О важности математического моделирования современных металлургических процессов и необходимости построения математической модели ЭШТП с учётом нелинейности процесса

На сегодняшний день широко применяются автоматизированные системы для металлургических процессов, но для ЭШТП таких систем мало, и они не учитывают все критерии процесса. Предложено рассматривать электрические режимы и свойства установки ЭШТП как объекта управления с учётом нелинейности процесса....

Повний опис

Збережено в:

Бібліографічні деталі
Дата:	2015
Автор:	Иванова, О.С.
Формат:	Стаття
Мова:	Russian
Опубліковано:	Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України 2015
Назва видання:	Металл и литье Украины
Онлайн доступ:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/160490
Теги:	Додати тег Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:	О важности математического моделирования современных металлургических процессов и необходимости построения математической модели ЭШТП с учётом нелинейности процесса / О.С. Иванова // Металл и литье Украины. — 2015. — № 2. — С. 16-18. — Бібліогр.: 2 назв. — рос.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-160490
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-1604902019-11-08T01:26:07Z О важности математического моделирования современных металлургических процессов и необходимости построения математической модели ЭШТП с учётом нелинейности процесса Иванова, О.С. На сегодняшний день широко применяются автоматизированные системы для металлургических процессов, но для ЭШТП таких систем мало, и они не учитывают все критерии процесса. Предложено рассматривать электрические режимы и свойства установки ЭШТП как объекта управления с учётом нелинейности процесса. На сьогоднішній день широко застосовуються автоматичні системи для металургійних процесів, але для ЕШТП таких систем мало і вони не враховують всі критерії процесу. Запропоновано розглядати електричні режими і властивості установки ЕШТП як об’єкта управління з урахуванням нелінійності процесу. Today is widely used automated systems for metallurgical processes, but such systems ESCR a few and they don’t take into account all the criteria of the process. It is consider the electrical properties of the modes and settings ESCR as facility management, taking into account the nonlinearity of the process. 2015 Article О важности математического моделирования современных металлургических процессов и необходимости построения математической модели ЭШТП с учётом нелинейности процесса / О.С. Иванова // Металл и литье Украины. — 2015. — № 2. — С. 16-18. — Бібліогр.: 2 назв. — рос. 2077-1304 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/160490 669.187.56 ru Металл и литье Украины Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Russian
description	На сегодняшний день широко применяются автоматизированные системы для металлургических процессов, но для ЭШТП таких систем мало, и они не учитывают все критерии процесса. Предложено рассматривать электрические режимы и свойства установки ЭШТП как объекта управления с учётом нелинейности процесса.
format	Article
author	Иванова, О.С.
spellingShingle	Иванова, О.С. О важности математического моделирования современных металлургических процессов и необходимости построения математической модели ЭШТП с учётом нелинейности процесса Металл и литье Украины
author_facet	Иванова, О.С.
author_sort	Иванова, О.С.
title	О важности математического моделирования современных металлургических процессов и необходимости построения математической модели ЭШТП с учётом нелинейности процесса
title_short	О важности математического моделирования современных металлургических процессов и необходимости построения математической модели ЭШТП с учётом нелинейности процесса
title_full	О важности математического моделирования современных металлургических процессов и необходимости построения математической модели ЭШТП с учётом нелинейности процесса
title_fullStr	О важности математического моделирования современных металлургических процессов и необходимости построения математической модели ЭШТП с учётом нелинейности процесса
title_full_unstemmed	О важности математического моделирования современных металлургических процессов и необходимости построения математической модели ЭШТП с учётом нелинейности процесса
title_sort	о важности математического моделирования современных металлургических процессов и необходимости построения математической модели эштп с учётом нелинейности процесса
publisher	Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України
publishDate	2015
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/160490
citation_txt	О важности математического моделирования современных металлургических процессов и необходимости построения математической модели ЭШТП с учётом нелинейности процесса / О.С. Иванова // Металл и литье Украины. — 2015. — № 2. — С. 16-18. — Бібліогр.: 2 назв. — рос.
series	Металл и литье Украины
work_keys_str_mv	AT ivanovaos ovažnostimatematičeskogomodelirovaniâsovremennyhmetallurgičeskihprocessovineobhodimostipostroeniâmatematičeskojmodeliéštpsučëtomnelinejnostiprocessa
first_indexed	2025-07-14T13:07:07Z
