Управление доводкой конвертерной плавки
Рассмотрен прямой метод контроля параметров конвертерной плавки с помощью погружного зонда. Создана модель управления режимом доводки. Розглянуто прямий метод контролю параметрів конвертерної плавки за допомогою занурювального зонду. Створена модель керування режимом доведення. The direct method of...
Saved in:
| Published in: | Металл и литье Украины |
|---|---|
| Date: | 2010 |
| Main Authors: | , , |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України
2010
|
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/49870 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Управление доводкой конвертерной плавки / В.С. Богушевский, В.Ю. Сухенко, К.А. Сергеева // Металл и литье Украины. — 2010. — № 3. — С. 14-17. — Бібліогр.: 8 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-49870 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Богушевский, В.С. Сухенко, В.Ю. Сергеева, К.А. 2013-09-29T11:27:12Z 2013-09-29T11:27:12Z 2010 Управление доводкой конвертерной плавки / В.С. Богушевский, В.Ю. Сухенко, К.А. Сергеева // Металл и литье Украины. — 2010. — № 3. — С. 14-17. — Бібліогр.: 8 назв. — рос. 2077-1304 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/49870 669.184.244.66.012.1 Рассмотрен прямой метод контроля параметров конвертерной плавки с помощью погружного зонда. Создана модель управления режимом доводки. Розглянуто прямий метод контролю параметрів конвертерної плавки за допомогою занурювального зонду. Створена модель керування режимом доведення. The direct method of control of parameters of the converter melting is considered by a dipping probe. The model of control of heat finishing is created. ru Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України Металл и литье Украины Управление доводкой конвертерной плавки Керування доведенням конвертерної плавки Control of the finishing of the converter melting Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Управление доводкой конвертерной плавки |
| spellingShingle |
Управление доводкой конвертерной плавки Богушевский, В.С. Сухенко, В.Ю. Сергеева, К.А. |
| title_short |
Управление доводкой конвертерной плавки |
| title_full |
Управление доводкой конвертерной плавки |
| title_fullStr |
Управление доводкой конвертерной плавки |
| title_full_unstemmed |
Управление доводкой конвертерной плавки |
| title_sort |
управление доводкой конвертерной плавки |
| author |
Богушевский, В.С. Сухенко, В.Ю. Сергеева, К.А. |
| author_facet |
Богушевский, В.С. Сухенко, В.Ю. Сергеева, К.А. |
| publishDate |
2010 |
| language |
Russian |
| container_title |
Металл и литье Украины |
| publisher |
Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України |
| format |
Article |
| title_alt |
Керування доведенням конвертерної плавки Control of the finishing of the converter melting |
| description |
Рассмотрен прямой метод контроля параметров конвертерной плавки с помощью погружного зонда. Создана модель управления режимом доводки.
Розглянуто прямий метод контролю параметрів конвертерної плавки за допомогою занурювального зонду. Створена модель керування режимом доведення.
The direct method of control of parameters of the converter melting is considered by a dipping probe. The model of control of heat finishing is created.
|
| issn |
2077-1304 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/49870 |
| citation_txt |
Управление доводкой конвертерной плавки / В.С. Богушевский, В.Ю. Сухенко, К.А. Сергеева // Металл и литье Украины. — 2010. — № 3. — С. 14-17. — Бібліогр.: 8 назв. — рос. |
| work_keys_str_mv |
AT boguševskiivs upravleniedovodkoikonverternoiplavki AT suhenkovû upravleniedovodkoikonverternoiplavki AT sergeevaka upravleniedovodkoikonverternoiplavki AT boguševskiivs keruvannâdovedennâmkonverternoíplavki AT suhenkovû keruvannâdovedennâmkonverternoíplavki AT sergeevaka keruvannâdovedennâmkonverternoíplavki AT boguševskiivs controlofthefinishingoftheconvertermelting AT suhenkovû controlofthefinishingoftheconvertermelting AT sergeevaka controlofthefinishingoftheconvertermelting |
| first_indexed |
2025-11-26T17:22:59Z |
| last_indexed |
2025-11-26T17:22:59Z |
| _version_ |
1850764331419959296 |
| fulltext |
14 МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 3 ’2010
УДК 669.184.244.66.012.1
В. С. Богушевский, В. Ю. Сухенко, К. А. Сергеева
НТУУ «Киевский политехнический институт», Киев
Управление доводкой конвертерной плавки
Рассмотрен прямой метод контроля параметров конвертерной плавки с помощью погружного зонда. Создана
модель управления режимом доводки.
