CC BY
13
г< ггттгГсгт кшьглс-гта / щ
- 4 (40), 2006 / U I
The software "ProDSP-1,0", allowing to forecast the dynamics of the dephosphorizaiton process at casting course in arc steel-furnace, is worked out. The examples of working of different program operating regimes, showing the possibilities of phosphorus control in steel-furnace of RUP "BMZ" are given.
А. А. ЧИЧКО, В. Ф. СОБОЛЕВ, A. H. ЧИЧКО, С. Г. ЛИХОУЗОВ, БИТУ, С. В. ТЕРЛЕЦКИЙ, РУП «БМЗ»
УДК 519:669.27
РАЗРАБОТКА ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ «ПроДСП-1.0» ДЛЯ ОПТИМИЗАЦИИ ПРОЦЕССОВ ДЕФОСФОРАЦИИ В ДУГОВЫХ СТАЛЕПЛАВИЛЬНЫХ ПЕЧАХ ДЛЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ЦЕПОЧКИ РУП «БМЗ»
Известно, что оптимизация шлакового режима в дуговой сталеплавильной печи (ДСП) — важнейшая научно-техническая задача, направленная на разработку энергосберегающих технологий процесса плавки сталей.
Опыт работы сталеплавильного цеха РУП «БМЗ» показывает, что одним из эффективных инструментов, повышающих качество плавки и снижающих энергетические затраты на нее, является оптимизация шлаковых режимов ДСП. В работах [1,2] была предложена динамическая модель процесса шлакообразования, основное назначение которой сводится к динамическому расчету фосфора в процессе плавки при условии введения различных компонентов. Динамический расчет фосфора во времени основывается на термодинамических полуэмпирических моделях, учитывающих взаимодействие компонентов шлаковой ванны в печи при заданной температуре. Полуэмпирический характер модели позволяет привязать ее к любой ДСП и тем самым конкретизировать возможные варианты и рекомендации по оптимизации шлакового режима.
Целью данной работы является разработка программного обеспечения «ПроДСП-1.0», ядро которой составляет полуэмпирическая динамическая модель шлакообразования и на ее основе провести анализ вли-
яния различных исходных параметров процесса плавки на динамику изменения фосфора в печи ДСП.
На первом этапе были проанализированы экспериментальные данные по распределению фосфора и шлаковому режиму 20 плавок, выполненных на ДСП № 1 и ДСП №2 РУП «БМЗ». Рассчитанные с помощью «ПроДСП-1.0» функции распределения фосфора во времени показали хорошую сходимость расчетных и экспериментальных данных.
На рис. 1 показан один из вариантов работы с программой «ПроДСП-1.0», в котором в качестве исходных параметров использовали следующие данные:
Запрос к программе ПроДСП (операганный режим)
Ввод:
1. Фосфор в мтшиш по щсшжвжшю
2. Масса металшзавшжн
3. Масса швеега в заваотое
4. Масса к состав бошш
Расчет
Прогноз содержания фосфора в меташхе
Рекомендации по корректировке ишака
Готово!
Введши еще m кг швеом и поломите 2-3 мж
Рис.1. Структура запроса и выходных данных компьютерной системе ПроДСП (оперативный вариант)
52
//т ггттг^ г: ктмчт
I 4 (40), 2006 -
гг.
• содержание фосфора в металле по расплавлению (оперативный режим) либо его содержание в шихтовых материалах по результатам входного контроля;
• масса металлошихты завалки;
• масса извести в завалке;
• масса и состав болота, оставшегося от предыдущей плавки.
В качестве выходных данных рассчитывали концентрацию фосфора в металле и степень его дефосфорации при различных условиях шлакового режима плавки.
На рис. 2 предлагается следующая схема работы с программным обеспечением «ПроДСП-1.0». Система может работать в двух режимах. Первый режим предполагает оперативное вмешательство в процессе плавки. Второй может использоваться для расчета планируемых технологических схем процесса плавки. При использовании первого режима система на основании термодинамических расчетов предсказывает текущее распределение фосфора и изменение его концентрации в металле по ходу плавки по заданному режиму. В случае если конечное содержание фосфора находится в допустимых пределах, плавка продолжается без изменений. Если же конечное содержание фосфора может превысить допустимое по отношению к требованиям, предъявляемым к конечному продукту, система рассчитывает необходимое количество извести, добавляемой в ванну для предотвращения рефосфоризации.
