В роботі наведені результати розробки  динамічного алгоритму  управління 160–тонним конвертером.This paper presents the results of the development of dynamic control algorithm 160-ton converter

Zhuk, S.

Жук, С. В.

Ukrainian

eLibrary National Mining University

  236 Автоматизация, энергообеспечение и механизация The Development of the Informational and Resource Providing of Science and Education in the Mining and Metallurgical and the Transportation Sectors 2014 УДК 669.184.244.66.012.1  ДИНАМІЧНІ РОЗРАХУНКИ ПАРАМЕТРІВ КИСНЕВО-КОНВЕРТЕРНОЇ ПЛАВКИ  С.В. Жук1 1кандидат технічних наук, асистент кафедри фізико-хімічних основ технології металів, Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут», м. Ки-їв, Україна, e-mail: juk_2006@ukr.net  Анотація. В роботі наведені результати розробки  динамічного алгоритму  управ-ління 160–тонним конвертером.   Ключові слова: алгоритм, конвертер, модель, керування.   THE BOF DYNAMIC CALCULATION PARAMETERS   S. Zhuk1 1Ph.D., assistant Department of Physical and Chemical Fundamentals of Metals Technology, National Technical University of Ukraine “Kyiv Polytechnic Institute”, Kyiv, Ukraine, e-mail: juk_2006@ukr.net  Abstract. This paper presents the results of the development of dynamic control algo-rithm 160-ton converter.       Keywords: algorithm, converter, model, control.  Вступ. Головним напрямком розвитку киснево-конвертерного процесу є підвищення якості металу, який виплавляється і збільшення продуктив-ності агрегату. Вирішення цієї задачі пов’язано з підвищенням ефективності управління киснево-конвертерним процесом, з метою отримання заданих значень хімічного складу, температури рідкого розплаву, запобігання втрат металу з викидами і виносами, зменшення витрат шлакоутворюючих ма-теріалів на плавку. Киснево-конвертерний процес в реальних виробничих умовах характеризується, з однієї сторони високим рівнем випадкових збурень, і надто швидкою і нерегульованою зміною ряду визначених діянь, а з іншої – досить жорсткими вимогами до кінцевих результатів.  Динамічні алгоритми управління киснево-конвертерним процесом будуються на основі фізичних і фізико-хімічних закономірностей процесів, які протікають в киснево-конвертерній ванні, і тому в їх основі лежить де-термінований підхід. Так як скласти чисто детермінований алгоритм при існуючому рівні знань про сталеплавильні процеси неможливо, то частина коефіцієнтів моделі визначається статистичним шляхом при ідентифікації моделі за результатами промислових плавок [1, 2].  Тому динамічні алго- 237 Automation and Mechanization Energy Supply The Development of the Informational and Resource Providing of Science and Education in the Mining and Metallurgical and the Transportation Sectors 2014 ритми управління киснево-конвертерним процесом відносяться до комбі-нованого детерміновано-статистичного типу.  Аналіз відомих математичних моделей і алгоритмів [3 - 5] показує, що створення автоматизованої системи управління конвертерною плавкою пов’язане з вирішенням наступних задач: - динамічна стабілізація, яка полягає у виборі методів і засобів для за-безпечення постійного ходу протікання процесу; виключенні або різкому зниженню рівня пульсацій параметрів і покращення відтворення процесу по основним параметрам від плавки до плавки; - управління середньотраєкторною змінною параметрів стабілізацій-ного процесу в залежності від початкових, поточних і кінцевих умов проду-вки і вибору моменту її зупинки в стані готовності плавки, включаючи ста-тичний розрахунок шихти з розподіленням сипких добавок, контроль ди-намічних параметрів, управління продувкою в замкненому режимі; - аналіз виробництва і управління ним з метою забезпечення оптима-льних техніко-економічних показників процесу.   