Модель керування конвертерним процесом у системі прийняття рішень

Наведено принцип розробки моделі стосовно статичного та динамічного керування киснево-конвертерним процесом. Розглянуто моделі статичного (розрахунок металевої частини шихти, маси шлакоутворюючих, охолоджуючих і нагріваючих матеріалів, модель розрахунку сипких на плавку з використанням кінцевого шла...

Full description

Saved in:

Bibliographic Details
Published in:	Системні дослідження та інформаційні технології
Date:	2012
Main Authors:	Богушевський, В.С., Жук, С.В., Сергеєва, К.О., Горбачова, М.В.
Format:	Article
Language:	Ukrainian
Published:	Навчально-науковий комплекс "Інститут прикладного системного аналізу" НТУУ "КПІ" МОН та НАН України 2012
Subjects:	Проблеми прийняття рішень і управління в економічних, технічних, екологічних і соціальних системах
Online Access:	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/50192
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:	Модель керування конвертерним процесом у системі прийняття рішень / В.С. Богушевський, С.В. Жук, К.О. Сергеєва, М.В. Горбачова // Систем. дослідж. та інформ. технології. — 2012. — № 4. — С. 35-44. — Бібліогр.: 12 назв. — укр.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

_version_	1860096383704367104
author	Богушевський, В.С. Жук, С.В. Сергеєва, К.О. Горбачова, М.В.
author_facet	Богушевський, В.С. Жук, С.В. Сергеєва, К.О. Горбачова, М.В.
citation_txt	Модель керування конвертерним процесом у системі прийняття рішень / В.С. Богушевський, С.В. Жук, К.О. Сергеєва, М.В. Горбачова // Систем. дослідж. та інформ. технології. — 2012. — № 4. — С. 35-44. — Бібліогр.: 12 назв. — укр.
collection	DSpace DC
container_title	Системні дослідження та інформаційні технології
description	Наведено принцип розробки моделі стосовно статичного та динамічного керування киснево-конвертерним процесом. Розглянуто моделі статичного (розрахунок металевої частини шихти, маси шлакоутворюючих, охолоджуючих і нагріваючих матеріалів, модель розрахунку сипких на плавку з використанням кінцевого шлаку) і динамічного (контроль маси маталу, швидкості зневуглецювання, шлакоутворення, модель визначення доцільності й моменту скочування шлаку, динамічна модель додувки плавки) керування. Наведено відеокадри (приклади) реалізації моделі керування: відеокадр «розрахунок металевої частини шихти», відеокадр «рекомендації з ведення плавки», відеокадр «додувка». Проаналізовано результати промислових іспитів моделі, які проводилися за даними керування 350-тонними конвертерами ВАТ Металургійний комбінат «Азовсталь», що показали збільшення ефективності роботи конверторів за основними показниками: збільшення виходу придатного литва, стійкості футерівки, збільшення кількості контрольованих плавок. Приведен принцип разработки модели относительно статического и динамического управления кислородно-конвертерным процессом. Рассмотрены модели статистического (расчет металлической части шихты, массы шлакообразующих, охлаждающих и нагревающих материалов, модель расчета сыпучих на плавку с использованием конечного шлака) и динамического (контроль массы металла, скорости обезуглероживания, шлакообразования, модель определения целесообразности и момента сворачивания шлака, динамическая модель определения целесообразности и момента сворачивания шлака, динамическая модель додувки плавки) управления. Приведены видеокадры (примеры) реализации модели управления: видеокадр «расчёт металлической части шихты», видеокадр «рекомендации по ведению плавки», видеокадр «додувка». Проанализированы результаты промышленных испытаний модели, которые проводились за данными управления 350–тонными конвертерами ОАО Металлургический комбинат «Азовсталь», которые показали увеличение эффективности работы конверторов по основным показателям: увеличение выхода годного литья, стойкости футеровки, увеличение количества контролированных плавок. The principle of constructing a model of relatively static and dynamics control of the oxygen-converter process is shown. The models of heating materials, the model of calculation the bulk for the melting using the final slag and dynamic control (control of the metal mass, the rate of decarburization, slagformation, the model of determination the feasibility and the moment of the slag folding, a dynamic model of melting futher blow). Analyzed the results of industrial tests of the model. The motion pictures (examples) of the control model implementation are shown: video picture «calculation of metal part of the shaft», video picture «recommendations on the melting control»video picture «further blowing». The results of industrial tests of models, which were performed for the data of the control of the 350-ton Converter JSC Metallurgical combine «Azovstal», were analized. It showed an increase in the effectiveness of converters work on key indicators: increase in yield casting, lining resis-tance, an increase in the number of controlled meltings.
