Технология автоматизация литейных процессов - Металлургия - Скачать бесплатно
(1)
где O(i) – полная окисленность i-ой плавки, %;
[pic] - остаточная базовая окисленность для группы сталей, к которой
принадлежит i-ая плавка, %;
М1уг(i) – угоревшая масса элемента 1, кг;
1 – порядковый номер элемента (марганца, кремния);
D(i) – коэффициент пересчета угоревших масс элементов в эквивалентную
окисленность, отн.ед.;
n – количество элементов (марганец, кремний).
Эквивалентная окисленность плавки выравнивается по всем плавкам
независимо от группы сталей и прогнозируется для предстоящей плавки при
расчете расхода ферросплавов. Расчет эквивалентной окисленности стали на
предстоящую плавку производится по формуле (2):
[pic]
где Об(i) – прогнозируемая базовая эквивалентная окисленность, %;
Cn(i), Mnn(i) – прогноз экспресс-анализа стали, %;
C(i), Mn(i), Si(i) – прогноз маркировочного анализа, %;
tсл(i), tд(i) – прогноз времени слива и додувки, с;
BC, BMn, BSi – коэффициенты, определяющие базовые значения углерода,
марганца и кремния готовой стали, %;
б – индекс базовых значений;
i – плавка, на которую ведется расчет ферросплавов.
Угоревшие массы элементов, используемые вместо коэффициента угара,
вычисляются по каждой раскисленной плавки после поступления данных
химического анализа готовой стали с учетом фактических доз ферросплавов по
формуле:
[pic] (3)
где Мкфер(i) – расход ферросплава K, фактически дозированного на i-ой
плавке, кг;
Llk(i) – содержание элемента l в ферросплаве К, %;
l(i) – содержание элемента 1 в готовой стали, %;
ln(i) – содержание элемента l в стали на повалке, %;
Мст – масса стали, кг.
Угоревшие массы элементов выравниваются внутри группы сталей и
прогнозируются для предстоящей плавки при расчете расхода ферросплавов.
Расчет угоревших масс элементов на предстоящую плавку производится по
формуле:
[pic] (4)
где Мбуг(i) – прогнозируемая масса l-ого элемента, кг;
Cn(i), Mnn(i) – прогноз экспресс-анализа стали, %;
C(i), Mn(i), Si(i) – прогноз маркировочного анализа, %;
tсл(i), tд(i) – прогноз времени слива и додувки, с;
О(i) – рассчитанная на предстоящую плавку эквивалентная окисленность,
%;
i-sr – плавка, ближайшая по группе.
Для определения и прогнозирования влияния неконтролируемых факторов
(ошибка прогноза времени слива, порядок и момент присадки ферросплавов,
гранулометрический состав материала, состояние ковша) угоревшие массы
элементов и эквивалентная окисленность плавки пересчитываются на базовую
марку стали, то есть условную марку, среднюю по своим параметрам для ККЦ-1.
Приведение к базовым условиям эквивалентной окисленности производится по
формуле:
[pic](5
где О(i-s) – окисленность, вычисленная по формуле (1), %;
Cn, Mnn – прогноз экспресс-анализа стали, %;
C, Mn, Si – анализ готовой стали, %;
tсл(i), tд(i) – прогноз времени слива и додувки, с;
BC, BMn, BSi – коэффициенты, определяющие базовые значения углерода,
марганца и кремния готовой стали, %;
а0, b0, К0сл, К0д – коэффициенты пересчета, отн. ед.;
б – индекс базовых значений;
(i-s) – плавка, на которую пришел химический анализ.
Угоревшие массы элементов приводятся к базовым условиям по формуле:
[pic] (6)
где Мlуг(i-s) – прогнозируемая угревшая масса l-ого элмемнта, кг;
Cn, Mnn – прогноз экспресс-анализа стали, %;
C, Mn, Si – анализ готовой стали, %;
tсл(i), tд(i) – прогноз времени слива и додувки, с;
al, bl, Klсл, Klд – коэффициенты пересчета, отн. ед.;
i – плавка, на которую ведется расчет ферросплавов;
i-sr – плавка, ближайшая по группе;
BC, BMn, BSi – коэффициенты, определяющие базовые значения углерода,
марганца и кремния готовой стали, %;
l – индекс элемента (Mn, Si).
Базовые значения эквивалентной окисленности плавок и угоревших масс
элементов выравниваются (сглаживаются с помощью релейно-экспоненциального
фильтра) и прогнозируются на предстоящую плавку. Эквивалентная окисленность
сглаживается и прогнозируется внутри каждой группы сталей и непрерывно по
всем плавкам. Угоревшие массы элементов, прогнозируемые для базовых
условий, пересчитываются на фактические условия текущей плавки по формуле
(4).
