Управление с настраиваемой моделью процессом графитации электродов в печи прямого нагрева

• Автор: Шкуланов, Евгений Евгеньевич
• Шифр специальности: 05.13.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Новочеркасск
• Количество страниц: 150 с. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение

Глава 1. Анализ проблемы управления печами прямого нагрева.

1.1. Анализ технологического процесса графитации

1.2. Анализ режимов и параметров графитации в печах прямого нагрева

1.3. Анализ способов управления процессами графитации.

Выводы по главе 1.

Глава 2. Математическое моделирование процесса графитации в печи прямого нагрева

2.1. Методология математического моделирования тепловых полей с использованием метода элементарных энергетических балансов

2.2. Анализ агрегата графитации как объекта моделирования.

2.3. Построение алгоритма математического моделирования процесса графитации.

2.4. Исследование температурного поля печи графитации с помощью математической модели процесса.
Выводы по главе 2.
Глава 3. Синтез функциональной и алгоритмической структур системы управления процессом графитации в печах прямого нагрева
3.1. Построение функциональной структуры системы управления процессом графитации.
3.2. Построение алгоритмической структуры системы управления процессом графитации.
3.3. Исследование характеристик системы управления с моделью
3.4. Промышленное применение системы управления процессом графитации с моделью.
Выводы по главе 3.
Глава 4. Методы и средства экспериментальных исследований процесса графитации в печах прямого нагрева
4.1. Разработка методики проведения экспериментов
4.2. Анализ результатов экспериментальных исследований
4.3. Внедрение результатов диссертационной работы.
Заключение
Список литературы


Наряду с температурой и газовой фазой значительную роль в процессе графитации играют внутренние напряжения. Как выявили авторы работы [9] пластическая деформация при высоких температурах и направленных внешних нагрузках значительно увеличивает скорость графитации. Т. Нода и Н. Като [] также отмечают, что под давлением процесс формирования структуры графита смещается в сторону более низких температур обработки, а А. С. Котосонов [] показал принципиальную возможность получения под высоким давлением графита из углеродистых материалов не графитирующихся при обычных условиях. Процесс графитации проводят в специальных электрических печах. В зависимости от конструкции печи изменяется и технологический режим. В настоящей работе исследуются в качестве объекта управления печи графитации прямого нагрева (ППН) или их еще называют печами Кастнера. Последняя представляет собой электрическую печь сопротивления, где углеродистые заготовки, выступающие в качестве элемента конструкции печи, являются активным электрическим сопротивлением. Для увеличения производительности создаются различные конструкции ППН, в которых одновременно подвергаются графитированию несколько углеродистых заготовок. Для построения электрической цепи из нескольких заготовок применяется последовательная, параллельная и параллельно-последовательная схемы соединений. По способу расположения заготовок ППН можно разделить на горизонтальные или вертикальные. Разработаны конструкции печей, как для первого, так и для второго способов, подробно конструкции ППН описаны в [8]. В промышленности получили распространение печи с горизонтальным расположением заготовок. В частности, на одном из крупнейших, Новочеркасском электродном заводе, применены многокамерные печи графитации прямого нагрева с горизонтальным расположением заготовок при параллельно-последовательной схеме их соединения. Удельный расход электроэнергии в таких печах меньше на -% по сравнению с графитацией в печах других типов и составляет примерно кВт-ч/т. Кроме того, как показывает практика эксплуатации электродов в электросталеплавильных печах, удельный расход электродов на тонну стали, сделанных по одной и той же технологии, но отграфитированные в печах прямого нагрева, гораздо меньше, чем удельный расход электродов, прошедших графитацию традиционным методом (см. Челябинском металлургическом комбинате). Таким образом становится очевидным тот факт, что графитация электродов в печах прямого нагрева позволяет существенно уменьшить расход технологической электроэнергии и повысить качество рабочих концов электродов и поэтому имеет лучшие технико-экономические показатели по сравнению с графитацией в печах других типов. Загрузка ППН состоит из ряда последовательных операций: подготовка обожженного углеродистого материала, подготовка подины, укладка изделий, загрузка теплоизоляционной шихты. Подготовка обожженного углеродистого материала для процесса графитирования в печах прямого нагрева заключается в плоской обработке торцевых поверхностей изделий. Качество механической обработки торцов электродов определяет качество электрического соединения между отдельными электродными заготовками, образующими свечу в графи-тировочной печи прямого нагрева. Кроме механической обработки торцов, для обеспечения надежного электрического контакта между заготовками, подготавливаются специальные резистивные прокладки. На подину укладывают ровный слой теплоизоляции. В качестве теплоизоляции применяют смесь из тонко измельченных углеродистых материалов, обладающих высокой огнеупорностью, высоким электросопротивлением и малой теплопроводностью. Как правило смесь состоит из коксовой мелочи, антрацитового штыба и оборотной шихты. На рис. На ровный слой теплоизоляции - 5, с помощью подвешенных на универсальном кране специальных клещей, укладываются обожженные заготовки - 2. Заготовки укладываются парами таким образом, чтобы торцы следующей пары заготовок контактировали с торцами предыдущей. Для обеспечения надежного электрического контакта, между торцами изделий укладываются резистивные прокладки.