first_indexed	2025-12-07T17:25:51Z
format	Article
fulltext	© В.С. Богушевський, С.В. Жук, К.О. Сергеєва, М.В. Горбачова, 2012 Системні дослідження та інформаційні технології, 2012, № 4 35 УДК 669.184.244.66.012.1 МОДЕЛЬ КЕРУВАННЯ КОНВЕРТЕРНИМ ПРОЦЕСОМ У СИСТЕМІ ПРИЙНЯТТЯ РІШЕНЬ В.С. БОГУШЕВСЬКИЙ, С.В. ЖУК, К.О. СЕРГЕЄВА, М.В. ГОРБАЧОВА Наведено принцип розробки моделі стосовно статичного та динамічного керуван- ня киснево-конвертерним процесом. Розглянуто моделі статичного (розраху- нок металевої частини шихти, маси шлакоутворюючих, охолоджуючих і нагрі- ваючих матеріалів, модель розрахунку сипких на плавку з використанням кінцевого шлаку) і динамічного (контроль маси маталу, швидкості зневугле- цювання, шлакоутворення, модель визначення доцільності й моменту скочуван- ня шлаку, динамічна модель додувки плавки) керування. Наведено відеокадри (приклади) реалізації моделі керування: відеокадр «розрахунок металевої час- тини шихти», відеокадр «рекомендації з ведення плавки», відеокадр «додув- ка». Проаналізовано результати промислових іспитів моделі, які проводилися за даними керування 350-тонними конвертерами ВАТ Металургійний комбінат «Азовсталь», що показали збільшення ефективності роботи конверторів за ос- новними показниками: збільшення виходу придатного литва, стійкості футе- рівки, збільшення кількості контрольованих плавок. ВСТУП Киснево-конвертерна плавка відрізняється складністю фізико-хімічних про- цесів, проходить із великою швидкістю та за високої температури, характе- ризується багаторежимністю функціонування та великою розмірністю задач, присутністю нестаціонарних і взаємнокорельованих шумів і перешкод вимі- рюванню, а також має суттєвий дрейф робочих параметрів. Останнє визна- чається ступенем підготовки вихідних матеріалів, стабілізацією параметрів процесу. Чим нижчий ступінь підготовки шихтових матеріалів, тим важче керувати процесом. Автоматизація конвертерного процесу дозволяє суттєво підвищити його ефективність і якість сталі, що виплавляється. До цього часу розроблено низку математичних моделей конвертерної плавки як вітчизняними, так і закордонними фірмами. Аналіз моделей пе- редових закордонних фірм Jones & Laughlin, Danieli, Voest-Alpine показує, що вони непридатні до умов вітчизняного виробництва, а це пов’язано з ве- ликим сортаментом марок сталі, що виплавляються на вітчизняних підпри- ємствах, слабкою підготовкою й усередненням сировинних матеріалів. Віт- чизняні моделі [1–5], важко використовувати, тому що вони створені для вузьких діапазонів зміни температури та хімічного складу шлаку. Моделі нелінійні відносно масових часток домішок. Вони дозволяють отримати де- яку «середню» плавку з метою дослідження окремих особливостей процесу. Задача ж моделювання конкретних плавок із метою керування процесом на порядок складніша. Все це підтверджує актуальність рішення проблеми створення матема- тичної моделі керування конвертерним процесом. В.С. Богушевський, С.В. Жук, К.О. Сергеєва, М.В. Горбачова ISSN 1681–6048 System Research & Information Technologies, 2012, № 4 36 Наведені в роботі дослідження проводились у Національному техніч- ному університеті України «Київський політехнічний інститут» за темами «Принципи створення математичної моделі системи управління кисневим конвертером» і «Математичні моделі й алгоритми системи управління кисневим конвертером» державні реєстраційні номери 0109U001838 та 0110U002880 на ПАТ «Металургійний комбінат ,,Азовсталь”» і ПАТ «Арсе- лорМіттал, Кривий Ріг». Мета роботи — створити моделі керування конвертерним процесом, які забезпечують високу адаптацію до зміни вихідних параметрів та можуть працювати в умовах широкої номенклатури марок сталі (гнучкої до зміни технології). РЕЗУЛЬТАТИ ДОСЛІДЖЕНЬ Основний принцип, який покладено в розробку моделі, такий: для плавок із однаковими початковими (маса, хімсклад і температура чавуну, маса, щіль- ність і хімсклад металевого брухту тощо) і кінцевими (задана марка сталі за хімскладом і температурою, її маса тощо) умовами керуючі діяння по пере- воду плавки із початкового стану в кінцевий (маса шихтових матеріалів, зокрема металевої частини шихти, режим дуття тощо) мають бути однако- вими [6]. Модель керування має забезпечувати статичне (визначення