Способ управления технологическим процессом на участке подготоки чугуна для отливки изложниц

.Г Х;1.-1 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЦТИЙ(71) Западно-Сибирский ордена Ленина металлургический комбинат имени50-летия ОкТября и Московский институт стали и сплавов(56) Курганов В.А. и др. Влияниепродувки чугуна азотом на усвоениеферросплавов и качество изложниц.Металлург, 1982, 9 3, с. 32-34.(54)(57) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМ ПРОЦЕССОМ НА УЧАСТКЕ ПОДГОТОВКИ ЧУГУНА ДЛЯ ОТЛИВКИ ИЗЛОЖНИЦ,включающий перелив чугуна из чугуновозного ковша в миксер-отстойникили 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 ковшии дальнейшее рафинирование продувкойнейтральным газом с длительностью,определяемой по разности между исходной и требуемой для заливки темпе.ратурами чугуна, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения производительности участка,повышения качества чугуна и снижениярасхода ферросплавов, предварительно порционно смешивают чугун изодновременно поступивших на участокчугуновозных 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 Х; йЕ 1-1 сМГеМп ГеМп ос ф(км С в . а .О "=1,М%Сее СеЕ ГеМп псепп ЕпР р -п 1. - -гпССС1 м; Я Х, - О ) 1 = О; 1 =1 И,м2 Х; - . ) 1=(,К,1 ф 1о, .м.1186 бА 5 где щ; - масса чугуна в 1 -м чугуновоэном ковшеК - количество поступивших чугуновозных ковшей- доля чугуна из-го чу 11гуновоэного ковша, поступающая присмешивании в-й миксер-отстойник,М - количество миксеров-отстойников на участке,щ" - требуемая масса чугуна в-м миксере-отстойнике с заданнымсодержанием марганца не ниже Си, 1и кремния не ниже С эо1111; - масса чугуна в-м миксереотстойнике (остаток) перед заливкойпорции чугуна из вновь поступившихчугуновоэных ковшей,о оСи Сз - содержание марганл 1 511ца и кремния в остатке чугуна в-ммиксере-отстойнике;Т - температура чугуна в 1 -м чугуновозном ковше;% %Смл,1 С и Т - нижние пределы по содержанию марганца, кремнияи по температуре заливки для чугунаиз-го миксера-отстойника,"Т - суммарное снижение температуры чугуна при переливе из чугуновозного ковша в промежуточный ковшзатем в миксер-отстойник, за времявыдержки в миксере, при переливеиз миксера в эаливочный ковш, а также во время рафинирования,А Т - снижение температуры чугула, за время выдержки в миксереИзобретение относится к черной металлургии, конкретно к управлению технологическими процессами в черной металлургии.Цель изобретения - повышение производительности участка, улучшение качества чугуна и снижение расхода ферросплавов,Жидкий чугун, иснользующийся для 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 химический отстойнике, а также при переливе иэмиксера в эаливочный ковш и за время рафинирования;оТ - температура остатков чугунав-м миксере-отстойнике,ГеМл Ге в1 п . и в - масса ферромар 3ганца и ферросилиция, присаживаемыхв промежуточные ковши или миксерыотстойники соответственно;Си С б; - содержание марГеМл Геэганца и кремНйя в ферромарганце иферросилиции соответственно;М А 1 л и К - коэффиЦиент УсвоениЯИп и Вд при вводе ферросплавов впромежуточные ковши или миксеры-отстойники,ц Ми це:, - удельное количество тепла, расходуемое на нагревдо температуры жидкого чугуна ирастворение в чугуне компонентовферромарганца и ферросилиция соответственно,С - удельная теплоемкость жидкого чугуна;Гейл У ре, - цена ферромарганца и ферросилиция, соответственно"С, и С ,- содержание Мп иБд в чугуне 1 -го чугуновоэного ковшаьФ Гейл РеВпри этом Х; ,щ и П 1 определяют путем приведения данной задачи линейного программирования кканоническому виду и решения