Во втором режиме система прогнозирует возможный уровень фосфора в ста-
Ношшж!
Загрузка шизяговыж материалов в ДСП
Плавление
Состав Л
йпробы
^ОУИ^..............
ЗШ!Ш жме ^щмнм
отрос к Про ДСП
I
Охвет: 1. Состав шлака
2. Прогноз фосфора в метшше
Р<КОМ€ЩрурИ ПО
трржтротт состава шлака
Ввод шшш массой ш
1]родолжжие пяшки
I
Расчет состава остаточного шпака
1
Сжш
Рис. 2. Схема работы компьютерной системы «ПроДСП-1.0» в технологической цепочке РУП «БМЗ» (оперативный вариант)
ли при выплавках на различной шихте в зависимости от начального содержания фосфора в металлошихте; расходов извести в завалку; количества обновляемого шлака; остаточной массы шлака болота и его состава; выбранной технологии плавки.
Таким образом, система позволяет проверить любые варианты по изменению текущей технологии выплавки без нарушения текущего процесса.
В качестве примеров использования системы «ПроДСП-1.0» приведены результаты расчетов
Таблица 1. Модельный состав металлошихты в завалке
влияния различных факторов на дефосфорацию металла в ДСП.
Расчет стадии расплавления металла В табл. 1 приведены исходные данные по составу металлошихты в завалке плавки.
В качестве модельных параметров для моделирования были выбраны следующие условия: температура расплавления металла - 1512 °С; расход извести в завалку — 1000—10000 кг; расход доломита в завалку — 200 кг.
Вид металлошихты Средняя масса в завалке, т
Лом АС (пакеты) 5,1
Лом категории А 87,0
Лом категории А (пакеты) 17,2
Лом категории А(оборотный) 9,5
Брикеты из стальной стружки 7А 0,7
Стружка А,Б 0,2
Лом категории Б1,Б2,БЗ 1,0
Чугун литейный II 0,2
лгпт^г: rrMPMwrrsi /
- 4 (40), 20061
53
0,014 0,012 0,010 -0,008 -0,006 0,004 0,002 О
На основании предыдущих исследований масса металла болота была задана Ют, масса шлака болота - 5 т, в случае исследования влияния массы болота на дефосфорацию ее варьировали от 3 до 8 т.
Расчет периода окислительного рафинирования
В отличие от периода расплавления в период окислительного рафинирования становится возможным проведение целого ряда мероприятий, влияющих на протекание процесса дефосфорации в ДСП. Особенностью моделирования данного периода является наличие в качестве исходных данных динамических параметров плавки. В частности, шлаковый режим плавки задавался указанием скорости нагрева ванны, массы вводимой извести и времени ее отдачи, а также времени и массы слива шлака.
Результаты моделирования влияния различных факторов на дефосфорацию мет а,VIа в ДСП
Влияние обновления шлака На рис. 3 показано изменение концентрации фосфора в металле по мере протеканта периода окислительного рафинирования при обновлении и без обновления шлака. Из рисунка видно, что при отсутствии обновления шлака по мере нагрева ванны будет происходить рефосфоризация, т.е. концентрация фосфора в металле начнет плавно повышаться (кривая 2). Обновление шлака путем его слива и ввода свежих порций извести способствует частичному или полному предотвращению его перехода в металл (кривая /). Таким образом, период окислительного рафинирования играет стабилизационную роль — основная масса фосфора удаляется при расплавлении металла, основной же задачей данного периода является максимально возможное снижение степени рефосфорации металла. При этом было установлено, что для стабилизации фосфора в металле по мере повышения его температуры требуются всевозрастающие порции извести.
