RU2837193C2 - Способ управления плавкой при производстве стали в дуговой сталеплавильной печи - Google Patents
Способ управления плавкой при производстве стали в дуговой сталеплавильной печи Download PDFInfo
- Publication number
- RU2837193C2 RU2837193C2 RU2023103237A RU2023103237A RU2837193C2 RU 2837193 C2 RU2837193 C2 RU 2837193C2 RU 2023103237 A RU2023103237 A RU 2023103237A RU 2023103237 A RU2023103237 A RU 2023103237A RU 2837193 C2 RU2837193 C2 RU 2837193C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- temperature
- metal
- refining
- steel
- molten metal
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 36
- 238000002844 melting Methods 0.000 title claims abstract description 12
- 230000008018 melting Effects 0.000 title claims abstract description 12
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 title claims description 9
- 239000010959 steel Substances 0.000 title claims description 9
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 5
- 238000009628 steelmaking Methods 0.000 title abstract description 15
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 40
- 238000007670 refining Methods 0.000 claims abstract description 20
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 17
- 230000036284 oxygen consumption Effects 0.000 claims abstract description 15
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 13
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims abstract description 7
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 238000000611 regression analysis Methods 0.000 claims abstract description 4
- 238000010891 electric arc Methods 0.000 claims description 28
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 claims description 16
- 230000005611 electricity Effects 0.000 claims description 5
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 3
- 241001417490 Sillaginidae Species 0.000 claims 2
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 claims 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims 1
- 239000000155 melt Substances 0.000 abstract description 9
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 abstract description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 description 10
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 8
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 6
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 5
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 5
- 230000006978 adaptation Effects 0.000 description 4
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 4
- 238000013178 mathematical model Methods 0.000 description 4
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 3
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 238000010309 melting process Methods 0.000 description 2
- 241000232219 Platanista Species 0.000 description 1
- 238000009529 body temperature measurement Methods 0.000 description 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000012795 verification Methods 0.000 description 1
Abstract
Изобретение относится к металлургии и может быть использовано для управления технологическим процессом при выплавке стали в дуговой сталеплавильной печи. В способе используют в реальном времени технологическую информацию предыдущих плавок: общий расход кислорода на рафинирование с начала плавки, нм3/ч, температуру отходящих газов на входе в охладитель, °С, расход электроэнергии с начала плавки, кВт⋅ч, при этом технологическая информация предыдущих плавок поступает в блок математического моделирования, в котором методом регрессионного анализа рассчитывают температуру Y расплавленного металла в ванне дуговой сталеплавильной печи. Анализируют полученную температуру Y расплавленного металла путем сравнения ее с требуемым значением диапазона температур металла, согласно нормативно-справочной информации, и прекращают подачу электроэнергии и кислорода на рафинирование при достижении температуры металла требуемого значения диапазона температур. Изобретение позволяет повысить точность непрерывного определения температуры расплавленного металла в ванне дуговой сталеплавильной печи. 2 табл., 1 пр.
Description
1. Область техники, к которой относится изобретение
Предлагаемое изобретение относится к области автоматизации сталеплавильного производства и может быть использовано в автоматизированном управлении выплавки стали в дуговой сталеплавильной печи.
2. Уровень техники
Известен способ непрерывного определения температуры расплавленного металла в ванне дуговой сталеплавильной печи [1], основанный на свойстве оптического волокна передавать оптический сигнал среды, в которую помещено оптическое волокно.
Данный способ осуществляется с помощью устройства для измерения температуры расплава, в частности расплавленного металла, содержащее оптическое волокно и направляющую трубку, имеющее погружной конец и второй конец, противоположный погружному концу. Оптическое волокно частично располагается в направляющей трубке. Внутренний диаметр направляющей трубки больше наружного диаметра оптического волокна. Причем первая втулка располагается на погружном конце или внутри направляющей трубки близко к погружному концу направляющей трубки. При этом оптическое волокно подается через втулку и причем втулка уменьшает зазор между оптическим волокном и направляющей трубкой. Технический результат - повышение информативности измерений температуры за счет поддержания непрерывности измерений посредством непрерывной подачи оптического волокна.
