Автоматизация теплового и технологического режимов дуговой печи ДСП-180 в условиях ЭСПЦ ОАО "ММК"

На клеммы 2 - 9 микропроцессорного контроллера, поз. РМК, поступает 4 сигнала: вторичный ток с катушки Роговского, поз. 35а-1, вторичное

Автоматизация теплового и технологического режимов дуговой печи ДСП-180 в условиях ЭСПЦ ОАО ММК

Дипломная работа

Разное

Другие дипломы по предмету

Разное

Сдать работу со 100% гаранией

АННОТАЦИЯ

 

Тема выпускной квалификационной работы: "Автоматизация теплового и технологического режимов дуговой печи ДСП-180 в условиях ЭСПЦ ОАО "ММК".

Объем работы: семьдесят две страницы пояснительной записки, тридцать две иллюстрации, пять таблиц, шестнадцать формул, одно приложение, четырнадцать использованных источников, пять листов графического материала.

Дуговая печь, перемещения электродов, мощность дуги, система управления, энергетический режим, рабочие токи.

Объектом исследования является дуговая сталеплавильная печь мощностью 180 т (ДСП-180). Рассмотрена зависимость мощности рабочей дуги от рабочего тока. Определены оптимальные параметры, при которых достигается максимальная производительность.

Целью работы является разработка системы оптимизации управления энергетическим режимом с целью достижения максимальной производительности печи в период расплавления.

Разработаны схема автоматизации ДСП-180, структурная схема управления энергетическим режимом, принципиальная электрическая схема управления энергетическим режимом ДСП-180. С использованием метода оптимизации определены оптимальные параметры, при которых достигается максимальная производительность производства стали.

 

СОДЕРЖАНИЕ

 

Введение

1. Устройство дуговых сталеплавильных печей и особенности технологического процесса выплавки стали

1.1 Основные технические характеристики и устройство современных сверхмощных дуговых печей ДСП-180

.2 Тепловые характеристики дуговой печи

2. Функциональная схема автоматизации ДСП-180

3. Структурная схема управления энергетическим режимом ДСП-180

4. Принципиальная электрическая схема управления энергетическим режимом ДСП-180

5. Аппроксимация статической характеристики объекта управления методом наименьших квадратов

5.1 Анализ характеристик дуговой сталеплавильной печи

.2 Аппроксимация статической характеристики методом наименьших квадратов

6. Оптимизация энергетического режима электродуговой плавки с целью обеспечения максимальной производительности печи

6.1 Выбор системы автоматического управления

.2 Система автоматического управления с запоминанием максимума скорости выходного параметра

7. Расчет переходного процесса

7.1 Контрольный расчет начального участка переходного процесса

.2 Расчет переходного процесса на ЭВМ

.3 Блок-схема алгоритма оптимизации энергетического режима ДСП-180

.4 Программа расчета переходного процесса в САО с запоминанием максимума изменения выходной величины

8. Исследование влияния параметров динамической настройки САО на показатели качества переходного процесса

8.1 Исследование переходных процессов САО при отсутствии дрейфа статической характеристики

.2 Исследование переходных процессов САО при наличии дрейфа статической характеристики

Заключение

Список использованных источников

Приложение

 

ВВЕДЕНИЕ

 

В настоящее время электродуговые печи являются самыми эффективными и экологически чистыми сталеплавильными агрегатами, используемыми для массового производства стали с повышенными потребительскими свойствами.

Возможность сосредоточенного ввода значительного количества тепловой энергии в сочетании с простотой управления подводимой электрической мощностью является неоспоримым преимуществом дуговых сталеплавильных печей (ДСП) по сравнению с другими агрегатами для производства стали. В электродуговых печах особенно удобно перерабатывать стальной лом и металлизированное сырьё (продукт бескоксового восстановления железа).

Однако электродуговым агрегатам присущи и некоторые недостатки, к которым относятся высокие удельные затраты электроэнергии на выплавку тонны металла, загрязнение стали цветными металлами, а также трудность получения низкоуглеродистых сталей[1].

В современных условиях высокопроизводительного электросталеплавильного производства сверхмощные ДСП все больше начинают использоваться как высокоэффективные технологические агрегаты для расплавления металлошихты и нагрева полученного расплава до заданной температуры[2].

Наиболее значимым периодом электросталеплавильного технологического процесса является период расплавления металлошихты, в котором потребляется более 70% электрической энергии, затраченной на всю электроплавку, за вычетом тепла, выделяющегося при экзотермических реакциях окисления [С], [Si], [Mn], [Fе] и других элементов, и тепла, выделяющегося от сжигания природного газа в комбинированных газокислородных горелках-фурмах. Основным источником тепловой энергии при выплавке стали в ДСП является тепловая энергия, выделяющаяся при горении электрических дуг между электродами и металлошихтой или расплавом металла.