Ключевые слова: конвертер, параметры плавки, погружной зонд, управляющие воздействия
Поступила 04.12.09
Стасовський Ю. М., Страшна В. В.
Дослідження світового рівня, аналіз традиційних технологій та розробка
концептуальних основ перспективного застосування нанотехнологій та
наноматеріалів при виготовленні прецизійної металопродукції
Анотація
прецизійна металопродукція, нанотехнології, наноматеріали, традиційні технологіїКлючові слова
рrecision metal product, nanotechnologies, nonmaterial’s, traditional technologiesKeywords
В ступление
Конвертерный процесс – основной способ про-
изводства стали. В мировом производстве доля
конвертерной стали составляет приблизитель-
но 60 %. При высоких скоростях продувки металла
в конвертере оператор физически не успевает пе-
реработать большой объем информации, выбрать
наилучший режим и оперативно вмешаться в ход
плавки. В результате при ручном управлении значи-
тельная часть плавок требует корректировок после
прекращения продувки и хотя жесткие требования
по получению заданного химического состава метал-
ла и температуры после повалки в последнее вре-
мя уменьшились в связи с повсеместным вводом в
конвертерных цехах установок внепечной обработки
металла, проблема, особенно по температуре, оста-
ется. Автоматизация конвертерного процесса позво-
ляет существенно повысить его эффективность и ка-
чество выплавляемой стали.
В настоящее время почти все отечественные и
зарубежные конвертерные цеха оснащаются систе-
мами автоматизации. В структуре систем можно вы-
делить:
– прогнозирующие статические (расчет шихты,
расчет рекомендаций по доводке плавки с учетом
результатов промежуточных измерений в процессе
продувки и после повалки конвертера, расчет рас-
кислителей);
– контроль выходных параметров плавки;
– управление плавкой (скоростью выгорания угле-
рода, температурой, шлаковым режимом и уровнем
ванны).
Известны статические системы управления плав-
кой [1, 2]. Несмотря на некоторые различия подхо-
дов к составлению моделей, реализуемых систе-
мами, они на 15-20 % увеличивают точность дости-
жения заданных конечных параметров процесса по
сравнению с ручным управлением (в качестве крите-
рия точности управления принято число плавок, сли-
ваемых без коррекции).
Проведено аналіз традиційних технологій виробництва прецизійної металопродукції, а також нанотехнологій. Роз-
роблено концептуальні основи перспективного використання нанотехнологій під час виробництва прецизійної
металопродукції.
Stasovskij J., Strashna V.
Research of world level, the analysis of traditional technologies and working
out of conceptual bases of perspective application of nanotechnologies and
nanomaterials at manufacturing of precision metal production
Summary
The analysis of traditional technologies of creation of precision metal product and also nanotechnologies had done. The concep-
tual grounds of perspective using of nanotechnologies by creation of precision metal product had worked out.
15МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 3 ’2010
служит для определения тем пера туры солидуса ме-
талла, а другой для измерения температу ры жид кого
металла. Свободные концы термопар выве дены в ди-
электрическую встав ку 3, которая вместе с гнез довой
контактной частью наконечника образует надежный
контакт ный узел. Торец головки сменного блока за-
щищен ме тал лически ми кол пачками 10 и 11, которые
проплавляются при погружении зонда в металл.
Сменные блоки заменяют с помощью манипу-
лятора, который размещен на специаль ной плат-
форме. В состав манипулятора входит отделяющее
устройство, которое дисковой пилой отделяет голов-
ку сменного блока с пробой металла для транспорти-
рования ее в эк спресс-лабораторию.
