WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

 

На правах рукописи

Лемешко Марина Александровна

Разработка рациональных режимов десульфурации стали в агрегате ковш-печь с использованием моделей нечеткой логики

Специальность 05.16.02 – Металлургия черных, цветных и редких металлов

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Магнитогорск – 2012

Работа выполнена в ФГБОУ ВПО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова».

Научный руководитель –  кандидат технических наук, доцент                         Агапитов Евгений Борисович.

Официальные оппоненты: доктор технических наук Бабенко Анатолий 

  Алексеевич, Институт металлургии Уральского

  отделения РАН,  лаборатория пирометаллургии

  цветных металлов, ведущий научный сотрудник;

  кандидат технических наук Степанова

  Ангелина Александровна, ОАО 

«Магнитогорский  металлургический комбинат»,

конвертерная лаборатория, ведущий инженер.

Ведущая организация  – Уральский институт металлов (г.Екатеринбург).

Защита состоится 25 сентября 2012г. в 14 ч на заседании диссертационного совета Д 212.111.01 при ФГБОУ ВПО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова» по адресу г. Магнитогорск,  пр. Ленина, 38,  малый актовый зал.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «Магнитогорский  государственный  технический  университет  им. Г.И. Носова».

Автореферат разослан « » августа 2012г.

Ученый секретарь Селиванов Валентин

диссертационного совета Николаевич

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Увеличение вместимости сталеплавильных агрегатов делает проведение процессов рафинирования в них периодом, нерациональным. Значительный эффект в улучшении технико-экономических показателей производства с одновременным улучшением качества стали дает внепечная обработка.

Доля стали, обработанной внепечным способом, в мировом производстве ежегодно растет. Рост цен на расходные материалы и энергоносители, повышение требований к качеству стали остро ставят вопросы интенсификации процессов внепечной обработки и снижения их энерго- и материалоемкости.

Анализ работы агрегатов ковш-печь (АКП) различных заводов показал, что такие показатели как расход материалов, электроэнергии и электродов различаются до 2-3 раз и зависят от условий работы конкретного сталеплавильного цеха. Эти характеристики зависят от множества параметров, частично измеряемых контрольно-измерительными приборами, определяемых сталеваром или не учитывающихся вовсе. На сегодняшний  день отсутствуют системы, которые могут учитывать весь спектр значимых факторов обработки стали на АКП.

Актуальность производства трубных марок сталей для современной промышленности России  не подвергается сомнению. При этом одной из основных задач при обработки на АКП является десульфурация, на ход протекания которой влияют не только фиксируемые системами КИП параметры, но и нечетко диагностируемые факторы, такие как толщина шлака, качество шлакообразующих в момент плавки, температура в зоне десульфурации, качество перемешивания расплава и шлака и др.

Поиск энерго и ресурсосберегающих режимов обработки, снижающих себестоимость производства трубных марок сталей, основанный на комплексном учете всех факторов, при этом чрезвычайно актуален.

Цель работы. Повышение эффективности работы  АКП при производстве сталей с низким содержанием серы за счет дополнительного учета влияния нечетко определяемых параметров  процесса.  Для достижения поставленной цели в работе решены следующие задачи:

  • исследование влияния различных производственных факторов на технико-экономические показатели работы АКП;
  • оценка влияния режима работы на динамику изменения статей энергетического баланса АКП в процессе работы;
  • исследование влияния нечетко определяемых параметров на эффективность обработки стали на разработанной комплексной математической модели работы печи-ковша, построенной на основе теории нечетких множеств;
  • создание методики разработки эффективных режимов глубокой десульфурации  на основе анализа базы данных работы реального АКП с помощью специальной программы – анализатора.

Научная новизна работы заключается в следующем:

  • впервые предложена методика оценки влияния нечетких технологических факторов на степень выполнения производственных задач для АКП;
  • изучены и классифицированы нечеткие технологические факторы внепечной обработки;
  • разработан алгоритм сортировки массивов данных для поиска энерго- и ресурсосберегающих режимов;
  • разработана обучаемая математическая модель теплового состояния АКП, позволяющая оценивать текущую температуру расплава стали с учетом динамической коррекции нечетко измеряемых параметров.

