Разработка алгоритмов и систем управления дуговыми сталеплавильными печами, снижающих поломки электродов

• Автор: Маслов, Дмитрий Владимирович
• Шифр специальности: 05.09.10
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 145 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ РАЗВИТИЯ КОНСТРУКЦИЙ,
МЕХАНИЗМОВ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ ЭЛЕКТРОДОВ, СИСТЕМ ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ И УПРАВЛЕНИЯ
1Л Анализ конструкций и классификация дуговых сталеплавильных
печей
1.2 Обзор методов снижения вероятности поломок электродов
1.3 Формулирование целей и задач диссертационной работы
ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА МОДЕЛЕЙ МЕХАНИЧЕСКОГО
ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ЭЛЕКТРОДА С ШИХТОЙ
2.1 Анализ причин поломок электродов
2.2 Принцип построения механизма перемещения электрода
2.3 Разработка математического описания и исследование механической части РМ
2.4 Разработка математической модели удара электрода в шихту.
2.5 Математическая модель системы
«механизм перемещения - электрод - шихта»
2.6 Исследование процессов взаимодействия электрода с шихтой.
2.7 Принцип построения регулятора мощности ДСП
2.8 Выводы по главе II
ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ
УСОВЕРШЕНСТВОВАННОГО РЕГУЛЯТОРА МОЩНОСТИ ДСП
3.1 Разработка уточненной структурной схемы
регулятора мощности ДСП

3.2 Исследование регулятора мощности ДСП на
имитационной модели
3.3 Настойка и исследование уточненной математической
модели регулятора мощности ДСП
3.4 Разработка и исследование усовершенствованного регулятора мощности ДСП, исключающего поломки электродов
3.5 Выводы по главе
ГЛАВА 4. РЕАЛИЗАЦИЯ СИСТЕМЫ
4.1 Разработка методики экспериментального исследования механизма удара
4.2 Результаты экспериментов и их обработка
4.3 Разработка методики экспериментального определения
упругих свойств шихты
4.4 Определение зависимости коэффициента упругости шихты
от ее насыпной плотности
4.5 Реализация системы управления ДСП
4.6 Выводы по главе
ГЛАВА 5. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ПРИВЛЕКАТЕЛЬНОСТЬ ПРОЕКТА ПО РЕАЛИЗАЦИИ НОВОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ В ДУГОВЫХ СТАЛЕПЛАВИЛЬНЫХ ПЕЧАХ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ
Плавильные агрегаты, применяющие электрическую энергию в качестве средства для получения технологического тепла, имеют значительные теплотехнические, технологические, конструктивные и экологические преимущества [57]. Наибольшее распространение получили дуговые сталеплавильные печи прямого нагрева, в которых электрическая дуга горит между электродом и нагреваемым (плавящимся) металлом. Большая мощность и высокая температура электрической дуги позволяют быстро нагревать и плавить шихту, при этом температура нагрева расплавленного металла может быть существенно выше, чем в других плавильных агрегатах. Дуговая электропечь имеет сравнительно небольшие размеры, дуга в печи горит в непосредственной близости от шихты, поэтому передача тепла шихте значительно облегчается и ускоряется.
Тенденции последних лет показывают стремительное развитие мировой металлургии, и, как следствие, выплавка стали увеличивается ежегодно [9,26].
Все больше стран предпочитают использовать для получения стали электродуговой способ. Общемировые тенденции направлены на рост электросталеплавильного и кислородно-конвертерного способов производства стали.
На сегодняшний день доля производства стали в ДСП растет с каждым годом. По состоянию на 2011 год она составляла 28%. По прогнозам к 2015 она составит 37%, постепенно вытесняя с рынка мартеновский способ, в связи с его экологическими и энергетическими параметрами.
Совокупность роста потребностей в стали и увеличение роли электросталеплавильного производства приводит к необходимости создания новых дуговых электроустановок и модернизации уже существующих комплексов, а конкурентоспособный рынок требует постоянно улучшать характеристики создаваемых установок и повышать их производительность.
На рис. 1.6. показана система для определения свойств содержания шихты в печном пространстве. Дуговая печь 1 включает три электрода За, ЗЬ, Зс, которые входят внутрь корпуса печи 2.
Между электродами За, ЗЬ, Зс или между электродами и ванной печи 2 течет электрический ток. За счет этого печи образуется электрическая дуга 6. Для измерения электрических сигналов, например для измерения тока между электродами За, ЗЬ, Зс, предусмотрен электрический сенсорный датчик 4. По периметру печи расположены акустические сенсорные датчики 5а, 5Ь, 5с, 5е, 5g, 5Ь, 5б, 51, с помощью которых определяют акустические сигналы. Измеренные данные акустических сенсорных датчиков 5а, 5Ь, 5с, 5е, 5g, 5Ь, 5я, 51 подключены к устройству оценки 11. При необходимости, к устройству оценки 11 подводят также измеренные данные, по меньшей мере, одного электрического сенсорного датчика 4.
Акустические сенсорные датчики 5а, 5Ь, 5с, 5е, 5g, 5Ь, 5э, 51 могут быть расположены не только на корпусе печи 2, но и в своде дуговой печи рис. 1.7. Акустические сенсорные датчики 5а, 5Ь, 5с, 5е, 5g, 5Ь, 5б, 51 могут быть, например, расположены связанными непосредственно или косвенно с корпусом печи 2 и/или с дуговой печью 1.
Устройство оценки 11 связано с вычислительным устройством 10. Оно выдает управляющие сигналы С8 на дуговую печь, чтобы, например, воздействовать на положение электродов За, ЗЬ, Зс и/или подвод энергии к электродам За, ЗЬ, Зс. Для этого вычислительное устройство 10 содержит управляющий модуль 12. За счет оценки сигналов акустических сенсорных датчиков 5а, 5Ь, 5с, 5е, 5g, 5Ь, 5Б, 51 производят анализ механического шума.
На рис. 1.7 схематически представлены содержание ванны печи 2, а также электрода За. В корпусе печи 2 находится загружаемый материал 7, в частности лом и отходы, который расплавляют с помощью электрода За в расплав 8. Расплавление загружаемого материала 7 происходит под действием электрической дуги 6, которая образуется между электродом За и