Способ управления технологическим процессом на участке сталеплавильные агрегаты-установки внепечной обработки стали

Способ управления технологическим процессом на участке сталеплавильные агрегаты-установки внепечной обработки стали

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (511 4 С, 21 С 5/00, 7/00 !

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCH0MY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Ф

r +» °

««

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3906639/22-02 (22) 30,04.85 (46) 23.09.86. Бюл. N -.35 (71) Западно-Сибирский металлургический комбинат им. 50-летия Октября, I

Череповецкий металлургический комбинат им. 50-летия СССР и Московский институт стали и сплавов (72) А. А. Кугушин, Б. И. Ашпин, 0. В. Липухин, Б. А. Кустов, P. С. Айзатулов, А. В. Бакакин, И. Б. Гендлер, Г. C. Гальперин, 3. Ф. Чирихин, В, А. Уйманон, Э. Д. Тузов, М. М. Волков, Я. С. Гренадер и В. О. Хорошилов (53) 669.18(088.8) (56) Явойский В. И., Левин С. А., Баптизманский В. И. и др. Металлургия стали. M. Металлургия, 1973, с.816.

Лякишев Н. 11., Шалимов А, Г, Сталь, 1980, 111 5, с. 364-368. (54)(57) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМ ПРОЦЕССОМ НА УЧАСТКЕ СТАЛЕПЛАВИЛЬНЫЕ АГРЕГАТЫ вЂ” УСТАНОВКИ

ВНЕЛЕЧНОЙ ОБРАБОТКИ СТАЛИ, включающий доводку металла по температуре в сталеплавильных агрегатах и на установках внепечной обработки, о тл и ч а ю шийся тем, что, с .целью улучшения качества стали и снижения затрат на ее производство, для сталеплавильных агрегатов, в которых идет выплавка металла, по времени 7 начала плавки и выплавнп.

1 ляемой марке стали М прогнозируют

1 время „„ окончания плавки и температуру Т„ „ металла в конце плавки,. фйя сталеплавильных агрегатов, в которых идет корректировка температуры, плавки, определяют время,„„ окон„.SU 12588 5 А1 чания плавки, температуру металла

Т„„в момент ок ончания плавки, массу ш, „„ охладителей, введенных в сталеплавильный агрегат для коррекции температуры, для плавок, выпущенных из сталеплавильного агрегата в ковш, определяют время !.,к ь окончания выпуска, для плавок, находящихся на внепечной обработке, oripeделяют время l„ начала продувки и массу m„« введенных в ковш присадок, определяют наличие готовых к приему ковшей и время оборота каждого ковша, корректируют моменты

1 времени начала!„„и конца Т, „ операций по корректировке температуры плавки и массу m,„„ охлаждающих добавок, моменты времени начала

«!

Н !1 и окончаниями,1„ выпуска плавки, момен1 ты вРемени начала „з„д и окончаниЯ

,„к„д выдержки плавки в ковше, массу

m„ присадок, ВВодимых В коВш при внепечной обработке, моменты времени

«1 ;. 1 начала „,р и окончания !.,„„, продувки плавки на установке внепечной обработки, а также осуществляют. выбор ковша К подаваемого под слив, для плавок, находящихся на Выдержке, корректируют момент времени окончания выдеРжки „кд, моменты вРемени на-1 чала „ „, и окончания Т,„,пр продувки на установке внепечной обработки и массу m„, вводимых в ковш присадок, для плавок, находящихся на внепечной обработке, корректируют момент времени окончания продувки i,„„„p и массу ш„ „, вводимых в ковш присацок, при

i 1

> I oM К 1 m „1 "«.ê 1Гк.к 1 к В 1 ок !1 1 ! л — 1 1 =1 ! 1. н в!1д 1 ак 61»18 э Шпрее 1 к по 1 ок !1Р

TIl 1 определяются из решения следующей па"!

258835

Скг о л прис

° Я„:,.

К, m прис!а!!

Д(= !. -сцик ок.в н !! пр! „, 1

1, и; л 1 л с.В!. !

-7 ок.!! н.п.

t н.к ° ок.!!!

ПРИС ПРИС !l,l! где i! с. к н.к. л « ь н.б. к .к.

Т "7

H.6.

Coxh

:, еаза ..вша раметрической задачи выпуклого программирования: ъ

2 (3 +П ) min !

=1 где, например, в. условиях конвертерного цеха! «i

Ol(!! P,l- «д!.(lip Нпру !

С n PllC прис () П f (T М ) + П I. 1 и (3) КаК,,i=1,n ()

l !!Р.ь !!!

