| |||||
МЕНЮ
| Технология автоматизация литейных процессовp> Рисунок 3 - Блок-схема модели расчета масс ферросплавов Изображенная блок-схема модели расчета масс определяет те массы ферросплавов, которые и являются рекомендацией на предстоящую плавку. Для каждой марки стали определена базовая угоревшая масса элементов [pic] (1) где O(i) – полная окисленность i-ой плавки, %; [pic] - остаточная базовая окисленность для группы сталей, к которой принадлежит i-ая плавка, %; М1уг(i) – угоревшая масса элемента 1, кг; 1 – порядковый номер элемента (марганца, кремния); D(i) – коэффициент пересчета угоревших масс элементов в эквивалентную окисленность, отн.ед.; n – количество элементов (марганец, кремний). Эквивалентная окисленность плавки выравнивается по всем плавкам независимо от группы сталей и прогнозируется для предстоящей плавки при расчете расхода ферросплавов. Расчет эквивалентной окисленности стали на предстоящую плавку производится по формуле (2): [pic] где Об(i) – прогнозируемая базовая эквивалентная окисленность, %; Cn(i), Mnn(i) – прогноз экспресс-анализа стали, %; C(i), Mn(i), Si(i) – прогноз маркировочного анализа, %; tсл(i), tд(i) – прогноз времени слива и додувки, с; BC, BMn, BSi – коэффициенты, определяющие базовые значения углерода, марганца и кремния готовой стали, %; б – индекс базовых значений; i – плавка, на которую ведется расчет ферросплавов. Угоревшие массы элементов, используемые вместо коэффициента угара, вычисляются по каждой раскисленной плавки после поступления данных химического анализа готовой стали с учетом фактических доз ферросплавов по формуле: [pic] (3) где Мкфер(i) – расход ферросплава K, фактически дозированного на i-ой плавке, кг; Llk(i) – содержание элемента l в ферросплаве К, %; l(i) – содержание элемента 1 в готовой стали, %; ln(i) – содержание элемента l в стали на повалке, %; Мст – масса стали, кг. Угоревшие массы элементов выравниваются внутри группы сталей и
прогнозируются для предстоящей плавки при расчете расхода ферросплавов. [pic] (4) где Мбуг(i) – прогнозируемая масса l-ого элемента, кг; Cn(i), Mnn(i) – прогноз экспресс-анализа стали, %; C(i), Mn(i), Si(i) – прогноз маркировочного анализа, %; tсл(i), tд(i) – прогноз времени слива и додувки, с; О(i) – рассчитанная на предстоящую плавку эквивалентная окисленность, %; i-sr – плавка, ближайшая по группе. Для определения и прогнозирования влияния неконтролируемых факторов [pic](5 где О(i-s) – окисленность, вычисленная по формуле (1), %; Cn, Mnn – прогноз экспресс-анализа стали, %; C, Mn, Si – анализ готовой стали, %; tсл(i), tд(i) – прогноз времени слива и додувки, с; BC, BMn, BSi – коэффициенты, определяющие базовые значения углерода, марганца и кремния готовой стали, %; а0, b0, К0сл, К0д – коэффициенты пересчета, отн. ед.; б – индекс базовых значений; (i-s) – плавка, на которую пришел химический анализ. Угоревшие массы элементов приводятся к базовым условиям по формуле: [pic] (6) где Мlуг(i-s) – прогнозируемая угревшая масса l-ого элмемнта, кг; Cn, Mnn – прогноз экспресс-анализа стали, %; C, Mn, Si – анализ готовой стали, %; tсл(i), tд(i) – прогноз времени слива и додувки, с; al, bl, Klсл, Klд – коэффициенты пересчета, отн. ед.; i – плавка, на которую ведется расчет ферросплавов; i-sr – плавка, ближайшая по группе; BC, BMn, BSi – коэффициенты, определяющие базовые значения углерода, марганца и кремния готовой стали, %; l – индекс элемента (Mn, Si). Базовые значения эквивалентной окисленности плавок и угоревших масс
элементов выравниваются (сглаживаются с помощью релейно-экспоненциального
фильтра) и прогнозируются на предстоящую плавку. Эквивалентная окисленность
сглаживается и прогнозируется внутри каждой группы сталей и непрерывно по
всем плавкам. Угоревшие массы элементов, прогнозируемые для базовых
условий, пересчитываются на фактические условия текущей плавки по формуле Угоревшая масса элемента по условиям текущей плавки рассчитывается по формуле: [pic] (7) где Мэл(Ф) – масса элемента в ферросплаве Ф, т; [pic] (8) Эф – содержание элемента в ферросплаве Ф, %; М(Ф) – масса ферросплава, используемого в текущей плавки, т; Мэлусв – усвоившая масса элемента, т; [pic] (9) Х – содержание элемента в химическом анализе ковшевых проб, %; Э – содержание элемента в экспресс-анализе стали, %; С – масса садки, т. Коэффициент угара элемента определяется по формуле: [pic] (10) а коэффициент усвоения элемента – по формуле: [pic] (11) причем Кэлуг + Кэлусв = 1. Результаты расчета угоревших масс и коэффициентов угара и усвоения