Недостатком известного способа является то, что оптическое волокно подвергается деструкции - разрушению, для каждого измения требуется новая партия оптического волокна. В качестве наиболее близкого аналога (прототипа) принят способ, изложенный в [2], основанный на использовании изменений текущей температуры активного слоя огнеупорной кладки сталеплавильного агрегата. Реализация рассматриваемого метода осуществляется за счет измерения текущей температуры активного слоя огнеупорной кладки сталеплавильного агрегата в 3-5 равноотстоящих точках по толщине (до 80 мм) от границы раздела "жидкая сталь - огнеупорная кладка". Расчетное определение температуры жидкой стали tст(τ) на границе "расплав - огнеупорная футеровка" осуществляется путем численного решения обратной задачи теплопроводности, когда по известному распределению температуры в фиксированных точках по толщине огнеупорной кладки и постоянной известной температуре окружающей среды необходимо восстановить температуру расплава на внутренней стороне огнеупорной кладки. Используется итерационный метод, суть которого заключается в подборе, в каждый момент времени такого значения температуры жидкой стали tст(τ), при котором непрерывное распределение температуры по толщине кладки, полученное при решении прямой задачи теплопроводности по уравнению (1) совпадало бы с измеренными значениями температуры в конкретных точках.
где: t(х,τ) - распределение температуры по толщине огнеупорной кладки во времени, К;
τ - текущее время, с;
S - толщина огнеупорной кладки, м;
C*(t) - удельная объемная теплоемкость материала кладки, Дж/(м3*К);
λ(t) - теплоемкость материала, Вт/(м*К), c*(t) и λ(t) - как функции температуры.
Недостатком данного способа непрерывного контроля температуры жидкой стали в технологических агрегатах металлургического производства является то, что не учитывается изменение толщины слоя огнеупорной кладки, вызванное растворением огнеупорной кладки и торкретированием внутренней поверхности ванны.
Основной задачей, на решение которой направлено изобретение, является повышение точности определения температуры металла дуговой сталеплавильной печи.
Поставленная задача решается с помощью предлагаемого способа определения температуры металла, который, как и прототип, использует технологическую информацию плавки дуговой сталеплавильной печи.
В отличие от прототипа, в предлагаемом способе используется в реальном времени информация:
• общий расход кислорода на рафинирование.
• температура отходящих газов на входе в охладитель;
• расход электроэнергии с начала плавки;
Расчет температуры металла в дуговой сталеплавильной печи выполняют по формуле, рассчитанной регрессионным методом:
где: 1432,619 - свободный член, 0,01047, 0,10461, 0,002536 - коэффициенты уравнения,
X1 - общий расход кислорода на рафинирование, нм3/ч;
Х2 - температура отходящих газов на входе в охладитель, °С;
Х3 - расход электроэнергии с начала плавки, кВт⋅ч, анализируют полученную величину температуры и прекращают подачу электроэнергии, газа и кислорода при достижении температуры металла требуемого диапазона.
3. Раскрытие сущности изобретения
Сущность предлагаемого способа непрерывного определения температуры расплавленного металла в ванне дуговой сталеплавильной печи заключается в том, что благодаря контролю непрерывно в ходе плавки измеряют общий расход кислорода на рафинирование, температуру отходящих газов на входе в охладитель, расход электроэнергии с начала плавки, расчет температуры расплавленного металла выполняют по формуле, определенной регрессионным методом:
где: 1432,619 - свободный член, 0,01047, 0,10461, 0,002536 - коэффициенты уравнения,
X1 - общий расход кислорода на рафинирование, нм3/ч;
Х2 - температура отходящих газов на входе в охладитель, °С;
Х3 - расход электроэнергии с начала плавки, кВт⋅ч., анализируют полученную величину температуры и прекращают подачу электроэнергии, газа и кислорода при достижении температуры металла требуемого диапазона.
Таким образом, перечисленные новые существенные признаки изобретения в совокупности с известными позволяют получить технический результат, заключающийся в более точном непрерывном определении температуры расплавленного металла в ванне дуговой сталеплавильной печи и окончании подачи газа на рафинирование, подачи электроэнергии на плавку при достижении температуры расплавленного металла в ванне дуговой сталеплавильной печи требуемого диапазона, что экономит расход кислорода, электроэнергии, уменьшает угар металла.
