Détermination de la teneur en carbone de l’acier en fin de soufflage des convertisseurs à partir de l’analyse des fumées

Determination of the end of blow carbon content in converters based on fume analysis

¹ Gerencia de Acería, Ternium Siderar, 2900 San Nicolás, Argentine
² Gerencia de Automación y Control, Ternium Siderar, 2900 San Nicolás, Argentine
³ Centro de Investigación Industrial, Tenaris, J. Simini 250, 2804 Campana, Argentine

Reçu : 3 Février 2010
Accepté : 28 Octobre 2010

Résumé

L’évolution des teneurs en CO et CO₂ dans les gaz à la sortie d’un convertisseur industriel présente un comportement reproductible, qui reflète la décarburation du bain métallique. Malgré les limitations présentes dans les équipements de mesure installés au convertisseur de Siderar – analyse des gaz seulement et pas de mesure de débit des gaz produits – il a été possible de mettre en place une méthode permettant d’estimer la teneur en carbone de l’acier à la fin du soufflage d’oxygène. Il a été déterminé que le temps écoulé entre le moment où le maximum de la courbe de teneur en CO₂ apparaît, quelques minutes avant la fin du soufflage, et le moment de l’arrêt du soufflage est la variable qui permet d’estimer au mieux la teneur en carbone de l’acier. La méthode développée permet d’améliorer de façon significative la précision d’obtention de la teneur en carbone d’arrêt par rapport aux pratiques conventionnelles. Les analyses réalisées ont montré que parmi les variables évaluées, celle-ci est la plus robuste car elle est peu sensible à l’influence des paramètres qui affectent les entrées d’air dans le système et qui ont une influence directe sur les analyses du gaz. Afin de mettre en œuvre cette méthode en tant qu’outil de contrôle de process en temps réel, il a été développé un système expert qui analyse point par point l’évolution de l’analyse des gaz du convertisseur, détecte le maximum de CO₂ et envoie un signal au PLC pour remonter la lance de soufflage d’oxygène au moment voulu pour obtenir la teneur en carbone visée.

Abstract

The change in CO and CO₂ contents in the outlet gases of an industrial converter has a reproducible behavior that reflects the decarburization of the metal bath. Despite the limitations of the measuring instruments installed in the Siderar converter (gas analysis only, but no measurement of the flow rate of the converter gases), it was possible to set up a method of estimating the carbon content of the steel at the end of oxygen blowing. It was determined that the elapsed time between the maximum point of the CO₂ content curve, a few minutes before blowing shuts down, and the moment when blowing stops is the variable that will lead to the best estimate of the carbon content of the steel. The method developed provides a significantly more accurate estimate of the carbon content on shutdown than conventional practices. The analyses performed showed that this is the most robust of the variables evaluated because it is not very sensitive to the effect of the parameters affecting the inlet of air into the system, which have a direct influence on the gas analyses. In order to implement this method as a real-time process monitoring method, an expert system was developed to analyze the changes in the converter gas analysis point by point, to detect the maximum CO₂ point, and to send a signal to the PLC to stop oxygen blowing at the correct time to obtain the desired carbon content.