îl! пр и пр !.„р,;„ если продувка проводится, = О в противном случае (S) «! -! с с с <7 (Ь ркпC !Н„C !кк, ив СКb Н Ьид

НП ок!! нк (v,)(!, )((!„„,r, ...1п(т„ „, !, „„,)=4) (ч) — текущий номер плавки, находящейся. на участке к моменту решения задачи; — число плавок, находящихся к моменту решения задачи, — общие затраты на участке сталеплавильный агрегат - установка внепечной обработки, руб. определяемых из решения задачи (13-(93р — общие потери на плавку, руб, для каждого варианта, определяемые из решения задачи (1)-(9); — стоимость простоя агрегата при корректировке, руб/мин, определяемая из практических данных;

- стоимость охладителей при корректировке в агрегате, руб/т — стоимость аргона, руб/м; — масса охладителей, т; — масса присадок, т;

- интенсивность продувки стали, м /мин, определяемая из практических данных; — множество готовых к приему плавки ковшей; максимальная масса присадок в ковше, т, определяемая .характеристиками присадок и параметрами ковша; продолжительность цикла плавки, мин, определяемая из практических(, данных; — минимальная требуемая для усреднения температуры стали в ковше продолжительность продувки, мин; — продолжительность плавки в сталеплавильном агрегате, мин, .определяемая маркой (М) выплавляемой стали;

- продолжительность между окончанием плавки и началом ее выпуска в ковш или началом операций по корректировке плавки в агрегате., мин (константа, определяемая из практических данных) — продолжительность корректировки в сталеплавиль-. ном агрегате, мин, определяемая из решения задачи (.1}-(9); — продолжительность между окончанием операций по корректировке в агрегате и началом выпуска стали в ковш, мин (константа определяемая из практических данных), продолжительность выпуска, мин, определяемая на практике состоянием сталевыпускного отверстия и прогнозируемая по продолжительности выпуска из агрегата предыдущей плавки; продолжительность выдержки стали в ковше, мин, 1258835

«

НПП ОК g3

np np определяемая из решения задачи (1)-(9); продолжительность транспортировки ковша к установке внепечной обработки, мин (константа, определяемая из практических данных); — продолжительность продувки в ковше, мин, определяемая иэ решения задачи (1)-(9).

Изобретение относится к области управления технологическими процессами в черной металлургии.

Целью изобретения является улучшение качества стали и снижение затрат на ее производство.

На чертеже изображена система управления, с помощью которой осуществляется способ.

Блок-схема системы управления на 10 участке сталеплавильные агрегаты-установки внепечной обработки стали содержит сталеплавильные агрегаты 1, раэливочные ковши 2, установку 3 внепечной обработки, блок 4 определения 15 временных параметров работы сталеплавильных агрегатов, температуры окончания плавок, марок стали, наличия готовых к приему плавок ковшей, временных параметров прохождения ковша 20 с плавкой, временных параметров продувки, массы присадок, блок 5, прогнозирующий время7„,. и температуру

Т окончания плавок, идущих в других кп агрегатах, блок б введения текущей 25 нумерации плавок, находящихся на участке, дающий команду для решения очередной оптимизационной задачи, блок 7 решения оптимизационной зада- чи; информационное табло 8, по пока- щ0 зателям которого оператор управляет участком, систему 9 управления верх.него уровня, которая сообщает инфорТ, С

Реализация системы управления осуществляется на участке в произвольный момент времени, характеризующийся тем, что в одних сталеплавильных агрегатах идет плавка, а в других W0 она окончена, например, в момент окончания очередной плавки имеется некоторое количество ковшей; готовых1 к выпуску в них плавок; имеется установка для внепечной обработки стали и другое технологическое оборудование (для ввода присадок в ковш и т.д.), необходимое для корректировки температуры стали в ковше.

Способ управления технологическим процессом на участке c÷алеплавильные агрегаты-установки внепечной обработки осуществляется следующим образом.

В блоке (4} системы управления технологическим процессом происходит систематическое определение временных параметров работы сталеплавильл «5 «8 5 5 ных агрегатов Г, Т„,, 5

НП КП НК ХК температуры окончания плавок

Т, соответствующих марок стали, КГ готовых к приему плавок ковшей К

Г временных параметров работы ковшей

S «5

TÄ sÄ,Г„,р и установки внепечной обработкиТ„„,,Г„„ . В этом же блоке происходит запоминание полученных параметров на времени к „, .

В блоке (5) на основе информации

S. S о времени начала „, и марке M идущих плавок происходит прогнозирование времени и температуры окончания

8 5 этих плавок Г . и Т знак озКП начает, что данный параметр прогнозируется.

В блоке (6) после окончания каждой очередной плавки осуществляется упорядочение всех идущих и окончившихся плавок по времени их окончания (реальному или прогнозируемому); исключение из рассмотрения тех плавок, которые по прогнозу закончатся на „„„позже, чем только что закончившаяся, а также тех, после окончания которых прошло времени больше, чем ь „„к ; такая нумерация (временная) оставшихся не исключенными плавок (и соответствующих им сГталеплавильных агрегатов) от 1 до и, согласно которой раньше окончившаяся

8835 4

Соотношение (1) требует минимизации суммарных затрат и потерь для всех рассматриваемых в данной задаче плавок на их доводку по температуре.

