des Modellfehlers)
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| Kohlenstoffgehalt |
6 ppm |
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Sauerstoffgehalt vor
Desoxidation |
30 ppm |
| Stickstoffgehalt |
8 ppm |
| Wasserstoffgehalt |
0.2 ppm |
| Temperatur |
5 K | |
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Struktur des Prozessmodells und erforderliche Eingangsgrößen
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Beispiel: Beobachtung einer Entkohlungsschmelze
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Innerhalb eines dynamischen Steuerungskonzepts wird das Modell zur on-line Berechnung des aktuellen Prozesszustands und zur Vorausberechnung des Verlaufs der Entkohlung und des Temperaturverhaltens genutzt. Anhand eines Vergleichs mit den Zielvorgaben der Stranggießanlage wird entschieden, ob eine Sauerstoffzufuhr zur forcierten Entkohlung oder zum chemischen Heizen erforderlich ist, oder ob Kohle zur Vordesoxidation oder Kühlschrott zugesetzt werden muss. Durch diese Steuerung kann die Treffsicherheit bei der Einstellung der Zieltemperatur bei im Mittel vermindertem Verbrauch von Blassauerstoff und Aluminium zur Desoxidation gesteigert werden.
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Struktur des modellbasierten Steuerungskonzepts für die RH-Anlage mit Sauerstofflanze
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On-line Anwendungen des Prozessmodells |
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