режиму проведення плавки до її початку, виходячи із значень вихідних параметрів), динамічне (контроль прямими і непрямими методами основних параметрів плавки — швидкості зневуглецювання, температури ванни, основності шла- ку; коректування керуючих діянь, що визначені статичною моделлю, відпо- відно до реального проходження процесу), замкнене керування продувкою конвертерної плавки й введення розкиснювачів у виплавлений метал (по- ступовий перехід по міри зростання якості керування від системи прийняття рішень до системи прямого цифрового керування). Реалізація основного принципу створення моделі щодо статичного ке- рування плавкою виглядає таким чином. Маючи вибірку траєкторій керу- вання успішно проведених плавок, можна говорити про виділення в реаль- ній траєкторії двох складових: програмної частини та додаткового керування, що зв’язане як із неточним визначенням вихідного стану, так і з дією перешкод. Стратегія керування не може бути зведена до чисто дете- рмінованої [7], а складається з детермінованої (вибір програми) і стохастич- ної (визначення додаткових керуючих діянь) частин. Для визначення першої частини проводиться класифікація плавок за початковими та кінцевими умовами плавки. Кожна проведена плавка відноситься до того чи іншого класу (плавка «позитивного» досвіду). При цьому виникає протиріччя: за малого діапазону розбиття параметрів на класи кількість класів непомірно зростає, за великого — суттєво починає впливати нелінійність залежностей у середині діапазону. Протиріччя вирішено шляхом визначення додаткових керуючих діянь в межах діапазону [8]. Маючи на увазі, що об’єкт (конвертер) дрейфує в процесі експлуатації (зношується футерівка, що змінює теплові втрати, заростає горловина, що впливає на режим видалення газів із порожнини конвертера, зношується фур- ма, що змінює режим дуття тощо), а виплавляється великий сортамент ста- Модель керування конвертерним процесом у системі прийняття рішень Системні дослідження та інформаційні технології, 2012, № 4 37 лей, плавки «позитивного» досвіду можуть відрізняться за станом об’єкта. Тому модель доповнюється корегуючим фактором на стан об’єкта, який ви- значається за неточністю керування на попередніх плавках [9]. Цей же підхід застосовується і для інших частин моделі. Звичайно, для кожної з них масив плавок «позитивного» досвіду будується окремо. Роз- биття плавок на класи по окремим задачам наведено в [10]. Статична модель Статична модель включає розрахунок шихти (масу чавуну, брухту, шлако- утворюючих та охолоджуючих матеріалів, загальну витрату дуття на плав- ку) і параметрів режиму дуття (інтенсивності продування ванни та відстані кінцевика фурми до рівня спокійного металу). Розрахунок маси брухту і чавуну не є задачею реального часу, ініцію- ється вводом заданої марки сталі. Результати розрахунку виводяться на ек- ран (рис. 1). На початку зміни майстер виробництва проводить розрахунок металевої частини шихти згідно з планом виробництва за марками сталі на поточну зміну. Розрахунок металевої частини шихти (співвідношення чавун-брухт при фіксованій масі садки, що дорівнює для конвертерів ПАТ «АрселорМіттал, Кривий Ріг» 160 т) виконується за інформацією про вміст силіцію в чавуні та його температурі, а також заданій температурі сталі. Розрахункова маса брухту визначається за формулою: ,)()()( р б4 0 чч 0 c з c2 0 чч1 р б mattttaSiSiaт ∆++−+−−−= де ртб — розрахункова маса брухту, т; 41 ,, aa … — умовно-постійні коефі- цієнти; чSi — вміст силіцію в чавуні, %; ct , чt — відповідно температура металу на повалці й чавуну, 0С; р бт∆ — поправка до розрахунку за досвідом попередніх плавок, т. Тут і далі «р» та «з» — індекси відповідно розрахун- кового та заданого значення параметрів. р бт∆ визначається за формулою: Рис. 1. Приклад відеокадру «Розрахунок металевої частини шихти» В.С. Богушевський, С.В. Жук, К.О. Сергеєва, М.