4. Осуществление изобретения
Предлагаемый способ непрерывного контроля температуры металла в ванне дуговой сталеплавильной печи осуществляется с помощью системы, которая включает объект управления (дуговая сталеплавильная печь), выход объекта управления соединен с входом блока ввода и обработки технологической информации. Выход блока ввода и обработки технологической информации соединен с входом блока адаптации технологической информации по времени. Выход блока адаптации технологической информации по времени соединен с входом блока математического моделирования. Выход блока математического моделирования соединен с входом блока монитора оператора. Выход блока монитора оператора соединен с входом объекта управления (дуговая сталеплавильная печь). Система "способ непрерывного контроля температуры металла в ванне дуговой сталеплавильной печи" содержит блок нормативно-справочной информации, один выход, которого соединен с входом блока математического моделирования, другой выход соединен с входом блока ввода и обработки технологической информации.
Предлагаемый способ непрерывного определения температуры расплавленного металла в ванне дуговой сталеплавильной печи осуществляют следующим образом.
Способ непрерывного определения температуры расплавленного металла в ванне дуговой сталеплавильной печи включает контроль расхода кислорода на рафинирование, контроль температуры отходящих газов на входе в охладитель, контроль расхода электроэнергии с начала плавки и по определенному расходу кислорода на рафинирование, определенной температуре отходящих газов на входе в охладитель, определенному расходу электроэнергии с начала плавки рассчитывают температуру металла в ванне дуговой сталеплавильной печи по формуле:
где: 1432,619 - свободный член, 0,01047, 0,10461, 0,002536 - коэффициенты уравнения,
X1- общий расход кислорода на рафинирование, нм3/ч;
Х2 - температура отходящих газов на входе в охладитель, °С;
Х3 - расход электроэнергии с начала плавки, кВт⋅ч.
Пример расчета температуры расплавленного металла в ванне дуговой сталеплавильной печи. От объекта управления (дуговая сталеплавильная печь) в блок ввода и обработки технологической информации поступает информация о фактических значениях: общего расхода кислорода на рафинирование, температуры отходящих газов на входе в охладитель, расхода электроэнергии с начала плавки, с блока монитора оператора поступает информация о номере плавки и требуемом диапазоне температуры металла. Вся поступающая информация подвергается верификации, систематизируется и формируется таблица для расчета многофакторной математической модели. Таблица для расчета многофакторной математической модели обновляется с поступлением информации по каждой последующей плавке в блоке адаптации технологической информации во времени. Вся информация прошедшая верификацию, обработку и адаптацию во времени поступает в блок математического моделирования. В блоке математического моделирования методом регрессионного анализа рассчитывается температура расплавленного металла в ванне дуговой сталеплавильной печи по формуле:
где: 1432,619 - свободный член, 0,01047, 0,10461, 0,002536 - коэффициенты уравнения,
X1- общий расход кислорода на рафинирование, нм3/ч;
Х2 - температура отходящих газов на входе в охладитель, °С;
Х3 - расход электроэнергии с начала плавки, кВт⋅ч.
Рассчитанное значение температуры расплавленного металла в ванне дуговой сталеплавильной печи с блока математического моделирования передается блок монитора оператора. Блок монитора оператора имеет связь с объектом управления (дуговая сталеплавильная печь). Окончание подачи кислорода на рафинирование и подачи электроэнергии производят при достижении температуры металла в ванне дуговой сталеплавильной печи требуемого диапазона температуры.
Пример
Технологическая информация процесса производства стали в дуговой сталеплавильной печи для 30-ти плавок представлена табл. 1.
По данным 30-ти плавок выполнен регрессионный анализ, результаты которого представлены в табл. 2. Уравнение связи (математическая модель) имеет вид:
Математическая зависимость (2) адекватна и имеет высокую сходимость [3], коэффициент множественной корреляции R=0,865, среднее квадратическое отклонение (ошибка модели) равно 9°С.
