SU1186645A1 - Способ управлени технологическим процессом на участке подготоки чугуна дл отливки изложниц - Google Patents

Abstract

СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМ ПРОЦЕССОМ НА УЧАСТКЕ ПОДГОТОВКИ ЧУГУНА ДЛЯ ОТЛИВКИ ИЗЛОЖНИЦ, включающий перелив чугуна из чугуновозного ковша в миксер-отстойник или промежуточный ковш с последующим переливом ,в миксер-отстойник, ввод в миксер-отстойник или промежуточный ковш ферросплавов в зависимости от химического состава чугуна, выпуск чугуна в заливочные ковши и дальнейшее рафинирование продувкой нейтральным газом с длительностью, , определ емой по разности между исходной и требуемой дл  заливки температурами чугуна, отличающийс  тем, что, с целью повышени  производительности участка, повьш1ени  качества чугуна и снижени  расхода ферросплавов, предварительно порционно смешивают чугун из одновременно поступивших на участок чугуновозных ковшей в промежуточных ковшах или в миксерах-отстойниках .и при несоответствии химического состава чугуна заданному значению ввод т ферросплавы на установках дл  рафинировани , причем смешивание чугуна из чугуновозных ковшей и присадку ферросплавов осуществл ют в пропорции, определ емой из решени  следующей задачи линейного программировани  к f/i, млз Ь;..oyj ПГй мЧ .; Й-Г Ч оГ i FeS; FeMn FeMn с- V n геэ t-emn - c 0; JH,W) § Xi,, Z:X.H,; U, ЭО Od m:« OiplMa j .TM . СД M 5 /«7Fesi .-ГеМпч j l Fesr i ReMn j ) тде 1,(Сд,,.-с;:,„,) 4

Description

где rn; - масса чугуна в i -м чугуно воз ном ковше;. К - количество поступивших чугун воэных ковшей-, X , . дол  чугуна из i -го чугуновозного ковша, поступающа  при смешивании в j -и миксер-отстойник, М - количество миксеров-отстойни ков на участкеJ m j - требуема  ,масса чугуна в j-м миксере-отстойнике с заданным содержанием марганца не ниже С ,д„ Л V и кремни  не ниже С Т т/-ТМЭ ХЛ-и ТЛ СГ Т-ГО TJfJT-MrCi { . . rnj - масса чугуна в j -м миксере отстойнике (остаток) перед заливкой порции чугуна из вновь поступивших чугуновозных ковшей , С , ; и : - содержание марга ца и кремни  в остатке чугуна в | миксере-отстойнике; Т - температура чугуна в i -м чу гуновозном ковше; Mn.jCc,;, и Tj - нижние преде лы по содержанию марганца, кремни  и по температуре заливки дл  чугуна из j -го миксера-отстойника); йТ- - суммарное снижение температуры чугуна при переливе из чугуновозного ковша в промежуточный ков затем в миксер-отстойник, за врем  выдержки в миксере, при переливе из миксера в заливочный ковш, а так же во врем  рафинировани  J А Tj - снижение температуры чугуна , за врем  выдержки в миксереотстойнике , а также гфи переливе из миксера в заливочный ковш и за врем  рафинировани : . - температура остатков чугуна - . в J -м миксере-отстойнике m . и m - - масса ферромарганца и ферросилици , присаживаемых в промежуточные ковши или миксерыотстойники соответственно; и С - содержание марганца и кремри  в ферромарганце и ферросилиции соответственно; ,„ и otg; - коэффициент усвоени  Мп и Si при вводе ферросплавов в .промежуточные ковши или миксеры-отстойники QpeMn Qpee; удельное количество тепла, расходуемое на нагрев до температуры жидкого чугуна и растворение в чугуне компонентов ферромарганца и ферросилици  соответственно; С - удельна  теплоемкость жидкого чугуна FeMn FeSi ферромарганца и ферросилици , соответственно; Мп i 5 1 содержание Мп и Si в чугуне i -го чугуновозного ков ...-, .. FeWn Fee; при зтом л ,т и т: определ ют путем приведени  данной задачи линейного программировани  к каноническому виду и решени  ее, напримерJ симплекс-методом.