В. Горбачова ISSN 1681–6048 System Research & Information Technologies, 2012, № 4 38 , 3 )тт(1,5)tt(1,0)тт(2)тт( 2 2 з вуг ф вуг з с ф с 2 2 з вп ф вп р б ф б р б ∑ ∑∑ ∑ − −− − −−−+−+− =∆ п п п п п п п пт де вугвп , mm — відповідно маса вапняку й вугілля марки АС, що введена в конвертер, т; n — порядковий номер плавки; «ф» — індекс фактичного значення параметра. Розрахункова маса брухту зменшується на 2 т за нової футерівки кон- вертера 15ф ≤N плавок, а також за великого простою конвертера 240п >τ хв. В обох випадках спостерігаються великі втрати тепла на акумуляцію футе- рівки конвертера у процесі продувки. Під час зміни маси садки перераховують масу брухту за формулою: ,0 сд сд р бпр б т тт т ⋅ = де тсд — маса садки конвертера, т. Якщо в металевій частині шихти присутній твердий чавун т),( чбtm , що є носієм додаткової теплоти, тоді кількість брухту визначається за форму- лою: .05,0 чб р б пр б ттт += Під час використання для охолодження плавки металізованих окатків (ток, т) маса брухту визначається за формулою: .5,2 ок р б пр б ттт −= Розрахунок проводиться один раз за зміну і коректується, якщо відхи- лення кінцевої температури металу перевищує 20 0С. Маса чавуну визначається за формулою: ,бсд р ч ттт −= де ,пр бб тт = ,рбб тт = т. Розрахунок шлакоутворюючих, охолоджуючих та теплоносіїв на плав- ку ініціюється введенням заданої марки сталі у режимі реального часу, ре- зультати виводяться на екран (рис. 2). Балансово-статистичне рівняння розрахунку «базових» (вапно, вапняк, плавиковий шпат) добавок сипких на плавку, що складені на основі приро- щень параметрів із використанням бази даних «плавок позитивного досві- ду» («зразкових»), мають вигляд: +−+−+−+−−−= )()())(()( 0 чч13 0 чч12 0 чччб11 0 бб10 0 вп р вп ttammattттаттатт +−+−−−+−+ )(])()([)()( 0 вв17 0 с1 min з116 0 чч15 0 чч14 mmaCfCfaMnMnaSiSia p ;)()()([)()([)( вп 0 19 0 фф 00 ш p ш18 mHHaNfNfffmma з пп ∆+−+−−−−− ττ ;)()( вв 0 ч 0 ччч21 0 бб20 0 в р в ттSimSiтаттатт ∆++−+−−= δ ,)/1/1()//( ш 0 с min з31 0 ч 0 ччч30 0 ш р ш mCCaSiMnSiMnатт ∆+−−−−= де р ш р в р вп ,, ттт — відповідно маси добавок вапняку, вапна й плавикового шпату, т; 3130211910 ,,,,,,, aaaaa ……… — умовно-постійні коефіцієнти; чmm ,б — відповідно маса брухту й чавуну, т; сз , tt — відповідно задана Модель керування конвертерним процесом у системі прийняття рішень Системні дослідження та інформаційні технології, 2012, № 4 39 температура сталі та температура сталі на повалці, оС; чMn — вміст манга- ну в чавуні, %; с min с ,CC — відповідно мінімальний заданий вміст вуглецю та вміст вуглецю на повалці, %; nτ — тривалість простою конвертера, хв; фN — номер плавки за футерівкою; H — середньо-інтегральна відстань фурми до рівня спокійного металу, калібрів; шввп ,, ттт ∆∆∆ — поправочні коефіцієнти, т; втδ — поправка до маси вапна у залежності від основності шлаку, т. Тут «0» приналежність параметра до «зразкової плавки»; ),(0,3 0 зв BBт −=δ B — основність кінцевого шлаку. Функціональні залежності, що входять до системи рівнянь, визнача- ються відповідно за формулами: )(exp)( 40391 CkaCCf −+= , ⎩ ⎨ ⎧ >+ ≤− = ,15, ;15, )( фф4443 фф4241 ф якщо якщо NNаа NNаа Nf ⎪⎩ ⎪ ⎨ ⎧ >+ ≤≤+ < ⎪⎩ ⎪ ⎨ ⎧ + = ,240, ;240хв60, ;60, , , )( хвякщо хвякщо хвякщо 4948 4746 45 4746 45 пn пn пп n n п аа аа а аа а f ττ ττ ττ τ τ τ де 4939 ,, aa … — умовно-постійні коефіцієнти. Якщо відсутній вапняк, охолодження плавки може бути виконано продувкою азотом. У такому випадку тривалість продувки ( аτ хв) визна- чається за формулою: Рис. 2. Приклад відеокадру «Рекомендації по веденню плавки» В.С. Богушевський, С.В. Жук, К.О. Сергеєва, М.В. Горбачова ISSN 1681–6048 System Research & Information Technologies, 2012, № 4 40 ,р впта γτ = де γ — умовно-постійний коефіцієнт. Якщо розрахункове значення добавки плавикового шпату 0р ш <т , то приймають .0р ш =т Якщо розрахункове значення добавки вапняку ,0р вп <т тобто плавка фі- зично та хімічно холодна, то розраховують масу добавки нагрівача — вугіл- ля ,р вугт т, за формулою: . 