last_indexed	2025-07-14T13:07:07Z
_version_	1837627791930032128
fulltext	16 МЕТАЛЛ И ЛИТЬЁ УКРАИНЫ № 2 (261) ’2015 ститута электросварки НАН Украины им. Е. О. Пато- на, можно заметить, что комплекс оборудования для ЭШТП на основе тигельной плавки представляет со- бой многопозиционную технологическую линию, где последовательно выполняются основные технологи- ческие операции: накопление жидкого металла, его переливание в кокиль или в центробежную машину с последующим формированием готового изделия [1]. Но как было обнаружено, особого внимания требуют электрические режимы ЭШТП, которые принципиаль- но отличаются от таковых при классическом электро- шлаковом процессе в охлаждаемых кристаллизаторах. Коренное отличие электрошлаковой плавки в режиме накопления жидкого металла состоит в том, что полно- стью снимается ограничение по глубине металлической ванны, существующее при электрошлаковом перепла- ве (ЭШП) и электрошлаковом литье (ЭШЛ). Наоборот, при ЭШТП объём ванны жидкого металла должен быть максимально возможным. Однако повышать мощность, выделяемую в шлаковой ванне при ЭШТП выше неко- торого предела, также нецелесообразно, так как чрез- мерный перегрев металла и шлака в процессе плавки может вызывать значительный угар легкоокисляющих- ся элементов, входящих в состав переплавляемого ме- талла, и резко повышать износ огнеупорной футеров- ки. Кроме того, должно неукоснительно соблюдаться основное условие литейной технологии – минимально возможный перегрев металла перед заливкой форм. Поэтому выбранный режим ЭШТП должен обеспечить к моменту накопления заданного количества металла и требуемую для его разливки температуру. Обеспечение и стабилизация необходимых тем- пературных режимов осуществляются с помощью соответствующего подбора электрических режимов плавки – напряжения на шлаковой ванне и тока пе- реплава. Для управления ЭШТП в качестве опреде- ляющего параметра целесообразно выбирать либо температуру поверхности шлаковой ванны в фикси- рованной точке вблизи расходуемого электрода, ли- бо непосредственно температуру жидкого металла. Правильный подбор температурного режима ЭШТП даёт возможность поддерживать необходимую В ведение. В различных отраслях промышленно- сти широко применяются прогрессивные элек- трошлаковые технологии. Электрошлаковая тигельная плавка (ЭШТП) является одной из таких технологий, которая позволяет утилизировать металлоотходы – стружку (отработавших свой срок детали), обрезь. Также технология является весьма простой в эксплуатации, энергосберегающей и ре- сурсосберегающей [1]. Однако эффективная реализация ЭШТП с полу- чением высокого и стабильного качества металла может быть достигнута лишь при высоком уровне ав- томатического управления процессом, что невозмож- но осуществить без отсутствующих на сегодняшний день достоверных сведений о свойствах установки ЭШТП как объекта управления (ОУ). Кроме того, существующие методы выбора элек- трического режима ЭШТП не предусматривают оп- тимизацию процесса, что снижает эффективность процесса ЭШТП в комплексе с электрошлаковым кокильным литьём (ЭКЛ), фасонным электрошлако- вым литьём (ФЭЛ), центробежным электрошлаковым литьём (ЦЭШЛ). Потому заслуживает внимания применение мате- матического моделирования для получения важной информации относительно рациональных параметров рассматриваемого процесса ЭШТП в производстве металла и получения качественных литых изделий. За последние годы развитие вычислительной тех- ники, а именно ЭВМ существенно расширило возмож- ности математического моделирования различных процессов получения изделий на основе ЭШТП [2]. Таким образом, для оптимизации работы установ- ки ЭШТП, как ОУ, необходимо составить правильную математическую модель процесса, также разрабо- тать метод выбора оптимального электрического ре- жима установки ЭШТП, что является необходимым и актуальным в связи с нехваткой данных моделей и их реализации в автоматических системах управления технологическим процессом ЭШТП (АСУ ТП ЭШТП). Анализ АСУ ТП установок ЭШТП. Изучив постро- енную на базе установки УШ-148 АСУ ТП ЭШТП Ин- УДК 669.187.56 О. С. Иванова Национальный технический университет Украины «КПИ», Киев О важности математического моделирования современных металлургических процессов и необходимости построения математической модели ЭШТП с учётом нелинейности процесса На сегодняшний день широко применяются автоматизированные системы для металлургических процессов, но для ЭШТП таких систем мало, и они не учитывают все критерии процесса. Предложено рассматривать электрические режимы и свойства установки ЭШТП как объекта управления с учётом нелинейности процесса. Ключевые слова: электрошлаковая тигельная плавка (ЭШТП), математическое моделирование, электрический режим, нелинейность процесса, шлаковая ванна 17МЕТАЛЛ И ЛИТЬЁ УКРАИНЫ № 2 (261) ’2015 ской энергии в тепловую различно при разных ско- ростях изменения режимов. С этой точки зрения все задачи управления установками ЭШТП можно разделить на 2 группы: статические, связанные с выбором оптимальных режимов плавки и дина- мические, связанные с анализом быстро изменя- ющихся режимов (например, при автоматическом регулировании