Практическая значимость состоит в следующем:

  • разработаны усовершенствованные режимы ведения плавки в АКП садкой 370т, позволяющие уменьшить расход электроэнергии и материалов, с помощью разработанной математической модели для оценки динамики теплового состояния агрегата ковш-печь;
  • разработана усовершенствованная технология ведения выплавки стали на АКП, обеспечивающая достижение максимально возможной степени десульфурации  в заданных производственных условиях;
  • создана универсальная математическая модель, на основе которой возможно разрабатывать режимы работы внепечных установок, позволяющие учитывать нечеткие технологические факторы.

Апробация работы. Результаты работы докладывались на 10 международном конгрессе металлургов (г.Варна, 2007г), на 65-68 научно-технических конференция МГТУ (Магнитогорск, 2007-2010гг), на межрегиональной научно-технической конференции «Актуальные проблемы современной науки, техники и образования» (Магнитогорск, 2012г).

Содержание работы

Во введении обоснована актуальность работы, сформулированы цели, задачи, основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе диссертации проведен комплексный анализ влияния различных факторов со стороны сырья и технологии на качество стали при внепечной обработке. В мире накоплен большой практический опыт эксплуатации агрегатов ковш-печь, что позволило многим разработчикам оптимизировать их основные конструктивные и технологические параметры. Однако, до настоящего времени производителям не удается учесть текущие изменения условий работы установок (качество всех используемых материалов, непрерывный контроль толщины шлака, состояние продувочного оборудования, эффективность перемешивания и т.д.), что приводит к перерасходу материалов и электроэнергии, ухудшает качество стали.

Анализ  работы АКП ОАО «ММК» садкой 370т показал, что разброс технических данных обработки находится в диапазоне от 10 до 300%, что дает основание для поиска вариантов оптимизации процесса.  На рис.1 приведена схема АКП и перечень технологических факторов, которые в момент проведения обработки расплава определяются нечетко.

Рис.1. Схема АКП и технологические факторы, влияющие на тепловое состояние расплава

Сталь, выплавляемая в конвертерном цехе ОАО «ММК», характеризуется невысоким содержанием легирующих элементов. Оценка влияния качества сырьевых материалов на качество стали показала, что ввод легирующих добавок на АКП ограничивается корректировкой содержания марганца, алюминия, ванадия и др. Гораздо большее влияние на качество стали оказывает качество шлакообразующих материалов.

Обзор литературных источников и анализ опыта работы АКП показал, что многие значимые технологические параметры процесса обработки либо не измеряются, либо измеряются неточно, что приводит к ухудшению качества стали, увеличению расходов энерго- и материальных ресурсов и времени обработки.

Был сделан вывод, что для поиска ресурсо- и энергоэффективных режимов обработки стали на АКП необходимо:

  • определить значимость влияния отдельных статей теплового баланса АКП на температуру расплава на выпуске из АКП;
  • исследовать  динамические характеристики теплового состояния АКП на математической модели;
  • оценить охлаждающий эффект продувки аргоном при различных условиях продувки;
  • определить необходимое количество шлака и исследовать влияние режима его наведения на тепловое состояние расплава и степень десульфурации;
  • исследовать влияние качества извести на степень десульфурации трубных марок стали.

Во второй главе диссертации исследовано на математической модели влияние нечетко определяемых технологических факторов на тепловое состояния АКП. Модель была разработана в среде Simulink и позволяла оценивать влияние изменения статей теплового баланса на тепловое состояние расплава.

К приходным статьям были отнесены следующие:

  • количество тепла, подведенное с электроэнергией; 
  • тепло, вносимое в печь при окислении электродов и ферросплавов.

