Введение к работе
В производстве стали все более существенным является обеспечение ее чистоты и сокращение брака. При переливании жидкой стали из одной металлургической емкости (конвертер, сталь-ковш, промежуточный ковш) в другую, важным является обеспечение минимального попадания шлака, находящегося на поверхности стали, в нижнюю емкость.
Существо проблемы состоит в следующем. При отсутствии специальных автоматических средств обнаружение шлака в струе металла осуществляется визуально оператором, контролирующим процесс. Визуальное обнаружение шлака возможно при выходе шлака на поверхность струи, благодаря цветовому отличию шлака от металла. Однако в конце слива шлак сначала попадает в струю через воронку и протекает по центру, и при выходе на поверхность его цветовое отличие от стали настолько незначительно, что даже опытному сталевару или разливщику зачастую не удается вовремя остановить разливку, и большая часть шлака вытекает вместе со сталью. В ряде случаев наблюдение за струей усложняет запыленность воздуха и то, что сталевар находится в условиях сильного теплового излучения
Полностью исключить проникновение шлака возможно при заблаговременном окончании слива, однако при этом часть стали будет потеряна.
Таким образом, при стремлении производителя обеспечить высокое качество и конкурентоспособность стали, затруднено обеспечение ее чистоты при визуальном контроле переливания из одной емкости в другую.
Актуальность работы определяется следующими факторами.
Существующие зарубежные автоматические системы обнаружения шлака, работающие на электромагнитном принципе, доказали свою эффективность. Отечественные металлурги сейчас проявляют к ним активный интерес. Однако эти системы имеют высокую стоимость приобретения и высокую стоимость обслуживания. Возник вопрос о создании отечественной системы.
Технические описания существующих систем и материалы зарубежных печатных источников ограничены и не содержат достаточных сведений для проектирования, развития и успешной адаптации к отечественным условиям.
Система обнаружения шлака в струе металла не может быть разработана в России без предварительного прикладного научного исследования.
Потребность в приобретении системы автоматического обнаружения шлака, была объективирована Магнитогорским металлургическим комбинатом.
Экономическая эффективность и обоснование использования автоматической системы обнаружения шлака складывается, в основном, из следующих составляющих.
ЮНАЛЬНА*| (ОТЕКА I
РОС НАЦИОНАЛЬНА)! J БИБЛИОТЕКА Cflextp О» Y»\
Повышение качества стали.
Снижение прямых затрат па ферросплавы и алюминий, добавляемых в сталь и вступающих в реакцию со шлаком.
Уменьшение потерь при аварийных ситуациях, обусловленных уменьшением стойкости шиберного затвора сталеразливочного ковша при прохождении через него конвертерного шлака с высокой долей окислов.
Снижение затрат на футеровку ковшей, разрушающуюся под воздействием шлака;
Разработка отечественной системы обнаружения шлака позволит получить более низкую ее стоимость по сравнению с зарубежными аналогами, в основном благодаря снижению составляющей интеллектуального труда разработки, удельный вес которой в цене системы довольно высок. Более низкая цена системы позволит производителю снизить цену стали, повышая теМ самым ее конкурентоспособность.
Область техники и науки, к которой относится работа
Работа относится к области электротехники, а именно к системам электрооборудования объектов технологических процессов, в частности, в металлургии, с использованием электромагнитных устройств, устройств преобразования и обработки сигналов, устройств отображения и хранения информации. Разрабатываемая электротехническая система входит в общий комплекс электрооборудования и автоматики конвертера.
Особенности, накладываемые областью применения на разработку, являются определяющими и связаны, прежде всего, с условиями эксплуатации системы обнаружения шлака, которые предполагают повышенную температуру и вероятность контакта с жидким металлом, конструктивные, технологические и эксплуатационные особенности объекта автоматизации.
Цель работы - разработка, исследование электротехнической системы обнаружения шлака в струе жидкой стали.
Основные научные задачи, поставленные в работе
Научный анализ и теоретическое исследование характеристик элек-тромапгитного преобразователя, чувствительного к появлению шлака в струе металла.
Формулировка требований и разработка алгоритма работы системы на основании теоретических и экспериментальных исследований сигналов электромагнитного преобразователя.
Разработка рекомендаций для инженерного проектирования систем автоматического обнаружения шлака с электромагнитным преобразователем.
Научная новизна работы состоит в следующих основных положениях, которые выносятся на защиту.
выбраны параметры электромагнитного преобразователя и рассчитаны его характеристики,
разработан алгоритм работы системы и алгоритм обработки сигнала преобразователя;
экспериментально подтверждены характеристики преобразователя и
получены динамические параметры изменения его сигнала,
предложена методика проектирования системы обнаружения шлака.
Использование научных средств анализа
При математическом моделировании использовался метод конечных элементов для расчета параметров магнитного поля преобразователя. При экспериментальных исследованиях применялось дискретное преобразование Фурье, цифровая фильтрация сигналов.
В качестве программных средств, для моделирования электромагнитного поля использовались программа Maxwell. Для проведения теплового расчета -программа Quick Feild. В экспериментальных исследованиях использовалась специализированная среда визуального программирования Lab View.
Практические результаты работы состоят в разработке, промышленном испьпании и внедрении системы автоматического обнаружения шлака при сливе стали из конвертера.
Достоверность результатов
Достоверность результатов теоретических исследований, полученных с помощью математической модели, подтверждается результатами, полученными при экспериментальных исследованиях макета преобразователя и при промышленных испытаниях преобразователей в реальных условиях работы.
Апробация работы
Результаты работы апробировались в виде докладов на конференциях и публикаций.
Публикации. По теме диссертации опубликованы 4 печатные работы.
Структура и объем работы
Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и списка литературы,- количество страниц 115, иллюстраций 72, таблиц 22, число наименований использованной литературы 27.