1

Изобретение относитс  к черной металлургии, конкретно к управлению технологическими процессами в черной металлургии.

Цель изобретени  - повьшгение производительности участка, улучшение качества чугуна и снижение расхода ферросплавов.

Жидкий чугун, использующийс  дл  производства отливок, например изложниц , должен иметь заданный химический состав и температуру перед заливкой в формы. Поступающий на участок чугун в каждом ковше имеет разную температуру и химически

состав, при этом содержание в чугуне таких компонентов, как марганец и кремний, значительно отличаетс  как в меньшую, так и в большую сторону ;

от заданных значений. В зависимости от типа изложниц, требовани  к химическому составу чугуна и температуре его заливки отличаютс . Таким образом, возникает задача получени 

необходимого количества порций

чугуна, отличающихс  по массе, химическому составу и температуре заливки. Задача решаетс  на участ ке, включающем поступающие чугуновозные ковши с жидким передель3 ным чугуном, промежуточные ковши, миксеры-отстойники, установки дл  рафинировани  чугуна и другое обору дование. Обычно на участке имеетс  два-три промежуточных ковша, четыре миксера и одна-две установки дл  рафинировани  чугуна нейтральными газами. К началу технологического продесса подготовки чугуна имеетс  три-четыре чугуновозных ковша с жид ким передельным чугуном. На чертеже изображена система уп равлени  с помощью которой реализуетс  способ. Блок-схема системы управлени  технологическим процессом на участк . подготовки, передельного чугуна первой плавки дл  отливки изложниц содержит чугуновозные ковши 1, промежуточные ковши 2, миксеры-отстойники 3, заливочные ковши 4, установки 5 рафинировани  чугуна в заливочных ковшах нейтральными газами блок 6 определени  массы чугуна в миксере (остаток) перед заливкой чугуна из вновь поступивших чугуновозных ковшей, его химического состава и температуры, блок 7 определе ни  массы, химического состава и температуры чугуна в чугуновозных ковшах, блок 8 расчета режима смеши вани  чугуна из чугуновозных ковшей и коррекции химического состава в промежуточных ковшах или миксерахотстойниках , информационное табло 9 по показани м которого оператор управл ет смешиванием чугуна в миксерах-отстойниках или в промежуточных ковшах и заполнением миксеровотстойников , блок 10 определени  массы hi температуры 7 -i и хи 1 i.K мического состава чугуна пос . ле его выпуска из j -го миксера в заливочный ковш, блок 11 расчета ре жима рафинировани  и коррекции хими ческого состава чугуна в заливочных ковшах и информационное табло 12, п показани м которого оператор управл ет рафинированием чугуна. J Способ может быть реализован при управлении технологическим процессо на участке, включающем не менее дву миксеров-отстойников, одного промежуточного ковша, одной установки ра финировани  чугуна и способном прин ть одновременно не менее двух чугуновозных ковшей. 54 Система управлени  технологическим процессом на участке подготовки передельного чугуна дл  отливки изложниц работает следующим образом. К моменту поступлени  одновременно трех-четырех чугуновозных ковшей емкостью 100 т на участок, включающий два промежуточных ковша емкостью 100 т, четыре миксера-отстойкика емкостью 100 т и две установки дл  рафинировани  чугуна в 60-тонных заливочных ковшах, в систему ввод тс  данные о наличии остатков чугуна в миксерах-отстойниках, его хиксоставе и температуре (т ,Cj,„ ,C5i,j,Tj° блок 6), вводитс  информаци  о потребност х чугуна дл  производства отливок (масса порций, химический состав, температура заливки: № - J Mn,j)s;,jJ;|la также информаци  о массе чугуна, его химическом составе и температуре в каждом из чугуновозных ковшей ( П1- , С .