Расходные статьи теплового баланса включали:

  • потери тепла через футеровку,
  • потери тепла во вторичном токопроводе,
  • потери с отходящими газами,
  • потери тепла на нагрев, плавление и растворение шлакообразующих,
  • потери тепла на нагрев, плавление и растворение ферросплавов,
  • энергию на нагрев расплава.

Модель расчета теплового баланса была выполнена в пакете Mathlab 6.5. в приложении  Simulink 12. Программа позволяла рассчитывать тепловой баланс установки печь-ковш в динамике, вести расчет текущей температуры расплава.

В качестве исходных выступали следующие данные:

  • время начала и конца обработки;
  • расход электроэнергии на ступени и продолжительность ее работы;
  • масса расплава и его начальная температура;
  • суммарный расход аргона на продувку;
  • время замеров температуры термопарой, результаты замеров;
  • время и массы порций извести, плавикового шпата и алюминия.

Тело программы было поделено на блоки, каждый из которых можно было раскрывать и вносить изменения. Модель теплового баланса АКП позволяла рассчитывать и отображать текущую температуру расплава, величины тепловых потерь в любой момент времени, изучать влияние режима нагрева и ввода шлакообразующих и легирующих материалов на тепловое состояние АКП.

Для определения потенциала энергосбережения необходимо было оценить возможные пределы изменения отдельных статей тепловых потерь, в частности:

  • «электрические потери», когда увеличение длительности работы ЭДУ уменьшало потери в трансформаторе и на аккумуляцию в электроды;
  • потери  тепла с охлаждающей водой, связанные с  длительностью нагрева, тем меньше тепла теряется в крышку;
  • потери тепла на наведение шлака, связанные с  тепловыми потерями излучением  дуги. 

Адекватность модели подтверждалась проведением контрольных плавок на АКП ККЦ ОАО «ММК». Было проведено 10 плавок стали марки 09Г2С. Некоторые результаты приведены на рис.2. Неточность оценки текущей температуры расплава составила 5°С.

Рис.2. Сравнение расчетной () и реальной () температур расплава стали в АКП

Созданная модель теплового баланса позволила оценить динамику изменения статей тепловых потерь, диапазон их изменения, а также текущую температуру расплава, табл.1.

Таблица 1

Диапазоны изменения статей тепловых потерь для АКП ОАО «ММК» (плавка стали 09Г2С)

Статьи тепловых потерь

Диапазон изменения, %

С уходящими газами

3 – 15

С охлаждающей крышку водой

15 – 45

При наведении шлака

8 – 10

Присадка легирующих

0,5 – 1

Электрические потери

10 – 20

Исследование тепловой работы АКП с помощью математической модели показало, что максимальные потери энергии приходятся на  потери с охлаждающей водой и в электрической цепи. Расчеты показали, что уменьшение этих потерь наблюдается при длительных, порядка  8-12 минут нагревах при  достаточном количестве шлака. Такой режим обеспечивал снижение тепловых потерь на 4-5% по сравнению с базовыми режимами выплавки стали на АКП.

В третьей главе исследовано влияние основных факторов на процесс десульфурации низколегированных сталей и определена их значимость. Эффективность обработки расплава оценивалась с помощью программы сортировки базы данных паспортов плавок.

В последнее время для ОАО «ММК» актуальной проблемой является выплавка стали с низким содержанием серы для трубной промышленности в условиях ряда производственных ограничений. Было выяснено, что для получения стали с содержанием серы на уровне 0,0030,005% необходимы следующие условия:

  • высокая температура расплава: 15801600°С;
  • содержание FeO+MnO<2%;
  • высокая основность шлака: В=35;
  • качественное перемешивание расплава стали и шлака;
  • расход качественных шлакообразующих на уровне 10кг/т стали;
  • обеспечение порционной присадки шлакообразующих с расходом 100500кг.

