Способ управления технологическим процессом на участке подготоки чугуна для отливки изложниц

 

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, повьш1ения 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 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

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (l 9) (! 1) pi)4 С 21 С 1/08 (!

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ, Н ABTOPGHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ г s г о а +K

1 к

Е.Х;(=(, Х; (к, .Г Х; (=(ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЦТИЙ (21) 3756452/22-02 ,(22) 11.07.84 (46) 23.10.85. Бюл. ¹ 39 (72) Б,И. Ашпин, Б.А. Кустов, Э.В. Захарченко, Э.С. Макаров, Г.С. Гальперин, А.В. Бакакин, Э.Д. Тузов, M.M. Волков, В.О. Хорошилов, В.Г. Кудрин и Я.С. Гренадер (71) Западно-Сибирский ордена Ленина металлургический комбинат имени

50-летия ОкТября и Московский институт стали и сплавов (53) 621.745.51 (088.8) (56) Курганов В.А. и др. Влияние продувки чугуна азотом на усвоение ферросплавов и качество изложниц.

Металлург, 1982, ¹ 3, с. 32-34. (54) (57) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ TEXHOSI0ГИЧЕСКИМ 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, о т л и ч а юшийся 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

Х; а >rn 1=1,М, FeMn FeMn o (9"м С „, .® ..а .О " =1,М.

"1 ((М(((() )

Ге(Геб SeMn seen e . Р.. i р. - ry) . С С ..0

i*(ì; Ю

Х; -0) (>, ; «1 = я, м

2:. Х; =1) (=(,К, )а(1

И" а0 .1М

) 5 )

m ° О ) ) (,М)

Fеб

1 м

Р.- .,(т.-Т."-.1-i. 1 () J!) 1186645 где m; — масса чугуна в -м чугуновоэном ковше;

К вЂ” количество поступивших чугуно. возных ковшей

I — доля чугуна из < -ro чу1() гуновоэного ковша, поступающая при

1 смешивании в 1 -й миксер-отстойник, М вЂ” количество миксеров-отстойников на участке, m" — требуемая масса чугуна в

1 -м миксере-отстойнике с заданным

М содержанием марганца не ниже С „ и, 1 и кремния не ниже С э,, о ) ; — масса чугуна в 1 -м миксереотстойнике (остаток) перед заливкой порции чугуна из вновь поступивших чугуновоэных ковшей, о о

С „ и С вЂ” содержание марганп,1 з,) ца и кремния в остатке чугуна в 1 -м миксере-отстойнике, Т„ — температура чугуна в -м чугуновозном ковше;

% %

С „ ° С „> и Т вЂ” нижние пределы по соДержанию марганца, кремния и по температуре заливки для чугуна из -го миксера-отстойника," Т вЂ” суммарное снижение темпе3 ратуры чугуна при переливе из чугуновозного ковша в промежуточный ковш затем в миксер-отстойник, за время выдержки в миксере, при переливе из миксера в эаливочный ковш, а также во время рафинирования, А Т вЂ” снижение температуры чу3 гула, 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 иэ миксера в эаливочный ковш и за время рафинирования; о — температура остатков чугуна в -м миксере-отстойнике, ГеМп Fee»

tn . и гп — масса ферромарJ ганца и ферросилиция, присаживаемых в промежуточные ковши или миксеры1 отстойники соответственно, С „ и С вЂ” содержание марFeMn Реэ. ганца и кремнйя в ферромарганце и ферросилиции соответственно;

М А, и о(, - коэффициент усвоения

Ип и Si при вводе ферросплавов в промежуточные ковши или миксеры-отстойники, цF М„и Ц yeq — удельное количество тепла, расходуемое на нагрев до температуры жидкого чугуна и растворение в чугуне компонентов ферромарганца и ферросилиция соответственно, С вЂ” удельная теплоемкость жидкого чугуна; и Z F >,. — цена ферромарганца и ферросилиция, соответственно",,, C>„, и С g, „ — содержание Ип и

Si в чугуне > -ro чугуновоэного ковшаь

Гейл 1еВ при этом Х;,rn и щ ° определяют путем приведения данной задачи линейного программирования к каноническому виду и решения ее, например, симплекс-методом. состав, при этом содержание в чугуне таких компонентов, как марганец и кремний, значительно отличается как в меньшую, так и в большую сторону

5 от заданных значений. В зависимости от типа изложниц, требования к химическому составу чугуна и температуре его заливки отличаются. Таким образом, возникает задача получения необходимого количества порций чугуна, отличающихся по массе, химическому составу и температуре заливки. Задача решается на участ ке, включающем поступающие чугуновоэные ковши с жидким передель1186645 а; .ю(С

i,,j Ф % Mn.l СМ«)У

5i,)) J

Р; -rn" (Т. -Т. -Р.). (10) (11), (12) 50

Способ может быть реализован при управлении технологическим процессом на участке, включающем не менее двух миксеров-отстойников, одного промежуточного ковша, одной установки ра- 5> финирования чугуна и способном принять одновременно не менее двух чугуновозных ковшей.