6,2 p впр вуг mт −= Розподілення сипких за добавками і момент уведення останніх встано- влюється так само, як на «зразковій плавці». Кількість теплоти, що виділяється в процесі, залежить від повноти про- ходження реакцій окиснення, яка, у свою чергу, визначається режимом дут- тя. Перерахунок рекомендацій із ведення плавки, що зв’язаний із відхилен- ням режиму дуття від заданого, проводять на 8-й хв продувки ),()(( р ш ф ш52 р вп ф в51 )81(081 19 р вп р8 вп ттаттаННатт −+−+−+= −− де 5251, aa — коефіцієнти; 81−H — фактична середньо-інтегральна відстань фурми на 1–8 хв, калібрів. Тут 01 =a , якщо 0; 2в р в =≥ атт та 02 =k , як- що ;ш р ш тт ≥ 171 aa = — якщо 182в р в ; aатт =< , якщо ш р ш тт ≥ . Рекомендовані маси вапна та плавикового шпату не змінюються. Модель розрахунку сипких на плавку з використанням кінцевого шлаку попередньої плавки має вигляд: • ведення сипких на плавку проводиться відповідно до «зразкової плавки»; • за відсутності «зразкової плавки» введення сипких проводиться від- повідно до попередньої плавки, якщо вона продувалась із використанням кінцевого шлаку; • у випадку відсутності «зразкової плавки» і попередньої плавки з продувкою з використанням кінцевого шлаку сипкі вводяться в такому порядку: • для підрозкиснення й загущення шлаку, що залишається вводиться вугілля марки АС в кількості 200 кг та вапно в кількості 1,0 т; • за витрати на продувку 3000 м3 кисню проводиться проміжне скочу- вання шлаку (присадка вапна в конвертер під час продувки до проміжного скочування шлаку не проводиться); • після скочування шлаку проводиться присадка 5,0 т вапна двома порціями. Модель розрахунку загальної кількості кисню на звичайну плавку та керування режимом дуття наведено в [11]. Динамічна модель Модель розрахунку динамічних параметрів ванни конвертера складається із моделі динамічного розрахунку прогнозованої маси рідкої сталі, швидкості Модель керування конвертерним процесом у системі прийняття рішень Системні дослідження та інформаційні технології, 2012, № 4 41 зневуглецювання і вмісту вуглецю ванни конвертера під час продувки, мо- делі прогнозування температури ванни в процесі продувки, динамічної мо- делі додувки та моделі визначення необхідності і моменту проміжного ско- чування шлаку. Розрахунок прогнозованої маси рідкої сталі на випуску плавки р стm , т, проводиться за формулою: ⎥ ⎥ ⎥ ⎥ ⎦ ⎤ ⎢ ⎢ ⎢ ⎢ ⎣ ⎡ ⎟⎟ ⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛ −+⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛ −= ⋅− р пр пр б2 ),( бчр пр пр 1 р ст 11 τ τ µϕγ τ τ γ m emmm , де 21,γγ — умовно-постійні коефіцієнти; ),( вmµϕ — функція, що залежить від насипної щільності брухту µ та маси брухту. Для вагового брухту срвв /7,0),( mmm =µϕ , для брухту середньої насипної щільності =),( вmµϕ срв /0,1 mm= , для легковагового — срвв /5,1),( mmm =µϕ . За відсутності ін- формації про насипну щільність брухту срвв /0,1),( mmm =µϕ . Тут срm — умовно-постійна величина. Швидкість зневуглецювання металу сV , %/хв визначається за хімскла- дом газів, що відходять p стг 2 )(1 )COCO(536,0 mt Vc + + = де 2COCO, — відповідно вміст окису й двоокису вуглецю в газах, що від- ходять, %; гν — витрата газів, що відходять, м3/хв; α — коефіцієнт об’ємного розширення газів, що відходять, який дорівнює 1/273 оС–1; гt — температура газів, що відходять, оС. За відсутності виміру витрати газів, що відходять, останні визначають- ся за балансом аргону й азоту , п2гг2п п2дд2п г v NArNAr NArNAr v − − = де гдп ,, ArArAr — відповідно вміст аргону в повітрі, дутті й газах, що відхо- дять, %; 2г2д2п ,, NNN — відповідно вміст азоту в повітрі, дутті й газах, що відходять, %; ν — витрата дуття, м3/хв. Прогнозований вміст вуглецю в металі по ходу продувки визначається за балансом вуглецю , 0 cр ст р ввббччp г ∫− ++ = пр dV т тСтСтСC τ τ де вб ,СС — відповідно вміст вуглецю у брухті й вапні, %. Тут вміст вугле- цю в чавуні визначається за хімічним складом чавуну та його температурою ч5ч4ч3ч2ч10ч tkSkPkMnkSikkС +++++= , де 50 kk − — умовно-постійні коефіцієнти; чS — вміст сірки в чавуні. В.С. Богушевський, С.В. Жук, К.О. Сергеєва, М.В. Горбачова ISSN 1681–6048 System Research & Information Technologies, 2012, № 4 42 Вміст вуглецю в брухті визначається як середньомасове із його вмісту в окремих складових. У випадку відсутності інформації про його вміст в окремих складових брухту вміст вуглецю в брухті приймається таким, що дорівнює його значенню в марці сталі, яка виплавляється. Вміст вуглецю у вапні визначається аналізом його проб. За відсутності результатів аналізу приймається таким, що дорівнює .012,0 вm В останній фазі продувки вміст вуглецю в металі визначається за фор- мулою: )//(1 2c1 p г ββ += VC при р прпр 8,0 ττ ≥ , де p гC — вміст вуглецю в металі, що визначений за допомогою газового аналізу; 21, ββ — умовно-постійні коефіцієнти. Динамічна модель контролю