При поиске благоприятных условий и факторов, оказывающих решающее влияние на конечное содержание серы в стали, было обнаружено, что на текущий момент нечетко оцениваются следующие параметры:

  • тепловое состояние ковша перед заливкой стали и его масса;
  • наличие печного шлака в расплаве;
  • температура электродов перед работой;
  • скорость нагрева;
  • интенсивность и качество перемешивания расплава;
  • качество шлакообразующих материалов;
  • скорость введения извести и плавикового шпата;
  • текущая средняя температура расплава;
  • тепловое состояние расплава в разных зонах ковша;
  • интенсивность десульфурации;
  • толщина шлака;
  • состояние продувочных пробок;
  • технологический маршрут ковша.

Вообще, количество факторов, влияющих на процесс десульфурации, может достигать 20, но все они имеют разное «весовое значение». Поэтому все производственные факторы были разделены на две группы: группа - определяющая процессы термодинамики и группа, определяющая кинетику десульфурации.

Паспорта плавок АКП сортировались по нескольким параметрам, а затем производился анализ, позволяющий определить лучший паспорт по выбранному критерию в данной группе и оценить технологические факторы, которые обеспечили эффект. За показатель качества нагрева за цикл обработки был принят коэффициент качества, характеризующий удельный расход электроэнергии на 1 градус прироста температуры:

    Дж/град,  (1)

где - суммарный расход электроэнергии за весь период обработки, Дж; - температура расплава в начале и конце обработки соответственно,С.

Для случая, когда температура расплава в течение обработки изменялась не более чем на 50С, рассчитывался коэффициент качества выдержки, оценивающий расход электроэнергии за 1 минуту выдержки расплава на заданном  температурном уровне:

  Дж/мин, (2)

где - расход электроэнергии за всю обработку, Дж; - время конца и начала обработки, мин.

По этим коэффициентам сравнивали процессы обработки, формировали группы плавок и в каждой группе выбрали лучшие. В результате сортировки формировалась база данных, в которой все имеющиеся паспорта плавок группировались по четырем признакам:

1. По маркам стали: 08, 08Ю, 09Г2С, 09Г2Д, 1006а, St37-2, 17Г1С и др. Данная сортировка была произведена для того, чтобы отобрать  марки стали с требуемым низким содержанием серы.

2. По продолжительности обработки было сформировано 4 класса: 0 – 30мин; 30 – 50мин; 50 – 70мин  и более 70мин.

3. По необходимости проведения нагрева расплава: если температура прихода ковша на установку менее заданной в конце обработки, то формировался блок «Нагрев», в противном случае – «Выдержка».

4. По необходимости десульфурации: если по результатам проб химического состава в начале обработки было определено, что содержание серы меньше или равно нормативному, то данные попадали в блок «Обработка». Если была необходимость в проведении десульфурации, то данные попадали в блок «Десульфурация».

В результате сортировки в блок «Десульфурация/Нагрев/№2» было отобрано 557 паспортов. В процессе анализа было отобрано 328 паспортов, при этом были исключены все паспорта с данными, выпадающими из общего массива по следующим признакам:

  • расход аргона менее 10м3, а также паспорта с замечаниями типа  «пробки дуют слабо»;
  • кратковременная донная продувка: , где - время продувки, мин; - время обработки, мин;
  • первый замер температуры расплава был некорректен, т.е.   или  ;
  • количество замеров температуры расплава было меньше или равно 2.

Для каждой плавки рассчитывалась степень десульфурации и вносилась в таблицу данных

  ,  (3)

где - содержание серы в начале обработки,- содержание серы в конце обработки.

Степень десульфурации для сталей марок 09Г2С и09Г2Д находилась в диапазоне 0,057–0,869, содержание серы в стали перед обработкой изменялось от 0,005 до 0,076%, температура в начале обработки составляла 1550 - 1580°С.

Для оценки влияния технологических факторов на процесс десульфурации были проведены расчеты термодинамики и кинетики процесса десульфурации  при задании следующих условий:

  • содержание серы в начале обработки на АКП: SН, %;
  • состав шлака: CaO, Al2O3, SiO2, MgO, %;
  • содержание алюминия: Al, %;
  • интенсивность продувки: G, м3/с;
  • кратность шлака: ,  где: m – масса шлака в АКП, кг; М – масса металла в АКП, кг; t – температура в зоне десульфурации, °C; М – масса стали, т.

