Разработка теоретических основ поведения шихтовых материалов доменной плавки для информационного обеспечения математической модели загрузки доменной печи

• Автор: Михин, Роман Александрович
• Шифр специальности: 05.16.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 176 с. : ил.

Введение

1 Загрузка шихтовых материалов и контроль их

распределения в доменной печи

1.1 Управление загрузкой шихтовых материалов в доменную печь

1.1.1 Бесконусное загрузочное устройство

1.1.2 Математическая модель загрузки доменной печи

1.1.3 Перечень физических феноменов, учитываемых

в модели загрузки

1.1.4 Метод крупных частиц

1.2 Контроль параметров доменной печи при помощи зондов

1.2.1 Сканирующие зонды

1.2.2 Система непрерывного сканирующего зондирования
1.2.3 Автоматическая зондовая система для измерения распределения кокса в доменной печи
1.2.4 Автоматическая зондовая сканирующая система
на заводе ЕКО Германия
КЗВыводы по разделу
2 Теоретические основы математической модели загрузки
и автоматической зондовой сканирующей системы
2.1 Теория иерколяции
2.1.1 Основные понятия теории перколяции
2.1.2 Перколяция как критическое явление
2.1.3 Критические показатели и масштабная инвариантность
2.1.4 Основные постулаты теории перколяции для сыпучих систем
2.2 Моделирование поведения частиц внутри
столба шихтовых материалов
2.2.1 Изучения процесса перколяции реальных
шихтовых материалов на заводе ЕКО
2.3 Углы откоса
2.4 Порозность многокомпонентных сыпучих смесей
2.5 Выводы по разделу
3 Исследование порозности сыпучих многокомпонентных смесей
3.1 Проведение лабораторных опытов по измерению порозности сыпучих многокомпонентных смесей
3.1.1 Описание оборудования
3.1.2 Проведение экспериментов
3.1.3 Обработка результатов эксперимента
3.2 Выводы по разделу
4 Изучение свойств сыпучих шихтовых материалов
4.1 Опыты по измерению электрического сопротивления смесей
металлических электропроводных шаров ШЭПМ диаметром 8 мм имитирующих кокс и металлических неэлектропроводных шаров ШНЭПМ диаметром 4,5 мм имитирующих железорудные материалы, представляющих собой близкие к идеальным сыпучие
смеси с коэффициентом формы равным 1
4.1.1 Описание оборудования
4.1.2 Проведение экспериментов
4.1.3 Математическая обработка полученных результатов
4.2. Опыты по измерению электрического сопротивления смесей металлических электропроводных шаров ШЭПМ диаметром 8 мм имитирующих кокс и неэлектропроводных шаров ШНЭПМ диаметром 4,5 мм имитирующих железорудные материалы, представляющими собой близкие к идеальным сыпучие смеси с
коэффициентом формы равным 1 с использованием
дополнительного уплотнения
4.2.1 Описание оборудования
4.2.2 Проведение экспериментов
4.2.3 Математическая обработка полученных результатов
4.3. Опыты но измерению электрического сопротивления смесей шихтовых материалов кокса и агломерата в условиях
лаборатории МИСиС
4.3.1 Описание оборудования
4.3.2 Проведение экспериментов
4.3.3 Математическая обработка полученных результатов
4.4 Определение среднего размера кластера кокса
4.5 Статистическая обработка результатов лабораторных исследований
4.6 Выводы по разделу 8 5 Разработка датчика вида шихтовых материалов и его градуировка
в условиях ОАО I
5.1 Промышленные опыты по измерению электрического сопротивления смесей шихтовых материалов кокса и агломерата
в доменном цехе 1 на ОАО I ОАО I
5.1.1 Описание оборудования для градуировки
5.1.2 Проведение опытов
5.1.3 Математическая обработка полученных результатов
5.2 Сравнение полученных результатов с результатами промышленных опытов на заводе ЕКО Германия
5.3 Выводы по разделу
Заключение и выводы по работе
Публикации по материалам диссертации
Список использованных источников