режимов). Так как преобразователем электрической энер- гии в тепловую в электрошлаковой тигельной печи является шлаковая ванна, в ней проходят сложные электрические, тепловые, магнитогидродинамиче- ские процессы. Потому для составления математической модели процесса необходимо рассмотреть характер тепло- обмена в ванне и распределение тепловых потоков в ней. Составить математическую модель процесса ЭШТП, построенную на основе метода интегрально- го теплового баланса, которая отражает взаимосвязь между основными показателями плавки и техноло- гическими параметрами процесса, провести специ- альный анализ с использованием интеллектуальных систем управления нелинейными обьектами. Выводы Для оптимизации работы установки ЭШТП как объекта управления необходимо составить правиль- ную математическую модель процесса, а также раз- работать метод выбора оптимального электрическо- го режима установки, что является необходимым и актуальным в связи с нехваткой данных моделей и отсутствием их реализации в АСУ ТП ЭШТП. Процесс ЭШТП является нелинейным процессом. Особенно существенной нелинейностью обладает шлаковая ванна. Поэтому для построения математи- ческой модели АСУ ТП ЭШТП требуется специаль- ный анализ с использованием интеллектуальных си- стем управления нелинейными обьектами. температуру металла в плавильном тигле, исключа- ющую как образование настыли на его дне, так и вы- плавление подового электрода. При этом количество выливаемого в форму металла практически полно- стью соответствует массе расплавленной части элек- трода (или массе загруженной в тигель шихты). Результаты. При разработке высокоэффективной АСУ ТП ЭШТП основная задача состоит в правиль- ном подборе регулировочной характеристики ЭШТП. Исследования показали, что процесс ЭШТП являет- ся нелинейным объектом. Это обосновывается тем, что практически все параметры, входящие в рассмо- тренную модель уравнения физики процесса ЭШТП оцениваются косвенно, а в ряде случаев заменяются приближёнными оценочными значениями. Исходя из этого, главная задача состоит в том, чтобы учесть не- линейность процесса ЭШТП, а особенно всех параме- тров, которые описывают шлаковую ванну, так как она обладает существенной нелинейностью. Рассмотрев электрические режимы ЭШП можно предположить, что регулировочная характеристика АСУ ТП ЭШП может быть представлена в виде со- вокупности электрической характеристики, описыва- ющей процессы в электрической цепи независимо от электротехнологических режимов установки, и за- висимости величины междуэлектродного промежут- ка от сопротивления шлаковой ванны, отражающей влияние электротехнологических режимов ванны на её электрический режим. В установках электрошлакового переплава не- линейностью шлаковой ванны часто можно прене- бречь, что в значительной мере упрощает расчёты электрических режимов печей такого типа. В уста- новках электрошлаковой тигельной плавки ванна обладает существенной нелинейностью, и поэтому возможность такого упрощения требует специаль- ного анализа. Проявление нелинейности из-за высокой инер- ционности процессов преобразования электриче- 1. Медовар Б. И. Электрошлаковая тигельная плавка и разливка металла / Б. И. Медовар, В. Л. Шевцов, В. М. Мартын и др. Под ред. Б. Е. Патона, Б. И. Медовара; АН УССР, Ин-т электросварки им. Е. О. Патона. – Киев: Наукова дум- ка, 1988. – 170-175 с. 2. Махненко В. И. Математическое моделирование процессов укрепления слитков из высоколегированных сталей и сплавов способом электрошлаковой наплавки жидким металлом в токоподводящем кристаллизаторе / В. И. Махнен- ко, Л. Б. Медовар, В. Я. Саенко, Т. В. Королева, А. А. Полишко // Современная электрометаллургия : Международный научно-теоретический и производственный журнал НАН Украины. Институт электросварки им. Е. О. Патона. – 2008. – № 4. – С. 30-37. ЛИТЕРАТУРА 18 МЕТАЛЛ И ЛИТЬЁ УКРАИНЫ № 2 (261) ’2015 На сьогоднішній день широко застосовуються автоматичні системи для металургійних процесів, але для ЕШТП таких систем мало і вони не враховують всі критерії процесу. Запропоновано розглядати електричні режими і властивості установки ЕШТП як об’єкта управління з урахуванням нелінійності процесу. Іванова О. С. Про важливість математичного моделювання сучасних металургійних процесів та необхідності побудови математичної моделі ЕШТП з урахуванням нелінійності процесу Анотація Ключові слова електрошлакова тигельна плавка (ЕШТП), математичне моделювання, електричний ре- жим, нелінійність процесу, шлакова ванна Ivanova O. About the importance of the modern mathematical modeling metallurgical processes and necessity to construct mathematical models ESCP counting nonlinearity of a process Summary Today is widely used automated systems for metallurgical processes, but such systems ESCR a few and they don’t take into account all the criteria of the process. It is consider the electrical properties of the modes and settings ESCR as facility management, taking into account the nonlinearity of the process. electroslag crucible remelting (ESCR), mathematical modeling, electric mode, the non-linearity of the process, slag bathKeywords Поступила 10.02.2015

Репозитарії

Схожі ресурси