При расчете плавки задавался химический состав выплавляемой марки стали 09Г2С или 09Г2Д: до 0,12% С, 0,5 – 0,8% Si, до 0,004% S, до 0,3%  Cr. Коэффициент распределения серы между металлом и шлаком рассчитывали по формуле:

  .  (4)

На рис.3  приведен  расчетный график изменения содержания серы в расплаве в ходе плавки в АКП.

Рис.3. Изменение содержания серы в металле по ходу плавки

Расчеты показали, что десульфурация идет до конца, сера в металле достигает равновесного содержания за время, отведенное на плавку. Степень достижения равновесной концентрации Е близка к единице:

  ,  (5)

где - фактическое содержание серы в расплаве, %; - расчетное значение содержания серы в расплаве при тех же условиях обработки, %.

Фактическое содержание серы соответствовало  предельному – расчетному. Для данных условий, увеличение времени обработки не влияло на конечную десульфурацию. Оказалось. что  для достижения высокой степени десульфурации необходимо изменять параметры, влияющие на термодинамику процесса десульфурации:

  • содержание серы в начале обработки: , %;
  • температуру в зоне десульфурации: t, °C;
  • состав шлака: CaO, Al2O3, SiO2, MgO, %;
  • кратность шлака: ;
  • скорость введения шлакообразующих.

Начальное содержание серы в стали 09Г2С и 09ГСФ в исследованных плавках изменялось от 0,005 до 0,076%. Исследование влияния начального содержания серы на конечное содержание показало, что изменение на 1% вызывало соответствующее изменение на 1%, т.е. при оценке влияния по баллам коэффициент влияния принимали равным 1:

, (6)

где - изменение начального содержания серы на 1%, - изменение конечного содержания серы, %.

Изменение начального содержания серы перед обработкой на АКП оказалось одним из наиболее значимых факторов, влияющих на конечное содержание серы. На параметр «начальное содержание серы»  можно влиять, только изменяя условия обработки в конверторном отделении.

Коэффициент влияния температуры на конечное содержание серы оценивали:

, (7) где - изменение температуры в зоне десульфурации на 1%, - изменение конечного содержания серы, %.

Средний коэффициент влияния температуры расплава по плавкам составил 2,33, что было существенно больше коэффициента влияния , а значит температура, определенно, являлась более значимым фактором для улучшения процесса десульфурации. 

Средний состав шлака в расчетах принимался следующим: 60% СаО, 25% Al2O3, 10% SiO2, 5% MgO. Коэффициент влияния изменения содержания СаО  в среднем составил 0,37 и определялся:

  , (8)

где - изменение содержания СаО на 1%,  - изменение конечного содержания серы, %.

Кратность шлака для АКП по литературным данным должна быть на уровне 2–3,5. В анализируемых плавках кратность находилась в диапазоне 0,30,7, что объяснялось невозможностью увеличения  количества шлака из-за небольшой высоты борта ковша. В подобных случаях большее влияние на десульфурацию имеет скорость введения шлакообразующих и масса порций. Коэффициент влияния кратности шлака оценивали:

,  (9)

где - изменение кратности шлака на 1%; - изменение конечного содержания серы, %.

КШЛ в среднем составил 0,21, что подтвердило предположение о том, что в исследуемых плавках его изменение в пределах технологических погрешностей не оказывало существенного влияния на десульфурацию.

Влияние скорости введения шлакообразующих было сложно оценить из-за неравномерности поступления материалов из бункеров. В таблице 2 приведены значения коэффициентов влияния нечетких факторов на термодинамику процесса десульфурации в УПК.