элементов по условиям плавок 320719-320777 представлены в табл. 5.1
приложения 5. Последовательности изменения угоревших масс и коэффициентов
угара и усвоения элементов, а также параметров плавки в зависимости от
номера плавки изображены на рис.5.1-5.10. Зависимости угоревших масс и
коэффициентов угара элементов от параметров плавки представлены ни рис. Корреляция на графиках показывает, как тот или иной параметр плавки влияет на коэффициент угара и угоревшую массу элемента. Например, среднее положение фурмы практически не оказывает влияние на угар элемента, а содержание углерода С, наоборот, оказывает влияние. Большей частью высокий коэффициент корреляции имеют графики, построенные для кремния, поскольку в процессе плавки он практически полностью переходит в шлак. Далее, зная расчетные угоревшие массы элементов, содержание их в ферросплавах, в металле на повалке и требуемое содержание в готовой стали, можно рассчитать расход ферросплавов (расчетные массы). Расчет требуемых масс производится следующим образом. Сначала определяется группа раскислителей по наличию ферросплавов (ферромарганец; ферромарганец и ферросилиций; ферромарганец и силикомарганец; ферросилиций и силикомарганец). Если раскисление осуществляется только ферромарганцем, то используется формула: [pic] (12) где MFeMnр(i) – расчетная масса FeMn, кг; Mn(i) – заданное содержание марганца готовой стали, %; Mnn(i) – прогноз марганца на повалке, %; Мст – масса стали, кг; MMnуг(i) – прогнозируемая угоревшая масса марганца, кг; LMn, FeMn – содержание марганца в FeMn, %; (i) – номер плавки, на которую ведется расчет ферросплавов. Если раскисление осуществляется FeMn и FeSi, то используется формула: [pic][pic] (13) [pic] где Si(i) – заданное содержание кремния готовой стали, %; MSiуг(i) – прогнозируемая угоревшая масса кремния, кг; LSi, FeSi – содержание кремния в FeSi, %. Остальные обозначения идентичны обозначениям формулы (12). Если раскисление ведется SiMn и FeMn, то используется формула: [pic] (14) [pic] где LSi, SiMn – содержание кремния в SiMn. %; LMn, SiMn – содержание марганца в SiMn, %. Остальные обозначения идентичны обозначениям формул (12) и (13). Если раскисление ведется SiMn и FeSi, то используется формула: [pic][pic] (15) [pic] где все обозначения идентичны обозначениям формул (12, 13, 14). Для облегчения расчетов на будущих этапах управления в модели предусматривается предыстория, где результаты проведенных плавок запоминаются и по ним корректируются базовые значения эквивалентной окисленности и угоревших масс элементов, описанные выше, а также используется прогнозирование экспресс-анализа стали, времени слива, адаптация коэффициентов пересчета (для постройки системы). Более подробное описание модели осуществляется в подразделе 3.1, где формируется алгоритм функционирования системы ракисления и легирования. К особенностям данной модели можно отнести: 1) в основу алгоритма реализации модели положена схема, которая работает при неполной технологической информации, что характерно для процессов в металлургии; 2) расчет расхода раскислителей и легирующих ведется не по эмпирическому коэффициенту угара, а по угоревшим массам элементов, что в большей степени соответствует механизму раскисления и легирования стали; 3) коэффициенты алгоритма и данные, необходимые для расчета, адаптируются по результатам предыдущих плавок. 2.3 Расчеты технологии с использованием разработанной модели Цель расчетов – показать приемлемость разработанной модели, ее соответствие технологии раскисления и легирования стали в ковше, а также возможность настройки модели (уточнением коэффициентов) в соответствие с возникающими трудностями во время работы системы. Необходимые для расчетов данные взяты по результатам раскисления и
легирования металла в ККЦ-1 ОАО "ЗСМК". При раскислении стали марки 3пс/э
