автореферат диссертации по металлургии, 05.16.02, диссертация на тему:Разработка и исследование структурных признаков оценки состояния кислородно-конвертерного процесса

На правах рукописи

НЫРКОВ Александр Николаевич

□03052ЭЗБ

РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ СТРУКТУРНЫХ ПРИЗНАКОВ ОЦЕНКИ СОСТОЯНИЯ КИСЛОРОДНО-КОНВЕРТЕРНОГО ПРОЦЕССА

Специальность 05.16.02. «Металлургия чёрных, цветных и редких металлов»

АВТОРЕФЕРАТ С &>

диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук

Липецк-2007

003052936

Работа выполнена в Липецком государственном техническом университете

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор Дубровский С.А.

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Меркер Э.Э.,

кандидат технических наук, доцент Манюгин А.П.

Ведущее предприятие:

ОАО «Северсталь».

Защита состоится «28» марта 2007 года в 12 часов на заседании диссертационного совета Д212.108.02 в Липецком государственном техническом университете по адресу: 398600, г. Липецк, ул. Московская, 30, административный корпус, ауд. 601.

E-mail: cius@stu.lipetsk.ru

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Липецкого государственного технического университета.

Автореферат разослан «^ » ^^ ^П ^ ^ -f 2007 года

Ученый секретарь

диссертационного совета

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность. Несмотря на значительный научно-технический прогресс, в описании конвертерных процессов нет достаточно чётких представлений о механизме их протекания. Параллельное развитие окислительно-восстановительных реакций (часть из которых является конкурирующими) с нагревом и шлакообразованием, а также наличие в процессе их эволюции целого каскада критических состояний, свидетельствует о том, что конвертер представляет собой сложную открытую сильно неравновесную систему с переменной структурой внутренних прямых и обратных связей.

Исходя из практического применения, эффективность математических моделей, основанных на расчёте материально-теплового баланса, редко превышает 80% по достижению заданных пределов химического состава и температуры стали на момент первой повалки. А вопросы надёжного прогнозирования таких состояний как сворачивание шлака, выбросы и переливы газо-шлако-металлической эмульсии (ГШМЭ) до сих пор остаются нерешёнными.

При исследовании сигналов, полученных от газового анализа, основной упор делается на определение количественных зависимостей, таких как скорость обезуглероживания, степень расхода 02 на окисление углерода и т. д. Качественные и структурные изменения в выходных сигналах компонентов газового анализа отодвигаются на второй план, хотя именно они свидетельствуют о достижении системой бифуркационных состояний и изменении режимов протекания конвертерных процессов. Таким образом, необходимо искать подходы, позволяющие вскрывать феномены структурных перестроек в поведении процесса и их влияние на текущее и конечное состояние.

Работа выполнена в рамках разрабатываемого в ЛГТУ научного направления «Феноменологические модели и нелинейная динамика высокотемпературных процессов и технологий» при частичной поддержке грантами Минобразования РФ ТОО-5.2-2928 и РФФИ 07-08-96438Р_центр_а.

Цель работы. Разработка и исследование структурных признаков для ситуационной оценки и интерпретации состояния системы, протекающих в ней

процессов с позиций неравновесной термодинамики и синергетики, а также поиск эффектов самоорганизации в конвертерной ванне. Определение возможности прогноза поведения промышленного агрегата с помощью структурно-чувствительных характеристик процесса.

Научная новизна.

- Разработан комплекс новых структурно-чувствительных показателей процесса, позволяющий анализировать принципиальные изменения состояния сталеплавильной ванны.

- Определено наличие трёх устойчивых типов поведения системы в зависимости от применения оператором управляющих воздействий и характерные признаки выходных сигналов в различные периоды продувки.

- Показано, что наличие водорода в конвертерной ванне интенсифицирует процесс обезуглероживания, способствуя более раннему устойчивому появлению монооксида углерода в отходящих газах.

- Предложена принципиально новая методика оценки состава газов в полости конвертера, основанная на использовании метода линейной эстраполя-ции.

Практическая ценность и реализация работы.

1. Даны рекомендации по определению моментов плавки, в которые нецелесообразна присадка сыпучих материалов, способствующих изменению шлакового режима продувки.

2. Разработанный алгоритм расчёта газовой фазы в полости конвертера и структурные признаки целесообразно вывести на дисплей оператора с целью более достоверной оценки состояния конвертерной ванны.

3. Результаты работы используются в учебном процессе кафедры металлургии ЛГТУ, а структурные показатели апробированы в лабораторном практикуме.

4. Расчетные показатели и алгоритм оценки состава газа в полости конвертера приняты ЦФТИ «Аналитик» (разработчик газоаналитической системы «Гранат») для внедрения в новых и изменения существующих версий про-

граммного обеспечения для конвертерных цехов России.

Достоверность полученных в работе результатов подтверждается экспериментальными исследованиями и корректной статистической обработкой с последующей технологической интерпретацией на основе современной теории металлургических процессов.

Апробация результатов исследования. Основные теоретические и практические результаты исследований были представлены на международных конференциях «Теория и технология производства чугуна и стали» (Липецк, 2000), «Нелинейная динамика металлургических процессов и систем» (Липецк, 2003), «Современная металлургия начала нового тысячелетия» (Липецк, 2005), «Современная металлургия начала нового тысячелетия» (Липецк, 2006).

Публикации. По результатам исследования опубликовано 6 работ в отечественных изданиях, в том числе одна статья в периодическом журнале.

Структура и объём диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, четырёх глав, библиографического списка из 104 наименований, заключения, приложения. Включает 125 страниц текста, содержит 37 рисунков и 6 таблиц.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В первой главе рассмотрены результаты исследований различных школ металлургии второй половины 20-го и начала 21-го века на доминирующие конвертерные процессы. Проанализированы технологические параметры, изменяющие режимы процесса по ходу эволюции реакции обезуглероживания, шлакообразования и нагрева металла. Рассмотрены подходы к интерпретации поведения конвертерной ванны с позиции синергетики и нелинейной динамики.

Высказанные более 30 лет назад Явойским В.И предположения о необходимости поиска принципов описания конвертерных процессов, отличных от классических представлений термодинамики, получили в последнее время достаточно интенсивное развитие. Существенный вклад в этом направлении оказали работы научных школ Окорокова Б.Н. и Цымбала В.П.

Законы чередования этапов детерменированности и неустойчивости, свя-

занные с преодолением бифуркационных порогов и образованием новых дис-сипативных структур, являются универсальными для описания эволюции открытых и сильно неравновесных систем, к которым в частности и относится конвертирование чугуна в кислородном конвертере. Поэтому в развитии реакции обезуглероживания, предопределяющей протекание всех конвертерных процессов, выделено несколько критических порогов, при достижении которых основные параметры состояния меняют своё поведение (скачкообразно или плавно). При попадании системы в область бифуркации поведение её непредсказуемо. В следующий момент система может перейти как на более высокий, так и на более низкий уровень структурной организации, причём переход может быть плавным или скачкообразным (катастрофическим). Качественной перестройке параметров состояния предшествует этап неустойчивости и низкой детерменированности поведения системы. При этом в описании сложных термодинамических систем, находящихся в сильном удалении от равновесия, энтропии отводится роль параметра порядка, а основной характеристикой развития (эволюции) процесса является производство энтропии.

Если рассматривать сильно неравновесные металлургические системы в качестве объектов управления, то концепция программно-возмущённого движения не приемлема для такого рода агрегатов. Навязывание системе разработанных стандартных траекторий движения и стремление удержать её любыми способами зачастую приводит к непредсказуемым результатам. Таким образом, удовлетворительное описание металлургических систем при использовании моделей «вход-выход» невозможно, то есть термодинамические, сильно неравновесные объекты оказываются неуправляемы в классическом смысле. Более уместным для управления такими объектами представляется «принцип минимального принуждения», предложенный С.А. Дубровским, а проверка «правильности» движения должна осуществляться периодическим анализом характера обратных связей.

Проведенный анализ позволил определить основные направления работ, оговоренные в цели исследования.

