Разработка математических моделей для динамического прогнозирования показателей процесса деванадации природнолегированных чугунов в конвертерах с воздушным и кислородным дутьем

• Автор: Гуляев, Александр Владимирович
• Шифр специальности: 05.16.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 177 с. : ил.

1.1. Роль ванадия и ванадиевая отрасль России.

1.2. Технология передела ванадиевых чугунов Чусовского металлургического завода.

1.3. Технология передела ванадиевых чугунов НТМК.

1.4. Постановка научной задачи исследования

1.5. Постановка практической задачи исследования

ГЛАВА 2. АНАЛИЗ КОНВЕРТЕРНОГО ПЕРЕДЕЛА ВАНАДИЕВЫХ ЧУГУНОВ КАК ОБЪЕКТА

УПРАВЛЕНИЯ.

2.1. Применение термодинамики необратимых процессов для

описания процессов в конвертере

2.2 Основные подсистемы объекта управления.

2.2.1 Подсистема Газовая струя шлакометаллический расплав

2.2.1.1. Нижняя продувка
2.2.1.2. Верхняя продувка.
2.2.2. Подсистема Реакционная зона.
2.2.3. Подсистема Шлаковый расплавметаллический
расплав
2.2.4 Подсистема Футеровка конвертерашлако
металлический расплав.
2.2.5. Подсистема Твердые охладители шлакометаллический расплав.
2.2.6 Подсистема Шлакометаллический расплав внешняя среда.
2.2.7 Подсистема Газовая струя атмосфера конвертера
2.3. Управляющие воздействие и их влияние на ход
процесса
ГЛАВА 3. СИНТЕЗ ПРОГРАММНОГО КОМПЛЕКСА ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ КОНВЕРТОРНОГО ПЕРЕДЕЛА ВАНАДИЕВЫХ ЧУГУНОВ.
3.1. Общая структура программного комплекса и взаимосвязи составляющих его математических моделей
3.2. Алгоритмы расчета профиля конвертера.
3.3. Алгоритмы расчета дутьевых устройств.
3.4. Математическая модель взаимодействия газовых струй с конвертерной ванной при нижней продувке.
3.5. Математическая модель взаимодействия газовых струй с конвертерной ванной и атмосферой конвертера при верхней продувке
3.6. Математическая модель процессов ассимиляции жидкой ванной твердых шихтовых материалов и добавок.
3.7. Расчет температуры в реакционной зоне конвертеров с нижним и верхним дутьем.
3.8. Математическая модель окисления примесей в реакционной зоне
3.9. Математическая модель окисления примесей в зоне металлшлак.
3 Тепловой и материальный балансы конвертерной плавки
ГЛАВА 4. РЕАЛИЗАЦИЯ ПРОГРАММНОГО КОМПЛЕКСА КОНВЕРТЕР, ПРОВЕРКА АДЕКВАТНОСТИ И АНАЛИЗ ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ.
4.1. Реализация программного комплекса.
4.2. Методы адаптации математических моделей программного комплекса.
4.3. Проверка адекватности программного комплекса по данным ЧусМЗ.
4.4. Проверка адекватности программного комплекса по данным НТМК
4.5. Перспективные области применения программного комплекса
4.5.1 .Управление технологическими процессами.
4.5.2.Формирование стратегии и тактики развития производства
4.5.3.Научные исследования
4.5.4. Применение программного комплекса в учебном процессе
5. Заключение и выводы
6. Список литературы
7. Приложения.
ВВЕДЕНИЕ


