Розробка енергоекономічного режиму роботи установки ківш-піч (УКП) з урахуванням впливу суміжних технологічних операцій - Автореферат

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИРобота виконана в Національній металургійній академії України (м. Науковий керівник доктор технічних наук, професор Заслужений діяч науки і техніки України, КУКУШКІН ОЛЕГ МИКОЛАЙОВИЧ, Національна металургійна академія України Міністерства освіти і науки України, м. Офіційні опоненти: доктор технічних наук, професор Заслужений діяч науки і техніки України, ОГУРЦОВ АНАТОЛІЙ ПАВЛОВИЧ, Дніпродзержинський державний технічний університет Міністерства освіти і науки України, завідувач кафедри металургії сталі і ливарного виробництва доктор технічних наук, професор ТОГОБИЦЬКА ДАРЯ МИКОЛАЇВНА, Інститут Чорної металургії ім. академіка З.І. З дисертацією можна ознайомитися у бібліотеці Національної металургійної академії України (49600, м.Побудова математичної моделі, яка дозволить з достатньою точністю прогнозувати температуру металу, коректного математичного алгоритму енергетичного режиму на кожному етапі нагрівання металу на УКП надасть можливість розробити технологічні рекомендації щодо ведення процесу позапічної обробки сталі. Таким чином, інтеграція розроблених моделей в АСУ ТП дозволить реалізувати нові функції - прогнозування температури металу і видача оператору технологічних рекомендацій щодо ведення процесу нагрівання металу. Метою дисертаційної роботи є розробка енергоекономічного режиму роботи УКП, що дозволить вдосконалити технологію позапічної обробки сталі і забезпечити регламентовану технологічними вимогами температуру металу перед розливкою. При вирішенні поставлених задач використовувалися: аналітичні та статистичні методи математичного моделювання - для розробки математичної моделі теплового стану розплаву під час позапічної обробки сталі; промислові експерименти для адаптації створеної математичної моделі; машинні експерименти - для зменшення кількості вхідних технологічних параметрів моделі, отримання аналітичних залежностей динаміки температури металу, та оцінки статей енергетичного балансу; метод динамічного програмування - для розробки технологічних рекомендацій з ведення нагрівання металу на УКП; компютерне імітаційне моделювання - для оцінки ефективності моделей, що використовуються, з урахуванням стохастичності вхідних параметрів процесу позапічної обробки сталі і для визначення можливої техніко-економічної ефективності розробленої АІС. Виконані в умовах ВАТ «ІНТЕРПАЙП НТЗ» дослідно-промислові випробування запропонованого енергоекономічного режиму обробки металу на УКП ковша ємністю 120 т на 32 плавках сталей колісного (КП-2, R-7) і трубного (30ХГСА) сортаменту показали: відхилення температури, обчисленої за допомогою розроблених математичних моделей, від контрольованої вимірювальними приладами, не перевищує ±5°, що забезпечує організацію обробки металу на УКП без проміжних відключень печі з одержанням по завершенні позапічної обробки регламентованої технологічними вимогами температури металу (згідно з діючою технологією відбуваються 1-3 зупинки під час нагрівання тривалістю 5-15 хвилин та до 5% плавок мають температуру нижче регламентованої);Аналіз літературних джерел показав, що недоліком існуючих моделей динаміки теплового стану рідкої сталі під час позапічної обробки є недостатня точність прогнозування температури. Побудова математичної моделі, яка дозволить з достатньою точністю прогнозувати температуру металу, коректного математичного алгоритму енергетичного режиму на кожному етапі нагрівання металу на УКП надасть можливість розробити технологічні рекомендації щодо ведення процесу позапічної обробки сталі.Зміна температури розплаву в період між закінченням випуску із сталеплавильної печі та початком обробки на УКП відбувається внаслідок впливу двох взаємозвязаних факторів: теплових втрат з поверхні розплаву випромінюванням та конвекцією (залежать від виду шлакового покриву), та теплопередачею через футеровку ковша. Для межі розплав - футеровка та на зовнішній поверхні ковша задавали граничні умови 3-го роду, а на межах шарів футеровки і на внутрішній поверхні корпуса ковша - граничні умови 4-огороду. Питомий тепловий потік з поверхні розплав/шлак визначали відповідно до закону Стефана-Больцмана. Значення приведеного ступеня чорноти поверхні розплав/шлак (?р_ш.пр.1) та коефіцієнту тепловіддачі сталі (?розп) для різних виробничих ситуацій отримали під час параметричної ідентифікації моделі. Динаміка температури сталі залежить від потужності, що підводиться електричними дугами, та теплових втрат внаслідок розплавлювання легуючих і шлакоутворюючих матеріалів, випромінювання з поверхні металу та шлаку, теплопередачі крізь футеровку ковша, інтенсивності продувки аргоном.Задача енергоекономії при обробці сталі на УКП формулюється наступним чином: за заданий час, при мінімально можливій витраті активної електричної енергії, передати розплаву необхідний запас теплоти для виконання наступних технологічних операцій.

Основний зміст роботи