т; блок 7) . Информаци  передаетс  в блок расчета режима смешивани  и коррекции химического состава (блок 8). В блоке 8 решаетс  задача (1)-(9) линейного программировани : , jMS . (1) Х;. «...c..fe. j.MTi V(2) -SM-Ki 4; -- 4.0i j.uTj 43) TIX--P.D Р«МпОр«Мп - .,, Лт -1 .J .i.M)(4) (5) .(6) .0;,.Г«)(7) r O-jTw-(8) .i|-l2Fesr-r Z,.,)«,H,(9) ,,j)i (Чгс,.)) Pi.i-m..(TrT.-6r.). ,.j) br-I-(Cs,i-c:;.i)v . (i-T;-.ti), где m- - масса чугуна в i -ом чугуновозном ковше; . K- количество поступивших чугуновозных ковшей; X дол  чугуна, из i -го чугуновозного ковша, поступающа  при смешивании в j -и миксерi М - количество миксеров-отстойников -на участке J т - требуема  масса чугуна в J-ом миксере с заданным содержанием марганца не ниже и кремни  н ) mj - масса чугуна в j -м миксере (остаток) перед заливкой порции чугуна из вновь поступивших чугуно- . B03iftix ковшей , и , содержание марганца и кремни  в остатке чугуна в -м миксере, Т; - температура чугуна в i -м чугуновозном ковшеi Mn,j Сб;.з и Tj - нижние преде лы по содержанию в чугуне марганца, кремни  и по температуре заливки дл чугуна из J-го миксера-отстойника; йТ: - суммарное снижение темпера туры чугуна при переливе из чугуновозного ковша в промежуточный ковш, затем в миксер-отстойник, за врем  вьщержки в миксере, при переливе из миксера в заливочный ковш,а такж за врем  рафинировани J Л - суммарное снижение температуры чугуна за врем  выдершси в миксере, при переливе из миксера в заливочный ковш, и за врем  рафинир вани  j 7 - температура остатков чугуна в J-м миксере; гп . и - масса ферромарга ца и ферросилици , присаживаемых в промежуточные ковши или миксерыотстойники соответственно . - содержание марганца и кремни  в ферромарганце и ферросилиции соответственно; и , коэффициенты усвое ни  марганца и кремни  при вводе ферросплавов в промежуточные ковпш ипи миксеры-отстойники; QpeMn Fesi УД льное количество тепла, расходуемого на нагре до температуры жидкого чугуна и растворение в чугуне компонентов фе ромарганца и ферросилици  соответственно; С - удельна  теплоемкость жидког чугунаi FeMn FeS Цеиз ферромарганца и ферросилици  соответственно. Значени  X,j, , определ ютс  путем приведени  данной задачи линейного программировани  к каноническому виду и решени  ее, например , симплекс-методом. Математические выражени  (1)-(9)  вл ютс  формализованным описанием правила смешивани  чугуна из чугуно-возных ковшей и присадки ферросплавов . Ограничени  (1) означают, что после смешивани  чугуна и перелива его в J -и миксер масс чугуна в . X к к миксере ( (m%Zl Х; . Должна . ц. быть не меньше заданной m Ограничени  (2) и (3) отражают требование, согласно которому концентраци  Мп и Si в чугуне j -и порции перед заливкой в формы (после осуществлени  смешивани  в миксереотстойнике или в промежуточном ковше с последуюш;им переливом в миксер-отстойник , присадки ферросплавов выпуска чугуна в заливочный ковш и рафинировани ) должна быть не ниже требуемой. Ограничени  (2) и (3) получаютс  путем эквивалентных преобразований соотношени  дл  материального баланса элемента Э в -й порции чугуна. k С m,m°C;.t.r.Xi,--wi-C,,; m.5:X;--m