Во второй главе были разработаны качественные и количественные характеристики процесса на основании данных о компонентном составе отходящих газов промышленных агрегатов. В соответствии с феноменологическим подходом была предложена модель конвертерного процесса, основанная на линейной экстраполяции фактически полученных значений компонентов газового анализа.

Сущность метода линейной экстраполяции заключается в определении в каждый момент измерения проб газового анализа для основных компонентов (СО, С02, N2) линейной функции вида:

у=а-т±Ь (1)

где г - текущее время продувки, а величины коэффициентов аиЬ- определяются по методу наименьших квадратов за отрезок времени, соответствующий интервалу продувки с шириной окна в одну минуту (см. рис. 1).

со, со,, 100

80

60

40

20

о

г

И СО д N2 О С02 гремя по ходу продут

Рис.1. Схематичное представление метода линейной экстраполяции на фрагменте промышленной плавки с 300 тонного конвертера.

Для расшифровки сигналов, полученных по ходу плавки, были разработаны характеристики процесса, базирующиеся на условии стационарности газовых потоков в системе конвертер-газоход. Доминирующим показателем является условие пересечения экстраполированных значений СО и N2 за пределы аппроксимируемого интервала (как вперёд, так и назад), которое в периоды ста-

бильного хода плавки происходит при концентрациях 37-40% (величина СО=#2 на рис.1).

Кривая, сформированная из всего множества точек пересечения СО и N2, представлена на рис.2. Предложено назвать её критерием стабильности процесса (КСП). Необходимо отметить, что точка СО=Ы2 находится в окрестности квадрата золотого сечения 0,6182=0,382, являющегося универсальным признаком высокоорганизованных систем, находящихся в состоянии внутреннего гармоничного развития всех процессов.

70 60

* 50

I 40

О

«О 30 20 10

0 20 40 60 80 100

время по ходу продувки, %

Рис.2. Критерий стабильности процесса промышленной плавки с 300 тонного конвертера.

Присутствие золотой пропорции в анализе отходящих газов также обнаружено по уравнению баланса СО, СО2 и N2-

ЛСО = ЛС02 + ЛЫ2 (2)

Приняв изменение объёма СО за единицу, а С02=0,5385К2 получим: С02+Ы2=0,5385Ы2+Н2=1. Откуда для С02 коэффициент 0,35, для И2 - 0,65 и для СО - 1. Однако, проведённое исследование газового анализа реальных плавок, одна из которых представлена на рис.3, показало несколько иную зависимость динамики изменения компонентов дымовых газов. Оказалось, что коэффициенты равны 0,3807; 0,6174; 1. Коэффициенты уравнений тренда и величины коэффициентов детерминации предложено также использовать в качестве структурных показателей хода конвертерной плавки.

4—1

О 10 20 30 40 50 60 СО,% 70

Рис.З. Тренд зависимости концентрации С02 и Ы2 от величины СО в отходящих газах.

Анализ поведения КСП (см. рис.2) позволяет выявить достаточно интересные, с точки зрения динамической оценки состояния конвертерной ванны, структурные изменения, группирующиеся в различного рода композиции и комбинации. При разбиении всех этих комбинаций на элементарные компоненты, выделяется одна единственная составляющая - структурный примитив в виде сборки, отражённой в разных направлениях:^— —^

0,2

I

-0,2

00318

ппойй'^

-0,00646'ь

0,00302 .

07 21 07 38

Рис.4. Комбинац]

07 55

15 10 5

0

08 12 08 30

время по ходу продувки, мин. сек

в крупном масштабе.

45

40 35 30

-•л-.-асо/ш

25 * —О—ан2/Ш Ь

20 Р

• тп

-♦-КСП

Далее рассмотрим механизм образования сборки. В момент, когда выпол-

няется условие

¿/СО dN.

¿т

ат

', угол наклона для СО(т) и т) одинаков, и

точка на КСП стремится к ±оо. Точка пересечения

йСО <Ш,

с1т

и

с/г

(ТП на рис.4

отмечена знаком - •) всегда имеет некоторое положительное или отрицательное отклонение от нуля, причём чем выше отклонение, тем больше амплитуда ветвей сборки.

После детального анализа структуры поведения КСП предложено ввести ряд дополнительных структурных параметров, генерируемых на основе метода линейной экстраполяции:

- Мощность сигнала КСП, оцениваемая по величине её дисперсии на скользящем окне в 20 измерений газового анализа (~ одна минута продувки).

- Частота появления ТП по ходу продувки, характеризующая пульсации процесса.

- Отклонение 777 по абсолютной и реальной величине - показатель динамического равновесия (на рис.4 эта переменная обозначена цифрами у знака •).

Ниже представлены причины нахождения производных СО и N2 в положительной полуплоскости. Первая заключается в резком подъёме уровня ГШМЭ, который препятствует проникновению воздуха в полость конвертера и вытесняет азот, скопившийся внутри. Одновременно с подъёмом уровня ванны увеличивается поверхность раздела фаз и получает ускорение реакция обезуглероживания, что приводит к росту СО в конвертерных газах. Такое развитие конвертерной плавки и обуславливает одновременное ускорение СО и Л^ в газовом анализе. Вторая гипотеза состоит в том, что в конвертере в силу ряда определённых термодинамических и кинетических факторов резко снижается окисление углерода до СОг- При этом вакантная доля С02 в каминном газе

¿СО <шг

компенсируется СО и Л^, что также приводит к нахождению ^ и ^ в

положительной полуплоскости.

Помимо расчёта комплексных показателей критерия стабильности процесса, на основании метода линейной экстраполяции разработана методика определения компонентного состава углеродсодержащих газов в полости конвертора. Основным допущением при решении системы (3) является предположение об отсутствии азота над уровнем расплава.

Г СО(т) + С02(т) = 100 (3)

где г-текущее время продувки, СО(т), С02(т) и N¡(7) - концентрации соответствующих газов, рассчитанные по функции (1).

На рис.5 представлена динамика изменения СО и СО2 в полости конвертера по ходу продувки плавки, определённая методом линейной экстраполяции.

100

80

г? 60 8*

о" 40 О

20 0

0 20 40 60 80 100

время по ходу продувки, %

Рис.5. Динамика изменения СО и СО2 в полости 300 тонного конвертера. Кроме указанного выше метода линейной экстраполяции, где в качестве аргумента выступает текущее время продувки, нами был разработан ещё один способ определения концентрации СО и С02 в полости конвертера. Основным отличием от первого метода является то, что в качестве аргумента здесь выступает концентрация азота, то есть в каждый момент продувки плавки определя-с!СО (¡СО

ются величины- и-г-. Величины функции СО(N2) и СО¡(N2) при содержании N2=0 следует принять за концентрации этих газов ниже среза горловины конвертера. Приведённые ниже рисунки 6 и 7 иллюстрируют схему расчёта концентрации СО и С02 в полости конвертера и фактически полученные данные по ходу продувки в промышленном 160-ти тонном конвертере.

Ц и

♦

Л СО 2

1/Ла/ агИЛ'

100 80

О"

Ч 40 20 О

О 10 20 30 40

Д CO(N2) О C02(N2) ———dC02/dN2 - - - dCO/dN2 N2, %

Рис.6. Экстраполяция функций CO(N¡) и C02(N2> до значений N¡=0. 100

80

<s

ч 40 20 0

0 20 40 60 80 100

-• СО-С02 время по ходу продувки, %

Рис. 7. Динамика изменения СО и СО2 в полости 160 тонного конвертера. Показано, что обе методики расчёта газовой фазы в полости конвертера достаточно хорошо воспроизводят друг друга. При этом неоспоримым преимуществом последнего метода является его меньшая чувствительность к нестационарности газовых потоков. Сопоставление полученных расчётных кривых с экспериментальными данными отечественных и зарубежных исследователей также подтверждает тенденции в динамике их поведения.