заданное содержание марганца в готовой стали составляет 0.51%, кремния – Таблица 3 - Расчетные массы ферросплавов, кг 3.2.2 Перечень выходных сигналов и данных Все выходные данные представлены в табл.5 в виде дискретных сигналов, которые формируются после проведения всех расчетов и выдаются на экран дисплея и при желании на печать. Таблица 5 - Выходные данные алгоритма 4 ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ Для обоснования внедрения разработанной в данном дипломном проекте системы раскисления и легирования стали целесообразно рассмотреть и ее влияние на себестоимость стали, выплавляемой в ККЦ-1 ОАО "ЗСМК". При внедрении автоматизированной системы раскисления и легирования стали произведены затраты, необходимые для закупки оборудования, его транспортировки и монтажа. Затраты на монтаж оборудования принимаются в размере 5% от прейскурантной цены (стоимости приобретения), транспортно-заготовительные расходы – 8%. Процент амортизации составляет 16%, так как автоматизированная система предполагает пятилетний срок службы. Расчет стоимости оборудования произведен в табл.6, где одновременно определяются суммы амортизационных отчислений. Таблица 6 - Расчет стоимости оборудования и амортизационных отчислений Анализ себестоимости стали в ККЦ-1 ОАО "ЗСМК" за 1999 г. приведен в табл.7. Анализ выполнен на основе сопоставления данных калькуляции себестоимости продукции по плану и отчету. Выполнение плана по себестоимости продукции определяется разностью отчетных и плановых результатов по производственной себестоимости. Полученная экономия (-) показала снижение себестоимости. Как видно из табл.7, снижение фактической стоимости ферросплавов
связано с их дефицитностью и вытекающими из нее необходимостями работать с
более дорогими ферросплавами, а также работать на нижнем пределе
допустимого диапазона содержания важнейших примесей в готовой стали, что не
всегда наилучшим образом отражается на свойствах проката. За 1999 г. по плану расходы на раскисление и легирование стали составили 157 руб/т (табл.7). Разработанная модель раскисления и легирования стали при внедрении в реальные производственные условия снизит расходы на раскисление и легирование за счет экономии расхода ферросплавов и более рационального их использования в среднем на 300 г/т стали (для каждого раскисления). В системе задействованы алюминий и такие ферросплавы, как ферромарганец, ферросилиций ФС45 и ФС65 и силикомарганец. Их примерное снижение составляет 0.0006 т/т. С учетом этого снижения расход ферросплавов составит 0.0076 – 0.0006 = 0.007 т/т. Постатейное изменение себестоимости показано в табл.8. Таблица 8 – Изменение стоимости ферросплавов Суммарный расход ферросплавов после внедрения автоматизированной системы управления процессом раскисления и легирования стали в конвертере составит 69.07 + 5.11 + 12.97 + 39.05 = 126.2 (табл.8) вместо существующего расхода, равного 140.31 + 5.11 + 3.71 + 4.11 = 153.24 (табл.7). Таким образом, снижение стоимости раскисления по плану составляет: 153.24 – 126.2 = 27.04 руб/т. 126.2 + 3.87 = 130.07 руб. вместо 157.11 руб. В связи с внедрением системы раскисления и легирования можно сделать следующие выводы: 1) общее снижение себестоимости вследствие осуществления проектных мероприятий составит 3017.9 – 3005.99 = 11.91 руб/т стали; 2) другие технико-экономические показатели работы цеха (выпуск продукции, численность работающих, стоимость основных фондов, сортамент выплавляемой продукции и т.д.) останутся без изменения. Годовой экономический эффект, руб, составит Эг = (С1 – С2) * В, (24) где С1 и С2 – себестоимость 1 т стали соответственно до и после внедрения системы, руб.; В – годовой выпуск металла, т/год; Эг = (3017.9 – 3005.99) * 3207467 = 38200931.97 руб. Срок окупаемости разработанной системы, год, рассчитывается по формуле Т = К/Эг, (25) где К – капитальные вложения в систему, руб.; Т = 105700/38200931.97 = 0.003 года. Экономические показатели внедрения АСУ процессом раскисления и легирования стали в конвертере сведены в табл.9. Таблица 9 – Экономические показатели внедрения АСУ отдачей ферросплавов в конвертер 5 ОХРАНА ТРУДА И ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ 5.1 Охрана труда 5.1.1 Анализ условий труда в вычислительном центре Разработанная в данном дипломном проекте система раскисления и
легирования основывается на использовании средств вычислительной техники,
поэтому вся необходимая аппаратура располагается в вычислительном центре Работы персонала ВЦ, производимые сидя, стоя или связанные с ходьбой и
сопровождающиеся некоторым физическим напряжением, относятся к категории * шум на рабочем месте; * статическое электричество; * электромагнитные излучения; * неблагоприятные метеорологические условия; * отсутствие или недостаток естественного света; * недостаточная освещенность рабочей зоны; * наличие напряжения в электрической цепи, замыкание которой может произойти через тело человека; * психофизиологические факторы – умственное перенапряжение, монотонность труда, эмоциональные перегрузки, напряжение зрения и внимания, длительные статические нагрузки. |
ИНТЕРЕСНОЕ | |||
|