Мета роботи. Створення та реалізації динамічного алгоритму управлін-ня киснево-конвертерною плавкою, головною задачею якого є отримання заданих значень вихідних діянь до моменту закінчення продувки із забез-печенням необхідних їм траєкторій по ходу продувки; покращення основ-них техніко-економічних показників процесу, які впливають на собівартість сталі. Матеріал і результати дослідження. Динамічний алгоритм контролю конвертерної плавки складається із моделі динамічного розрахунку про-гнозованої маси рідкої сталі, швидкості зневуглецювання і вмісту вуглецю ванни конвертора при продувці, моделі прогнозування температури ванни в процесі продувки, динамічної моделі додувки і моделі визначення необ-хідності й моменту проміжного скочування шлаку. Розрахунок прогнозованої маси рідкої сталі на випуску плавки ݉стр  про-водиться безперервно під час продувки за формулою:             ݉стр = (1 − γଵ ∙தпрதпрр ) ቈ݉ч + ݉б(1 − еିஓమ∙஦(ஜ,௠б)∙ಜпрಜпрр)቉,                         (1)  де γଵ, γଶ – умовно – постійні коефіцієнти; φ(μ, ݉б) – функція, яка за-лежить від насипної щільності брухту μ і маси брухту ݉б. Для важковагово-го брухту φ(μ, ݉б) =  0,7݉б ݉срൗ , для брухту середньої насипної щільності –   φ(μ, ݉б) =  1,0݉б ݉срൗ , для легковагового - φ(μ, ݉б) =  1,5݉б ݉срൗ . При   238 Автоматизация, энергообеспечение и механизация The Development of the Informational and Resource Providing of Science and Education in the Mining and Metallurgical and the Transportation Sectors 2014 відсутності інформації про насипну щільність брухту φ(μ, ݉б) = 1,0 ݉б ݉срൗ . ݉ср – умовно – постійна величина.  Швидкість зневуглецювання металу ߴୡ , %/хв., яка визначається за хі-мічним складом газів, що відходять, дорівнює:                                           ߴୡ =଴,ହଷ଺(СОାСОమ)(ଵା஑∙௧г)∙௠стр ∙ଵ଴య∙ ݒг,                                                      (2)  де СО, СОଶ – відповідно вміст оксиду і двооксиду вуглецю у газах, які відходять, %; ݒг – витрати газів, які відходять, м3/хв.; α – коефіцієнт об’ємного розширення газів, які відходять, рівний 1/273 0С-1;ݐг  – темпера-тура газів, які відходять, 0С.          При відсутності вимірів, витрати газів, що відходять  ݒг визначається за формулою:                                           ݒг =୅୰в୒మдି୅୰д୒మв୅୰в୒మгି୅୰г୒మвݒ,                                                           (3) де Arв, Arд, Arг – відповідно вміст аргону в повітрі, дутті і газах, які відходять, %; Nଶв, Nଶд, Nଶг – відповідно вміст азоту в повітрі, дутті і газах, які відходять, %; ݒ - витрати кисню, м3/хв. При відсутності інформації про температуру газів, що відходять шви-дкість окиснення вуглецю ୡܸ , %/хв, розраховують за формулою:                            ߴୡ = 0,536β଴(СО + СОଶ) ∙ ݒг/݉стр ∙ 10ଷ,                                     (4) де β଴ – умовно – постійна величина. Прогнозований вміст вуглецю в металі по ходу продувки визначаєть-ся за формулою:                               Сгр =  Сч௠чାСб௠бାСв௠вр௠стр − ∫ ߴୡ݀τ,தпр଴                                              (5) де Сб, Св – відповідно вміст вуглецю в брухті і вапні, %. Вміст вуглецю в чавуні визначається за хімічним складом чавуна і його температурою за формулою:                       Сч = ݇ଷ + ݇ସSiч + ݇ହMnч + ݇଺Pч + ݇଻Sч + ଼݇ݐч,                           (6) де ݇ଷ … ଼݇  – умовно – постійні коефіцієнти.  