ее,например, симплекс-методом,состав, при этом содержание в чугунетаких компонентов, как марганец икремний, значительно отличается какв меньшую, так и в большую сторону 5 от заданных значений. В зависимостиот типа изложниц, требования к химическому составу чугуна и температуре его заливки отличаются. Такимобразом, возникает задача получениянеобходимого количества порцийчугуна, отличающихся по массе, химическому составу и температурезаливки. Задача решается на участке, включающем поступающие чугу новоэные ковши с жидким передель,(13) (14) (15) ным чугуном, промежуточные ковши,миксеры-отстойники, установки длярафинирования чугуна и другое оборудование, Обычно на участке имеетсядва-три промежуточных ковша, четыремиксера и одна-две установки длярафинирования чугуна нейтральнымигазами. К началу технологическогопроцесса подготовки чугуна имеетсятри-четыре чугуновозных ковша с жид Оким передельным чугуном. На чертеже изображена система управления с помощью которой реализуется способ.Блок-схема системы управления технологическим процессом на участке ,подготовки передельного чугуна первой плавки для отливки изложниц содержит чугуновозные ковши 1, промежуточные ковши 2, миксеры-отстойники 3, заливочные ковши 4, установки 5 рафинирования чугуна в заливочных ковшах нейтральными газами, блок 6 определения массы чугуна в миксере (остаток) перед заливкой чугуна из вновь поступивших чугуновозных ковшей, его химического состава и температуры, блок 7 определения массы, химического состава и температуры чугуна в чугуновозных30 ковшах, блок 8 расчета режима смешивания чугуна из чугуновозных ковшей и коррекции химического состава в промежуточных ковшах или миксерах- отстойниках, информационное табло 9, З 5 по показаниям которого оператор управляет смешиванием чугуна в миксерах-отстойниках или в промежуточных ковшах и заполнением миксеров- отстойников, блок 10 определения массы 1 П " температуры Ч и хи- ъ.нмического составачугуна пос 3,ле его выпуска из-го миксера в заливочный ковш, блок 11 расчета режима рафинирования и коррекции химического состава чугуна в заливочных ковшах и информационное табло 12, по показаниям которого оператор управляет рафинированием чугуна.50Способ может быть реализован при управлении технологическим процессом на участке, включающем не менее двух миксеров-отстойников, одного промежуточного ковша, одной установки ра финирования чугуна и способном принять одновременно не менее двух чугуновозных ковшей/ 4Система управления технологическим процессом на участке подготовки передельного чугуна для отливки изложниц работает следующим образом.К моменту поступления одновременно трех-четырех чугуновозных ковшей емкостью 100 т на участок, включающий два промежуточных ковша емкостью 100 т, четыре миксера-отстойника емкостью 100 т и две установки для рафинирования чугуна в 60-тонных заливочных ковшах, в систему вводятся данные о наличии остатков чугуна в миксерах-отстойниках его химсоставео е 0 о и темпеРатУРе ( л 1),СМ, СЗ, ,Т блок 6), вводится информация о йотребностях чугуна для производства отливок (масса порций, химический состав, температура заливки: Ф%3) См),Сз;,1)а также инфоРмаЦиЯ о массе чугуна, его химическом составе и температуре в каждом из чугуновозных ковшей ( 1 п; СМ С,;,Т блок 7). Информация передается в блок расчета режима смешивания и коррекции химического состава (блок 8). В блоке 8 решается задача (1)-(9) линейного программирования: к- 1,.,. Ге 51 Геб фед Ге 5 Ге% ГеМ ОГемО1 ч") 3 1 С 3 С ))Х;1 Р,щ - -) "еО1 мф(4)Х, 0)1 д,К; ) с 1,Г (5),К - количество поступивших чугуновоэных ковшей- доля чугуна. из 1 -го чу 1 ц 1гуновозного ковша, поступающая присмешивании в 1 -й миксер,М - количество миксеров-отстойников на участке,"- требуемая масса чугуна в-ом миксере с заданным содержаниемМмарганца не ниже С М и кремния неп,ниже С 6,11 й - масса чугуна в 1 -м миксере(остаток) перед заливкой порции чугуна из вновь поступивших чугуновозных ковшей,Сми С- содержание марМп,ганца и кремния в остатке чугуна в-м миксере,Г, - температура чугуна в 1 -мчугуновозном ковше,.