Сложившуюся на данный момент в России технологию получения феррованадия, можно описать следующим образом на Качканарском горнообогатительном комбинате КГОК добывается и обогащается руда. Затем концентрат подвергается агломерации и в доменных печах НТМК и ЧусМЗ выплавляется ванадиевый чугун, содержащий 0,0,6 V. НТМК или обогащенным воздушным ЧусМЗ дутьем с получением товарного ванадиевого шлака, затем в другом кислородном конвертере НТМК или мартеновской печи ЧусМЗ, из полупродукта выплавляется сталь. После этого в ферросплавных цехах ОАО ЧусМЗ и ОАО ВанадийТулачермет из ванадиевого шлака после гидрометаллургической переработки получают техническую пятиокись ванадия, которая является основой шихты для выплавки феррованадия силикоалюмотермическим способом, а также используется в других отраслях. По такой дуплексной технологии работают металлургические предприятия в России, Китае, ЮАР, Новой Зеландии. Часть ванадия получают непосредственно из ванадийсодержащих титаномагнетитовых руд гидрометаллургическим путем обжиг руд с добавками, выщелачивание, осаждение ванадатов аммония. По такой схеме работают несколько заводов в ЮАР и Новой Зеландии. В основной технологической схеме ключевым звеном является получение ванадиевых шлаков. Оба варианта дуплекс процесса технологии ЧусМЗ и НТМК, несмотря на многолетнюю практику, не лишены ряда недостатков, которые будут более подробно рассмотрены ниже в соответствующих разделах. В настоящее время, по мнению ряда исследователей 5, , наиболее подходящим агрегатом для деванадации является конвертер с нижним кислородным дутьем. Технология передела ванадиевых чугунов Чусовского металлургического
Рудной базой для выплавки ванадийсодержащих чугунов в России являются бедные титаномагнетитовые руды Кусинского, Первоуральского и Качканарского месторождений, в них содержится 0,0, УгСЬ, Рбобщ Руды подвергается многостадийному обогащению на Качканарском ГОКе до 0,0, У5, Реобш Затем в доменных печах выплавляется ванадиевый чугун, содержащий 0,0,6 ванадия. Выплавка чугуна осуществляется в доменном цехе ЧусМЗ, имеющем две доменные печи объемом 7 и м3. Выплавку чугуна производят из качканарского титаномагнетитового сырья, неофлюсованных окатышей и высокоосновного агломерата КГОКа. Потери ванадия в доменном переделе достигают с доменным шлаком и с металлическими корольками . Чугун, получаемый в доменных печах ЧусМЗ, содержит 4,,7, углерода, 0,0,4 марганца, 0,,4 кремния, 0,,5 фосфора, 0,,0 серы, 0,0, хрома, 0,,5 ванадия, 0,0, титана. Для наглядного представления о распределении компонентов чугуна были построены нормированные полигоны частот , приведенные на рис. На рис. Ка, эксцесса Г и ошибки определения Ч и И этих величин. По соотношению значений этих величин и ошибок их определения сделаны выводы о возможности считать рассматриваемые распределения компонентов соответствующими нормальному закону распределения. На рис. Рис. Распределение массовой доли углерода в чугуне доменной печи 1 Ка1,, И0,, Г2,, И0,. Распределение нельзя считать нормальным. Рис. Распределение массовой доли марганца в чугуне доменной печи 1 Ка0. И0. Г0. И0 Распределение близко к нормальному. Рис. Распределение массовой доли кремния в чугуне доменной печи 1 Ка0,,Ч0,, Г0,, И0,. Распределение нельзя считать нормальным по величине Ка, оно близко к нормальному по величине Г. Рис. Распределение массовой доли ванадия в чугуне доменной печи 1 Ка0. Г0. И0 Распределение близко к нормальному по значению Г, его нельзя считать нормальным по величине Ка. Рис. Распределение массовой доли углерода в чугуне доменной печи 2 Ка0,,,, Г0,, И0,. Распределение близко к нормальному. Рис. Распределение массовой доли марганца в чугуне доменной печи 2 Ка1. Г1. И0 Распределение нельзя считать нормальным. Рис. Распределение массовой доли кремния в чугуне доменной печи 2 Ка0,8,,, Г0,,И0,. Распределение нельзя считать нормальным по величине Ка, оно близко к нормальному по величине Г. Рис. Распределение массовой доли ванадия в чугуне доменной печи 2 Ка0. Г0. И0 Распределение нельзя считать нормальным по величине Ка, оно близко к нормальному по величине Г.