Обращает на себя внимание факт отклонения смоделированной кривой СО2 к отрицательным значениям на участке -65% (см. рис.5) и на участке -85%

* »

% % * % * * период продувки с 480 по 530 сек

* % ■*-►

(см. рис.7) от общего времени продувки. По нашему мнению этот факт является свидетельством появления в конвертере другого углеродсодержащего газа. В конвертере по ходу продувки параллельно с двух- и четырёхвалентным оксидами углерода образуется известный в науке, так называемый, недооксид углерода С3О2, имеющий структурную формулу следующего вида: 0=С=С=С=0. Как известно, активность углерода является функцией различных физико-химических свойств системы, которые в конечном итоге и предопределяют вероятность образования С3О2 в конвертере во второй половине продувки. Подобно тому, как в проводниках имеющих незначительные структурные искажения внутреннее сопротивление минимально, так и в конвертере образование С3О2 является свидетельством более организованного и упорядоченного структурного состояния системы, так как указывает на снижение внутреннего сопротивления протеканию процесса обезуглероживания.

После анализа величин гсс1+со>ш100 и т„1ш0 в системе (3) было выявлено, что примерно, в 10-20% случаев измерения газового анализа на промышленных плавках они значимо отличаются друг от друга. Поэтому предложено ввести структурный параметр (Агсо_^), имеющий смысл рассогласования гсо+с0г,100 и

г^.,,. Корреляционное поле фактических значений Дгсо^ разделено в зависимости от величины тангенса угла наклона функции СО(т). В качестве границы динамического равновесия системы предложены две критериальные гиперболы, симметричные вокруг оси = 0 (см. рис.8). Процентное соотношение

йт

фактических значений Лтс0_^, не укладывающихся внутрь области ограниченной критериальной гиперболой, к общему числу анализируемых данных также предложено использовать в качестве показателя хода процесса.

Как видно из рис.8 фактическое распределение величины Атсо_щ имеет

явное сходство с функцией 1//, упоминаемой в работах по нелинейной динамике под названием «фликер-шума» и имеющей тесную связь с явлениями самоорганизации и золотой пропорцией.

300

240

g 180 i

8 12° 60 0

-1 -0,5 0 0,5 1

dCO/dt, %СО/сек2

dCO

Рис. 8. Корреляционное поле ArC0 Vi и ^ на промышленной плавке со 160-ти тонного конвертера.

В третьей главе сделана попытка совместить практический опыт оператора, управляющего процессом, с современными представлениями неравновесной термодинамики и нелинейной динамики. Описан ряд входных параметров и косвенных признаков хода конвертерной плавки, служащих своего рода «ориентиром» для принятия машинистом дистрибутора того или иного решения в направлении оптимизации траектории процесса и его конечных характеристик.

При управлении содержанием углерода в ванне основным инструментом оператора дистрибутора является анализ отходящих газов. В завершающей стадии плавки решение об остановке дутья принимается в зависимости от содержания СО2 в отходящих газах и яркости свечения пламени над горловиной конвертера. Помимо этих признаков в момент снижения объёма газов, выделяющихся из конвертера (достижение критической концентрации углерода в расплаве 0,2-0,3%) под уплотнительным кольцом наблюдаются пульсации пламени, связанные с перераспределением газовых потоков поступающих в газоход из конвертера и атмосферы цеха.

Однако, решение в одностороннем порядке задачи по контролю содержания углерода имеет невысокую практическую ценность. Без параллельного управления температурным и шлаковым режимом невозможно обеспечить тех-

нологическую цепочку производства качественной стали на дальнейших переделах конвертерного цеха. Если при оценке процесса обезуглероживания основное внимание уделяется заключительной стадии продувки, то при решении задач оптимизации траектории шлакового и температурного режимов оператору необходимо анализировать динамику всех без исключения периодов продувки и априорную информацию.

При динамической оценке оператором температурного хода плавки (на экспертном уровне) учитывается поведение конвертора при различной интенсивности продувки. Наиболее интересен здесь период интенсивного обезуглероживания (~30+90% времени от всей плавки). Как показывает практика, на плавках с температурой выше ожидаемой при снижении интенсивности кислородного дутья на 10-20% от текущего значения не происходит значительного падения СО в отходящих газах. Хотя при других условиях продувки указанное возмущение может привести к «погасанию» плавки. Это даёт возможность судить о ходе процесса. Также при горячем ходе практически не возникает выбросов ГШМЭ, а из-под ухшотнительного кольца над горловиной конвертора интенсивно вырываются искры, а присадка сыпучих материалов не вызывает практически никаких изменений в ходе процесса.

При управлении шлаковым режимом плавки встречаются ряд трудностей, основная из которых состоит в невозможности достаточно точного определения по косвенным параметрам удалённости системы от бифуркационного порога. При приближении к точке бифуркации значительно вырастает роль флуктуации различных параметров. Поэтому в ряде случаев оператор применяет пробное воздействие или ориентируется на опыт от проведённых последних плавок. Так, например, при появлении первых выплесков ГШМЭ из конвертера интенсивность продувки снижается через некоторое время после наблюдения за развитием процесса. Зачастую конвертер «успокаивается», отторгая от себя избыток хаоса, возникшего в результате бифуркационного перехода. Но в редких случаях выбросы усиливаются, и тогда оператор отдаёт в конвертер небольшую порцию сыпучего материала для осаждения рабочего слоя пены, или резко под-

нимается кислородной фурмой на 30(Н-500мм выше рабочего положения с той же целью. В случае продолжения развития аномальной ситуации приходится снижать интенсивность продувки. Однако это не является действенным приёмом, после перехода переливов ГШМЭ в неконтролируемые массированные выбросы, которые продолжаются и после остановки дутья. Проведенный анализ выбросов подобного шлака промышленных плавок показал следующий компонентный состав: Са0-20,8%; -11,5%', Реобщ - 63,2%.

Наиболее сложным с точки зрения прогнозирования ситуации является отрезок плавки после завершения так называемого этапа разгона реакции обезуглероживания (~25-30% от общего времени продувки). Вследствие изменения условий конкуренции, активность углерода резко увеличивается, и он начинает интенсивно реагировать не только с газообразным кислородом, вдуваемым в ванну, но и с кислородом растворённым в металле, а также с кислородом, находящимся в шлаковой фазе в виде соединений. Такое развитие процесса благоприятствует увеличению объёма ГШМЭ, подъёму уровня ванны и, в отдельных случаях, переливам через горловину.

Другим характерным моментом неустойчивого поведения сталеплавильной ванны является период продувки после расходования 75+80% кислорода. Вероятность возникновения переливов ГШМЭ через горловину конвертера имеет тенденцию к росту (в мартеновском процессе существует подобный эффект самораскипания детально исследованный В.П. Цымбалом).

В четвертой главе проведён ретроспективный анализ практического материала конвертерных цехов ОАО «НЛМК», на основании которого определены три основных типа движения конвертерных процессов:

1. Тип движения по руслу или «грубое» состояние системы. При этом типе движения конвертерных процессов изменение выходных характеристик есть некоторая гладкая функция от величины управляющих воздействия.

2. Тип движения с запаздыванием. Изменение выходных характеристик в ближайшей окрестности события не происходит, несмотря на то, что величина внешних возмущений достаточна для их изменения. Реакция конвертерной

ванны на воздействие наступает аналогично п.1., но с некоторой временной задержкой.

3. Неустойчивый тип движения или «негрубое» состояние системы. При этом система встречает на своём пути или подходит достаточно близко к критическим состояниям (скорость растворения извести, окисление примесей чугуна, активности компонентов расплава, гидродинамические свойства различных фаз конвертера и т. д.). Здесь слово «достаточно» подразумевает способность малых управляющих воздействий (т. е. воздействий, величина которых на порядок меньше, чем текущие значения) «вытолкнуть» процесс на совершенно иной качественный уровень. Причём новый уровень может иметь как более, так и менее совершенную структурную организацию..

По результатам обработки практического материала определены следующие этапы кислородно-конвертерной плавки, их временные границы по ходу продувки и доминирующие типы движения процессов: зажигание плавки, до -10% времени продувки; разгон скорости обезуглероживания, ~30~50% времени продувки (доминирующим типом движения является первый, но ближе к концу этапа возможен и третий); переходной период, ~1(И-20% после разгона (доминирующим является третий тип); квазиустановившийся уровень обезуглероживания, до ~85-90% времени продувки (наиболее характерным являются первый и второй тип движения); продувка после достижения критической концентрации углерода.

