Введение к работе
Актуальность темы. Конвертерный процесс по-прежнему является ведущим яровой практике сталеплавильного производства. Необходимость совершенство-ия управления этим процессом с его развитием неуклонно возрастает, так как ее строгими становятся ограничения экономического и экологического характе-іри его реализации. Существенно усиливаются требования по стабильности па-етров и пределам допустимых колебаний характеристик получаемого полупро-та. Успешное решение этих проблем, в первую очередь, лежит в области совер-іствования управления процессом. Как показывает мировая и отечественная ктика, дальнейшее развитие систем управления возможно только на базе полной темной реализации поэтапного управления всем процессом в целом от подготов-иихты, контроля за ходом плавки и заканчивая коррекцией на заключительном те продувки.
В настоящее время, существующие методы корректировки заключительного та продувки решают проблему остановки процесса по достижении заданных со-жания углерода и температуры в сталеплавильной ванне.
Заключительный этап приобретает все большее значение по причине того, что шичения на переменные состояния полупродукта в последние годы требуют авления и коррекции не только по углероду и температуре. Эти требования рас-странились на содержание марганца, фосфора, кислорода в металле, оксидов еза в шлаке и т. д.
Цель работы. Представленная диссертационная работа посвящена созданию версальной системы технологических алгоритмов, позволяющих прогнозиро-> состав металла и шлака в течение последних минут продувки и рассчитать не-одимые корректирующие воздействия с целью получить полупродукт не только данных пределах по содержанию углерода и температуре, но и выполнить опре-гнные ограничения по содержанию в металле марганца, серы и фосфора.
Основные задачи исследования.
-
Выбор теоретической основы для разрабатываемой модели.
-
Разработка математического описания заключительного этапа продувки в конвертере на основе учения о наличии стационарного неравновесного состояния.
-
Разработка метода решения системы нелинейных уравнений, созданной в результате описания заключительного этапа процесса продувки в конвертерной ванне, при условии изменения переменных в широких диапазонах значений.
-
Проверка расчетных результатов методом сравнения с промышленными данными для подтверждения адекватности математической модели реальному процессу.
-
Разработка и проверка системы технологических алгоритмов прогноза переменных состояния металлической ванны и определение управляющих воздействий с целью получения расплава заданного состава с использованием имитационного моделирования.
4 6) Анализ полученных результатов.
Научная новизна. Доказано, что математические модели описания заклк тельного этапа продувки кислородном конвертере могут строиться на концеп достижения процессом стационарного неравновесного состояния в сталеплавиль ванне и основываться на мгновенных материальных и энергетических бала» подтверждены экспериментально и практикой условия протекания процесса ра нирования для конвертерного передела в условиях близких к стационарному не] новесному состоянию; показано, что понижение скорости окисления углеродг заключительном этапе продувки в конвертерном процессе обусловлено исклк тельно необходимостью перераспределения кислорода между компонентами ваі в состоянии близком к стационарному неравновесному состоянию; разработаї успешно опробована принципиально новая методика построения математичес моделей, описывающих динамику изменения переменных состояния ванны в ра нировочных сталеплавильных процессах; создана и реализована методика реше нелинейных систем уравнений для сталеплавильных процессов методом послед тельных приближений до четырнадцатого порядка переменных при условии и: нения переменных в широком диапазоне значенийГ
Достоверность полученных выводов. Обусловлена использованием со: менных методов и средств математического моделирования, основанных на фуі ментальных законах сохранения массы и энергии, а также удовлетворительным гласованием расчетных результатов с экспериментальными данными.
Практическая значимость работы. Создана система технологических а ритмов прогноза переменных состояния системы шлак-металл на заключитель этапе продувки. Апробация проведена на промышленных данных работы кон терного цеха АО «Северсталь».
Разработан комплекс моделей, позволяющий прогнозировать состав, масі температуру металлической и шлаковой фаз и рассчитывать интегральные уп ляющие воздействия на плавку в зависимости от исходной информации и цел< функции. Каждая из моделей реализована в виде независимого законченного і граммного модуля. Кроме того, созданный комплекс может быть использован проверки: адекватности реальному процессу моделей, описывающих заключит ный этап продувки; достоверности промышленных данных, представляемых і ТП.
Материалы диссертации включены в учебные курсы для специально 21.02 - «Автоматизация технологических процессов и производств» и 11.01 - о таллургия черных металлов».
Диссертационная работа послужила основой при создании программных дулей, которые могут быть использованы как в промышленных, так и учебны> лях.
Публикации. По теме диссертации опубликовано две печатных работы.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, шести і заключения, списка литературы ( /3^ наименования) и содержит /~?3 стр; машинописного текста, включающих /6 рисунков и 33 таблицы.