В практиці деяких конверторних цехів, зокрема ПАТ «АрселорМіттал, Кривий Ріг» застосовують проміжне скочування шлаку після 0,5τтр. Вважа-ють, що це запобігає викидам металу і шлаку. Відомо, що основна причина викидів – наведення переокисненого шлаку, а скочування шлакової фази – не достатня кількість оксидів заліза у розплаві. Викиди супроводжуються високою швидкістю зневуглецювання, що визвано надмірним накопичен-ням кисню у ванні. Як правило, це має місце у другому періоді плавки, ко-ли в металі низька доля силіцію та мангану.  Результати хімічного аналізу газів, що відходять на СО, СО2, N2 і О2 дозволяють прогнозувати процес зневуглецювання у ванні. Основним  недоліком такого методу визначення  239 Automation and Mechanization Energy Supply The Development of the Informational and Resource Providing of Science and Education in the Mining and Metallurgical and the Transportation Sectors 2014 моменту скочування шлаку є відсутність вимірювання рівня газо-шлако-металевої емульсії й консистенції шлаку, що призводить як до можливості викидів металу до моменту скочування, так і до скочування шлаку у випад-ках, коли викиди неможливі. Тому нами запропоновано додатково конт-ролювати акустичну характеристику продувки (аналог рівня газо-шлакової емульсії) і час запізнення температурного сигналу, що сприймається водою на охолоджені фурми (аналог консистенції шлаку). Це дозволить визначити комплексний параметр стану шлаку, який розраховується за формулою:                                М = α8∆Vc + α9∆A + α10∆τ3,                                                  (7) де α8… α10 – коефіцієнти впливу окремих параметрів на стан шлаку, які визначаються методом експертних оцінок; ∆Vc – змінна швидкості зневуг-лецювання, за час, що відповідає сталій часу об’єкта (t); ∆A – змінна акус-тичної характеристики, за час, що відповідає сталій часу об’єкта (t) %; ∆τ3 – змінна часу запізнення тепловіддачі процесу на кесон, за час, що відпові-дає сталій часу об’єкта (t) с; При досягненні М значення 1, шлак скочують. Цей алгоритм враховує параметри, які дозволяють точно визначити момент скочування шлаку.  Висновок. Динамічні розрахунки для управління киснево-конвертерною плавкою розроблені для умов кисневого конвертера ПАТ «АрселорМіттал, Кривий Ріг». Промислова апробація динамічного алгоритму управління по-казала задовільні результати по веденню процесом. Подальші досліджен-ня будуть направлені на розробку системи замкненого керування на основі статичних і динамічних алгоритмів управління процесом.  ЛІТЕРАТУРА  1. Аналіз можливостей використання відомих принципів розробки моделі для управління конверторною плавкою  / В.С. Богушевський, С.Ю. Сухенко, К.О. Сергеєва, С.В. Жук // Тези доповідей МНТ конференції "Автоматика -2010". Харків 26 - 29.09.2010. – С.188 – 190. 2. Богушевський В.С., Принципы разработки модели управления конверторной плавкой / В.С. Богушевський, С.В. Жук // Автоматизація: проблеми, ідеї, рішення. Мате-ріали міжнародної науково – технічної конференції. Севастополь, 05 – 09 вересня 2011. -  С. 33 – 34. 3. Богушевський В.С., Автоматизована система керування конверторною плавкою / В.С. Богушевський,  К.О. Сергеєва, С.В. Жук // Вісник НТУУ «КПІ». - К.: НТУУ «КПІ», 2011.-61 Т2. - С. 147 – 151 – (Серія Машинобудування). 4. Богушевський В. Динамічна модель контролю температурного режиму конвер-торної ванни / В. Богушевський, С.Жук //  Наукові вісті НТУУ “КПІ”. -  2011. - №1. -  С. 90 - 96; 5. Богушевський В.С., Динамическая модель управления температурным режи-мом конверторной ванны / В.С. Богушевський,  К.О. Сергеєва, С.В. Жук // «Металл и ли-тье Украины» . - 2011. - №5. -  С. 24 – 28. 

The bof dynamic calculation parameters

http://ir.nmu.org.ua//bitstream/123456789/150293/1/236-239.pdf

The bof dynamic calculation parameters

Abstract

Similar works

Full text

Available Versions

eLibrary National Mining University