Влияние момента слива первичного ишака Существуют два возможных способа обновления шлака: добавка порции извести с его частичным сливом после либо до введения присадки и без слива. Первый способ является рациональным, так как вместе со сливаемым шлаком из системы Удаляется фосфор, в то время как при присадке извести и отсутствии слива шлака удаления фосфора из системы «металл—шлак» происходить не
tfwm
5
10
15
Рис. 3. Изменение концентрации фосфора в металле по мере протекания периода окислительного рафинирования при обновлении (/) и без обновления шлака (2). Масса шлака болота — 5 т, масса извести в завалке — 4 т. Обновление проводили последовательными присадками порций извести 350, 200 и 150 кг с последующим скачиванием в течение I мин эквивалентной массы шлака
0,012
0,010
0,008 -
0,006 -
0,004 -
0,002 -
о
t, мин
4
8
.....Т""
10
•ПГ" 12
14
16
Рис. 4. Изменение концентрации фосфора в металле при частичном (20%) обновлении шлака со скачиванием его в течение 1 мин после присадки извести (7) и непосредственно при сливе шлака по окончанию плавки (2)
будет, возможным станет только его перераспределение между фазами вследствие изменения их химического состава и температуры. В то же время по первому способу моменты слива шлака и присадки извести могут быть разнесены во времени друг от друга во временном интервале плавки. На рис. 4 показано моделирование снижения концентрации фосфора в металле при обновлении шлака со скачиванием его части в течение 1 мин после присадки извести (кривая /) и непосредственно перед сливом плавки (кривая 2). Из рисунка видно, что при задержке момента скачивания шлака происходит дополнительное повышение содержания фосфора в металле. Вместе с тем
54
/ягггг^ г: ггмшлрп:?*
/ 4 (40), 2006 -
минимальное время, прошедшее от момента присадки извести до слива шлака, должно соответствовать времени реагирования извести, составляющего 3-4 мин по результатам исследований, выполненных в 2005—2006 гг. на РУП «БМЗ». При вдувании тонко измельченной извести вследствие ускорения реакции указанный интервал может
снижаться до 1—2 мин и связан с ее лучшим растворением.
Начальное содержание фосфора Для количественной оценки влияния начального содержания фосфора на ход дефосфорации были промоделированы плавки стали для приведенных в табл. 2 вариантов.
Таблица 2. Исходные данные для моделирования влияния начального содержания фосфора на
ход дефосфорации
Вариант Начальное содержание Р в металлошихте, % Масса обновляемого шлака, кг
1 0,006 3000
2 0,0107 3000
3 0,02 3000
4 0,006 0
5 0,0107 0
6 0,02 0
Результаты моделирования представлены на рис. 5, а. Из рисунка видно, что для всех плавок наблюдается почти прямая пропорциональность между начальными и конечными концентрациями фосфора. Вместе с тем следует отметить, что ход температурной зависимости различается: для плавок с более высоким содержанием фосфора
прямая имеет больший наклон, что обусловлено более высокой концентрацией фосфора в шлаке.
Таким образом, при выплавке стали из шихты с повышенным содержанием фосфора повышаются требования к соблюдению температурного режима. Такие плавки более чувствительны к ре-фосфорации в результате перегрева.
т
0 ,018 - ! ЗГЗз
0 .016 -0,014 •
8,012 - -......8
0,010 - 0,008 * .....С .....«с-Ч
ода-
0,004 -
ода -
0«
г«***
%шт
0.018 тт
№4 0.012 -о,ою -ода ода пт ода -о
—а—4 — 8
I,шт
10
15
—у—
8
б
—г— 10
12
14
18
Рис. 5. Изменение концентрации фосфора в металле по мере протекания окислительного периода плавки в зависимости от начального содержания фосфора в металлошихте (а) и количества шлака болота (б) по результатам моделирования. Цифры
соответствуют номерам вариантов исходных данных в табл. 2 и 3
Масса шлака болота чии и отсутствии обновления шлака массой 3000 Моделирование влияния массы болота на уда- кг. Масса добавляемой в завалку извести составление фосфора проводили для среднего содержа- ляла 4000 кг. Варианты исходных данных моде-ния фосфора в металлошихте 0,0107% при нали- лирования плавки приведены в табл. 3.