где X1 - общий расход кислорода на рафинирование, нм3/ч;
Х2 - температура отходящих газов на входе в охладитель, °С;
Х3 - расход электроэнергии с начала плавки, кВт⋅ч;
Yфакт - фактическое значение температуры металла в ванне дуговой сталеплавильной печи, выполненное аппаратурой "Positherm", °С;
Yрасчет - рассчитанное по математической модели значение температуры металла в ванне дуговой сталеплавильной печи, °С;
Δ - разница между фактическим и расчетным значениями температур, °С.
Вывод
Таким образом, применение предлагаемого способа непрерывного определения температуры расплавленного металла в ванне дуговой сталеплавильной печи позволяет повысить точность контроля и качества управления процессом плавки с использованием информации общего расхода кислорода на рафинирование, температуры отходящих газов на входе в охладитель, расхода электроэнергии с начала плавки путем непрерывного и точного расчета температуры металла в ванне дуговой сталеплавильной печи и окончания подачи кислорода на рафинирование и подачи электроэнергии с начала плавки при достижении температуры металла в ванне дуговой сталеплавильной печи требуемого значения диапазона температур.
Тем самым достигается экономия расхода кислорода на рафинирование, расхода электроэнергии, уменьшается угар металла, уменьшается количество разовых замеров температуры расплавленного металла в ванне дуговой сталеплавильной печи.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Российская Федерация патент на изобретение №2 710 384, МПК: G01J 5/00, 2006.01; G01K 11/32 2006/01; В65Н 49/02 2006/01; F27 D 21/00 2006/01.
2. Б.Н. Парсункин, С.М. Андреев, А.Р. Бондарева, У.Б. Ахметов. "Непрерывный контроль температуры жидкой стали в технологических агрегатах металлургического производства" Вестник ЮУрГУ. Серия "Металлургия" 2018. Т. 18, №3. С. 33-41.
3. И.И. Елисеева "Эконометрика" М. С. 439, 2015 г.
Claims (9)
- Способ управления плавкой при производстве стали в дуговой сталеплавильной печи, включающий осуществление измерений текущей технологической информации по ходу плавки металла, отличающийся тем, что используют в реальном времени технологическую информацию предыдущих плавок: общий расход кислорода на рафинирование с начала плавки, нм3/ч, температуру отходящих газов на входе в охладитель, °С, расход электроэнергии с начала плавки, кВт⋅ч, при этом технологическая информация предыдущих плавок поступает в блок математического моделирования, в котором методом регрессионного анализа рассчитывают температуру Y расплавленного металла в ванне дуговой сталеплавильной печи по формуле:
- Y = 1432,619 + 0,01047X1 - 0,10461Х2 + 0,002536Х3,
- где: Y - температура расплавленного металла, °С;
- 1432,619 - свободный член;
- 0,01047, 0,10461, 0,002536 - коэффициенты уравнения;
- X1 - общий расход кислорода на рафинирование, с начала плавки, нм3/ч;
- Х2 - температура отходящих газов на входе в охладитель, °С;
- Х3 - расход электроэнергии с начала плавки, кВт⋅ч,
- анализируют полученную температуру Y расплавленного металла путем сравнения ее с требуемым значением диапазона температур металла, согласно нормативно-справочной информации, и прекращают подачу электроэнергии и кислорода на рафинирование при достижении температуры металла требуемого значения диапазона температур.