Изменчивость в поведении процесса: на конкретных технологических ситуациях из текущего производства в конвертерном цехе показаны причины, вызывающие дрейф в структуре поведения технологических параметров плавки и вариации границ периодов плавки под воздействием управлений и внутренних характеристик процесса. Например, изменение количества подводимых извне реагентов (извести и кислорода) по истечении 40% продувки способствует ускорению начала переходного периода, если он ещё не наступил.

Нарушения хода процесса шлакообразования: на практическом материале рассмотрены явления мгновенного разрушения и зарождения слоя пены ГШМЭ

под воздействием внешних управлений в периоды достижения системой критических значений параметров состояния. Например: присадка руды, способствующая вскипанию ванны, в четвёртом периоде при росте у* выводит процесс косвенного окисления углерода за границы устойчивости (шлак загущается) и, как следствие, к значительному ухудшению процесса дефосфорации чугуна. На другой плавке присадка порции извести в период разгона, когда активность углерода в расплаве низка, дополнительно тормозит у^ и создает предпосылки для лавинообразного нарастания слоя шлаковой пены в момент роста активности углерода с последующими переливами и выбросами. Полученные результаты позволяют дать рекомендации о нецелесообразности присадки материалов, способствующих вскипанию ванны до завершения интенсивного обезуглероживания и присадки извести в момент низкой активности углерода в период 20+50% времени продувки.

Описание явлений самоорганизации: по результатам сравнительного анализа показателей температурного хода ближайших плавок с одного конвертера определено, что для плавок с более высокой температурой стали на первой по-валке в период разгона уровень V]* на 20+30% выше при прочих равных условиях (соотношение чугун/лом, алгоритм продувки и т.д.), что является свидетельством снижения внутреннего сопротивления системы процессу обезуглероживания.

Кроме того, на 70% наблюдений с повышенной температурой стали зафиксирован сдвиг максимума сигнала спектральной плотности первой производной скорости обезуглероживания, определяемой по величине ^^ , в об-

¿т

ласть низких частот, что подтверждает наличие периодической составляющей в процессе реакции обезуглероживания, относящейся по характеру поведения к классу аналогичному автокаталитическим. На рисунке 9 представлена спектральная плотность четырёх последовательных плавок с одного промышленного конвертера.

Изложенные выше факты являются по нашему мнению свидетельством

эффекта самоорганизации, которые корреспондируют с описанными ранее явлениями: присутствие золотой пропорции в соотношении компонентов отходящих газов, снижение внутреннего сопротивления системы процессу обезуглероживания и поведение функции Д тсо.щ подобно фликер-шуму.

Температура стали 1700°С

Температура стали 1658°С

м у__

О 100 150 200 250 период

Температура стали 1675°С

100 150 200 * Период

Температура стали 1636°С

г 4 ■

! 3

I:

100 150 200 250 300 350 период

100 150 200 период

250 300 350

Рис.9. Зависимость температуры стали от вида спектральной плотности ускорения обезуглероживания.

После ретроспективного анализа был проведён активный эксперимент на 88 плавках в условиях промышленной эксплуатации 160-ти тонных конвертеров КЦ-1 ОАО «НЛМК». Основной задачей, поставленной перед оператором, управляющим процессом, была минимизация расхождений в алгоритме управления продувкой на соседних плавках. Для исключения влияния неконтролируемых возмущений и человеческого фактора нами было проведено нормирование таких конечных параметров как расход кислорода, температура стали и содержание С02 в отходящих газах в момент остановки продувки. В качестве нормируемой величины продолжительности продувки принимался момент достижения СО2 в отходящих газах последнего максимального значения. Результа-

ты активного эксперимента полностью подтверждают выводы сделанные из ретроспективного анализа.

Анализируемые 88 плавок были разбиты на 13 серий по временным интервалам их проведения и номерам конвертеров. Далее, в рамках каждой серии наблюдений осуществлялась совместная обработка классическими методами корреляционного анализа основных входных, внутренних структурных (предложенных в работе) параметров и выходных переменных.

По результатам анализа корреляционных матриц обнаружено, что связь между статьями в приходной и расходной части материально-теплового баланса практически отсутствует - средняя величина коэффициента корреляции от 0,03 до 0,29. Более того, определено, что уровень связи между переменными (который в ряде случаев колеблется от -0,95 до +0,92) зависит от величины корреляции параллельных связей, дрейфа технологических параметров, случайных флуктуаций и фактического разброса наблюдений (среднемодульное отклонение и размах). Например, при последовательном наблюдении двух серий с одного конвертера, но с продувкой разными фурмами средний расход кислорода отличался на 4,57% (364 м302) при стабильном качестве шихтовых материалов. Кроме того, необходимо отметить, что при повышенной влажности шихтовых материалов момент устойчивого появления СО в отходящих газах на большинстве наблюдений сдвинут влево (Л достигает 0,70+0,92), что позволяет сделать вывод о каталитическом влиянии водорода на процесс обезуглероживания.

На следующем этапе осуществлялся расчёт коэффициентов корреляции второго уровня (связь коэффициентов корреляции внутри серии между собой). Несмотря на то, что устойчивых тенденций обнаружено не было, удалось получить сложный, но достаточно стабильный граф связей между исследуемыми переменными. По косвенным признакам определено, что активность углерода является связующим звеном между остальными переменными, а мощность сигнала критерия стабильности процесса выступает в качестве ядра, регулирующего стохастизм в их поведении.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. По данным о компонентном составе отходящих газов промышленных агрегатов определены на феноменологическом уровне структурно-чувствительные характеристики процесса, имеющие практическую ценность для человека-оператора, управляющего процессом. Рекомендовано вывести на дисплей машинисту дистрибутора ряд комплексных показателей хода плавки в режиме реального времени.

2. Разработана методика определения концентрации компонентов в газовой фазе конвертера. Сопоставление полученных расчётных кривых с экспериментальными данными отечественных и зарубежных исследователей также подтверждает тенденции в динамике их поведения.

3. Вскрыта роль флуктуации в качественной перестройке структурного уровня конвертерных процессов. Образование более или менее совершенного структурного уровня описано с позиций развития эволюции процесса по траекториям, которые система выбирает в критической области предбифуркацион-ных состояний. Определены характерные типы поведения процесса в различные периоды продувки. Выданы рекомендации по управлению шлаковым режимом плавки. Определён химический состав проб выбросов шлака, в котором содержание (Ре)о6щ составляет 63,2% .

4. Выявлено присутствие признаков самоорганизации в поведении параметров состояния: золотая пропорция, снижение внутреннего сопротивления (образование недооксида углерода Сз02) и наличие периодической составляющей в процессе обезуглероживания, соответствующей периоду в 2,5+3,5 минуты продувки.

5. Получено практическое подтверждение каталитического влияния водорода на процесс обезуглероживания - средняя величина ЯЙ2_Гсо>10 по массиву наблюдений составляет 0,46, а на отдельных сериях - 0,70+0,92.

6. На основании статистического анализа экспериментальных плавок показано, что связь между переменными материально-теплового баланса находится на низком уровне - средняя по массиву наблюдений величина коэффици-

ента корреляции находится в пределах от 0,03 до 0,29 при вариации на разных сериях от -0,95 до +0,92. При этом установлено, что разница в расходе кислорода на продувку разными фурмами достигает 4,5%

7. В работе со всей очевидностью показана необходимость решения задачи по определению текущего состояния системы. Результаты работы подтверждают целесообразность дальнейшего исследования кислородно-конвертерного процесса как существенно неравновесной системы на базе методов нелинейной динамики и синергетики с учётом качественных изменений структурного многообразия связей различного уровня.

РАБОТЫ, ОПУБЛИКОВАННЫЕ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Дубровский, С.А. Эволюция кислородно-конвертерного процесса и приёмы управления динамикой плавки [Текст] / С.А.Дубровский, А.Н. Нырков, // Известия высших учебных заведений. Черная металлургия. - 2003.- №2. -С. 14-18.