Таблица 3. Исходные данные для моделирования влияния массы болота шлака на ход дефосфорации
Вариант Начальное содержание Р в металлошихте, % Масса обновляемого шлака, кг
1 2500 3000
2 5000 3000
3 7500 3000
4 2500 0
5 5000 0
6 7500 0
Результат моделирования представлен на рис. 5, б. Из рисунка видно отрицательное влияние большой массы шлака болота на ход процесса дефосфорации. Его негативное влияние проявляется не только в том, что значительная масса болота служит основным источником фосфора для последующей плавки и препятствует ее успешной дефосфорации, но и в том, что аналогично начальному уровню фосфора в шихте большая масса шлака болота увеличивает температурную чувствительность плавки к рефосфоризации. Это видно по более крутому наклону кривой роста содержания фосфора при массе болота 7500 кг.
Таким образом, можно сделать вывод, что влияние массы болота и начального содержания фосфора в металлошихте имеет схожую природу и выражается как в повышении содержания
гл гтг^гт г^штгта /кк
- 4 (40), 2006/ U U
фосфора в металле в процессе окислительного рафинирования, так и в увеличении температурной чувствительности плавки к рефосфоризации. Показано, что наиболее эффективно удаление фосфора осуществляется при вводе извести в возможно ранний период протекания плавки, соответствующий лучшему протеканию дефосфорации металла.
Литература
1. Чичко А.Н., Андрианов Н.В., Чичко A.A., Кукуй Д.М., Маточкин В.А. Динамика распределения фосфора по ходу окислительного рафинирования в условиях дуговой сталеплавильной печи // Сталь. 2006. №6. С. 62—65.
2. Чичко A.A., Соболев В.Ф., Андрианов Н.В., Пивцаев В.В., Терл едкий C.B. Об алгоритмизации расчетов состава шлака дуговой сталеплавильной печи // Литье и металлургия. 2006. №3. С. 130-136.
Республиканская научно-техническая библиотека, один из крупнейших информационных центров Беларуси, предлагает специалистам ознакомиться с новыми патентами и полезными моделями по литью и
металлургии.
Патент 7484 РБ, МПК В 22D 11/08.
ГИБКАЯ БЕСШАРНИРНАЯ ЗАТРАВКА МАШИНЫ НЕПРЕРЫВНОГО ЛИТЬЯ ЗАГОТОВОК
Патентообладатели: Республиканское унитарное предприятие «Белорусский металлургический завод» (BY); Открытое акционерное общество Акционерная холдинговая компания «Всероссийский научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт металлургического машиностроения имени академика Целикова» (RU).
Изобретение относится к черной металлургии, конкретно к машинам непрерывного литья заготовок (МНЛЗ), и может быть использовано на МНЛЗ криволинейного или радиального типа для литья сортовых, блюмовых и слябовых заготовок.
Задача, решаемая изобретением, заключается в упрощении конструкции затравки, а также увеличении надежности механизмов качания кристаллизаторов и приводов тянуще-правильных машин.
Технический результат состоит в повышении продольной жесткости затравки, уменьшении возможности образования грубых дефектов на поверхности слитка, снижении количества прорывов и увеличении надежности МНЛЗ.
Патент 7495 РБ, МПК В 22D 11/04, В 32В 05/22, С 04В 35/52.
КРИСТАЛЛИЗАТОР ДЛЯ МАШИН НЕПРЕРЫВНОГО ЛИТЬЯ ЗАГОТОВОК И СПОСОБ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ
Патентообладатель: Государственное научное учреждение «Институт технологии металлов Национальной академии наук Беларуси» (BY).
Изобретение относится к металлургии, а именно к изготовлению кристаллизаторов для получения непрерывнолитых заготовок из металлов и сплавов.
Технической задачей данного изобретения является повышение качества отливок, повышение производительности труда и снижение стоимости кристаллизатора.
Документы не продаются!
Ознакомиться с предложенными изданиями можно в читальном зале патентных документов Республиканской научно-технической библиотеки (к. 503). Библиотека также оказывает дополнительные услуги по копированию и сканированию фрагментов документов, записи на дискету, CD-ROM, флэш-карту и др. Более подробную информацию о режиме работы и услугах можно получить по адресу: 220004, г. Минск, проспект Победителей, 7, РНТБ, тел. 203-31-00, wvvw.rlst.org.bv, e-mail: edd@rlst.org.bv.
КСПРЕСС; ИНФОРМАЦИЯ,