температури конвертерної ванни подано в [12]. Динамічна модель додувки, запускається при вимірі температури nt та вмісту вуглецю в металі nC під час повалки конвертера. Динамічний розра- хунок вмісту вуглецю pC і температури металу pt на додувку проводять за формулами: ;10 д 0 c 1 р ст д вугp г ∫−+= − τ τdV т т СC п ∫ ∑ ++++= д д 0 0 4 д вуг3 дпр вп2c1 p г . τ τ ηηητη mmdVtt п За відсутності інформації про газовий аналіз або при вмісті вуглецю на повалці нижче 0,2 % — за формулою: ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎩ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎨ ⎧ +++∆+= ⎪ ⎪ ⎩ ⎪ ⎪ ⎨ ⎧ ≤ ≤< ≤< > = =∆−∆+= ∑ ++ , 0,07;якщо, ;0,100,07якщо, ;0,250,10якщо, ;25,0якщо, ;),( 10 д вуг9 дпр вп8 д 7 р р 6 р 5 р 4 р 3 5 )0()()1(5)()1( ββββ β β β β η η ττ τ τ τ τ τττττ тmVtt С С С С CСVVСС п n рд n д n р n р n де д вугт , ∑ д 0 дпр вп τ т — маса вуглецьвміщуючих матеріалів і сумарна наведена маса вапняку на додувці плавки, т; дτ — тривалість додувки, с; 61 ηη − , 103 ββ − — умовно-постійні коефіцієнти; д τV∆ — поточні сумарні витрати кисню на додувку плавки (з моменту виміру nC та nt ), м3; n — часовий крок ітерації, що дорівнює 10 с. Тут ∑ ∑ ∑ = = += д 0 1 1 ввп дпр вп 4,0 τ к і p j іі mтт , де іі тт ввп , — відповідно маса і-ї добавки вапняку й j-ї добавки вапна, т. Результати прогнозу температури ванни та вмісту вуглецю виводяться на екран монітора кожні 10 сек (рис. 3). Модель керування конвертерним процесом у системі прийняття рішень Системні дослідження та інформаційні технології, 2012, № 4 43 Проміжне скочування шлаку проводиться за таких ознак: • 11 =ε — ознака плавки зі зменшеною витратою вапна; • 12 =ε — ознака використання кінцевого шлаку попередньої плавки; • 13 =ε — ознака фізично й хімічно гарячого чавуну; • 14 =ε — ознака використання металобрухту з підвищеною забруд- неністю й ошлакованістю; • 15 =ε — ознака виплавки марок сталі 35ГСм, 25Г2См, 25ХГНМА. Необхідність проміжного скочування шлаку інших плавок визначається за «зразковою плавкою». Момент скочування шлаку скτ за «зразковою плав- кою» визначається за формулою: ⎪⎩ ⎪ ⎨ ⎧ >∆+ ≤ = ,якщо, ;якщо, 0 cссc 0 0 cссc 0 ск VV VV cк ск ττ τ τ де 0 скτ — тривалість продувки до моменту скочування шлаку за «зразковою плавкою»; τ∆ — тривалість продувки до моменту .0 cссcсс VV = Тут для пла- вок із ознакою 11 =ε значення 8ск ≤τ хв; для плавок із ознакою 12 =ε зна- чення 9ск ≤τ хв; для плавок з ознакою 13 =ε значення 12ск ≤τ хв; для пла- вок із ознакою 14 =ε значення 10ск ≤τ хв; для плавок із ознакою 15 =ε значення 10ск ≤τ хв. За відсутності інформації про швидкість зневуглецювання ( ),05,0c ≤V скτ приймається таким, що дорівнює 0 скτ . За відсутності «зразкової плавки» момент скочування шлаку визначається за попередньою плавкою, за відсут- Рис. 3. Приклад відеокадру «Додувка» В.С. Богушевський, С.В. Жук, К.О. Сергеєва, М.В. Горбачова ISSN 1681–6048 System Research & Information Technologies, 2012, № 4 44 ності скочування шлаку в попередній плавці момент визначається таким чи- ном: для плавок із ознакою 11 =ε значення 5,7ск =τ хв; для плавок із озна- кою 12 =ε значення 8ск =τ хв; для плавок із ознакою 13 =ε значення 5,11ск =τ хв; для плавок із ознакою 14 =ε значення 5,9ск =τ хв; для плавок із ознакою 15 =ε значення 5,9ск =τ хв. Модель розкиснення плавки наведено в [10]. ВИСНОВКИ Модель пройшла промислові іспити за даними керування 350-тонними кон- вертерами ВАТ «Металургійний комбінат „Азовсталь”». Результати іспи- тів — вихід придатного збільшився в середньому на 0,9 %, стійкість футері- вки збільшилась на 3 %. Кількість плавок, що не потребували коректування збільшилась на 10–15 %. Кількість контрольованих плавок становить 90 % від кількості проведених (не контролюються плавки, що проходять з пору- шенням технологічного режиму). ЛІТЕРАТУРА 1. Чернеча Д.Ф., Богушевський В.С., Готвянський Ю.Я. та ін. Основи мета- лургійного виробництва металів і сплавів. — К.: Вища шк., 2006. — 503 с. 2. Бигеев А.М. Металлургия стали. Теория и технология плавки стали. — Челябинск: Металлургия, 1988. — 480 с. 3. Богушевский В.С., Оробцев Ю.В., Рюмшин Н.А., Сорокин Н.А. Математическая модель АСУ конвертерной плавкой. — К.: НПК «Киевский институт авто- матики», 1996. — 212 с. 4. Бойченко Б.