2. Дубровский, С.А. Исследование механизма газообразования в конвертерной ванне во второй половине продувки [Текст] / Дубровский С.А., Нырков А.Н. // Теория и технология производства чугуна и стали: труды межгосударственной научно-технической конференции. - Липецк: ЛГТУ, 2000. - С.146-151.

3. Дубровский, С.А. Исследование динамики состояния конвертерного процесса по текущему газовому анализу [Текст] / С.А. Дубровский, А.Н. Нырков // Вестник ЛГТУ - ЛЭГИ. - 2000.- №2. - С.19-25.

4. Нырков, А.Н. Интерпретация конвертерного процесса с позиций неравновесной термодинамики при помощи показателя эволюции процесса [Текст] / А.Н. Нырков Н Нелинейная динамика металлургических процессов и систем: труды международной научно-практической конференции. - Липецк: ЛГТУ, 2003. -С.152-158.

5. Нырков, А.Н. Попытка систематизации параметров хода конвертерной плавки и возможность прогноза эволюции процесса [Текст] / А.Н. Нырков

// Современная металлургия начала нового тысячелетия: труды II международной научно-технической конференции. Ч. 3. - Липецк: ЛГТУ, 2005. - С.24-27.

6. Нырков, А.Н. Попытка определения параметров хода конвертерной плавки и возможности прогноза эволюции процесса [Текст] / А.Н. Нырков // Современная металлургия начала нового тысячелетия: труды III международной научно-технической конференции. Ч. 2. - Липецк: ЛГТУ, 2Ö06. - С.74-78.

Подписано в печать 20.02.2007. Формат 84x108 1/16 Бумага офсетная. Ризография. Печ. л. 1,0. Тираж 100 экз. Заказ № 193 Бесплатно. Типография ЛГТУ. 398600, Липецк, ул. Московская, 30

1. Способы и приёмы управления динамикой кислородно-конвертерного процесса.

1.1. Исследование конвертерных процессов.

1.2. Управление кислородно-конвертерным процессом и алгоритмы, используемые при этом.

1.3. Применение принципов неравновесной термодинамики к описанию металлургических процессов.

1.4. Наличие признаков самоорганизации в сильно неравновесных металлургических процессах.

1.5. Краткие выводы и определение направлений дальнейшего исследования.

2. Синтез качественных и количественных структурно-чувствительных характеристик процесса на основе компонентов газового анализа.

2.1. Показатели, генерируемые на основе временных рядов компонентов газового анализа.

2.2. Показатели хода конвертерной плавки, генерируемые на основе метода линейной экстраполяции.

3. Формализация приёмов управления конвертерной плавкой человеком-оператором, исходя из практики работы конвертерных цехов.

3.1. Основные технологические параметры плавки.

3.2. Косвенные признаки хода конвертерной плавки, учитываемые оператором при управлении конвертерным процессом и практическое применение информации.

4. Оценка взаимосвязей и анализ структурно-чувствительных показателей хода плавки в конвертерных цехах ОАО НЛМК».

4.1. Ретроспективный анализ практического материала на предмет возможных эффектов влияния управляющих воздействий на ход процесса в различные периоды продувки.

4.2. Активный эксперимент в КЦ-1 ОАО «НЛМК» и анализ полученных данных.

Актуальность. Несмотря на значительный научно-технический прогресс, в описании конвертерных процессов нет достаточно чётких представлений о механизме их протекания. Параллельное развитие окислительно-восстановительных реакций (часть из которых является конкурирующими) с нагревом и шлакообразованием, а также наличие в процессе их эволюции целого каскада критических состояний, свидетельствует о том, что конвертер представляет собой сложную открытую сильно неравновесную систему с переменной структурой внутренних прямых и обратных связей.

Исходя из практического применения, эффективность математических моделей, основанных на расчёте материально-теплового баланса, редко превышает 80% по достижению заданных пределов химического состава и температуры стали на момент первой повалки. А вопросы надёжного прогнозирования таких состояний как сворачивание шлака, выбросы и переливы газо-шлако-металлической эмульсии (ГШМЭ) до сих пор остаются нерешёнными.

При исследовании сигналов, полученных от газового анализа, основной упор делается на определение количественных зависимостей, таких как скорость обезуглероживания, степень расхода О2 на окисление углерода и т. д. Качественные и структурные изменения в выходных сигналах компонентов газового анализа отодвигаются на второй план, хотя именно они свидетельствуют о достижении системой бифуркационных состояний и изменении режимов протекания конвертерных процессов. Таким образом, необходимо искать подходы, позволяющие вскрывать феномены структурных перестроек в поведении процесса и их влияние на текущее и конечное состояние.

Работа выполнена в рамках разрабатываемого в ЛГТУ научного направления «Феноменологические модели и нелинейная динамика высокотемпературных процессов и технологий» при частичной поддержке грантами Минобразования РФ ТОО-5.2-2928 и РФФИ 07-08-96438Рцентра.

Цель работы. Разработка и исследование структурных признаков для ситуационной оценки и интерпретации состояния системы, протекающих в ней процессов с позиций неравновесной термодинамики и синергетики, а также поиск эффектов самоорганизации в конвертерной ванне. Определение возможности прогноза поведения промышленного агрегата с помощью структурно-чувствительных характеристик процесса.

Научная новизна.

- Разработан комплекс новых структурно-чувствительных показателей процесса, позволяющий анализировать принципиальные изменения состояния сталеплавильной ванны.

- Определено наличие трёх устойчивых типов поведения системы в зависимости от применения оператором управляющих воздействий и характерные признаки выходных сигналов в различные периоды продувки.

- Показано, что наличие водорода в конвертерной ванне интенсифицирует процесс обезуглероживания, способствуя более раннему устойчивому появлению монооксида углерода в отходящих газах.

- Предложена принципиально новая методика оценки состава газов в полости конвертера, основанная на использовании метода линейной эстраполя-ции.

Практическая ценность и реализация работы.

1. Даны рекомендации по определению моментов плавки, в которые нецелесообразна присадка сыпучих материалов, способствующих изменению шлакового режима продувки.

2. Разработанный алгоритм расчёта газовой фазы в полости конвертера и структурные признаки целесообразно вывести на дисплей оператора с целью более достоверной оценки состояния конвертерной ванны.

3. Результаты работы используются в учебном процессе кафедры металлургии ЛГТУ, а структурные показатели апробированы в лабораторном практикуме.

4. Расчетные показатели и алгоритм оценки состава газа в полости конвертера приняты ЦФТИ «Аналитик» (разработчик газоаналитической системы «Гранат») для внедрения в новых и изменения существующих версий программного обеспечения для конвертерных цехов России.

Достоверность полученных в работе результатов подтверждается экспериментальными исследованиями и корректной статистической обработкой с последующей технологической интерпретацией на основе современной теории металлургических процессов.

Апробация результатов исследования. Основные теоретические и практические результаты исследований были представлены на международных конференциях «Теория и технология производства чугуна и стали» (Липецк, 2000), «Нелинейная динамика металлургических процессов и систем» (Липецк, 2003), «Современная металлургия начала нового тысячелетия» (Липецк, 2005), «Современная металлургия начала нового тысячелетия» (Липецк, 2006).

Публикации. По результатам исследования опубликовано 6 работ в отечественных изданиях, в том числе одна статья в периодическом журнале.

В первой главе рассмотрены результаты исследований различных школ металлургии второй половины 20-го и начала 21-го века доминирующих конвертерные процессы. Проанализированы технологические параметры, изменяющие режимы процесса по ходу эволюции реакции обезуглероживания, шлакообразования и нагрева металла. Определены направления дальнейших исследований.

Во второй главе были разработаны качественные и количественные характеристики процесса на основании данных о компонентном составе отходящих газов промышленных агрегатов. В соответствии с феноменологическим подходом была разработана модель конвертерного процесса, основанная на линейной экстраполяции фактически полученных значений компонентов газового анализа.