Смп,1 С е,и Т,1 - нижние пределы по содержанию в чугуне марганца,кремния и по температуре заливки длячугуна из 1 -го миксера-отстойника;6 Т - суммарное снижение температуры чугуна при переливе из чугуновозного ковша в промежуточный ковш,затем в миксер-отстойник, за времявыдержки в миксере, при переливеиз миксера в заливочный ковш,а такжеэа время рафинирования,ЬТ - суммарное снижение температуры чугуна за время выдержки вмиксере, при переливе иэ миксера взаливочный ковш, и эа время рафинирования;Т - температура остатков чугу 1на в-м миксере;М п 1 ез -ферромарган.эца и ферросилиция, присаживаемыхв промежуточные ковши или миксерыотстойники соответственно;гСми С е - содержание марм еганца и кремния в Ферромарганце иферросилиции соответственно;М ми К 5, - коэффициенты усвоения марганца и кремния при вводеферросплавов в промежуточные ковшиили миксеры-отстойники;,Орем) И Я рЕЬудЕЛЬНОЕ КОЛИчество тепла, расходуемого на нагрев.до температуры жидкого чугуна ирастворение в чугуне компонентов фер.ромарганца и ферросилиция соответственно;С - удельная теплоемкость жидкогочугуна, ваемо " "Ге, - цена ферромарганца и Ферросилиция соответственно.1ределяются путем приведения даннойзадачи линейного программирования кканоническому виду и решения ее, например, симплекс-методом.Математические выражения (1)-(9) 10 являются формализованным описаниемправила смешивания чугуна из чугуновозных ковшей и присадки ферросплавов. Ограничения (1) означают, чтопосле смешивания чугуна и перелива 15 его в 1 -й миксер масса, чугуна вомиксере ( (е, Х, м,/ должка)быть не меньше заданной гпОграничения (2) и (3) отражаюттребование, согласно которому концентрация Мп и Я в чугуне 1 -й порции перед заливкой в формы (послеосуществления смешивания в миксереотстойнике или в промежуточном ковше с последующим переливом в миксер-отстойник, присадки ферросплавов выпуска чугуна в заливочныйковш и рафинирования) должна бытьне ниже требуемой. Ограничечия (2) З 0 и (3) получаются путем эквивалентных преобразований соотношения дляматериального баланса элемента Э в1-й порции чугуна.Ге Э ГеЭ а о35, МэС эфд Сэ ф- Х 1 1 пСэ1 р э 111 ок111 +ЕХ, т,1,1-УСэ, ЭаМи,51,1 1,М,(6) Ограничение (4) отражает тот фактчто температура чугуна перед заливкой должна быть не ниже заданной,45и получается аналогично ограничениям (2) и (3).Ограничения (5)- (8) на Х 1ГеМл Геб 11 71 ПеМ Пэе связаны с фиэиче.1смыслом этих переменных. Соотношение (9) выражает требования миними-,зации затрат на ферросплавы, идущиена доводку чугуна по химическомусоставу.Значения коэффициентов ю(м и 55Мр 1;,используемых в соотношениях(2) и (3), а также значения величин ЬТ и 6 Тю входящих в соотноше-1ние (15), определяются по экспери- темВв3 л ВЕ%м где масса чугуна,перелитого изго миксера вэаливочный ковшмасса ферросилиция и ферромарганца, присаживаемых наустановках рафинированиячугуна, соответственно;требуемое содержание Мп и8 в чугуне,соответственно;содержание Ипи Зд в чугуне,Геб ГеМФи Ф3 С, иС М, и7 1186ментальным данным о технологическомпроцессе для условий конкретногоучастка.