М., Охотським В.Б., Харлашин П.С. Конвертерне виробництво сталі (теорія, технологія, якість сталі, конструкція агрегатів, рециркуляція матеріалів і екологія). — Дніпропетровськ: РВА «Дніпро–ВАЛ», 2004. — 454 с. 5. Богушевский В.С., Рюмшин Н.А., Сорокин Н.А. Основы математического опи- сания технологических процессов конвертерного производства стали. — К.: НПО «Киевский институт автоматики», 1992. — 168 с. 6. Bogushevsky V., Sharbatian M., Suhenko V. Automatic control of converter process // Materialy IV Mezinarodni Vedecko-Practicka Ronference «Evropska Veda XXI Stoleti–2008», 16–30 kvetna 2008 roku. — P. 26–29. 7. Богушевский В.С., Сухенко В.Ю. Про використання детермінованого підходу при побудові математичної моделі конвертерного процессу // Спеціальна ме- талургія: вчора, сьогодні, завтра. — К.: «Політехніка», 2009. — С. 228–233. 8. Богушевский В.С., Грабовский Г.Г., Михайлов В.М. и др. Компьютерная модель расчета шихтовки и продувки конвертерной плавки // Сталь. — 2006. — № 1. — С. 18–21. 9. Богушевский В.С., Сухенко В.Ю., Сергеева Е.А., Жук С.В. Реализация модели управления конвертерной плавкой в системе принятия решений // Автома- тика. Автоматизація. Електричні комплекси та системи. — 2010. — № 1 (25). — С. 101–105. 10. Богушевський В.С., Сергеєва К.О., Жук С.В. Автоматизована система керуван- ня конвертерною плавкою // Вісн. НТУУ «КПІ». Сер. Машинобудування. — 2011. — 2, № 61. — С. 147–151. 11. Богушевський В.С., Сухенко В.Ю., Шматко О.В. Математична модель і систе- ма керування режимом дуття конвертерної плавки // Вісн. НТУУ «КПІ». Сер. Машинобудування. — 2011. — 2, № 61. — С. 38–43. 12. Богушевський В.С., Сергеєва К.О., Сухенко В.Ю., Жук С.В. Розрахунок метале- вої частини шихти киснево-конвертерної плавки // Металургическая и горно- рудная промышленность. — 2010. — № 7. — С. 266–269. Надійшла 17.05.2011
id	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-50192
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
issn	1681–6048
language	Ukrainian
last_indexed	2025-12-07T17:25:51Z
publishDate	2012
publisher	Навчально-науковий комплекс "Інститут прикладного системного аналізу" НТУУ "КПІ" МОН та НАН України
record_format	dspace
spelling	Богушевський, В.С. Жук, С.В. Сергеєва, К.О. Горбачова, М.В. 2013-10-06T19:29:52Z 2013-10-06T19:29:52Z 2012 Модель керування конвертерним процесом у системі прийняття рішень / В.С. Богушевський, С.В. Жук, К.О. Сергеєва, М.В. Горбачова // Систем. дослідж. та інформ. технології. — 2012. — № 4. — С. 35-44. — Бібліогр.: 12 назв. — укр. 1681–6048 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/50192 669.184.244.66.012.1 Наведено принцип розробки моделі стосовно статичного та динамічного керування киснево-конвертерним процесом. Розглянуто моделі статичного (розрахунок металевої частини шихти, маси шлакоутворюючих, охолоджуючих і нагріваючих матеріалів, модель розрахунку сипких на плавку з використанням кінцевого шлаку) і динамічного (контроль маси маталу, швидкості зневуглецювання, шлакоутворення, модель визначення доцільності й моменту скочування шлаку, динамічна модель додувки плавки) керування. Наведено відеокадри (приклади) реалізації моделі керування: відеокадр «розрахунок металевої частини шихти», відеокадр «рекомендації з ведення плавки», відеокадр «додувка». Проаналізовано результати промислових іспитів моделі, які проводилися за даними керування 350-тонними конвертерами ВАТ Металургійний комбінат «Азовсталь», що показали збільшення ефективності роботи конверторів за основними показниками: збільшення виходу придатного литва, стійкості футерівки, збільшення кількості контрольованих плавок. Приведен принцип разработки модели относительно статического и динамического управления кислородно-конвертерным процессом. Рассмотрены модели статистического (расчет металлической части шихты, массы шлакообразующих, охлаждающих и нагревающих материалов, модель расчета сыпучих на плавку с использованием конечного шлака) и динамического (контроль массы металла, скорости обезуглероживания, шлакообразования, модель определения целесообразности и момента сворачивания шлака, динамическая модель определения целесообразности и момента сворачивания шлака, динамическая модель додувки плавки) управления. Приведены