Совершенствование и регулирование технологических процессов получения ферросплавов карботермическим способом в рудовосстановительных печах

• Автор: Сивцов, Андрей Владиславович
• Шифр специальности: 05.16.02
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 266 с. : ил.

Глава 1. Методы- и результаты исследований взаимосвязи
ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК И ПАРАМЕТРОВ ТЕХНОЛОГИИ ферросплавов (обзор литературных источников)
1.1. Краткие сведения о кинетике и механизме реакций восстановления металлов, термодинамические характеристики процесса
1.2. Строение рабочего пространства ванн электродуговых восстановительных печей
1.3. Электрические, физико-химические и теплофизические свойства составляющих рабочего пространства восстановительных электропечей
1.3.1. Составы и свойства шихт для получения ферросплавов
1.3.2. Физические и химические свойства составляющих зоны расплава
1.3.3. Основные характеристики электродов и электрической дуги
1.4. Данные об исследованиях характера распределения энергии в ванне электродуговой восстановительной печи
1.4.1. Методы математического и физического моделирования процессов в ваннах электродуговых восстановительных печей
1.4.2. Электротехнические методы оценки распределения энергии в ванне печи
1.5. Методы оптимизации режимов, энергетических характеристик и показателей технологии ферросплавов; современное состояние управления процессом
1.6. Основные выводы
Глава 2. Электрические параметры отдельных зон и распределение энергии в рабочем пространстве дуговых восстановительных
ПЕЧЕЙ
2.1. Теоретическое обоснование метода определения электрических параметров зон рабочего пространства дуговой восстановительной печи

2.2. Исследование распределения электрической энергии по отдельным зонам рабочего пространства ванны ферросплавной печи. Закономерности и особенности изменения электрических параметров зон в циклах плавки
2.2.1. Электрические параметры фаз и отдельных зон в бесшлаковых процессах выплавки ферросплавов
2.2.2. Электрические параметры и распределение энергии по зонам рабочего пространства печи в циклах выплавки ферросплавов шлаковым способом
2.3. Автоматизированная система контроля параметров электрического режима технологии ферросплавов
2.4. Электромагнитный перенос мощности и эффект взаимного влияния фаз в нелинейных трехфазных цепях
2.5. Основные выводы
Глава з. Анализ ВЗАИМОСВЯЗИ режимов ферросплавных технологий
3.1. Технология выплавки ферросплавов как сложная система
3.2. Общая концепция рационального управления технологией ферросплавов
3.2.1. Принципы управления бесшлаковым процессом выплавки ферросплавов
3.2.2. Принципы управления шлаковым процессом
3.3. Постановка задачи оптимизации процесса выплавки ферросплавов бесшлаковым способом
3.4. Основные выводы
Глава 4. Математическое описание характеристик взаимосвязи
ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ. МЕТОДЫ ОПЕРАТИВНОГО
КОНТРОЛЯ СОСТОЯНИЯ ПРОЦЕССА
4.1 Электрические параметры зон рабочего пространства как параметры состояния процесса
4.2. Динамика параметров состояния процесса в циклах плавки. Выбор критерия оценки дисбаланса углерода в печи

4.3. Зависимость доли шихтовой составляющей мощности от коэффициента избытка углерода
4.4. Динамические модели процессов массового расхода шихты и линейного расхода электродов. Метод контроля положения, реакционной зоны
4.4.1. Скорость схода шихты в бесшлаковых процессах
4.4.2. Модель линейного расхода электродов в бесшлаковых процессах
4.4.3. Стохастические модели процессов массового расхода шихты и линейного расхода электродов в шлаковых процессах выплавки ферросплавов
4.5. Переходные процессы при воздействиях на состав шихты
4.6. Основные выводы
Глава 5. Методы регулирования режимов технологии. Адаптация РАЦИОНАЛЬНЫХ ПАРАМЕТРОВ К УСЛОВИЯМ ЭКСПЛУАТАЦИИ ПЕЧЕЙ
5.1. Определение граничных и рациональных значений параметров электрического режима технологии ферросплавов
5.2. Параметры и алгоритм регулирования электродного режима
5.3. Параметры и способы регулирования шихтового режима
5.4. Адаптация рациональных параметров технологических режимов к конкретной печи
5.5. Адаптация рациональных параметров технологических режимов к изменению условий эксплуатации печей
5.6. Основные выводы
Заключение
Список литературных источников
ПРИЛОЖЕНИЕ

С помощью комплексного метода авторами одновременно измерялись температура, плотность тока и скорость схода шихты в разных точках ванны, величина перемещения электродов, электрические и технологические параметры. Метод применяли для исследования режимов работы печей как бесшлаковой [119,120], так и шлаковой технологий [121,122]. Результатами комплексных исследований явилось выявление основных закономерностей изменения параметров режимов технологии и причин отклонения хода процесса от нормального уровня. Однако существенным недостатком метода является то, что его применение сопряжено с использованием специального оборудования (зондов, большого числа измерительных приборов) и высокой трудоемкостью проведения эксперимента, исключающих его использование в целях оперативного контроля состояния процесса. Очевидно, что решение задач оптимизации, контроля и управления процессом должно быть в большей мере ориентировано на разработку и применение косвенных методов оценки его состояния.
Давно наметившиеся тенденции снижения качества шихтовых материалов (руд и восстановителей) и резкое уменьшение активного сопротивления ванны, обусловленного ростом единичной мощности печей, определили среди направлений оптимизации замену части дорогостоящего углеродистого восстановителя на менее дорогой; подбор оптимального химического и фракционного состава углеродистой части шихты, обеспечивающего максимальное активное сопротивление ванны; определение оптимального уровня заглубления электродов в шихту и характера их перемещения в циклах плавки; исследование влияния коэффициента избытка углерода в шихте на показатели процесса; выбор оптимальных параметров электрического режима. Результаты этих исследований приведены в работах В.П. Воробьева, проведенных им в соавторстве со специалистами Серовского завода ферросплавов и ВНИИЭТО [123-128].
В частности отмечено, что для бесшлаковых процессов высота загрузки ванны шихтой должна составлять 0.8-1.0 ее глубины; коэффициент избытка углерода в исходной шихте следует поддерживать в пределах от 1.07 до 1.08; глу-