В дисертаційній роботі поставлена та вирішена актуальна науково-технічна задача металургії України, яка полягає в розробці енергоекономічного режиму обробки металу на УКП з урахуванням технологічних обмежень, котрі обумовлені: процесами десульфурації, легування та розкислення сталі, вимогами до температури металу перед розливкою, впливом суміжних технологічних операцій, що дозволяє мінімізувати витрати електричної енергії. Найбільш важливі наукові та практичні результати, висновки і рекомендації. Виконано аналіз технологічного процесу на ділянці позапічної обробки сталі. Показано, що закордонні системи автоматизованого управління УКП, які використовуються в Україні, виконують в основному інформаційні функції, але не видають рекомендацій з ведення процесу обробки металу і не забезпечують оперативного контролю температури сталі. Тому під час обробки розплаву складно досягти енергоекономічного режиму роботи УКП і гарантувати регламентовану технологічними вимогами температуру металу перед розливкою. На основі теплофізичних розрахунків і промислових експериментальних досліджень розроблена модель динаміки теплового стану розплаву в ковші під час технологічних операцій позапічної обробки сталі. Модель відрізняється від раніш отриманих тим, що враховано змінність коефіцієнта тепловіддачі металу та ступеня чорноти розплаву, а також теплові витрати з відкритої поверхні сталі при різній інтенсивності продувки аргоном. Це дозволило забезпечити точність прогнозування температури сталі в межах ±5. Отримані аналітичні залежності динаміки температури сталі під час позапічної обробки, що дає можливість подальшого використання їх в АСУ ТП ділянки позапічної обробки сталі для виключення технологічних зупинок під час роботи УКП. Виконана оцінка статей енергетичного балансу УКП, що дозволило визначити технологічні режими, які забезпечують максимальний енергетичний к.к.д. Встановлено, що виключення технологічних зупинок під час обробки, котрі пов’язані з проміжними вимірами температури металу дозволяє підвищити енергетичний к.к.д. на 4…13%. З використанням методу динамічного програмування розроблений алгоритм визначення енергоекономічного режиму на кожному етапі обробки металу на УКП, що дозволяє давати оперативні рекомендації з управління режимом нагрівання таким чином:
час початку нагрівання металу вибирати таким, щоб енергетичний к.к.д. установки, який залежить від товщини шару шлаку, на кожному кроці обробки був максимальним; збільшувати потужність, що підводиться на нагрівання розплаву, шляхом перемикання ступенів напруги трансформатора в міру зростання товщини шлакового покриву. Розроблена комп’ютерна імітаційна модель теплоенергетичних процесів та транспортних операцій позапічної обробки сталі, яка використана для оцінки ефективності функціонування розроблених моделей в умовах стохастичності ряду технологічних параметрів процесу; техніко-економічної ефективності запропонованої АІС (прогнозоване зниження питомих витрат електричної енергії на 18%).
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 сталі, 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 перед розливкою стабільної, регламентованої технологічними вимогами температури (згідно діючої технології відбуваються 1-3 зупинки під час нагрівання тривалістю 5-15 хвилин та до 5% плавок має температуру нижче регламентованої); скорочення часу обробки металу на УКП призводить до зменшення питомих витрат електроенергії на 18% при забезпеченні регламентованого хімічного складу металу перед розливкою; прогнозоване зниження собівартості при обробці сталі складає 2,85 грн/т металу.
Синтезовано структуру АІС ділянки позапічної обробки сталі, котра відрізняється від раніш розроблених наявністю вбудованих математичних моделей, які забезпечують енергоекономічний режим УКП і прогнозування температури металу, що дозволяє ввести в діючу автоматизовану систему управління нову функцію – радник оператора з ведення процесу обробки металу на УКП. Для сталеплавильного цеху ВАТ «ІНТЕРПАЙП НТЗ» розроблена детальна технічна пропозиція щодо створення та впровадження АІС ділянки позапічної обробки сталі, яка розглянута та схвалена технічними службами підприємства.
|