Точность измерения содержания углерода состав-
ляет 0,02-0,04 % в диапазоне содержаний 0,15-1,10
(в зависимости от содержания углерода) и темпера-
туры ± 8 0С.
Зонд работает в комплекте с прибором «Multi-Lab»
(рис. 2), программное обеспечение которого позво-
ляет адаптировать прибор к конкретным условиям
плавки (в него можно ввести три расчетных форму-
лы для различных диапазонов содержаний углеро-
да). Информация, касающаяся результатов изме-
рения, выводится на жидкокристаллический экран
и через последовательный интерфейс – в вычисли-
тельную машину управления плавкой. Первоначаль-
но для ввода зонда в конвертер пытались использо-
вать тракт загрузки сыпучих материалов. Однако ис-
следования показали, что при таком вводе зонд не
падал чисто вертикально, и наконечник зачастую не
пробивал слой шлака. Поэтому принято решение о
монтаже установки, как показано на рис. 3.
Модель управления режимом доводки
Модель предусматривает определение управля-
ющих воздействий по «образцовым» плавкам [7]. Диапа-
зоны изменения параметров представлены в таблице.
Величина управляющих воздействий, определяе-
мых в результате расчетов по статической модели,
представляется массой шихтовых материалов (сы-
пучие при этом представлены общей массой и режи-
мом подачи их в конвертер) и средними значениями
параметров дутьевого режима [3, 8].
Однако реальный ход процесса зачастую отлича-
ется от прогноза, что требует изменения параметров
дутьевого режима и приводит к нарушению статиче-
ских расчетов. В этом случае необходимо контроли-
ровать температуру и химический состав металла и
шлака по ходу продувки, что в условиях конвертер-
ной плавки представляет огромные трудности (вы-
сокая температура, агрессивная среда). Выполняют-
ся косвенные измерения (состав отходящих газов, их
температура, акустические характеристики продувки
и другие), которые достаточно дорогостоящие и не
всегда однозначно связаны с ходом процесса [4, 5].
Перспективным для управления является исполь-
зование прямого контроля массовой доли углерода в
ванне, его температуры и уровня измерительным по-
гружным зондом. Применение только этой установки
позволяет увеличить число плавок, выпускаемых без
коррекции на 15-20 % [6]. Однако многократные по-
пытки оснастить такими установками отечественные
конвертерные цеха не привели к успеху, в основном,
из-за трудности решения вопроса проектирования и
монтажа установки на действующем оборудовании и
отсутствия модели доводки плавки по результатам
измерений.
Постановка задачи
Цель настоящей работы – разработка техническо-
го решения по установке погружного зонда в конвер-
терном цехе и создание модели управления режи-
мом доводки по результатам измерения содержания
углерода и температуры ванны конвертера без пре-
рывания продувки.
Контроль параметров конвертерной плавки
Для контроля параметров ванны предложено ис-
пользовать зонд «Quik-Tap» разработки фирмы
«Electro-Nite», сбрасываемый в конвертер без прекра-
щения продувки и предназначенный для измерения
температуры и окисленности конвертерной ванны.
Сбрасываемый зонд «Quik-Tap» при падении в
ванну конвертера пробивает слой жидкого шлака и
попадает в металл. Он включает жаростойкий кабель,
плотно намотанный на опорной картонной гильзе. В
торце последней смонтирована стальная головка с
чувствительными элементами – платино-родиевыми
термопарами (рис. 1). Кабель (длиной 35 м) является
связующим звеном, соединяющим чувствительные
элементы зонда с манипулятором. Один из основных
элементов измерительного зонда – сменный блок
(представляет собой датчик одноразового исполь-
зования). Он содержит картонную гильзу 4 и изме-
рительную головку, в огнеупорной полости 7 которой
находятся пробоотборная 6 и кристаллизационная 8
камеры. Канал 2 служит для затекания металла, ка-
налы 5 − для выхода воздуха и газов из полости при
заполнении ее жидким металлом. В обе камеры в ка-
честве раскислителя вводится алюминий 1. Один из
тер моэлек т родов 9 в крис таллизационной камере 8
Сменный блок измерительного зондаРис. 1.