Эффективность применения ЬЗУ может быть увеличена при оснащении печи современными средствами контроля распределения шихты и газов профилемерами, термов изорам и, устройствами измерения температуры, определения химического состава и давления газов по радиусу и окружности печи, а также современными автоматизированными системами диагностики состояния и режимов работы оборудования . Применение БЗУ позволяет уменьшить эксплуатационные затраты, повысить степень использования энергии газов и уменьшить расход кокса. Дальнейшее совершенствование конструкций и основных параметров узлов и механизмов БЗУ требует изучения особенностей их работы и взаимодействия, расчета траекторий движения потока шихты и отдельных фракций, разработки новых способов управления радиальным и окружным распределением шихты и методов их расчета. Эффективность применения БЗУ определяется двумя составляющими уменьшением эксплуатационных, особенно ремонтных, затрат и уменьшением расхода энергоносителей путем более гибкого управления распределением шихты и газового потока по сечению печи. БЗУ и требует лишь соблюдения правил эксплуатации и ремонта, то для реализации второй составляющей необходимы определенные усилия и высококвалифицированное технологическое управление ходом печи. Установка БЗУ на всех вновь строящихся и реконструируемых печах стала одним из перспективных направлений повышения эффективности доменного производства. Дальнейшее совершенствование их конструкций, режимов работы и выбор оптимальных параметров может осуществляться на основе результатов исследования и расчета механизмов, режимов их работы и движения шихты при ее загрузке. Высокая эффективность применения БЗУ может быть достигнута при квалифицированном технологическом сопровождении и применении современных средств автоматического контроля и управления . Математическая модель загрузки доменной печи рисунок 1. БЗУ фирмы Пауль Вюрт. С помощью модели загрузки производится визуализация распределения шихтовых материалов в пространстве доменной печи с оценкой формы и положения зоны плавления и других характеристик распределение порозности и рудной нагрузки по радиусу доменной печи. Технологические режимы разрабатываются персоналом доменных цехов на основе итерационного поиска наилучших систем загрузки доменной печи. При этом системная структура соответствует человекомашинной системе управления с человекомоператором в цепи обратной связи. Математическая модель загрузки выполнена в виде программноаппаратурного комплекса, защищнного от несанкционированного доступа, и может быть установлена на любой доменной печи, оснащнной БЗУ фирмы Пауль Вюрт после процедуры адаптации к условиям данной печи. Практическое применение математической модели уменьшает риск при подборе новых эффективных систем загрузки и сводит к минимуму или исключает вовсе ошибки технологического персонала при управлении доменным процессом благодаря эффекту прозрачности пространства доменной печи . Рисунок 1. Математическая модель загрузки. Практическое применение математической модели загрузки позволяет технологическому персоналу производить утилизацию шихтовых материалов с пониженными металлургическими свойствами мелкие фракции кокса и агломерата и сократить, либо исключить вовсе, количество пробных неудачных систем загрузки, сопряженных с перерасходом кокса . Перемещение элементарных порций шихтовых материалов при их падении на поверхность засыпи. Метод математического моделирования поведения сыпучих хаотических систем относится к группе численных методов крупных частиц , т. Для воспроизводящего моделирования распределения шихтовых материалов в доменных печах используется аналог численного метода крупных частиц. За1рузка материалов при движении лотка от стенки печи к центру и от центра к стенке, в том числе загрузка материалов между станциями. Действие силы Кориолиса при движении материалов но лотку БЗУ точка отрыва материалов от края лотка. Форма траектории шихтовых материалов, определяемая по двум экспериментально точкам, измеряемых балками на двух уровнях, либо по результатам видеосъмок. Моделирование траектории шихтовых материалов на лотке и в свободном падении после точки отрыва от лотка производится с помощью формальных уравнений, в частности квадратичных полиномов.