видеокадры (примеры) реализации модели управления: видеокадр «расчёт металлической части шихты», видеокадр «рекомендации по ведению плавки», видеокадр «додувка». Проанализированы результаты промышленных испытаний модели, которые проводились за данными управления 350–тонными конвертерами ОАО Металлургический комбинат «Азовсталь», которые показали увеличение эффективности работы конверторов по основным показателям: увеличение выхода годного литья, стойкости футеровки, увеличение количества контролированных плавок. The principle of constructing a model of relatively static and dynamics control of the oxygen-converter process is shown. The models of heating materials, the model of calculation the bulk for the melting using the final slag and dynamic control (control of the metal mass, the rate of decarburization, slagformation, the model of determination the feasibility and the moment of the slag folding, a dynamic model of melting futher blow). Analyzed the results of industrial tests of the model. The motion pictures (examples) of the control model implementation are shown: video picture «calculation of metal part of the shaft», video picture «recommendations on the melting control»video picture «further blowing». The results of industrial tests of models, which were performed for the data of the control of the 350-ton Converter JSC Metallurgical combine «Azovstal», were analized. It showed an increase in the effectiveness of converters work on key indicators: increase in yield casting, lining resis-tance, an increase in the number of controlled meltings. uk Навчально-науковий комплекс "Інститут прикладного системного аналізу" НТУУ "КПІ" МОН та НАН України Системні дослідження та інформаційні технології Проблеми прийняття рішень і управління в економічних, технічних, екологічних і соціальних системах Модель керування конвертерним процесом у системі прийняття рішень Модель управления конвертерным процессом в системе принятия решений The model of control the converter process in the decision-making system Article published earlier
spellingShingle	Модель керування конвертерним процесом у системі прийняття рішень Богушевський, В.С. Жук, С.В. Сергеєва, К.О. Горбачова, М.В. Проблеми прийняття рішень і управління в економічних, технічних, екологічних і соціальних системах
title	Модель керування конвертерним процесом у системі прийняття рішень
title_alt	Модель управления конвертерным процессом в системе принятия решений The model of control the converter process in the decision-making system
title_full	Модель керування конвертерним процесом у системі прийняття рішень
title_fullStr	Модель керування конвертерним процесом у системі прийняття рішень
title_full_unstemmed	Модель керування конвертерним процесом у системі прийняття рішень
title_short	Модель керування конвертерним процесом у системі прийняття рішень
title_sort	модель керування конвертерним процесом у системі прийняття рішень
topic	Проблеми прийняття рішень і управління в економічних, технічних, екологічних і соціальних системах
topic_facet	Проблеми прийняття рішень і управління в економічних, технічних, екологічних і соціальних системах
url	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/50192
work_keys_str_mv	AT boguševsʹkiivs modelʹkeruvannâkonverternimprocesomusistemípriinâttâríšenʹ AT žuksv modelʹkeruvannâkonverternimprocesomusistemípriinâttâríšenʹ AT sergeêvako modelʹkeruvannâkonverternimprocesomusistemípriinâttâríšenʹ AT gorbačovamv modelʹkeruvannâkonverternimprocesomusistemípriinâttâríšenʹ AT boguševsʹkiivs modelʹupravleniâkonverternymprocessomvsistemeprinâtiârešenii AT žuksv modelʹupravleniâkonverternymprocessomvsistemeprinâtiârešenii AT sergeêvako modelʹupravleniâkonverternymprocessomvsistemeprinâtiârešenii AT gorbačovamv modelʹupravleniâkonverternymprocessomvsistemeprinâtiârešenii AT boguševsʹkiivs themodelofcontroltheconverterprocessinthedecisionmakingsystem AT žuksv themodelofcontroltheconverterprocessinthedecisionmakingsystem AT sergeêvako themodelofcontroltheconverterprocessinthedecisionmakingsystem AT gorbačovamv themodelofcontroltheconverterprocessinthedecisionmakingsystem

Модель керування конвертерним процесом у системі прийняття рішень

Institution

Similar Items