В результате решения задачи (1)- (9) определяются оптимальные в смыс 5ле критерия (9) (минимум затратна коррекцию химического. состава)значения Хп и и которыеРРми Геб1,3 Рпередаются в блок 9 оператору, уп-.равляющему коррекцией химического 10состава смешиванием чугуна в промежуточных ковшах и заполнением миксеров-отстойников.По требованию мастера заливкииз-го миксера-отстойника наполняют чугуном заливочный ковш. Вблоке 10 определяют массу чугуна въкзаливочном ковше, пего темпера 9,Ктуру Т,химический состав С .ди С, По этим данным в блоке 11(блок 12),Присадка ферросплавов на установках рафинирования чугуна осуществляется в случае, когда содержаниев чугуне хотя бы одного регламентируемого компонента (Мп, 81) нижетребуемого для отливаемого типа из- Зложниц и перегрев чугуна по температуре позволяют осуществить продувку достаточной для растворения ферросплавов и усреднения химическогосостава чугуна продолжительности,Осуществление присадки ферроспла 35вов на этапе внепечного рафинирования чугуна продувкой нейтральнымгазом требует при определении длительности продувки учитывать массу40присаживаемых ферросплавов, что связано с дополнительными затратамитепла на нагрев и расплавление ферросплавов, а также с необходимостьюболее эффективного перемешиваниячугуна для усреднения его химичес 45кого состава.В этом случае длительность продувкидрод определяется из решенияотносительно температуры уравнения501 р -.Т -Т -ьТ (ем - еб 1 17)где Л,1 пагод) - снижение температуры чугуна в зависимости от длитель.ности продувки; 55- температура чугуна в заливочном ковше перед присадкой ферросплавов и рафинированием, определяе 645мая путем измерения, например, термопарой погружения",ГГеМ л Ге%АТ (1 п, п - снижение темг 1пературы чугуна, обусловленное потерями тепла на нагрев и растворение ферросплавов, присаживаемых на установке рафинирования.Снижение температуры чугуна в зависимости от длительности продувки в большинстве случаев с достаточной для практики точностью может быть описано соотношением дТ (дро,ь,) = Ч 2 Е дроф,118) где Ч 1 - экспериментально определенная для данных условий рафинирования скорость снижения температуры.В этом случае длительность продувки определяется по соотношениют -т тМ" е) (19)21 РпроДля коррекции химического состава используют марганецсодержащие и кремнийсодержащие ферросплавы, например ферромарганец и ферросилиций.Масса ферросплавов определяется из уравнений материального баланса по следующим соотношениям:с.51м м,О, есаисм есм"9 5,К э,к Мп 5 орректор С, Шекм ед А.Еикеме едактор Н. Яцола Тираж 552 ВНИИПИ Государственно по делам изобретен 113035, Москва, Ж, РаЗаказ 6504 2 Подписное о комитета СССР ий и открытий шская наб., д. 4"Патент",Ужгород, ул. Проектна Филиал перелитом иэ миксера в зали. вочный ковш,Ф соответственно; определяемые экспериментально коэффициенты усвоения Мп и М при подаче ферросплавов в заливочный ковш, соответственно.В результате смешивания в промежуточных ковшах исходного чугуна различного химического состава получают порции чугуна заданной массы, причем каждая порция имеет химичес 86645 1 Окий состав, нанболее близкий ктребуемому. Это приводит к снижениюсуммарного расхода ферросплавов накоррекцию химического состава чугуна.Снижение массы требуемых присадокферросплавов и возможность широкойкоррекции температуры за счет дополнительных переливов позволяет увеличить производительность участка 1 О подготовки чугуна, Дополнительнаяприсадка ферросплавов на участкевнепечного рафинирования позволяет,в отличие от известного способа получить требуемый химический состав 15 чугуна с учетом разделения по типамотливаемых изложниц, что снижаетрасход ферросплавов и улучшает качество изложниц.