Исследование процесса обжига электродной продукции в многокамерных печах и разработка системы оптимального управления

• Автор: Сошкин, Григорий Станиславович
• Шифр специальности: 05.13.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Владикавказ
• Количество страниц: 178 с. : ил.

Введение

1 .СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ОБЖИГА ЭЛЕКТРОДНОЙ ПРОДУКЦИИ

1.1. Влияние качества электродной продукции на техникоэкономические показатели металлургического производства
1.2. Технология электродного производства и влияние процесса обжига на качество электродных материалов
1.3. Анализ работ по математическому моделированию показателей качества обожженной продукции

1.4. Конструкции обжиговых печей

1.5.Уровень автоматизации процесса обжига электродной продукции Обсуждение результатов и выводы по главе
2. ИССЛЕДОВАНИЕ И МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ПИРОЛИЗА ЭЛЕКТРОДНОЙ ПРОДУКЦИИ
2.1. Проведение лабораторных экспериментальных исследований пиролиза электродных заготовок
2.2. Разработка и идентификация математической модели кинетики выделения летучих при обжиге зеленых заготовок

Обсуждение результатов и выводы но главе

3. ИССЛЕДОВАНИЕ И МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ ЭЛЕКТРОДНОЙ ПРОДУКЦИИ ПРИ ОБЖИГЕ
3.1. Проведение промышленного эксперимента по исследованию тепловых процессов протекающих при обжиге в условиях действующего производства
3.2. Математическое моделирование температуры электродной продукции при обжиге
3.3. Пути снижения энергозатрат при обжиге
Обсуждение результатов и выводы по главе
4. РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ ФОРМИРОВАНИЯ КАЧЕСТВА ЭЛЕКТРОДНОЙ ПРОДУКЦИИ.
4.1. Разработка статистической математической модели формирования качества
4.2. Разработка детерминированной математической модели формирования качества
4.3. Разработка нейросетевой математической модели формирования качества
4.4.Сравнительный анализ математических моделей различных классов
Обсуждение результатов и выводы по главе
5. РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ ОПТИМАЛЬНОГО УПРАВЛЕНИЯ ОБЖИГА ЭЛЕКТРОДНОЙ ПРОДУКЦИИ В МНОГОКАМЕРНЫХ ПЕЧАХ ЗАКРЫТОГО ТИПА.
5.1.Разработка критерия и математического описания объекта управления
5.2. Разработка структуры системы управления
5.3. Имитационное моделирование системы управления
обжигом с человеком оператором в цепи обратной связи
5.4. Синтез и имитационное моделирование системы
управления обжигом с оптимальным ГТИД регулятором
5.5. Синтез и имитационное моделирование системы управления обжигом с нейросетевым прогнозирующим контроллером
5.6. Комплекс технических средств для реализации системы управления
Обсуждение результатов и выводы по главе
6. ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ
7. БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
8. ПРИЛОЖЕНИЯ
ВВЕДЕНИЕ.
Во введении обоснована актуальность темы диссертационной работы, сформулированы цели и задачи исследования, обоснованы научная новизна и практическая ценность исследований, приведены сведения об апробации работы и публикациях, представлены основные научные результаты, полученные в ходе выполнения работы.
Актуальность


Сравнительный анализ требований к качеству обожженных анодов показывает, что регламентируемые действующими ТУ показатели не отвечают современным стандартам. Анализ качества обожженных изделий проводится в соответствии с известными методиками. Так действительная плотность определяется пикнометрическим методом на средней пробе кипячением в этиловом спирте в пикнометре. Погрешность метода 0 Кажущаяся или объемная плотность определяется делением массы цилиндра диаметром и высотой мм на его объем. Погрешность определяется величиной 0 Удельное электросопротивление измеряется методом вольт амперметра на определенном участке образца диаметром и длиной 0мм при пропускании через него постоянного тока силой А. Точность измерения составляет 0 Предел прочности на сжатие производится раздавливанием цилиндрического образца мм на гидравлическом прессе с фиксацией давления в МПа при котором происходит разрушение образца. Анализ реакционной способности электрода в токе СОг по ТУ существенно не отличается от метода фирмы , однако аппаратурное оформление и условия проведения анализа значительно разнятся. Результаты, полученные по ТУ и I , оказываются несопоставимыми. Реакционная способность в воздухе у нас не контролируется, как и ряд других параметров. Как же влияют показатели качества на эффективность технологического процесса применяющего обожженные электродные материалы. Единичные зависимости и качественные оценки влияния свойств электродных материалов, полученные рядом исследователей, не могли окончательно прояснить данную ситуацию. С 4СЕ1. ВТ 0 1. АР1. ТС 1. С фактор конструкции электролизера, СЕ выход по току, ВТ температура электролиза, АР воздухопроницаемость, ТС теплопроводность анодов, реакционная способность анода в токе С, реакционная способность анода в воздухе. Авторы указывают на уровень надежности формулы 1 в 2 при доверительной вероятности , что, безусловно, придает данному исследованию важнейшее значение. Реальные значения параметров приведенных в формуле I имеют следующие значения 0 0 кгт , С, СЕ 0. ВТ 5 0 С, , , ТС К, АР 00 пРт. С, и реакционная способность анода в воздухе. По 0 С реактивность тестируется выдержкой пробы диаметром мм и длиной мм в течении 7 часов при 0 С в атмосфере С При этом масса оставшейся пробы определяет остаток С реактивности. Типичные значения . Остаток воздушной реактивности определяется на аналогичном образце при нагревании в инертной атмосфере при 0 С, а затем охлаждается с темпом Счас до 0 С в воздушном потоке с расходом 0 лчас. Воздушная проницаемость определяется измерением времени, необходимого для того, чтобы некоторое количество воздуха прошло через пробу с диаметром мм и высотой мм. Результат выражается в нанопермах нПм 1 Дарси 9 Хорошие аноды имеют величину АР в пределах 05 нПм. В работе в соответствии с формулой 1 проведена оценка расхода анода для одного типа электролизера с различными свойствами анодов. При уменьшении СЯЯ на 5, АКК на и увеличении АР на 0. Гм в связи с добавлением в рецепт анодов мягких огарков расход анода 0 увеличился на кгт, дополнительные издержки за счет высокого расхода анодов с проблемами качества составили тА1, суммарное влияние на издержки равнозначны тА1 или 1 млн. А1. Для определения взаимосвязи показателей качества электродов контролируемых по нашим ТУ со свойствами, определяющими работу анода, т. АР, АЯЯ, СЯИ. В литературе приведена зависимость воздушной проницаемости от объемной плотности анода. Эта зависимость представлена на рисунке 1. Рисунок 1. Влияние объемной плотности на воздушную проницаемость. Влияние на С и воздушную реактивность кокса структуры и пористости изучалось в работе . Истинная плотность использовалась как параметр, представляющий структуру, а объемная плотность пористость. Характерные зависимости между этими параметрами представлены на рисунках 1. Увеличение истинной плотности электрода т. С реактивности или увеличению остатка реактивности СЯК. В соответствии с выражением 1 увеличение истинной плотности положительно влияет на снижение расхода анода. Влияние пористости на реакционную способность в токе С можно оценить через объемную плотность.