Повышение эффективности доменной плавки на основе рационального выбора состава шихты

• Автор: Перминов, Алексей Игоревич
• Шифр специальности: 05.16.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 158 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

ОСНОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Глава 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА, ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ

ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ

1.1. Особенности работы доменных печей в

современных условиях

1.2. Математическое моделирование в исследовании

доменного процесса

1.3. Модельные системы поддержки принятия решений в

доменном производстве

1.4. Задачи диссертационного исследования
Глава 2. ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ СТРУКТУРА МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ВЫБОРА СОСТАВА ЖЕЛЕЗОРУДНОГО СЫРЬЯ И ФЛЮСОВ
2.1. Физическая постановка задачи, декомпозиция
2.2. Оценка физикохимических свойств железорудного сырья и моделирование их влияния на показатели доменной плавки
2.3. Моделирование влияния физикохимических и
физикомеханических свойств кокса на показатели доменной плавки
2.4. Выводы
Глава 3. МОДЕЛЬ ВЫБОРА СОСТАВА ЖЕЛЕЗОРУДНОГО
СЫРЬЯ И ФЛЮСОВ В АГЛОДОМЕННОМ ПРОИЗВОДСТВЕ
3.1. Модель расчета свойств агломерата
3.2. Моделирование свойств первичного шлака
3.3 Моделирование свойств конечного шлака
3.4. Моделирование газодинамического режима
доменной плавки
3.5. Метод выбора оптимального состава шихты
3.6. Выводы
Глава 4. РЕАЛИЗАЦИЯ КОМПЛЕКСА ЗАДАЧ ВЫБОРА
СОСТАВА ШИХТЫ И ДУТЬЕВЫХ ПАРАМЕТРОВ
4.1. Принципы построения и особенности
функционирования программного обеспечения
4.2. Реализация системы выбора состава железорудного
сырья и флюсов.
4.3. Примеры решения некоторых технологических задач
4.4. Выводы
ОСНОВНЫЕ НАУЧНЫЕ И ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕЗУЛЬТАТЫ
ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
ПРИЛОЖЕНИЯ
Приложение 1. Акт внедрения пакета на ОАО ММК
Приложение 2. Акт внедрения диссертационной
работы в учебный процесс
А ОСНОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ содержание золы в коксе,
В основность шлака, доли ед.
содержание серы,
9 эквивалентный диаметр куска шихты, мм
порозность слоя кокса, м3м
Тип температуры начала плавления железорудных материалов, С
Тг температуры расплавления железорудных материалов, С
Т 1 кг температура кристализация шлака, С
Ьв.м высота слоя вязкопластического состояния материалов, м
и выход шлакообразующих, тт
К расход дутья, м3мин
Рш масса шихты в печи, т
Рг подъемная сила газового потока, т
силы трения материалов о стенки печи, т
АР перепад давления газов при ею движении через слой шихты, Па
Ржпг удельный расход рудного материала, кгт чугуна
коэффициент распределения серы
Сэ эквивалентное содержание углерода в чугуне,
коэффициент активности серы в чугуне
е теоретический выход чугуна, тт
степень прямого восстановления железа, доли ед.
масса серы, поступившая в печь, тт чугуна
п, вязкость шлака при температуре шлака , пуаз
степень улетучивания серы, доли
пКГ о теплоемкость колошникового газа при его температуре, кДжм3К
гГ насыпная масса шихты, тм
СУ степень уравновешивания шихты газом,
СУкр критическая степень уравновешивания шихты газом, .
i xi системы управления технологий,
исполнения производства. i программируемый логический контроллер.
vi iii сбор данных и диспетчерское
управление. ii i Унифицированный язык моделирования.
АСУ Автоматизированная система управления.
АСУП Автоматизированная система управления предприятием.
АСУТП Автоматизированная система управления технологическим процессом
ЖРМ Железорудные материалы.
ЖРС Железорудное сырье.
ИС Информационная система.
КИПиА Контрольноизмерительные приборы и автоматика.
ЛПР Лицо, принимающее решение.
ООП Объектноориентированное программирование.
ПК Персональный компьютер.
СУБД Система управления базой данных.
СУБМ Система управления базой моделей.
УСО Устройство связи с объектом.
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность


По мнению ведущих отечественных и зарубежных ученых и производственников, перспективы развития массовой металлургии связаны именно с доменным процессом и интегрированной классической схемой подготовка сырья доменная печь конвертер . При вдувании в фурменные очаги пылеугольного топлива, горячих продуктов газификации угля возможно снижение расхода кокса до 0 кгт на большинстве доменных печей. Такое развитие доменной плавки настолько укрепляет ее определяющие позиции в металлургии, что в обозримой перспективе альтернативных путей пока не предвидится . Современная доменная печь объемом м3 в сутки выдает тыс. Для производства этого количества чугуна в печь надо подать тыс. Лучшие отечественные доменные печи, оснащенные современными системами автоматизации, характеризуется расходом кокса примерно кгт чугуна при минимально теоретически допустимом около 0 кгт чугуна и удельной производительностью по чугуну 2,,7 тм3 сут. За рубежом ряд крупных доменных печей работают с расходом кокса кгт чугуна при удельной производительности 2,,9 тм3 сут. Естественно, что такая огромная концентрация мощности в одном технологическом агрегате и в доменном цехе в целом, не имеющая аналогов не только в металлургии, но и других областях техники, требует научно обоснованных, безошибочных методов управления доменным процессом. Наиболее важными задачами совершенствования доменного процесса являются сокращение расхода кокса, повышение качества продукции, повышение безопасности производства. Решению вышеизложенных задач способствует внедрение современных информационномоделирующих систем, совершенствование методов управления доменной плавкой. Современные тенденции по созданию и развитию АСУТП доменных печей характеризуются последовательным оснащением всех печей надежными средствами измерений и контроля, компьютерной техникой, дальнейшим применением передовых системотехнических решений. Анализ уровня автоматизации доменных печей металлургических предприятий России позволяют выделить в число лидеров ОАО Магнитогорский металлургический комбинат, ОАО Северсталь, ОАО Новолипецкий металлургический комбинат, ОАО Нижнетагильский металлургический комбинат, ОАО Западносибирский металлургический комбинат . Каждый уровень рис. Первый, нижний уровень. Инструментальная система на базе КИПиА. Представляет собой набор датчиков, исполнительных механизмов и других устройств, предназначенных для сбора первичной информации и реализации управляющих воздействий. Этот уровень называется I I, вводвывод. Второй уровень. Уровень предназначен для непосредственного управления производственным процессом с помощью различных устройств связи с объектом УСО, программируемых логических контроллеров i . Третий уровень. Супервизорная система, называемая vi iii буквально сбор данных и диспетчерское управление. На уровне v осуществляются диспетчеризация систем сбора данных и оперативное управление технологическим процессом, принимаются тактические решения, прежде всего направленные на достижение стабильности процесса. Четвертый уровень. Подсистема управления комплексом доменных печей. Уровень i xi или системы управления технологиями, исполнения производства. Этот уровень выполняет упорядоченную обработку и хранение информации о ходе процессов в различных доменных печах цеха, обеспечивает управление комплексом доменных печей цеха в целом, а также является источником необходимой информации в реальном времени для более высокого, самого верхнего уровня управления. Данный уровень характеризуется необходимостью решения задач оперативной упорядоченности первичной информации из цеха и передачи этой информации на верхний уровень планирования ресурсов всего предприятия. Решение этих задач на данном уровне управления обеспечивает оптимизацию управления ресурсами цеха как единого организационнотехнологического комплекса по заданиям, поступающим с верхнего уровня, и при оперативном учете текущих параметров, определяющих состояние объекта управления. Сбор данных и нспссродстесопс управление, ссноввнмье а ислопьэоеэмии дэтчикоп. V1 VV. С ете юг сСсодос3з УтИтеИптэге аиртутииноры. УуттсИ. СТОГИС4ХО . V4. СУБД v. X грцвуид. ДР 1ЗШЫ1. Х. . Рис.