J 1 -1 J - С -;Эе|;Мп, Ограничение (4) отражает тот факт, что температура чугуна перед заливкой должна быть не ниже заданной, и получаетс  аналогично ограничени м (2) и (3). Ограничени  (5)-(8) на ., m - | m f св заны с физическим смыслом этих переменных. Соотношение (9) выражает требовани  миними- , зации затрат на ферросплавы, идущие на доводку чугуна по химическому составу. Значени  коэффициентов о, и 0(5 J используемых в соотношени х (2) и (3), также значени  величин &Т и uTj вход щих в соотноше- ние (15), определ ютс  по экспери7 ментальным данным о технологическом процессе дл  условий конкретного участка. В результате решени  задачи (1) (9) определ ютс  оптимальные в смыс ле критери  (9) (минимум затрат на коррекцию химического.состава) значени  m : которые передаютс  в блок 9 оператору, уп-равл ющему коррекцией химического состава смешиванием чугуна в промежуточных: ковшах и заполнением миксе ров-отстойников. По требованию мастера заливки из j -го миксера-отстойника наполн ют чугуном заливочный ковш. В блоке 10 определ ют массу чугуна в заливочном ковше, m ; его темпераТ-л Х , туру I 3J , химический состав ь лщ, . По этим данным в блоке 3 реМг) Fesi , , определ ют m . i пр.А учетом го- и: гч и передают эту информацию оператору установки .(блок 12). Присадка ферросплавов на устаной ках рафинировани  чугуна осуществл етс  в случае, когда содержание в чугуне хот  бы одного регламентируемого компонента (Мп, Si) ниже требуемого дл  отливаемого типа изложниц и перегрев чугуна по температуре позвол ют осуществить продув ку достаточной дл  растворени  ферр сплавов и усреднени  химического состава чугуна продолжительности. Осуществление присадки ферроспла вов на этапе внепечного рафинировани  чугуна продувкой нейтральным газом требует при определении длительности продувки учитывать массу присаживаемых ферросплавов, что св  зано с дополнительными затратами тепла на нагрев и расплавление ферросплавов , а также с необходимостью более эффективного перемешивани  чугуна дл  усреднени  его химического состава. В этом случае длительность продувки t пред определ етс  из решени  относительно температуры уравнени  ..lTjrTf-Ll- i,) где А ТД-Ьррод) снижение температу ры чугуна в зависимости от длитель .ности продувки; - температура чугуна в заливочном ковше перед присадкой ферросплавов и рафинированием, определ е 8. путем измерени , например, террой погружени ; , - снижение темтуры чугуна, обусловленное поми тепла на нагрев и раствореферросплавов , присаживаемых на новке рафинировани . нижение температуры чугуна в замости от длительности продувки льшинстве случаев с достаточной практики точностью может быть ано соотношением bT,(inpoJ V,inpoX,, Т18) Y-j- - экспериментально определенна  дл  данных условий рафинировани  скорость снижени  температуры. этом случае длительность продувпредел етс  по соотношению г( poA - л  коррекции химического состава ьзуют марганецсодержащие и кремодержащие ферросплавы, наприерромарганец и ферросилиций. а ферросплавов определ етс  из нений материального баланса по утощим соотношени м: г г . ..) 20) 5. -Ft«и ,. О ««,,ic,,j; .V. « s;.j О ,s-j -масса чугуна, перелитого из j-го миксера в заливочный ковш, -масса ферросилици  и ферромарганца , присаживаемых на установках рафинировани  чугуна, соответственно; -требуемое содержание Мп и Si в чугуне, соответственно; Э.К 4.k C.. . и C-, -содержание Мп Mn.j S,,j и Si в чугуне.

