În cazul în care numai tuyerele superioare sunt utilizate pentru purjarea metalului cu oxigen, se formează zone localizate de metal supraoxidat din cauza amestecului insuficient. Acest lucru determină fierberea periodică a băii, însoțită uneori de ejecții și supratensiuni. Supraoxidarea zonei locale a băii, supraîncălzirea locală a metalului conduc la o decarburare intensă a metalului în volumul local. În acest caz, se produce un amestec intens de metal, care captează alte zone mai puțin încălzite, ceea ce duce la scăderea temperaturii metalului, la eliberarea unui volum semnificativ de CO într-un volum relativ mic de metal și la scăderea oxidării băii ca urmare a consumului de oxigen acumulat pentru oxidarea carbonului. Ciclurile sunt apoi repetate. Convertorul din partea superioară suflă ca și cum ar respira. Un fel de indicator al ratei de oxidare a carbonului. Instrumentele înregistrează clar vârfuri periodice (la fiecare 15-30 s) de accelerare a procesului de decarburare, care, la rândul său, determină o creștere periodică a cantității de gaze. Gradul de utilizare a oxigenului furnizat pentru purjare la momentul acestei „ieșiri” scade.
Pe baza dezvoltării comune a NLMK și MISIS, a fost introdusă așa-numita purjare ciclică, a cărei idee este de a reduce aportul de oxigen în momentul eliberării active de gaze din convertor (figura 1). Reducerea (cu 15-20 %) a consumului de oxigen gazos în momentul interacțiunii active a carbonului cu zona supraoxidată a băii duce la reducerea oxidării băii, reducerea consumului total de oxigen și reducerea emisiilor de praf și a îndepărtării prafului. În același timp, randamentul metalului crește, iar durabilitatea căptușelii crește. După cum se poate observa din figura 1, ca urmare a trecerii la suflarea ciclică, fluctuațiile bruște ale ratei de decarburare în perioada inițială de topire sunt eliminate.
Sunt utilizate sisteme de control special concepute pentru a preveni fierberea bruscă a băii și eventualele emisii.
Figura 1 — Variația consumului de oxigen și a ratei de oxidare a carbonului la consumul ciclic de oxigen pentru suflarea convertorului NLMK 350t
Sumitomo Metal Industries (Japonia) a dezvoltat un sistem de predicție și prevenire a emisiilor de zgură și metale în timpul topitoriei BOF. Sistemul conține un model matematic al reacțiilor metalurgice cu estimarea proprietăților zgurii și utilizează un senzor al stării zgurii spumoase în procesul de suflare.
Sistemul de predicție a emisiilor conține trei componente structurale (figura 2): 1) un vibrometru pe lancea de oxigen care înregistrează vibrația lancei, reflectând schimbarea nivelului de energie cinetică a lancei în timpul procesului de spumare a zgurii; 2) un contor de zgomot care înregistrează reducerea zgomotului jetului de oxigen datorită spumării zgurii; și 3) un model de reacții metalurgice care servește la determinarea proprietăților fizice ale zgurii și la estimarea propensiunii acesteia de a spuma pe baza informațiilor despre procesul de suflare. Pe baza prelucrării statistice a informațiilor din aceste trei componente, se realizează o evaluare completă a probabilității de apariție a emisiilor.
Figura 2 — Sistemul de predicție a emisiilor
În funcție de momentul în care probabilitatea de eliberare depășește o anumită valoare prag și de valoarea acestei probabilități, este selectat automat unul dintre mai mulți parametri de control. Acești parametri includ: înălțimea de ridicare a tuyerei; debitul de oxigen pentru purjarea superioară; debitul de gaz pentru purjarea inferioară, masa materialelor încărcate.