Соотношения (2) и (3) показывают, из каких слагаемых состоят общие затраты и потери, приходящиеся на одну плавку. f (Т„„, М) в соотношении (3) имеет как функция от Т„„ одноэкстремальный характер с минимумом П при некотором Т ; эта зависимость, кп так же, как и само Т,„, определяется для каждой марки стали иэ практических данных, Ограничение (4) означает, что выбор ковша осуществляется из множества готовых к приему плавки ковшей.

Ограничение (5) означает, что продувка в ковше либо отсутствует, либо продолжается не менее некоторого д!„ ;,, необходимого для усреднения температуры стали в ковше. Ограниче/ ние (6) означает, что суммарная продолжительность всех операций доводки стали по температуре не должна превышать длительности цикла плавкилг „ кик

3 125 (окончится) плавка имеет больший номер i (на блок-схеме индекс S соответствует обычной нумерации плавок, а индекс i — временной нумерации); передача информации о временной нумерации в блоки (4) и (5), где происходит замена индексов ($ íà i ) соответствующих параметров; выдача команды блоку (7) на решение оптимизационной задачи для плавок с но- г0 мерами от 1 до и.

На основе информации о временных и температурнь1х параметрах, поступающей из блоков (4) и (5), информации ступившей из блока (6), в блоке (7) происходит решение оптимизационной задачи по определению минимальных суммарных потерь и затрат на темпера- 20 турную доводку плавок на рассматриваемом участке.

Результаты решения оптимизационной задачи (помеченные черточкой над значением соответствующего параметра)25 поступают на информационное табло (8), по показаниям которого оператором осуществляется управление рас! <1 сматриваемым участком. Так,г „

<,T.„„, m используются для уп- 30 нб равления сталеплавильными агрегатами;

m, „, — для управления установкой внепечной обработки; К;, =!

- для управления ковшами.

Нижний предел соотношения между числом установок и сталеплавильных агрегатов относится к условиям совре- . менных кислородно-конвертерных.и : электросталеплавильньг гехов,имеющих кратное трем число сталеплавильных агрегатов. Верхний предел соотношения относится к современным мартеновским цехам, имеющим кратное пяти число мартеновских печей. г1аиболее оптималь- 45 ным числом установок при реализации предлагаемого способа управления является одна для цехов с двумя сталеплавильными агрегатами; одна-дведля конверторных и электросталепла- 50 вильных цехов с тремя сталеплавильными агрегатами; две-три — для мартеновских цехов с пятью-девятью мартеновскими печами.

Математические выражения (1)-(9) Ы являются формализованным описанием .правил управления операциями доводки стали по температуре.

Неравенство (7 ) характеризует последовательность во времени всех . операций доводки некоторой плавки по температуре.

Ограничение (8) означает, что масса присадок в ковше ограничена некоторой величиной, определяемой их технологическими характеристиками.

Ограничение (9) означает, что на одной установке внепечной обработки может в каждый момент находиться только один ковш. ! задача (1)-(9) относится к классу параметрических задач выпуклого программирования с линейными ограничениями (3). Параметром в задаче является номер ковша К, представляемого под слив плавки иэ сталеплавильного агрегата, причем (см. (4)) К Е К„.

Решение задачи осуществляется следующим образом.

Для фиксированного К, принадлежащего К,, находится решение задачи (1) †(3), (S) — (9). Обозначим это, к решение через U, а достигнутое зна-, чение целевой функции через I к к

Находим U u I для каждого . элемента множества К„.

Определяем К е КК,, на .котором док стигается минимум I .т.е. К = агц!!ъ1

Кбк

l2588

Решение задачи (! — 9) находим добавлением К к решению задачи (1) (3); (5) - (9) при К = К, т,е, к — к»

U . При этом минимальное значение целевой функции равно Т

m nPve, Lunp, Хц р

Составитель Г. Демин

Редактор Н. Егорова Техред М.Ходанич Корректор Т. Колб

Тираж 552 . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 5086/25

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Задача (1) -(3),(5) — (9) является задачей выпуклого программирования.

Ее решение может быть найдено с помощью любого стандартного метода ре- lO шения задач выпуклого программирования, Применение данного способа управления позволяет реализовать наиболее экономичный вариант доводки плавки 15 по температуре в условиях наличия на участке минимального количества установок для внепечной обработки, Результатом применения способа управле35 б ния является повышение качества стали» снижение текущих и капитальных затрат на ее доводку по температуре.

Внедрение предлагаемого способа управления технологическим процессом на участке сталеплавильные агрегаты-установки внепечной обработки оснащенном тремя конвертерами в конвертерном цехе позволит реализовать технологию внепечной обработки выплавляемой в цехе стали при наличии одной взамен предусмотренных трех установок . и соответственно снизить капитальные затраты на производство стали; уменьшить текущие затраты на доводку по температуре и снизить потери, вызванные подачей на разливку стали с отклонением от требуемой температуры разливки стали; улучшить качество стали.