Claims (1)

1. СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМ ПРОЦЕССОМ НА УЧАСТКЕ ПОДГОТОВКИ ЧУГУНА ДЛЯ ОТЛИВКИ ИЗЛОЖНИЦ, включающий перелив чугуна из чугуновозного ковша в миксер-отстойник или промежуточный ковш с последующим переливом в миксер-отстойник, ввод в миксер-отстойник или промежуточный ковш ферросплавов в зависимости от химического состава чугуна, выпуск чугуна в заливочные ковши и дальнейшее рафинирование продувкой нейтральным газом с длительностью, определяемой по разности между исходной и требуемой для заливки температурами чугуна, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности участка, повышения качества чугуна и снижения расхода ферросплавов, предварительно порционно смешивают чугун из одновременно поступивших на участок чугуновозных ковшей в промежуточных ковшах или в миксерах-отстойниках .и при несоответствии химического состава чугуна заданному значению вводят ферросплавы на установках для рафинирования, причем смешивание чугуна из чугуновозных ковшей и присадку ферросплавов осуществляют в пропорции, определяемой из решения следующей задачи линейного программирования к

   Σ.

   I’m**· .£’4-Mi-··,· ^Χ’·ϊ ^m ’ ^ΪΠ1ϊ ² у ' , . „ r. FeMn ^X4 ^abJ ⁴⁰⁶^n’^C Μη

   P FgSi . Fes; ®Fe6;

   ’•^^еМ*^а°гОурйГ·

   FeMn QfeMn _ c~-Ч

   SU .,,,1186645 где m · - масса чугуна в ι -м чугуновоз ном ковше;'

   К - количество поступивших чугуно· возных ковшей·,'

   X .· - доля чугуна из ί -го чуd гуновозного ковша, поступающая при смешивании в j -й миксер-отстойник·,

   М - количество миксеров-отстойни ков на участке^ т* - требуемая .масса чугуна в j—м миксере-отстойнике с заданным содержанием марганца не ниже С _w ' и кремния не ниже 0 с,; ;

   rnj - масса чугуна в j -м миксереотстойнике (остаток) перед заливкой порции чугуна из вновь поступивших чугуновозных ковшей',

   Cwn.j ^и j ^_ содержание марганца и кремния в остатке чугуна в j -м миксере-отстойнике;

   Т; - температура чугуна в ΐ -м чугуновозном ковше;

   C_Mn.j’C<5;_rj и - нижние пределы по содержанию марганца, кремния и по температуре заливки для чугуна из j -го миксера-отстойника;

   A? j - суммарное снижение температуры чугуна при переливе из чугуновозного ковша в промежуточный ковш_; затем в миксер-отстойник, за время выдержки в миксере, при переливе из миксера в заливочный ковш, а также вещ время рафинирования;

   Л Тj - снижение температуры чугуна, за время выдержки в миксере отстойнике, а также при переливе из миксера в заливочный ковш и за время рафинирования;

   т ?

   ‘ j - температура остатков чугуна в ( -м миксере-отстойнике!

   m . и m j - масса ферромарганца и ферросилиция, присаживаемых в промежуточные ковши или миксерыотстойники соответственно;

   ~ содержание марганца и кремния в ферромарганце и ферросилиции соответственноf об _Ад„ и об. д· - коэффициент усвоения Мп. и Si при вводе ферросплавов в промежуточные ковши или миксеры-отстойники;

   ^FeMn ^и “ Удельное количество тепла, расходуемое на нагрев до температуры жидкого чугуна и растворение в чугуне компонентов ферромарганца и ферросилиция соответственно;

   С - удельная теплоемкость жидкого чугуна;

   ^FeMn ^и FeSi'~ ^цен-^а ферромарганца и ферросилиция, соответственно'3/ '

   C_Wn ; иС₅;;- содержание Мп и Si в чугуне ί -го чугуновозного ков^шаЬ’ - FeAAn р_е<з;

   при этом Л ; j -j и m j определяют путем приведения данной задачи линейного программирования к каноническому виду и решения ее, например, симппекс-методом.