В третьей главе сделана попытка совместить практический опыт оператора, управляющего процессом, с современными представлениями неравновесной термодинамики и нелинейной динамики. Описан ряд входных параметров и косвенных признаков хода конвертерной плавки, служащих своего рода «ориентиром» для принятия машинистом дистрибутора того или иного решения в направлении оптимизации траектории процесса и его конечных характеристик.

В четвертой главе представлены результаты ретроспективного анализа практического материала конвертерных цехов ОАО «НЛМК», на основании которого определены три основных типа движения конвертерных процессов. Показаны причины, вызывающие дрейф в структуре поведения технологических параметров плавки. На конкретных примерах рассмотрены нарушения шлакового режима конвертерной плавки и проведён сравнительный анализ показателей температурного хода ближайших плавок с одного конвертера.

Результаты, полученные в процессе ретроспективного анализа, были подтверждены при проведении активного эксперимента на 88 плавках в условиях промышленной эксплуатации 160-ти тонных конвертеров КЦ-1 ОАО «НЛМК». Показано, что связь между статьями приходной и расходной частей материального баланса практически отсутствует. Определено, что уровень связи между переменными находится в сложной зависимости от дрейфа технологических параметров и случайных возмущений. Определено каталитическое влияние водорода на процесс обезуглероживания. Подтверждена невозможность описания сложной открытой неравновесной системы в рамках «стандартного» алгоритма.

В заключении приведены основные результаты работы.

Структура и объём диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, четырёх глав, библиографического списка из 104 наименования, заключения, приложения. Включает 125 страниц текста, содержит 37 рисунков и 6 таблиц.

Выводы: проведён ретроспективный анализ практического материала конвертерных цехов ОАО «НЛМК», на основании которого определены границы периодов конвертерной плавки, параметры состояния и характерные типы движения процессов. Показаны причины, вызывающие дрейф в структуре поведения технологических параметров плавки. На конкретных примерах рассмотрены нарушения шлакового режима конвертерной плавки и проведён сравнительный анализ показателей температурного хода ближайших плавок с одного конвертера. Высказаны гипотезы о механизме протекания наблюдаемых явлений. Выданы рекомендации о нецелесообразности присадки материалов, способствующих вскипанию ванны до завершения интенсивного обезуглероживания и присадки извести в момент низкой активности углерода в период 20-50% времени продувки. На 70% наблюдений с повышенной температурой стали зафиксирован сдвиг максимума сигнала спектральной плотности первой производной скорости обезуглероживания, в область низких частот, что подтверждает наличие периодической составляющей в процессе реакции обезуглероживания, относящейся по характеру поведения к классу аналогичному автокаталитическим.

Результаты, полученные в процессе ретроспективного анализа были подтверждены при проведении активного эксперимента на 88 плавках в условиях промышленной эксплуатации 160-ти тонных конвертеров КЦ-1 ОАО «НЛМК». Показано, что связь между статьями приходной и расходной частей материального баланса практически отсутствует - средняя по массиву наблюдений величина коэффициента корреляции находится в пределах от 0,03 до 0,29 при вариации на разных сериях от -0,95 до +0,92. Определено, что уровень связи между переменными находится в сложной зависимости от дрейфа технологических параметров и случайных возмущений. Определено каталитическое влияние водорода на процесс обезуглероживания - средняя величина КНг-Т(1/10 по массиву наблюдений составляет 0,46 , а на отдельных сериях - 0,70-0,92. Проведён двухуровневый анализ вероятностного поведения технологических параметров с определением основных доминирующих связей. Показана роль активности углерода в расплаве как своеобразного «посредника» между остальными технологическими параметрами. Подтверждена невозможность описания сложной открытой неравновесной системы в рамках «стандартного» алгоритма.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Анализ современного состояния отечественной и мировой металлургии показывает необходимость поиска и технологической интерпретации механизмов «нестандартного» поведения сложной, сильно неравновесной системы, к которой относится кислородно-конвертерный процесс.

2. По данным о компонентном составе отходящих газов промышленных агрегатов определены на феноменологическом уровне структурно-чувствительные характеристики процесса, имеющие практическую ценность для человека-оператора, управляющего процессом. Рекомендовано вывести на дисплей машинисту дистрибутора ряд комплексных показателей хода плавки в режиме реального времени.

3. Разработана методика определения концентрации компонентов в газовой фазе конвертера. Сопоставление полученных расчётных кривых с экспериментальными данными отечественных и зарубежных исследователей также подтверждает тенденции в динамике их поведения.

4. Расчетные показатели и алгоритм оценки состава газа в полости конвертера приняты ЦФТИ «Аналитик» (разработчик газоаналитической системы «Гранат») для внедрения в новых и изменения существующих версий программного обеспечения для конвертерных цехов России.

5. Вскрыта роль флуктуации в качественной перестройке структурного уровня конвертерных процессов. Образование более или менее совершенного структурного уровня описано с позиций развития эволюции процесса по траекториям, которые система выбирает в критической области предбифуркацион-ных состояний. Определены характерные типы поведения процесса в различные периоды продувки. Выданы рекомендации по управлению шлаковым режимом плавки. Определён химический состав проб выбросов шлака, в котором содержание [Ре)общ составляет 63,2% .

6. Выявлено присутствие признаков самоорганизации в поведении параметров состояния: золотая пропорция, снижение внутреннего сопротивления (образование недооксида углерода С3О2) и наличие периодической составляющей в процессе обезуглероживания, соответствующей периоду в 2,5-3,5 минуты продувки.

7. Получено практическое подтверждение каталитического влияния водорода на процесс обезуглероживания - средняя величина ^нг-т((ыь по массиву наблюдений составляет 0,46, а на отдельных сериях - 0,70-0,92.

8. На основании статистического анализа экспериментальных плавок показано, что связь между переменными материально-теплового баланса находится на низком уровне - средняя величина коэффициента корреляции от 0,03 до 0,29 при вариации на разных сериях наблюдений от -0,95 до +0,92. При этом установлено, что разница в расходе кислорода на продувку разными фурмами достигает 4,5%

9. В работе со всей очевидностью показана необходимость решения задачи по определению текущего состояния системы. Результаты работы подтверждают целесообразность дальнейшего исследования кислородно-конвертерного процесса как существенно неравновесной системы на базе методов нелинейной динамики и синергетики с учётом качественных изменений структурного многообразия связей различного уровня.

1. Чернятевич, А.Г. О механизме образования выбросов из кислородного конвертера с верхней продувкой текст. / А.Г. Чернятевич, Е.Я. Зарвин, Ю.Н. Борисов [и др.] // Известия высших учебных заведений. Чёрная металлургия. -1976.-№10-С. 54-59.

2. Протопопов, Е.В. Гидродинамические особенности поведения конвертерной ванны при различных способах продувки текст. / Е.В. Протопопов, А.Г. Чернятевич, C.B. Юдин // Известия высших учебных заведений. Чёрная металлургия. 1998. - №8 - С. 23 - 29.

3. Явойский, В.И. Применение пульсирующего дутья при производстве стали текст. / В.И. Явойский, A.B. Явойский, A.M. Сизов М.: Металлургия, 1985. -176 с.

4. Явойский, В.И. Теория продувки сталеплавильной ванны текст. / В.И. Явойский, Г.А. Дорофеев, И.Л. Повх М.: Металлургия, 1974. - 496 с.

5. Колпаков, C.B. Производство стали в современных конвертерных цехах текст. / C.B. Колпаков, Р.В. Старов, В.В. Смоктий и др. М.: Машиностроение, 1991.-464 с.

6. Охотский, В.Б. Некоторые особенности поведения кремния в конвертерных процессах текст. / В.Б. Охотский // Известия высших учебных заведений. Чёрная металлургия. 1997. - № 10 - С. 17-19.

7. Бигеев, A.M. Основы математического описания и расчёты кислородно-конвертерных процессов производства стали текст. / A.M. Бигеев, Ю.А. Колесников М.: Металлургия, 1970. - 232 с.

8. Сургучёв, Г.Д. Математическое моделирование сталеплавильных процессов текст. / Г.Д. Сургучёв М.: Металлургия, 1978. - 224 с.