Угоревшая масса элемента по условиям текущей плавки рассчитывается по
формуле:
[pic]
(7)
где Мэл(Ф) – масса элемента в ферросплаве Ф, т;
[pic]
(8)
Эф – содержание элемента в ферросплаве Ф, %;
М(Ф) – масса ферросплава, используемого в текущей плавки, т;
Мэлусв – усвоившая масса элемента, т;
[pic]
(9)
Х – содержание элемента в химическом анализе ковшевых проб, %;
Э – содержание элемента в экспресс-анализе стали, %;
С – масса садки, т.
Коэффициент угара элемента определяется по формуле:
[pic]
(10)
а коэффициент усвоения элемента – по формуле:
[pic]
(11)
причем Кэлуг + Кэлусв = 1.
Результаты расчета угоревших масс и коэффициентов угара и усвоения
элементов по условиям плавок 320719-320777 представлены в табл. 5.1
приложения 5. Последовательности изменения угоревших масс и коэффициентов
угара и усвоения элементов, а также параметров плавки в зависимости от
номера плавки изображены на рис.5.1-5.10. Зависимости угоревших масс и
коэффициентов угара элементов от параметров плавки представлены ни рис.
5.11-5.38, а взаимосвязь коэффициентов угара и усвоения и угоревших масс
элементов – на рис.5.39-5.42 приложения 5.
Корреляция на графиках показывает, как тот или иной параметр плавки
влияет на коэффициент угара и угоревшую массу элемента. Например, среднее
положение фурмы практически не оказывает влияние на угар элемента, а
содержание углерода С, наоборот, оказывает влияние. Большей частью высокий
коэффициент корреляции имеют графики, построенные для кремния, поскольку в
процессе плавки он практически полностью переходит в шлак.
Далее, зная расчетные угоревшие массы элементов, содержание их в
ферросплавах, в металле на повалке и требуемое содержание в готовой стали,
можно рассчитать расход ферросплавов (расчетные массы). Расчет требуемых
масс производится следующим образом. Сначала определяется группа
раскислителей по наличию ферросплавов (ферромарганец; ферромарганец и
ферросилиций; ферромарганец и силикомарганец; ферросилиций и
силикомарганец). Если раскисление осуществляется только ферромарганцем, то
используется формула:
[pic] (12)
где MFeMnр(i) – расчетная масса FeMn, кг;
Mn(i) – заданное содержание марганца готовой стали, %;
Mnn(i) – прогноз марганца на повалке, %;
Мст – масса стали, кг;
MMnуг(i) – прогнозируемая угоревшая масса марганца, кг;
LMn, FeMn – содержание марганца в FeMn, %;
(i) – номер плавки, на которую ведется расчет ферросплавов.
Если раскисление осуществляется FeMn и FeSi, то используется формула:
[pic][pic]
(13)
[pic]
где Si(i) – заданное содержание кремния готовой стали, %;
MSiуг(i) – прогнозируемая угоревшая масса кремния, кг;
LSi, FeSi – содержание кремния в FeSi, %.
Остальные обозначения идентичны обозначениям формулы (12).
Если раскисление ведется SiMn и FeMn, то используется формула:
[pic] (14)
[pic]
где LSi, SiMn – содержание кремния в SiMn. %;
LMn, SiMn – содержание марганца в SiMn, %.
Остальные обозначения идентичны обозначениям формул (12) и (13).
Если раскисление ведется SiMn и FeSi, то используется формула:
[pic][pic] (15)
[pic]
где все обозначения идентичны обозначениям формул (12, 13, 14).
Для облегчения расчетов на будущих этапах управления в модели
предусматривается предыстория, где результаты проведенных плавок
запоминаются и по ним корректируются базовые значения эквивалентной
окисленности и угоревших масс элементов, описанные выше, а также
используется прогнозирование экспресс-анализа стали, времени слива,
адаптация коэффициентов пересчета (для постройки системы). Более подробное
описание модели осуществляется в подразделе 3.1, где формируется алгоритм
функционирования системы ракисления и легирования.
К особенностям данной модели можно отнести:
1) в основу алгоритма реализации модели положена схема, которая работает
при неполной технологической информации, что характерно для процессов
в металлургии;
2) расчет расхода раскислителей и легирующих ведется не по эмпирическому
коэффициенту угара, а по угоревшим массам элементов, что в большей
степени соответствует механизму раскисления и легирования стали;
3) коэффициенты алгоритма и данные, необходимые для расчета, адаптируются
по результатам предыдущих плавок.
2.3 Расчеты технологии с использованием разработанной модели
Цель расчетов – показать приемлемость разработанной модели, ее
соответствие технологии раскисления и легирования стали в ковше, а также
возможность настройки модели (уточнением коэффициентов) в соответствие с
возникающими трудностями во время работы системы.