16 МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 3 ’2010
Расчет охлаждающего материала (известняка) и
суммарного расхода кислорода на доводку плавки
при определении содержания углерода в металле в
последней фазе продувки с помощью зонда Сз про-
изводят по формулам
где
о
изm – масса известняка на охлаждение, т;
∆Vo – суммарный объем кислорода, м3; k1, k2, k3 –
условно-постоянные коэффициенты; ∆to, ∆tp – тре-
буемое изменение температуры, оС; ∆Co – требуе-
мое изменение содержания углерода в металле, %;
,o
мC Cм – соответственно содержание углерода в
металле на «образцовой» доводке и фактическое:
измеренное зондом Cм = CЗ, %; «о», «р» – соответ-
ственно индексы образцовой и текущей плавок.
Здесь
(3)
где k4, k5, k6 – условно-постоянные коэффициенты.
Положение фурмы и интенсивность подачи кис-
лорода на доводку устанавливают равными их зна-
чениям при «образцовой» доводке Нр = Но, vр = vо.
При
p
изm ≤ 0 рассчитывается изменение положения
фурмы (ΔНр, м), эквивалентное добавке известняка,
продолжительность корректировочного нагрева при
доводке (Dτp, мин) и суммарный расход кислорода
на нагрев ( р
нV∆ , м3) по формулам
где k7, k8, k9 – условно-постоянные коэффициенты.
Расчет охлаждающего материала и суммарно-
го расхода кислорода на доводку плавки при опре-
делении содержания углерода в металле в послед-
ней фазе продувки с помощью зон-
да Сз и при отсутствии в массиве
«образцовой» доводки описывают-
ся уравнениями
Положение фурмы и расход кис-
лорода на доводку устанавлива-
ют равными значениям положения
фурмы и расхода кислорода на по-
следних минутах продувки преды-
дущей плавки. При
p
изm ≤ 0
Наименование
параметра
Обо-
зна-
чение
Проверяемые диапазоны
границы диапазонов коли-
чество
Масса садки, т mч + mл < 370; 370-380; > 380 3
Изменение содержания
угле рода в металле при
доводке, %
ΔС < 0,10; 0,10-0,20; > 0,20 3
Изменение температу-
ры металла при довод-
ке, 0С
Δt < 10; 10-20; 21-30;
31-40; 41-50; > 50 6
Заданная температура
стали, 0С tзд
< 1670; 1670-1685; 1671-1685;
1686-1700; 1701-1715; > 1715 6
Заданное минимальное
содер жание углерода в
стали, %
Сзд
< 0,05; 0,05-0,06; 0,07-0,10;
0,11-0,15; > 0,15 5
Диапазоны изменения параметров при формировании базы данных «об-
разцовых» плавок доводок
Монтаж установки измерительного зондаРис. 3.
(1);
)CC()( рo
2
рo
1
о
из
p
из ∆−∆−∆−∆−= kttkmm
(2)),()C()C(ΔΔ о
из
p
из3м
o
м
oр mmkVV −−φ−φ−= ][
4
5 6
C при С 0,1 %;
C)
C при С > 0,1 %,
k
k k
≤
φ( = −
.)C( p
из3м
р mkV −φ=∆ (8)
),( ор
9
о
н
р
н τ∆−τ∆+∆=∆ kVV (6)
)( о
из
р
из8
ор mmk −−τ∆=τ∆ ; (5)
)( о
из
р
из7
ор mmkНH −−∆=∆ ; (4)
р р
из7 H k m∆ = − ; (9)
Структурная схема прибора «Multi-Lab»
1
4
3
2
Источник питания
Стандартный выходной сигнал 20 mA
Контроль аппаратуры
Связь Ethernet
ССииссттееммаа QQuuiikk--TTaapp
1
2
3
4
Сжатый воздух или азот
0,6-0,7 ∙105 Па
Рис. 2.