При выбранной величине напряжения питания электрическая мощность, выделяемая в дуге, зависит от длины дуги (сопротивления дуги) и тока дуги. Эта зависимость имеет унимодальный вид, поскольку с увеличением тока возрастают потери электрической мощности. Для каждой установленной ступени напряжения печного трансформатора ДСП в каждый текущий момент времени по ходу электроплавки существует такое положение электрода относительно шихты или расплава, при котором выделяемая в дуге и преобразуемая в тепловую энергию электрическая мощность достигает максимально возможного значения. Это способствует интенсификации расплавления металлошихты и нагрева расплава, обеспечивая увеличение производительности ДСП[3].

Основной задачей, решаемой в данной работе, является необходимость обеспечивать определенное варьирующееся в заданных пределах значение скорости роста температуры расплава.

Второй задачей является разработка и исследование поискового метода интенсификации расплавления металлошихты и нагрева расплава в сверхмощной ДСП-180 за счет рационального использования потребляемой печью электрической энергии. Рациональное использование подводимой к ДСП-180 электрической энергии обеспечивается оперативным определением и поддержанием в течение всей электроплавки и для всех выбранных величин напряжения питания такого электрического режима, определяемого положением электродов, при котором достигается выделение максимально возможной электрической мощности.

Для обеспечения рационального энергосберегающего оперативного изменения подводимой мощности в заключительный (жидкий) период электроплавки необходима непрерывная информация о текущем температурном состоянии расплавленного металла и огнеупорной кладки[1].

1. УСТРОЙСТВО ДУГОВЫХ СТАЛЕПЛАВИЛЬНЫХ ПЕЧЕЙ И ОСОБЕННОСТИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ВЫПЛАВКИ СТАЛИ

 

1.1 Основные технические характеристики и устройство современных сверхмощных дуговых печей ДСП-180

 

Дуговая печь серии Ultimate компании VAI "FUCHS" была введена в эксплуатацию в 2006 г. на территории открытого акционерного общества "Магнитогорский металлургический комбинат" (ОАО "ММК"). VAI "FUCHS" предлагает печь нового поколения, созданную на базе результатов исследований и разработок в сочетании с передовыми технологиями и конструктивными особенностями электродуговых печей. Печь серии Ultimate (масса плавки 180 т, средняя продолжительность плавки от выпуска до выпуска 42…48 мин) рассчитана на производство примерно 1,8 млн. т стали в год. Общий вид печи серии Ultimate показан на рисунке 1.1.

 

Рисунок 1.1 - Общий вид печи серии Ultimate

Печь серии Ultimate оборудована следующими установками и системами: автоматическая установка корзины для лома; робот для очистки рабочего окна; измерение температуры ванны жидкой стали; технология вдувания кислорода и углеродсодержащих материалов с помощью RCB (рафинирующей комбинированной горелки); автоматическое управление выпуском плавки с главного пульта печи с помощью видеокамеры; автоматическое распознавание появления шлака во время выпуска стали с помощью системы ИРИС (системы распознавания по инфракрасному излучению); робот для очистки выпускного отверстия; кран с двумя вспомогательными крюками для быстрой замены электродов; стенд для перезапуска электродов с орошающим охлаждением водой.

Система вдувания кислорода и углеродсодержащих материалов RCB, изображенная на рисунке 1.2, форсирует поступление экзотермического тепла и активно ускоряет дожигание. Глубокий ввод струи под уровень жидкой стали обеспечивается конструкцией выступающей панели системы. Робот для очистки рабочего окна очищает эту зону от лома во время завалки, поэтому нет необходимости в оконной горелке или фурме. Система распознавания появления шлака по инфракрасному излучению ИРИС определяет идеальный момент для выпуска плавки с минимальным попаданием шлака в ковш. Благодаря роботу для очистки выпускного отверстия не только сократилась продолжительность этой операции и высвободилось рабочее время, но и значительно улучшились условия труда обслуживающего персонала. Печь ДСП-180 имеет характеристики, показанные в таблице 1.1.

 

1 - робот для очистки окна; 2 - система бесконтактного измерения температуры; 3 - ИРИС

Рисунок 1.2 - Расположение устройств для вдувания кислорода и углеродсодержащих материалов (вид сверху)

 

Таблица 1.1 - Основные технические и эксплуатационные характеристики ДСП-180

Наименование параметровЗначениеМасса плавки:- номинальная, т180- максимальная, т210- остаток металла после выпуска, т30Мощность трансформатора, МВА150Вторичный ток, kA70Частота тока, Гц50Высоковольтное напряжение, В800-1225-1400Количество рабочих ступеней трансформатора, ед.23Диаметр кожуха на уровне откосов, мм7400Диаметр выпускного отверстия, мм200Диаметр распада электродов, мм1200±50Диаметр графитированных электродов, мм600-610Ход электродов, мм6300Максимальная скорость перемещения э

Похожие работы

1 2 3 4 5 > >>