Система автоматического управления раскислением и легированием стали
Проведение раскисления и легирования стали при выпуске металла из печи в ковш с последующей десульфурацией на установке доводки металла или установке "печь-ковш". Распространенность, перспективы данной методики в современном сталеплавильном производстве.
Рубрика | Производство и технологии |
Вид | статья |
Язык | русский |
Дата добавления | 10.12.2018 |
Размер файла | 21,0 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Размещено на http://www.allbest.ru/
Система автоматического управления раскислением и легированием стали
В современном сталеплавильном производстве широкое распространение получило проведение раскисления и легирования стали при выпуске металла из печи в ковш с последующей десульфурацией на установке доводки металла или установке «печь-ковш». При этом для определенных групп марок сталей часто ставится условие минимизации или полного исключения коррекции химического состава при внепечной обработке. В связи с этим появляется задача точного расчета количества раскислителей и легирующих, необходимых для гарантированного получения заданного состава металла при минимальной стоимости использованных материалов. Минимизация стоимости материалов подразумевает выход на нижние (или заданные) пределы содержания элементов в готовом металле, что приводит к еще более жестким требованиям к системам управления. Особенно актуальной эта задача становится при многокомпонентном составе металла и легирующих и широком наборе регламентированных элементов.
Поставленная задача является задачей условной оптимизации, т.е. поиска таких значений оптимизируемых переменных (масс материалов Xj), при которых достигается минимум целевой функции (суммарная стоимость материалов), при условии выполнения заданных ограничений на оптимизируемые переменные (требования к составу металла, который должен удовлетворять заданным пределам):
раскисление легирование сталь металл
(1)
(2)
Отметим, что зависимость состава металла от масс материалов имеет сложный нелинейный характер, что связано с физико-химическим взаимодействием элементов и их перераспределением между металлом, шлаком и газом, поэтому ограничения являются нелинейными функциями относительно оптимизируемых переменных.
Главный недостаток всех известных систем, реализованных в сталеплавильном производстве к настоящему времени, определяется линейным характером используемых в них моделей и отсутствием учёта зависимости усвоения элементов от текущего физико-химического состояния системы металл-шлак. Такие системы расчёта шихты оптимального состава основаны на модели равномерного смешения жидких веществ с заданными коэффициентами, учитывающими угар отдельных элементов из общей массы ферросплавов. Именно недостоверность коэффициентов усвоения (КУ) различных элементов и определяет низкие точность расчёта и прогнозирующую способность подобных систем, поскольку усвоение сложным образом зависит от многих факторов, главным из которых является физико-химическое состояние ванны (состав и окисленность металла, состав и количество шлака, температура и др.), а также взаимное влияние элементов друг на друга (например, раскислителей).
Принципиальным решением этой задачи является использование матрицы дифференциальных коэффициентов усвоения (ДКУ), представляющих собой изменение массы элемента i в металле при добавлении любого другого элемента j в систему:
(3)
ДКУ (3) определяются из текущего распределения элементов между металлом, шлаком и другими фазами на основе термодинамической модели расчета равновесного состава многофазной многокомпонентной системы ОРАКУЛ [2]. Алгоритм расчета ДКУ изложен в предыдущей работе [1].
Наличие численных значений ДКУ позволяет строго вычислить влияние каждого материала на состав металла (а при необходимости, и шлака) с учетом окисленности системы, взаимного влияния элементов и их перераспределения между фазами, например, изменение массы элемента i в металле при добавлении материала j:
(4)
где Xj - масса материала j; - содержание элемента p в материале j.
Несложные преобразования позволяют получить аналогичные величины для всех фаз (шлак, газ и др.). В таблице приведен пример расчёта величин (4):
добавляемый |
изменение массы элемента i |
||||||
материал j |
Fe |
Si |
Mn |
Cr |
S |
O |
|
ФХ800Б |
0.29 |
0.01 |
0.04 |
0.55 |
0 |
-0.01 |
|
ФСХ33 |
0.60 |
0.11 |
0.30 |
0.47 |
-0.02 |
-0.04 |
|
ФМн78 |
0.32 |
0.05 |
0.29 |
0.07 |
-0.01 |
-0.02 |
|
СМн17 |
0.43 |
0.10 |
0.39 |
0.12 |
-0.02 |
-0.04 |
|
ФС75 |
1.01 |
0.24 |
0.65 |
0.30 |
-0.03 |
-0.09 |
|
CaO |
-0.01 |
0 |
-0.01 |
-0.00 |
-0.01 |
-0.00 |
ДКУ позволяют проанализировать взаимное влияние элементов; кроме того, можно следить за использованием элементов конкретного материала (см. таблицу). Например, 1 кг ферросиликохрома содержит всего 0.42 кг хрома, но за счёт восстановительного действия кремния даёт увеличение содержания хрома в металле на 0.47 кг, почти такое же, как и феррохром (0.55 кг), несмотря на существенно большее содержание хрома в последнем (0.67 кг). Другими словами, извлечение хрома из феррохрома составляет 82%, а из ферросиликохрома - 112% (т.е. превышает в 1.36 раза!).
