Анотація до роботи:

Набока В.І. Удосконалення управління ходом доменної плавки на основі дослідження газодинаміки верхньої і нижньої зон печі. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.16.02 - «Металургія чорних і кольорових металів та спеціальних сплавів. Національна металургійна академія України. Дніпропетровськ, 2008.

Дисертація присвячена питанню вдосконалення управління роботою доменної печі на основі аналізу газодинамічних особливостей верхньої і нижньої зон шляхом побудови стохастичних математичних моделей розподілу шихти і газу та створення алгоритмів ведення доменної плавки в оптимальному режимі.

На основі наукових узагальнень, теоретичних розробок і експериментальних досліджень на промислових агрегатах вирішені задачі: розроблена методика обробки первинних даних для надійного аналізу роботи доменної печі, створені математичні моделі оптимізації завантаження і газодинаміки верхньої зони доменної печі із застосуванням експериментальних методів оптимізації, а також управління роботою доменної печі при корекції нижнього перепаду тиску за допомогою регулювання теоретичної температури горіння змінами дуттєвих параметрів.

Основні результати дисертаційної роботи впроваджені на металургійному комбінаті ВАТ «Запоріжсталь».

1. Вперше запропонована і використана в дослідженнях комплексна методика відсівання виробничих даних, що дозволяє уникати грубих помилок при статистичному аналізі процесів, які протікають в доменній печі. Реалізація методу показала його високу ефективність при аналізі роботи доменних печей і вдосконаленні управління їх роботою з використанням одержаних математичних моделей.

2. Виконано аналіз газодинаміки верхньої зони доменної печі корисним об’ємом 1513 м³ в умовах металургійного комбінату «Запоріжсталь». Здійснено ранжирування втрат тиску газу в межах верхнього перепаду. Визначено, що близько 45% втрат тиску газового потоку у верхній зоні припадає на перепад тиску в рівномірно розподіленому шарі, інші 55% – на фактори завантаження, що впливають на нерівномірність радіального розподілу шихти та газу і раніше не враховувались.

3. Отримані вдосконалені за структурою, статистично надійні математичні моделі перепаду тиску і ступеня використання газового потоку у верхній зоні доменної печі у вигляді лінійної і квадратичної функцій, що враховують максимальну кількість факторів і можуть бути використані при аналізі роботи доменної печі. З використанням цих моделей здійснена оптимізація параметрів завантаження і проведена дослідна плавка, в результаті якої встановлено, що оптимізація умов завантаження дозволяє зменшити витрату коксу на 2,5% і збільшити продуктивність печі на 4,5%.

4. Запропоновано для ведення доменної печі застосовувати експериментальний метод оптимізації – послідовний симплексний метод (ПСМ) як найбільш прийнятний в умовах доменної плавки. Здійснено експериментальне ведення доменної печі №3 із застосуванням ПСМ, що підтвердило високу ефективність запропонованого методу.

5. Виконано аналіз газодинаміки нижньої зони доменної печі корисним об’ємом 1513 м³ в умовах металургійного комбінату «Запоріжсталь», здійснено ранжирування втрат тиску газу в нижній зоні печі, в результаті якої встановлено, що близько 25% втрат тиску газового потоку нижньої зони припадає на рух газу по повітропроводах і в циркуляційній зоні, які можна з достатнім ступенем точності визначити математично за допомогою відомих у газодинаміці формул і врахувати при подальшому аналізі.

6. Встановлено, що найбільший вплив на нижній перепад мають нагрів чавуну, кількість шлаку і горнового газу. Далі за ступенем впливу знаходяться питома вага газу, еквівалентний діаметр кусків коксової насадки і в’язкість шлаку.

7. Отримано надійні математичні моделі перепаду тиску газу в нижній зоні доменної печі у вигляді лінійної і показової функцій, а також в критеріальній формі, які можуть бути використані при аналізі і коректуванні роботи доменної печі.

8. Встановлено, що на доменних печах, які працюють на підготовленій шихті з низькою питомою витратою коксу, в газодинамічному відношенні визначальною є нижня зона. Дослідження показали, що в даний час при кількості шлаку менше 450 кг/т чавуну основним фактором, що впливає на нижній перепад тиску газу, є співвідношення температур у зоні горіння Т_Г і чавуну Т_Ч . Встановлено, що при величині цього співвідношення в межах 1,431,45 нижній перепад тиску має мінімальне значення, що забезпечує інтенсивну роботу доменної печі і економію коксу.

9. Збільшення співвідношення температур зони горіння і чавуну вище оптимальної величини (1,43-1,45) розширює зону підвищених температур,в результаті чого нижній перепад тиску зростає й обумовлює погіршення роботи доменної печі. Збільшення ж перепаду тиску газу зі зниженням співвідношення температур нижче оптимального значення пояснюється зростаючою в’язкістю шлакового розплаву в умовах нестачі теплоти.

10. Дослідна плавка щодо стабілізації нижнього перепаду тиску газу шляхом корекції теоретичної температури горіння показала, що при значеннях Т_Г /Т_Ч, більших від оптимальної величини, перевитрата коксу склала 2%, при менших від оптимальної величини значеннях цього показника перевитрата коксу становила 3%. Продуктивність змінювалася незначно і коливалася в дослідних періодах у межах 0,07 – 0,28%.