9. Явойский, В.И. Теория процессов производства стали текст. / В.И. Явойский М.: Металлургия, 1967. - 792 с.

10. Филиппов, С.И. Теория процесса обезуглероживания стали текст. / С.И. Филиппов М.: Металлургиздат, 1956. - 163 с.

11. Баптизманский, В.И. Теория кислородно-конвертерного процесса текст. /

12. B.И. Баптизманский М.: Металлургия, 1975. - 376 с.

13. Кольцов, А.Т. Исследование состава газовой фазы кислородного конвертера текст. / А.Т. Кольцов, В.В. Яковлев, С.И. Филиппов [и др.] // Известия высших учебных заведений. Чёрная металлургия. 1976. - №4 - С. 50 - 53.

14. Шюрман, Э. Определение содержаний диоксида углерода в конвертерных газах при продувке кислородом текст. / Э. Шюрман, X. Шперль, Р. Хаммер [и др.] // Чёрные металлы. 1986. - № 23. - С. 35 - 43.

15. Шюрман, Э. Содержание С02 в конвертерных газах при комбинированной продувке текст. / Э. Шюрман, X. Шперль, Э. Хёфкен [и др.] // Чёрные металлы.- 1986.-№22.-С. 21 -27.

16. Чернятевич, А.Г. Вопросы теории и практики повышения эффективности продувки конвертерной ванны текст. / А.Г. Чернятевич // Сталь. 1993. - №61. C. 26-34.

17. Охотский, В.Б. Вспенивание сталеплавильных шлаков текст. / В.Б. Охотский // Известия высших учебных заведений. Чёрная металлургия. 1998. - №6- С. 3 7.

18. Еланский, Г.Н. Строение и свойства жидкого металла технология плавки- качество стали текст. / Г.Н. Еланский, В.А. Кудрин М.: Металлургия, 1984.- 239 с.

19. Туркенич, Д.И. Акустика в технологии конвертерной плавки текст. / Д.И. Туркенич, В.В. Здановский М.: Металлургия, 1978. - 80 с.

20. Туркенич, Д.И. Управление плавкой стали в конвертере текст. / Д.И. Туркенич М.: Металлургия, 1971. - 360 с.

21. Свяжин, А.Г. Механизм образования пыли при производстве стали текст. / А.Г. Свяжин // Сталь. 1999. - № 12 - С. 78 - 81.

22. Явойский, В.И. Обзор гипотез пылеобразования при продувке металла в конвертере текст. /В.И. Явойский, В.И. Славин // Сталь. -1986. №10- С. 15-18.

23. Григоренко, С.М. Исследование закономерностей растворения стального лома в 130-т кислородных конвертерах текст. / С.М. Григоренко // Автореф. дисс. . канд. техн. наук-Донецк, 1974.

24. Окороков, Б.Н. Разработка научных основ и методов управления высокотемпературными газотвёрдожидкофазными металлургическими системами на примере конвертерного процесса текст. / Б.Н. Окороков // Автореф. дис. . докт. техн. наук Москва, 1997.

25. Видин, Ю.В. Тепловой расчёт начального периода конвертерной плавки текст. / Ю.В. Видин // Известия высших учебных заведений. Чёрная металлургия. 1976. - №5 - С. 47-49.

26. Кутателадзе, С.С. Гидродинамика газожидкостных систем текст. / С.С. Кутателадзе, М.А. Стырикович М.: Энергия, 1976 - 296 с.

27. Охотский, В.Б. Гидродинамическая модель конвертера текст. / В.Б. Охотский // Известия высших учебных заведений. Чёрная металлургия. 1996. - №3 -С. 10-14.

28. Паниотов, Ю.С. К вопросу о взаимодействии капель металл с газом в первичной реакционной зоне текст. / Ю.С. Паниотов, В.И. Баптизманский // Известия высших учебных заведений. Чёрная металлургия. -1976.-№12-С.43-46.

29. Степанова, A.A. Новая методика изучения динамики шлакообразования при продувке конвертерной плавки текст. / A.A. Степанова, В.Ф. Коротких,

30. O.A. Николаев и др. // Сталь. 2002. - №1 - С. 15 - 18.

31. Протопопов, Е.В. О повышении эффективности дожигания отходящих газов в полости конвертера текст. / Протопопов Е.В., А.Г. Чернятевич, E.J1. Мас-теровенко [и др.] // Известия высших учебных заведений. Чёрная металлургия.- 1999. -№3- С. 30 -35.

32. Жидков, В.Д. Динамика уровня расплава в конвертере при продувке текст. / В.Д. Жидков, В.И. Соколов, H.A. Куприн [и др.] // Сталь. 1987. - №6- С. 22 24.

33. Сорокин, Л.И. Контроль уровня шлака в конвертере при продувке кислородом сверху текст. / Л.И. Сорокин, С.К. Соболев, В.А. Ясинский [и др.] // Сталь. 1990. - №4 - С. 29 - 30.

34. Сургучёв, Г.Д. Системный подход к математическому моделированию металлургических процессов текст. / Г.Д. Сургучёв // Известия высших учебных заведений. Чёрная металлургия. 1976. - №7 - С. 14 - 16.

35. Цымбал, В. П. Математическое моделирование металлургических процессов текст. /В.П. Цымбал М.: Металлургия, 1986. - 240 с.

36. Колпаков, C.B. Управление конвертерной плавкой текст. / C.B. Колпаков Л.И. Тедер, С.А. Дубровский [и др.] М.: Металлургия, 1981. - 144 с.

37. Рожков, И.М. Математические модели конвертерного процесса текст. / И.М. Рожков, О.В. Травин, Д.И. Туркенич. М.: Металлургия, 1978. 184 с.

38. Деркачев, E.H. Оценка состояния кислородно-конвертерной плавки на основе адаптивных алгоритмов. Сообщение 1 текст. / E.H. Деркачев, В.А. Косарев, Г.И. Мосалов [и др.] // Известия высших учебных заведений. Чёрная металлургия. 1977. - №9 - С. 32 - 35.

39. Окороков, Б.Н. Разработка адаптивного комплекса системного управлениясовременным кислородно-конвертерным производством текст. / Б.Н. Окороков, П.Ю. Шендриков // Известия высших учебных заведений. Чёрная металлургия. 2004. - №5 - С. 20 - 25.

40. Кузнецов, JI.A. Исследование нестабильности воспроизведения металлургической технологии текст. / JI.A. Кузнецов // Известия высших учебных заведений. Чёрная металлургия. 1995. - №9 - С. 33 - 37.

41. Тулуевский, Ю.Н. Информационные проблемы интенсификации сталеплавильных процессов текст. / Ю.Н. Тулуевский, Е.А. Нечаев М.: Металлургия, 1978.- 192 с.

42. Окороков, Б.Н. Состояние и перспективы развития систем контроля и управления конвертерным процессом текст. / Б.Н. Окороков, Ю.Ф. Вяткин, Ю.Я. Трейстер [и др.] // Сталь. 1993. - №6 - С. 22 - 25.

43. Кривчевцов, Е.А. К вопросу о расчёте объёма и состава конвертерных газов по параметрам продуктов сгорания текст. / Е.А. Кривчевцов // Известия высших учебных заведений. Чёрная металлургия. 1976. - №12 - С. 39 - 43.

44. Богушевский, B.C. Управление шлаковым режимом конвертерной плавки текст. / B.C. Богушевский, H.A. Сорокин, А.Н. Гончаров [и др.] // Сталь. -1985.-№3-С. 22-26.

45. Патуцци, А. Стохастический способ регулирования состояния шлака текст. / А. Патуцци, X. Аберль // Чёрные металлы. 1990. - № 2. - С. 37 - 41.

46. Богушевский, B.C. Элементы замкнутого управления в АСУ конвертерной плавкой текст. / B.C. Богушевский, Е.И. Беляев, H.A. Сорокин [и др.] // Сталь. 1985.-№7-С. 11-14.

47. Деркачев, E.H. Оценка состояния кислородно-конвертерной плавки на основе адаптивных алгоритмов. Сообщение 2 текст. / E.H. Деркачев, В.А. Косарев, Г.И. Мосалов [и др.] // Известия высших учебных заведений. Чёрная металлургия. 1977. - №9 - С. 69 - 171.

