Удосконалення процесу ковшового вакуумування на основі математичного моделювання

Кукушкин О.Н., Бейцун С.В., Жаданос А.В. Прогнозирование изменения температуры расплава при обработке стали на установке “печь-ковш” // Металургія. Збірник наукових праць. - Запоріжжя: ЗДІА, 2004. - Вип. 10. - С. 17-21.

Бейцун С.В., Жаданос А.В. Исследование влияния износа футеровки ковша и массы расплава на тепловые потери через футеровку // Металургія. Збірник наукових праць. - Запоріжжя: ЗДІА, 2005. - Вип. 11. - С. 84-89.

АНОТАЦІЯ

Бейцун С.В. Удосконалення процесу ковшового вакуумування на основі математичного моделювання. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за фахом 05.16.02 “Металургія чорних металів”. - Національна металургійна академія України. - Дніпропетровськ, 2005.

Дисертаційна робота присвячена експериментальному і теоретичному дослідженню процесу ковшового вакуумування з метою удосконалювання технології вакуумної обробки сталі.

На основі експериментальних досліджень у промислових умовах вперше отримані статистичні оцінки тривалості технологічних операцій позапічної обробки сталі, уточнені теплофізичні константи і визначені зміни температури розплаву в ковші для кожної технологічної операції в залежності від початкової температури розплаву в ковші, початкової температури внутрішньої поверхні футерівки і маси розплаву, що дозволило розробити адекватні математичні моделі окремих операцій і подійно-імітаційну модель технологічного процесу на ділянці ПОС в цілому.

Уперше на основі експериментальних досліджень отримані залежності повільних змін рівня розплаву і високочастотних коливань його поверхні від тиску у вакуум-камері і витрати аргону на продувку під час вакуумування і розроблена відповідна динамічна модель.

На основі експериментальних і модельних досліджень отримана залежність зміни концентрації розчиненого в сталі водню від часу вакуумування, тиску у вакуум-камері і витрати аргону на продувку. Видалення водню представлене як дія двох взаємозалежних процесів: видалення через відкриту поверхню ванни і видалення в пузирі аргону. Визначені коефіцієнти ефективності кожного процесу.

Виконані дослідження дозволили розробити рекомендації з удосконалювання технології ковшового вакуумування. На базі прогнозуючих моделей розроблена і запропонована до впровадження на ВАТ “Нижньодніпровський трубопрокатний завод” автоматизована інформаційна дорадча система для ділянки позапічної обробки сталі “АІС ДПОС”. Запропонована система дозволить вирішити задачі прогнозування зміни температури розплаву під час технологічних операцій позапічної обробки, радіолокаційного контролю рівня розплаву під час вакуумування та прогнозування зміни концентрації водню в розплаві під час вакуумування.

Ключові слова: сталь, ківш, вакуумування, температура, рівень металу, радіолокаційний рівнемір, концентрація розчиненого водню, моделювання, прогнозування.

АННОТАЦИЯ

Бейцун С.В. Совершенствование процесса ковшового вакуумирования на основе математического моделирования. - Рукопись.

Диссертация на соискание научной степени кандидата технических наук по специальности 05.16.02 “Металлургия черных металлов”. - Национальная металлургическая академия Украины. - Днепропетровск, 2005.

Диссертационная работа посвящена экспериментальному и теоретическому исследованию процесса ковшового вакуумирования с целью совершенствования технологии вакуумной обработки стали.

На основе экспериментальных исследований в промышленных условиях впервые получены статистические оценки длительности технологических операций внепечной обработки стали, уточнены теплофизические постоянные и определено изменение температуры расплава в ковше для каждой технологической операции в зависимости от начальной температуры расплава в ковше, начальной температуры внутренней поверхности футеровки и массы расплава, что позволило разработать адекватные математические модели отдельных операций и событийно-имитационную модель технологического процесса на участке ВОС в целом.

Впервые на основе экспериментальных исследований получены зависимости медленных изменений уровня расплава и высокочастотных колебаний его поверхности от давления в вакуум-камере и расхода аргона на продувку во время вакуумирования и разработана соответствующая динамическая модель.

На основе экспериментальных и модельных исследований получена зависимость изменения концентрации растворенного в стали водорода от времени вакуумирования, давления в вакуум-камере и расхода аргона на продувку. Удаление водорода представлено как действие двух взаимосвязанных процессов: удаление через открытую поверхность расплава и удаление в пузыри аргона. Определены коэффициенты эффективности каждого процесса.

Выполненные исследования позволили разработать рекомендации по совершенствованию технологии ковшового вакуумирования. На базе прогнозирующих моделей разработана и предложена к внедрению на ОАО “Нижнеднепровский трубопрокатный завод” автоматизированная информационно-советующая система для участка вакуумной обработки стали “АИС УВОС”. Предлагаемая система позволит решить задачи прогнозирования изменения температуры расплава во время технологических операций внепечной обработки, радиолокационного контроля уровня расплава во время вакуумирования и прогнозирования изменения концентрации водорода в расплаве во время вакуумирования.

Ключевые слова: сталь, ковш, вакуумирование, температура, уровень металла, радиолокационный уровнемер, концентрация растворенного водорода, моделирование, прогнозирование.

SUMMARY

Beitsun S.V. Perfecting of ladle degassing process on base of mathematical simulation. - Manuscript.

Dissertation on reception of scientific degree of candidate of technical sciences on speciality 05.16.02 "Metallurgy of black metals”. - National metallurgical academy of Ukraine. - Dnepropetrovsk, 2005.

Dissertation is devoted to experimental and theoretical exploration of ladle degassing process with the purpose of perfecting of technology vacuum treating of steel.

On base of experimental studies on industrial conditions the statistical estimations of duration of technological operations of steel outfurnace treating are obtained, for each technological operation the termo-physical constants are updated and the variation of ladle melt temperature is determined depending on mass of melt, on initial temperature of melt and internal surface of ladle lining, that has allowed the adequate mathematical models of separate operations and the event-simulation model of all technological process on the site of steel outfurnace treating to elaborate.

For the first time on base of experimental studies the dependences of slow changes of melt level and high-frequency oscillatings of its surface from pressure in the vacuum-camera and from charge of argon on the blowing through during degassing are received and the applicable dynamic model is designed.

On base of experimental and modelling explorations the dependence of change of concentrating of hydrogen, which remissed in steel, from the degassing time, pressure in the vacuum-camera and the charge of argon on blowing through during degassing is received. The disposal of hydrogen is submitted as operation of two interconnected processes: removal it through open surface of melt and in bubbles of argon. The effectiveness ratio of each process are also determined.

On base of executed explorations the recommendations on perfecting of ladle degassing technology are developed. On the basis of forecasting models the automated information system is developed for the site vacuum treating of steel and offered to intruction on Open Society “Nizhnedneprovsky tube-rolling plant”. The offered system will allow to decide the problems of forecasting of melt temperature change during operations of outfurnace treating, the radar-tracking control of melt level and forecasting of change of concentrating of hydrogen in steel during degassing.

Key words: steel, ladle, degassing, temperature, level of metal, radar-tracking level gauge, concentrating of remiss hydrogen, simulation, forecasting.

Размещено на Allbest.ru