/,(13) (14) (15) где П1; " масса чугуна в l --ом чугуновозном ковше; ным чугуном, промежуточные ковши, миксеры-отстойники, установки для рафинирования чугуна и другое оборудование, Обычно на участке имеется два-три промежуточных ковша, четыре миксера и одна-две установки для рафинирования чугуна нейтральными газами. К началу технологического процесса подготовки чугуна имеется три-четыре чугуновозных ковша с жид- 1О ким 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 чугуновозных

30 ковшах, блок 8 расчета режима смешивания чугуна из чугуновозных ковшей и коррекции химического состава в промежуточных ковшах или миксерахотстойниках, информационное табло 9, по показаниям которого оператор управляет смешиванием чугуна в миксерах-отстойниках или в промежуточных ковшах и заполнением миксеровотстойников, блок 10 определения массы 1П " температуры Ч и хи1 э.« мического состава чугуна пос5 ,ле его выпуска из j -ro 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. !

Система 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 химсоставе о В 0 о и температуре (л1, СМ „, С,,,Т. блок 6), вводится информация о йотребностях чугуна для производства отливок (масса порций, химический состав, температура заливки: Ф .

1>

См„.,С,, Т )а также информация о массе чугуна, его химическом составе и температуре в каждом из чугуновозных ковшей (1п; СМп,, С@,,Т1 у 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)

Fehhn FeHLn o к

Fe 5 Ге% к е Геб Г«% С«М« ОР«а«

Я ° 1 С 3 С >! ° >., - x,, p; + p - m gp l М (4)

Х; 0 i*1,Х, j i<,K

Е: Х; *1 s 1,1l (6)

Fe61 т зО - ; (8) и

;Г (., -ee; ГеЮ«, (з; Ер м„а )м««, (9) 1186645.К вЂ” количество поступивших чугуновоэных ковшей — доля чугуна. из — го чу14 гуновозног0 ковша, поступающая при !

1 смешивании в 1 -й миксер, м — количество миксеров-отстойников .на участке," — требуемая масса чугуна в, 3

1-ом миксере с заданным содержанием

М. марганца не ниже С М„ и кремния не п,j ниже С@ 1

% — масса чугуна в ) -м миксере .1 (остаток) перед заливкой порции чугуна из вновь поступивших чугуновозных ковшей, С м ° и С вЂ” содержание марМп,g 51, ганца и кремния в остатке чугуна в

) -м миксере, 1; — температура чугуна в 1 -м чугуновозном ковше, \- е

С м п,1, С q, и 1 — нижние пределы по содержанию в чугуне марганца, кремния и по температуре заливки для чугуна из 1 -го миксера-отстойника, dT. — суммарное снижение темпера3 туры 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 эа время рафинирования, dT — суммарное снижение темпе3 ратуры чугуна за время выдержки в миксере, при переливе иэ миксера в заливочный ковш, и эа время рафинирования;

Т вЂ” температура остатков чугу) на в -м миксере;

П1 к u m . — МаССа фЕРРОМаРГаН.э ца и ферросилиция, присаживаемых в промежуточные ковши или миксерыотстойники соответственно; м11 и С вЂ” содержание марМ11 ганца и кремния в ферромарганце и ферросилиции соответственно;

ОС „и К 5, — коэффициенты усвоения марганца и кремния при вводе ферросплавов в промежуточные ковши

I или миксеры-отстойники;, Я е 1„И Q p ° — удЕЛЬНОЕ КОЛИчество тепла, расходуемого на нагрев. до температуры жидкого чугуна и растворение в чугуне компонентов ферромарганца и ферросилиция соответственно;

С вЂ” удельная теплоемкость жидкого чугуна, реМ11 и е5 цена ферромарганца и ферросилиция соответственно.

1 ределяются путем приведения данной задачи линейного программирования к каноническому виду и решения ее, например, симплекс-методом.

Математические выражения (1)-(9)

10 являются формализованным описанием правила смешивания чугуна из чугуновозных ковшей и присадки ферросплавов. Ограничения (1) означают, что после смешивания чугуна и перелива

его в 1 -й миксер масса, чугуна в о миксере ((m °, m,jj должка ) быть не меньше заданной m

Ограничения (2) и (3) отражают требование, согласно которому концентрация Мп и Si в чугуне 1 -й порции перед заливкой в формы (после осуществления смешивания в миксереотстойнике или в промежуточном ковше с последующим переливом в миксер-отстойник, присадки ферросплавов выпуска чугуна в заливочный ковш и рафинирования) должна быть не ниже требуемой. Ограничечия (2) и (3) получаются путем эквивалентных преобразований соотношения для материального баланса элемента Э в

1-й порции чугуна.

Fe 1е3 а о

35, М,эС э 11 1 1 1 Сэ Д Х1 111 С э,1

11 о к

m +,,Х, 1 (16 ) ->С ;; Эе(Ми,б1);1. l,Ì.