Таблица 2

Коэффициенты влияния факторов на термодинамику процесса десульфурации в АПК

Фактор

Среднее значение коэффициента влияния (328 плавок)

Пределы изменения значений коэффициентов влияния

Содержание серы в начале обработки

1

1 – 1,1

Температура в зоне десульфурации

2,33

2,19 – 3,1

Состав шлака

0,37

0,35 – 0,47

Кратность шлака

0,21

0,19 – 0,27

Проведенные исследования показали, что важнейшей характеристикой для процесса десульфурации является температура в зоне десульфурации. Полученные результаты были использованы в математической модели обработки стали на АКП, построенной на основе теории нечеткой логики.

В четвертой главе приведены результаты моделирования процесса десульфурации в АКП с использованием элементов нечеткой логики
на основании которых были разработаны новые  энергоресурсо-сберегающие режимы. Особенностью обработки на АКП, как у большинства производственных систем, в которых протекают технологические процессы, участвуют люди, является его сложность. Эта сложность проявляется в значительном числе и многообразии параметров, определяющих течение этих процессов, большом числе внутренних связей между параметрами, в их взаимном влиянии, а также в неформализуемых действиях человека-оператора.

Нечеткая логика оперирует не цифровыми, а лингвистическими понятиями и позволяет принимать технологические решения в условиях неопределенности математического описания объекта управления.

Как отмечалось выше, на процесс обработки на АКП влияет множество нечетко оцениваемых факторов, которые могут быть оценены с помощью аппарата нечеткой логики. В основе нечеткого моделирования лежит процесс фаззификации – преобразования множества значений аргумента (х) в некоторую функцию принадлежности М(х), т.е. перевод значений х в нечеткий формат, и дефазификации – процесс, обратный фазификации. Модель работы АКП, основанная на нечеткой логике, состояла из следующих частей: блок фаззификации, база данных, логическое устройство, блок дефаззификации (рис.4).

Рис.4. Блок схема работы модели, реализующей нечеткую логику

На основе анализа работы агрегата ковш-печь для этапа фаззифи-кации были определены следующие лингвистические переменные:

  • качество извести
  • начальное содержание серы
  • время обработки
  • температура расплава
  • состояние продувочных пробок
  • конечное содержание серы
  • тепловое состояние ковша
  • состав и кратность шлака

Для расчета эффективности  проведения режима десульфурации была сформирована таблица лингвистических переменных (Таблица 3).

На основе выводов, полученных в ходе ранее проведенных исследований,  была сформирована база  правил, позволяющая разработать режим проведения глубокой десульфурации в условиях производственных ограничений. Задачей моделирования являлся поиск новых режимов, позволяющих проводить быструю десульфурацию (15-20минут), глубокую десульфурацию (степень десульфурации более 80%).

Таблица 3

Таблица лингвистических переменных

Наименование лингвистической переменной

Термы

Усл. обозн.

Носитель нечеткого множества

1. Тепловое состояние ковша перед заливкой, °С

Холодный

Теплый

Нагретый

Min

Norm

Max

700 – 900

900 – 1100

1100 – 1200

2. Масса металла в ковше, т

Мало

Нормально

Много

Min

Norm

Max

300 – 310

310 – 340

340 – 350

3. Наличие печного шлака в расплаве, т

Немного

Много

Norm

Max

0 – 10

10 – 18

4. Температура электродов перед работой, °С

Холодные

Горячие

Min

Max

500 – 1000

1000 – 1300

5. Интенсивность перемешивания, л/мин

Слабо

Нормально

Сильно

Min

Norm

Max

0 – 1200

1200 – 2400

2400 – 4000

6. Качество шлакообразующих

Плохое

Хорошее

Min

Max

0 – 30

30 – 100

7. Толщина шлака, см

Маленькая

Нормальная

Большая

Min

Norm

Max

0 – 5

5 – 15

15 – 30

Правила для модели на основе нечеткой логики выглядели следующим образом: если «начальное содержание серы» максимально, и «качество извести» минимально, и «конечное содержание серы» на среднем (нормальном) уровне, и «масса металла» минимальна, и «температура металла» минимальна, то «масса извести» максимальна и «расход аргона» максимальный. Таким образом, модель позволяла рассчитывать точные значения производственных факторов для любых исходных данных.