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2023103237A RU2023103237A (ru) | 2024-08-13 |
| RU2837193C2 true RU2837193C2 (ru) | 2025-03-26 |
Family
ID=
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU815044A1 (ru) * | 1977-12-07 | 1981-03-23 | Череповецкий Ордена Ленина Метал-Лургический Завод Имени 50-Летия Cccp | Способ непрерывного измерени ТЕМпЕРАТуРы жидКОгО МЕТАллА ВплАВильНОМ АгРЕгАТЕ |
| EP0572848B1 (de) * | 1992-05-30 | 1998-07-08 | Georgsmarienhütte GmbH | Verfahren zur Bestimmung des Endpunktes für den Frischprozess in Sauerstoffkonvertern |
| UA34011U (ru) * | 2008-02-15 | 2008-07-25 | Юрій Володимирович Матвеєв | Устройство для непрерывного измерения температуры жидкого металла |
| RU2539501C2 (ru) * | 2009-12-23 | 2015-01-20 | Смс Зимаг Аг | Управление конвертерным процессом посредством сигналов отходящего газа |
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU815044A1 (ru) * | 1977-12-07 | 1981-03-23 | Череповецкий Ордена Ленина Метал-Лургический Завод Имени 50-Летия Cccp | Способ непрерывного измерени ТЕМпЕРАТуРы жидКОгО МЕТАллА ВплАВильНОМ АгРЕгАТЕ |
| EP0572848B1 (de) * | 1992-05-30 | 1998-07-08 | Georgsmarienhütte GmbH | Verfahren zur Bestimmung des Endpunktes für den Frischprozess in Sauerstoffkonvertern |
| UA34011U (ru) * | 2008-02-15 | 2008-07-25 | Юрій Володимирович Матвеєв | Устройство для непрерывного измерения температуры жидкого металла |
| RU2539501C2 (ru) * | 2009-12-23 | 2015-01-20 | Смс Зимаг Аг | Управление конвертерным процессом посредством сигналов отходящего газа |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Б.Н. ПАРСУНКИН и др. Непрерывный контроль температуры жидкий стали в технологических агрегатах металлургического производства. Вестник ЮУрГУ, Серия "Металлургия", 2018, N 3, т. 18, с. 33-41. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6294566B2 (ja) | 電気アーク炉内の金属溶融物の温度を決定するためのシステム及び方法 | |
| KR20150079971A (ko) | 제강 공정들의 예측, 개루프 제어 및/또는 폐루프 제어 방법 및 그 장치 | |
| Botnikov et al. | Development of the metal temperature prediction model for steel-pouring and tundish ladles used at the casting and rolling complex | |
| RU2837193C2 (ru) | Способ управления плавкой при производстве стали в дуговой сталеплавильной печи | |
| CN115341069B (zh) | 一种基于在线动态检测模型的转炉吹炼终点的钢液碳含量预测控制方法 | |
| CN114160775B (zh) | 一种低压铸造铝合金熔体的智能控温系统和智能控温方法 | |
| JP7524861B2 (ja) | スタティック吹錬制御方法、温度補正項・酸素補正項推定装置、及び、転炉制御装置 | |
| EP4177361A1 (en) | Converter blowing control method and converter blowing control system | |
| RU2837195C2 (ru) | Способ управления плавкой при производстве стали в дуговой сталеплавительной печи | |
| JP2021123795A (ja) | スタティック吹錬制御方法、温度補正項推定装置および転炉制御装置 | |
| CN107557528A (zh) | 一种钢液温度调控方法及其装置 | |
| RU2671025C2 (ru) | Способ управления кислородной продувкой при выплавке стали в конвертере | |
| KR102511007B1 (ko) | 고로의 용선 온도 측정장치 | |
| KR960023106A (ko) | 배가스 및 신경망을 이용한 탄소농도 예측방법과 이를 이용한 전로 종점 취련 제어 시스템 | |
| TWI891537B (zh) | 加熱爐工件產速預測方法 | |
| JP3241966U (ja) | 熱処理炉の運転制御装置 | |
| JPH0610056A (ja) | 板状体の加熱炉板温制御方法及び装置 | |
| JP7156551B2 (ja) | 転炉吹錬制御方法及び転炉吹錬制御システム | |
| WO2025233650A1 (en) | Method for determining a decarburization indicator for a steel product, associated control and monitoring methods and systems | |
| US20250257946A1 (en) | Systems and methods to measure oxidation losses of furnace electrodes | |
| WO2025253758A1 (ja) | 温度予測システム、制御装置、温度予測方法及び制御方法 | |
| JPH062047A (ja) | 連続炉燃焼制御装置 | |
| JP3874530B2 (ja) | 転炉操業方法 | |
| JPS61195914A (ja) | 真空精錬炉における溶鋼温度制御方法 | |
| RU2652663C2 (ru) | Способ управления процессом продувки конвертерной плавки с использованием информации отходящих газов |