Ограничение (4) отражает тот факт что температура чугуна перед заливкой должна быть не ниже заданной, 45 и получается аналогично ограничениям (2) и (3).

Ограничения (5)-(8) íà Х1 1 >

Ге М л Ре61

1,1 7

ВгеМ „связаны с физиче5ск

1 смыслом этих переменных. Соотношение (9) выражает требования миними-, зации затрат на ферросплавы, идущие на доводку чугуна по химическому составу.

Значения коэффициентов К м„ и

55 о(,используемых в соотношениях (2) и (3), а также значения величин dT и 4Ti входящих в соотноше-

5 э ние (15), определяются по экспери7 1186 ментальным данным о технологическом процессе для условий конкретного участка.

В результате решения задачи (1)(9) определяются оптимальные в смыс5 ле критерия (9) (минимум затрат на коррекцию химического состава) значения X Iq u rn которые

F eM» Fe6

1,3> 3 Р передаются в блок 9 оператору, уп-равляющему коррекцией химического состава смешиванием чугуна в промежуточных ковшах и заполнением миксеров-отстойников.

По требованию мастера заливки из j -го миксера-отстойника наполняют чугуном заливочный ковш. В блоке 10 определяют массу чугуна в

Ъ,>1 заливочном ковше, m его темпера7,К

ТУРУ qj ХИМИЧЕСКИЙ СОСтаВ С е1п 1 и С, По этим данным в блоке 11

FeM» 1 FeSi учетом tn- и >11. и передают эту

3 J информацию оператору установки (блок 12) .

Присадка ферросплавов на установках рафинирования чугуна осуществляется в случае, когда содержание в чугуне хотя бы одного регламентируемого компонента (Nn, Si) ниже требуемого для отливаемого типа из- З< ложниц и перегрев чугуна по температуре позволяют осуществить продувку достаточной для растворения ферросплавов и усреднения химического состава чугуна продолжительности.

Осуществление присадки ферроспла35 вов на этапе внепечного рафинирования чугуна продувкой нейтральным газом требует при определении длительности продувки учитывать массу

40 присаживаемых ферросплавов, что связано с дополнительными затратами тепла на нагрев и расплавление ферросплавов, а также с необходимостью более эффективного перемешивания чугуна для усреднения его химичес45 кого состава.

В этом случае длительность продувки »1>oh определяется из решения

>относительно температуры уравнения

> 50

T.! Т (- FeМn - Feб1>(17) где hT,(4 >I«h) — снижение температуры чугуна в зависимости от длитель.ности продувки; 55

Т> — температура чугуна в заливочном ковше перед присадкой ферросплавов и рафинированием, определяе645 мая путем измерения, например, терI мопарой погружения", r FeMn Геб

hT (m . m — снижение темг пературы 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 ьТ> (ер<>д) = Ч Е e h р (18) """ .."с - с)

>ее ФЕ Фе j

О, есаи C"„„. IC„„", I

Фе1 ма 1 с .с:.

% ц . III,ЕСЛИ C .. C и " .с". -с .. "1

О, есаул С, ес .".;

З1,) РаФе

3 где масса чугуна, перелитого из

j-го миксера в заливочныи ковш, масса ферросилиция и ферромарганца, присаживаемых на установках рафинирования чугуна, соответственно; требуемое содержание Ип и

Si в чугуне, соответственно; содержание Ип и Si в чугуне, Fe6> fe Mn

121 ° и tn °3 ) С . иС

Mh.) Я, 1 з.к ъх

М Я

Мп.j 5> >1 где Ч1 — экспериментально определенная для данных условий рафинирования скорость снижения температуры.

В этом случае длительность продувки определяется по соотношению

7 -Т - Т (рем" е ) (19)

)) j 2(I j > >»

»роф, Чг

Для коррекции химического состава используют марганецсодержащие и кремнийсодержащие ферросплавы, например ферромарганец и ферросилиций.

Масса ферросплавов определяется из уравнений материального баланса по следующим cooTHomBHHHM:

Редактор Н. Яцола Техред А.Еикемеэей Корректор С. Шекмар

Тираж 552 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 6504/28

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная,4 перелитом иэ миксера в заливочный ковш, соответственно; определяемые экспериментально коэффициенты усвоения Мп и Sj. 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 химичес86645 10 кий состав, нанболее близкий к требуемому. Это приводит к снижению суммарного расхода ферросплавов на коррекцию химического состава чугуна.

Снижение массы требуемых присадок ферросплавов и возможность широкой коррекции температуры за счет дополнительных переливов позволяет увеличить производительность участка

10 подготовки чугуна. Дополнительная присадка ферросплавов на участке внепечного рафинирования позволяет, в отличие от известного способа поJ лучить требуемый химический состав чугуна с учетом разделения по типам отливаемых изложниц, что снижает расход ферросплавов и улучшает качество изложниц.