По результатам моделирования в среде Fuzzy Logic на основе созданной базы правил был разработан режим проведения «глубокой» десульфурации (Рис.5) в ограниченных производственных условиях, а также режим проведения «быстрой» десульфурации (Рис.6).

Испытания предложенных режимов были проведены на 20 плавках сталей 10Г2ФБ, 10Г2СБ, К60 (нормированное содержание серы 0,02%) на АКП ККЦ ОАО «ММК». Обработка экспериментальных данных показала, что погрешность оценки конечного содержания серы составила не более 6% (рис.7).

Рис.5. Режим проведения «глубокой» десульфурации (, )

Рис.6. Режим проведения «быстрой» десульфурации ()

Рис.7. Сравнение опытного и расчетного содержания серы в сталях 10Г2ФБ, 10Г2СБ, К60 для 20 контрольных плавок

В одном случае из 20 наблюдалось повышенное содержание серы  в конце плавки (плавка№8) SК=0,024%, что объяснялось длительностью обработки, которая составила 14 минут. В 4 случаях наблюдалось достижение особо низкого содержания серы (менее 0,005%), что характеризует глубокую десульфурацию и говорит о возможности применения модели для разработки режимов плавки сталей с особо низким содержанием серы.

Основные выводы

  1. Проведено исследование влияния технологической маршрутизации  движения ковша по цеху на динамику изменения статей тепловых потерь АКП и на среднемассовую температуру расплава  с помощью математической модели. Результаты расчетов показали, что основные потери, которыми можно управлять – это потери тепла в электродах, потери тепла излучением, а также потери с охлаждающей водой.
  2. Создана модель теплового баланса АКП в среде Simulink, способная оценивать динамические характеристики  работы конкретного АКП. Адекватность модели подтверждена на 10 контрольных плавках, которые показали неточность оценки текущей температуры не более 5°С. Модель может быть использована как советчик оператора в условиях временных ограничений на плавку и позволяет рекомендовать минимальное значение мощности, необходимое для получения заданной на выходе температуры.
  3. Создана программа сортировки паспортов плавок для оценки влияния производственных факторов, в том числе нечетких, позволяющая находить факторы, определяющие эффективность обработки стали на данном агрегате. Выбраны нечеткие факторы и рассчитаны коэффициенты их влияния на термодинамику процесса десульфурации в АКП. Для условий ККЦ ОАО «ММК» наиболее важным фактором являлась температура на границе шлак-металл.
  4. Разработаны усовершенствованные режимы обработки на основе анализа производственных баз данных  для разных начальных условий и поставленных задач,  созданная на  основе  математической модели расчета  процесса десульфурации в АКП на основе теории нечеткой логики. Достоверность модели подтверждена сопоставлением результатов расчета с опытными плавками.
  5. Разработаны технологические режимы проведения глубокой и быстрой десульфурации, которые могут служить основой для их применения на АКП различной емкости.
  6. Разработаны усовершенствованные режимы десульфурации трубной стали на АКП садкой 375т, эффективность которых подтверждена опытными плавками.

Основное содержание работы изложено в следующих публикациях:

  1. Агапитов Е.Б., Покатаева М.А. Подход к оценке теплового состояния установки печь – ковш на основе замеров электрических параметров. // Студенческая молодежь – науке будущего: Сборник тезисов докладов студенческой научной конференции. – Магнитогорск: ГОУ ВПО «МГТУ», 2005. – С. 87-88.
  2. Агапитов Е.Б., Покатаева М.А. Разработка стратегии энергосберегающего нагрева расплава стали на установке печь – ковш путем моделирования теплового состояния в среде SIMULINK. // Материалы 64-й научно-практической конференции по итогам научно-исследовательских работ за 2004 – 2005 гг.: Сборник докладов. – Магнитогорск: ГОУ ВПО «МГТУ», 2006. – С. 108 – 111.
  3. Агапитов Е.Б., Покатаева М.А., Лемешко С.Н. Оценка энергоэффективности проведения электродугового нагрева в установке печь – ковш. // Наука. Технологии. Инновации: Материалы Всероссийской научной конференции молодых ученых в 7-ми частях. – Новосибирск: Издательство НГТУ, 2006. – С. 71 – 72.
  4. Агапитов Е.Б., Покатаева М.А. Выбор стратегии энергоэффективного нагрева расплава стали в установке печь-ковш на основе моделирования при нечеткой исходной информации. // Энергетики и металлурги настоящему и будущему России: Материалы 7-й Всероссийской научно-практической конференции студентов, аспирантов и специалистов. – Магнитогорск: ГОУ ВПО «МГТУ», 2006. – С. 128 – 131.
  5. Обработка стали на агрегате ковш – печь при подаче аргона в полые электроды / Агапитов Е.Б., Ерофеев М.М., Покатаева М.А., Бигеев А.В.  Материалы 65-й научно-технической конференции по итогам научно-исследовательских работ за 2006-2007 гг.: Сборник докладов. Т.2 – Магнитогорск: ГОУ ВПО «МГТУ», 2007.  – С. 39 – 42.
  6. Агапитов Е.Б., Покатаева М.А. Разработка программы–сортировщика для совершенствования режима обработки стали в агрегате ковш – печь. // Материалы Х111 Международной конференции «Современные проблемы электрометаллургии стали» Ч.2 Челябинск, ЮУрГУ, 2007. – С. 202 – 205.
  7. Агапитов Е.Б., Покатаева М.А. Совершенствование технологии обработки расплава в установке ковш – печь. // Материалы международного конгресса металлургов. Болгария, Варна, 2007 – С. 68 – 63.
  8. Агапитов Е.Б., Лемешко М.А. Разработка программы-поисковика для совершенствования режима обработки стали в агрегате печь-ковш // Сталь. –  2008. – №11. – С. 37 – 40.
  9. Процессы десульфурации в агрегате ковш-печь с полыми электродами // Агапитов Е.Б., Бигеев В.А., Ерофеев М.М., Лемешко М.А. // Сталь. –  2008. – №8. – С.
  10. Агапитов Е.Б., Покатаева М.А. Проведение глубокой десульфурации расплава стали на агрегате печь-ковш. // Энергетики и металлурги настоящему и будущему России: Материалы 9-й Всероссийской научно-практической конференции студентов, аспирантов и специалистов. Магнитогорск: ГОУ ВПО «МГТУ», 2008. – С. 98 – 100.
  11. Агапитов Е.Б., Лемешко М.А. Поиск энергосберегающих режимов обработки стали на установке печь-ковш. Радиоэлектроника, электротехника и энергетика // Четырнадцатая Международная научно-техническая конференция студентов и аспирантов: Тезисы докладов. В 3-х т. – М.: Издательский дом МЭИ, 2008. – Т. 6. – С. 24 – 25.
  12. Тепломассообменные процессы в электродуговых внепечных установках со сплошными и полыми электродами / Агапитов Е.Б., Бигеев В.А., Ерофеев М.М., Лемешко М.А., Бигеев А.В. / Монография. Магнитогорск, 2008. – 189с.
  13. Агапитов Е.Б., Лемешко М.А. Исследование влияния нечетко определяемых технологических параметров внепечной обработки стали на удельные расходы энергии и материалов. Материалы 67 научно-технической конференции: Сб. докл. – Магнитогорск: ГОУ ВПО «МГТУ», 2009. – Т.2. – С. 81 –  84.
  14. Агапитов Е.Б., Лемешко М.А. Оценка влияния нечеткоконтролируемых параметров на десульфурацию в АКП. // Электрометаллургия. – 2011. – №11. – С. 7 – 8.
 





© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.