В случаях, когда решение указывает на невозможность в заданных условиях гарантированного попадания в требуемый состав, разработанная система предлагает перечень оперативных решений. В автоматическом режиме решения принимаются системой самостоятельно в пределах заранее заданного перечня и приоритетов. По окончании каждой плавки информация о фактически полученном составе металла автоматически используется для адаптации параметров модели (самообучения).
Разработанная система входит в состав пакета «ОРАКУЛ», внедрена на Молдавском металлургическом заводе, где используется для решения следующих задач: оперативное управление процессом плавки в режиме «советчика» (выдает рекомендации персоналу) и в составе АСУ ТП (выдает управляющие сигналы на дозаторы).
Качественно новая информация, содержащаяся в величинах Uij, позволяет принципиально расширить возможности оптимизации легирования, раскисления и рафинирования металла. При этом учитывается не только влияние элементов, содержащихся в металле, но и влияние состава шлака, например, на распределение серы. Становится возможной оптимизация не только легирующих, но и шлакообразующих материалов (например, извести для десульфурации). Эти задачи не решены ни в одной из других существующих систем.
Литература
раскисление легирование сталь металл
1. Управление сталеплавильными процессами на основе современных физико-химических представлений. Пономаренко А.Г., Окоукони П.И., Храпко С.А., Иноземцева Е.Н. Труды 4-го конгресса сталеплавильщиков. - Москва, 1997. C. 35-40.
2. Храпко С.А. Термодинамическая модель системы металл-шлак для АСУ и машинных экспериментов по оптимизации технологии сталеплавильного процесса / Дисс. канд. техн. наук. - Донецк, 1990.
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Задача установки печи-ковша. Расчет параметров продувки металла в ковше аргоном через пористые пробки. Установка сталевоза со стальковшом. Системы подачи ферросплавов и шлакообразующих. Формирование рафинировочного шлака. Химический состав готовой стали.
курсовая работа [116,6 K], добавлен 21.11.2012Обоснование параметров сталеразливочного ковша. Расчет параметров обработки стали. Определение снижения температуры металла. Расчет количества и состава неметаллических включений. Параметры вакуумной камеры. Обработка металла на установке "Ковш-печь".
курсовая работа [229,0 K], добавлен 29.10.2014Обеспечение качества стали для изготовления отливок в условиях конкуренции на мировых рынках. Химический состав стали 20. Технологические операции, производимые на агрегате "ковш-печь". Типичная конструкция установки. Расчет геометрических размеров.
реферат [719,8 K], добавлен 21.03.2013Конструкция сталеразливочных ковшей. Характеристика устройства для регулирования расхода металла и установок для продувки стали инертным газом. Вакуумирование металла в выносных вакуумных камерах. Продувка жидкого металла порошкообразными материалами.
реферат [987,2 K], добавлен 05.02.2016Печь-ковш состоит из камеры, установленной на самодвижущейся тележке, и вакуумного трубопровода в стационарном своде. Агрегат внепечной обработки предназначен для скачивания шлака, электродугового подогрева, вакуумирования и перемешивания металла.
реферат [400,3 K], добавлен 20.06.2010Устройство доменной сталеплавильной печи. Подача и нагрев дутья. Продукты доменной плавки. Технология выплавки стали в электродуговых печах. Внепечная обработка металла на участке ковш-печь. Непрерывная разливка стали для отливки блюмов и слябов.
отчет по практике [3,1 M], добавлен 12.10.2016Характеристика продукции, выпускаемой заводом. Устройство и технические характеристики дуговой сталеплавильной печи, агрегата внепечной обработки стали "ковш-печь", рудно-термические электропечи средней и малой емкости. Описание процесса плавки металла.
реферат [1,0 M], добавлен 19.11.2014Механические свойства стали при повышенных температурах. Технология плавки стали в дуговой печи. Очистка металла от примесей. Интенсификация окислительных процессов. Подготовка печи к плавке, загрузка шихты, разливка стали. Расчет составляющих завалки.
курсовая работа [123,5 K], добавлен 06.04.2015Комбинированные способы внепечной обработки стали, используемые технологические приемы и оценка их практической эффективности. Агрегаты, используемые в процессе внепечной обработки стали: электродуговой подогрев, ковш-печь, установки с вакуумированием.
реферат [431,0 K], добавлен 28.04.2014Классификация и маркировка стали. Характеристика способов производства стали. Основы технологии выплавки стали в мартеновских, дуговых и индукционных печах. Универсальный агрегат "Conarc". Отечественные агрегаты ковш-печь для внепечной обработки стали.
курсовая работа [2,1 M], добавлен 11.08.2012