Анализ технологических режимов доменной плавки

параметры дутья,  система  загрузки,  состав  шихты  и качество

железорудного сырья, элементы конструкции (высов и диаметр

фурм,  объем и профиль  печи),  параметры  адаптации моделей

                          

                                                            Расход кокса,  выход шлака,  расход

                                                            дутья, степень прямого восстановле-

                                                            ния; расход, состав,   температура ко-

Балансовая                                         лошникового газа; температура фур-

математическая                                 менного  очага;   тепловые  балансы

модель                                                нижней и верхней зон

                                                            Координаты линий тока, поле локаль-

Математическая модель                   ных скоростей газа, линии равных

газодинамики                                    скоростей газа

                                                            Теплоемкость потока газа, коэффици-

Математическая модель                   ент теплоотдачи, температуры шихты

теплообмена                                      и газа в узловых  точках, изотермы

                                                            шихты и газа

Математическая модель                   Степени  восстановления  железа и 

восстановления                                 относительные концентрационные по-

                                                            тенциалы газа в узловых точках; ли-

                                                            нии равных степеней восстановления

                                                            и потенциалов

Математическая модель                  Местоположение и форма зоны

зоны когезии                                     когезии

 

 

Рис. 1 Структурная  схема математической модели доменного  процесса

 

 

Использование модели для решения задач анализа  доменной плавки

 

Для анализа работы доменной печи Алапаевского металлургического завода при выплавке передельного чугуна мы используем методы балансовой модели. Для этого у нас имеются технические отчеты за два периода, в которых указаны технологические показатели, расходы шихтовых материалов и их химические составы. Зная все данные, мы их заносим в программу, которая в свою очередь их рассчитывает. После этого мы уже можем сравнить различные показатели печи за два периода.

Из расчетов видно, что  во втором периоде производительности печи возросла, но при этом удельный расход кокса снизился, уменьшился выход шлака, увеличилась рудная нагрузка, увеличился расход дутья, изменилась основность шлака в большую сторону, означает, что процесс более основный.

 

 

 

Заключение

 

Основными результатами  расчета с использованием балансовых математических моделей являются: расход кокса; расход дутья; выход, состав и температура колошникового газа.

Важнейшая роль в  исследовании и оптимизации явлений газодинамики, движения шихты, теплообмена, массообмена, восстановления, размягчения, фильтрации и других явлений, происходящих в действующих металлургических агрегатах,  в том числе при разработке новых схем переработки железорудного сырья, отводится математическому описанию (компьютерному моделированию) процессов. Это связано с тем, что экспериментальное изучение действующих агрегатов и экспериментальная проработка новых сопряжено с большими финансовыми, технологическими и техническими трудностями.

Поэтому использование математических моделей в изучении доменной плавки, при разработке систем контроля и  управления доменным процессом имеет большое значение. Роль математических моделей существенно возрастает при недостатке информации о явлениях, происходящих в печи, такой как температуры шихты и газа, давление и состав газа, степени восстановления железа в объеме печи.

Использование компьютерных методов и математических моделей  различных стадий переработки сырья, особенно комплексного, позволяет оптимизировать разрабатываемые схемы по энергетическим и экономическим критериям.

Современные математические модели дают возможность применять  для изучения процессов и явлений  новые инструменты - аналитические методы исследования, позволяющие определять не только одномерные, но двумерные распределения в объеме агрегатов скоростей, температур, степеней восстановления и других параметров.

В современных математических моделях доменного процесса наряду с обычными данными в качестве исходной информации используются такие  важнейшие показатели качества железорудного  сырья и топлива как прочность, восстановимость, гранулометрический состав, температуры размягчения и плавления, реакционная способность и т.д., определяемые экспериментально в лабораторных условиях. Последнее придает существенное значение не только математическому, но и экспериментальному (физическому) моделированию.

Таким образом, основными  задачами, решаемыми с помощью  математических моделей, являются: анализ реальных доменных плавок, прогноз показателей плавки и управление доменным процессом.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Библиографический список

 

1. Информационные системы в металлургии. Учебник для вузов/ Под редакцией Н.А. Спирина. Екатеринбург: Уральский государственный технический университет - УПИ, 2001.-617 с.
2. Основы теории и технологии доменной плавки. Учебник для вузов/ Дмитриев А.Н., Шумаков Н.С., Леонтьев Л.И., Онорин О.П.  Екатеринбург: Уро ран, 2005. -547 С.
3. Компьютерные методы моделирования доменного процесса. Учебник для вузов/ Под редакцией Н.А. Спирина. Екатеринбург: Уральский государственный технический университет - УПИ, 2005. -301 с.