( )
,Cр
2
рд
1
p
из ∆⋅+∆⋅= ktkm ; (7)
17МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 3 ’2010
Расчет охлаждающего материала и суммарно-
го расхода кислорода на доводку плавки при отсут-
ствии информации о содержании углерода в метал-
ле в последней фазе продувки и при наличии «образ-
цовой» продувки описываются уравнениями
где Vр, V – соответственно рассчитанные суммарный
расход кислорода на плавку и текущий суммарный
расход кислорода в момент замера температуры ме-
талла с помощью зонда, м3; νср – средняя интенсив-
ность подачи кислорода в конце продувки, м3/мин; k10
– условно-постоянный коэффициент.
Положение фурмы и интенсивность подачи кис-
лорода на доводку устанавливают равными их зна-
чениям на последних минутах «образцовой» продув-
ки. При
p
изm ≤ 0 ΔНр, Δτр, ΔVн
р рассчитываются по
формулам (9)-(11).
Техническое решение по установке измеритель-
ного зонда и модель управления доводкой плавки
переданы ОАО «Металлургический комбинат "Азов-
сталь"».
Выводы
Предложено решение по установке измеритель-
ного зонда в действующих конвертерных цехах. При-
ведена модель управления доводкой конвертерной
плавки по результатам промежуточных измерений
параметров ванны. Модель разработана для кон-
вертерного цеха ОАО «Металлургический комбинат
"Азовсталь”».
Математические модели и системы управления конвертерной плавкой / В. С. Бо гу шев ский, Л. Ф. Литвинов, Н. А. Рюм-1.
шин, В. В. Сорокин. – Киев: НПК «Киевский институт автоматики», 1998. – 304 с.
Богушевський В. С.2. , Сухенко В. Ю. Керування режимом дуття конвертерної плавки // Наукові вісті НТУУ «КПІ». – 2009.
– № 1. – С. 58-64.
Богушевский В. С., Сухенко В. Ю.3. Критерий управления конвертерной плавкой // Новости науки Приднепровья.
– 2008. – № 3-4. – С. 104-106.
Мокринский А. В., Протопов Е. В., Чернятевич А. Г.4. Гидродинамические режимы взаимодействия кислородных струй
с конвертерной ванной // Изв. вузов. Чер. металлургия. – 2005. – № 4. – С. 11-17.
Основи металургійного виробництва металів і сплавів: Підручник / За ред. Д. Ф. Чернеги, Ю. Я. Готвянського. – Київ: 5.
Вища школа, 2006. – 503 с.
Бойченко Б. М., Охотський В. Б., Харлашин П. С.6. Конвертерне виробництво сталі: теорія, технологія, якість сталі,
конструкції агрегатів, рециркуляція матеріалів і екологія: Підручник. – Дніпропетровськ: РВА «Дніпро-ВАЛ», 2004.
– 454 с.
Компьютерная модель расчета шихтовки и продувки конвертерной плав ки / В. С. Богушевский, Г. Г. Грабовский, В. М. Ми-7.
хайлов и др. // Сталь. − 2006. − № 1. − С. 18-21.
Меркер Э. Э., Карпенко Г. А., Кожухов А. А.8. Энергосберегающий режим продувки конвертерной ванны кислородом
// Чер. металлургия: Бюл. ОАО «Черметинформация». – 2007. – № 6. – С. 82-84.
ЛИТЕРАТУРА
Bogushevsky V., Suhenko V., Sergeeva K.
Control of the finishing of the converter meltingSummary
converter, parameters of melting, immersed probe, control actionsKeywords
рд р
8 из ;k mτ∆ = − (10)
р р
н 9 .V k τ∆ = ⋅∆ (11)
(12)
р
p р
из 1 10 ср ;V Vm k t k
v
−
= ⋅ ∆ +
Богушевський В. С., Сухенко В. Ю., Сергєєва К. А
Керування доведенням конвертерної плавкиАнотація
Розглянуто прямий метод контролю параметрів конвертерної плавки за допомогою занурювального зонду. Створена
модель керування режимом доведення.
конвертер, параметри плавки, занурювальний зонд, керуючі діянняКлючові слова
The direct method of control of parameters of the converter melting is considered by a dipping probe. The model of control of heat
finishing is created.
Поступила 27.11.09
(13)
,)( p
из3
рр mkVVV −−=∆
|