Необходимые для расчетов данные взяты по результатам раскисления и
легирования металла в ККЦ-1 ОАО "ЗСМК". При раскислении стали марки 3пс/э
заданное содержание марганца в готовой стали составляет 0.51%, кремния –
0.06%. На плавке под номером 320725 сталь на повалке содержала марганца
0.28%, углерода 0.07%, ферросилиция ФС65 отдали 60 кг, силикомарганца - 600
кг. Фактически полученная готовая сталь имела содержание марганца 0.49%,
кремния 0.07%. Время слива составило 257 с, додувка не производилась.
Условия проведения расчетов заключались в том, что данные этой плавки 10
раз вводились в формулу (15), и результаты каждого просчета рекомендовались
как исходные данные для расчета массы элемента в ферросплаве, угоревшей
массы элемента и расчетной массы ферросплавов. Результаты расчетов
представлены в табл.3 и на рис.4.
Таблица 3 - Расчетные массы ферросплавов, кг
|1 |2 |3 |4 |
|Номер плавки |N |106 |По мере поступления |
| | | |информации |
|Код марки стали |К |102 |По мере поступления |
| | | |информации |
|1 |2 |3 |4 |
|Углерод повалки, % |Сn |10- 2 |Один раз за плавку |
|Марганец повалки, % |Mnn |10- 2 |Один раз за плавку |
|Масса FeMn, фактич., кг|MфFeMn |104 |Один раз за плавку |
|Масса FeSi, фактич., кг|MфFeSi |104 |Один раз за плавку |
|Масса SiMn, фактич., кг|MфSiMn |104 |Один раз за плавку |
|Время додувки, с |tд |103 |Один раз за плавку |
|Время слива, с |tсл |103 |Один раз за плавку |
|Углерод готовой стали, |С |10- 2 |Один раз за плавку |
|% | | | |
|Марганец готовой стали,|Mn |10- 2 |Один раз за плавку |
|% | | | |
|Кремний готовой стали, |Si |10- 2 |Один раз за плавку |
|% | | | |
3.2.2 Перечень выходных сигналов и данных
Все выходные данные представлены в табл.5 в виде дискретных сигналов,
которые формируются после проведения всех расчетов и выдаются на экран
дисплея и при желании на печать.
Таблица 5 - Выходные данные алгоритма
|Наименование выходных данных |Разрядность |Диапазон измерения |
|Угоревшая масса марганца и |103 |По Mn 200-600, Si |
|кремния, кг | |10-400 |
|Расчетные массы ферросплавов, кг |104 |100-9000 |
|Оптимальные массы ферросплавов, |104 |100-9000 |
|кг | | |
4 ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
Для обоснования внедрения разработанной в данном дипломном проекте
системы раскисления и легирования стали целесообразно рассмотреть и ее
влияние на себестоимость стали, выплавляемой в ККЦ-1 ОАО "ЗСМК".
При внедрении автоматизированной системы раскисления и легирования
стали произведены затраты, необходимые для закупки оборудования, его
транспортировки и монтажа.
Затраты на монтаж оборудования принимаются в размере 5% от
прейскурантной цены (стоимости приобретения), транспортно-заготовительные
расходы – 8%. Процент амортизации составляет 16%, так как
автоматизированная система предполагает пятилетний срок службы.
Расчет стоимости оборудования произведен в табл.6, где одновременно
определяются суммы амортизационных отчислений.
Таблица 6 - Расчет стоимости оборудования и амортизационных отчислений
|Наименован|Коли|Сумма |Затраты|Транспор|Первона|Амортизационны|
|ие |чест|приобретения |на |тно-заго|чальная|е отчисления |
| |во | |монтаж,|товитель|стоимос| |
| | | |руб. |ные |ть, | |
| | | | |расходы,|руб. | |
| | | | |руб. | | |
| | |Количест|Сумма, |Количество|Сумма, |
| | |во, т/т |руб. |, т/т |руб. |
|1 |2 |3 |4 |5 |6 |
|1. Чугун жидкий ЗСМК |2520.54 |0.821 |2069.36|0.83339 |2100.59 |
|Лом стальной |1179.94 |0.2763 |326.02 |0.2637 |311.15 |
|Лом чугунный |639.4 |0.018 |11.51 |0.018 |11.51 |
|Шихтовая заготовка |4074.3 |0.0003 |1.22 |0.0003 |1.22 |
|Итого | |1.1156 |2408.11|1.1154 |2424.47 |
|2. Ферросплавы | |
|Ферромарганец |21585.7 |0.0065 |140.31 |0.0032 |69.07 |
|Ферросилиций ФС45 |12770.02 |0.0004 |5.11 |0.0004 |5.11 |
|Ферросилиций ФС65 |9266.98 |0.0004 |3.71 |0.0014 |12.97 |
|Силикомарганец |20551.2 |0.0002 |4.11 |0.0019 |39.05 |
|Алюминий |38695.92 |0.0001 |3.87 |0.0001 |3.87 |
|Итого | |0.0076 |157.10 |0.007 |130.07 |
|Итого металлошихты | |1.1232 |2565.21|1.1224 |2554.55 |
|3. Отходы |
|