48. Вяткин, Ю.Ф. Структура алгоритмов управления конвертерным процессом текст. / Ю.Ф. Вяткин, Б.Н. Окороков // Сталь. 1987. - №3 - С. 22 - 27.

49. Дивильковский, М.С. Управление конвертерным процессом в условиях Карагандинского металлургического комбината текст. / М.С. Дивильковский, Л.В. Ронков // Сталь. 1989. - №3 - С. 29 - 31.

50. Янке, Д. Управление кислородно-конвертерным процессом текст. / Д. Ян-ке, Г. Нойхоф, X. Гутте [и др.] // Известия высших учебных заведений. Чёрная металлургия. 1999. - №12 - С. 12 - 20.

51. Даум, Т. Модернизация и увеличение мощностей конвертерного цеха на заводе фирмы ERDEMIR текст. / Т. Даум, Г. Хубмер, Г. Иилмаз [и др.] // Чёрные металлы. 1997. - № 10. - С. 23 - 28.

52. Цитцен, В. Надёжность процессов в кислородно-конвертерных цехах фирмы THYSSEN KRUPP STAHL AG текст. / В. Цитцен // Чёрные металлы. -1997.-№ 11.-С. 14-19.

53. Разим, В.А. Установка HALT в сталеплавильном цехе фирмы KRUPP STAHL AG: конструкция и результаты эксплуатации текст. / В.А. Разим, Р. Кесслер, Г. Зайфферт [и др.] // Чёрные металлы. 1997. - № 10. - С. 15-22.

54. Иванова, B.C. Синергетика и фракталы в материаловедении текст. / B.C. Иванова, A.C. Баланкин, И.Ж. Бунин [и др.]. М.: Наука, 1994. - 383 с.

55. Гуров, К.П. Феноменологическая термодинамика необратимых процессов текст. / К.П. Гуров. М.: Наука, 1978. - 128 с.

56. Цымбал, В.П. Введение в теорию самоорганизации с примерами из металлургии текст. / В.П. Цымбал. Новокузнецк: СибГГМА, 1997. - 251 с.

57. Пригожин, И. Порядок из хаоса: Новый диалог человека с природой текст. / И. Пригожин, И. Стенгерс ; перевод с англ. под общ. ред. В.Н. Арши-нова ; М.: Прогресс, 1986. - 432 с.

58. Эбелинг, В. Образование структур при необратимых процессах, текст. / В. Эбелинг; перевод с нем.; М.: Мир, 1990. - 280 с .

59. Арнольд, В.Н. Теория катастроф текст. / В.Н. Арнольд М.: Знание, 1981. -64 с.

60. Малинецкий Г.Г. Современные проблемы нелинейной динамики текст. / Г.Г. Малинецкий, А.Б. Потапов М.: Эдиториал УРСС, 2000. - 366 с.

61. Николис, Г. Познание сложного. Введение текст. / Г. Николис, И. Пригожин ; перевод с англ.; М.: Мир, 1990. - 344 с.

62. Цымбал, В.П. О механизме и циклах самоорганизации применительно кметаллургическим процессам текст. / В.П. Цымбал // Известия высших учебных заведений. Чёрная металлургия. 1991. -№12 - С. 2 - 7.

63. Окороков, Б.Н. Термодинамика необратимых процессов, методологическая основа построения ФФХММ текст. / Б.Н. Окороков, А.Ф. Вишкарёв // Известия АН РАН. Металлы. 1993. - №4 - С. 60 - 69.

64. Окороков, Б.Н. Термодинамика необратимых процессов и процессы сталеплавильного производства Текст. / Б.Н. Окороков // Металлургия и металлурги XXI века: труды международной конференции-диспут, М.: Кафедра металлургии стали МИСиС, 2001.-С. 454-500.

65. Цымбал, В.П. Синергетика и вопросы управления металлургическими процессами текст. / В.П. Цымбал // Известия высших учебных заведений. Чёрная металлургия. 1986. -№10 - С. 119-123.

66. Цымбал, В.П. К вопросу использования идей неравновесной термодинамики для анализа процессов самоорганизации в металлургических агрегатах текст. / В.П. Цымбал // Известия высших учебных заведений. Чёрная металлургия. 1986.-№10 - С. 110-115.

67. Яковлев, Ю.Н. Расчёт неравновесности процесса обезуглероживания в разных сталеплавильных агрегатах как открытых термодинамических системах текст. / Ю.Н. Яковлев, JI.B. Камкина // Известия АН РАН. Металлы. 1993. -№4-С. 12-17.

68. Солнцев, Ю.П. О программном регулировании в автоматизированной системе управления мартеновской плавкой текст. / Ю.П. Солнцев, С.А. Дубровский, С.П. Паринов [и др.] // Известия высших учебных заведений. Чёрная металлургия. 1977.-№10 - С. 162- 165.

69. Гуляев, A.B. Математическая модель поведения примесей при продувке металла окислительным газом текст. / A.B. Гуляев, С.В. Коминов, Б.Н. Окороков [и др.] // Известия высших учебных заведений. Чёрная металлургия. 2000. -№9-С. 21 -23.

70. Окороков, Б.Н. Управление сталеплавильными системами как открытыминеравновесными термодинамическими системами текст. / Б.Н. Окороков, Е.А. Смирнов // Сталь. 1989. - №3 - С. 19 - 23.

71. Гусев, A.A. Описание заключительного этапа продувки в конвертерном процессе газом текст. / A.A. Гусев, Б.Н. Окороков, C.B. Коминов // Известия высших учебных заведений. Чёрная металлургия. 1999. - №2 - С. 49 - 56.

72. Гусев, A.A. Математическая модель заключительного этапа продувки конвертерного процесса текст. / A.A. Гусев, Б.Н. Окороков // Известия высших учебных заведений. Чёрная металлургия. 2000. - №5 - С. 6 - 11.

73. Коминов, C.B. Взаимосвязь параметров конвертерной ванны в конце продувки текст. / C.B. Коминов, В.И. Явойский, Б.Н. Окороков [и др.] // Известия высших учебных заведений. Чёрная металлургия. 1976. - №7 - С. 45 - 50.

74. Гуляев, A.B. Математическая модель процесса взаимодействия газовых струй с жидкой металлической ванной текст. / A.B. Гуляев, C.B. Коминов, Б.Н. Окороков [и др.] // Известия высших учебных заведений. Чёрная металлургия. -2000.-№7-С. 20-22.

75. Лузгин, В.П. О колебательном характере процесса обезуглероживания текст. / В.П. Лузгин, С.А. Близнюков // Известия высших учебных заведений. Чёрная металлургия. 1996. - №9 - С. 15-19.

76. Цымбал, В.П. От первых математических моделей до нового непрерывного металлургического процесса текст. / В.П. Цымбал // Известия высших учебных заведений. Чёрная металлургия. 2000. - №8 - С. 12 - 25.

77. Айзатулов, P.C. Оптимизация технологического режима конвертерной плавки на основе математического моделирования текст. / P.C. Айзатулов, С.П. Мочалов, K.M. Шакиров [и др.] // Известия высших учебных заведений.

78. Чёрная металлургия. 1981. - №6 - С. 134 - 139.

79. Цымбал, В.П. Явления самоорганизации в сталеплавильных процессах текст. / Цымбал В.П., Сакун А.Ф., Мочалов С.П. // Известия высших учебных заведений. Чёрная металлургия. 1988. - №4 - С. 102 - 108.

80. Меркер, Э.Э. Исследование процессов и разработка технологических основ плавки стали с применением газоструйных систем над зоной продувки агрегата текст. / Э.Э. Меркер // Дисс. в форме науч. докл. . докт. техн. наук Москва, 2001.

81. Меркер, Э.Э. Анализ процесса самораскипания сталеплавильной ванны при продувке металла кислородом текст. / Э.Э. Меркер // Известия высших учебных заведений. Чёрная металлургия. 2001. - №6 - С. 62 - 64.

82. Богдашкин, H.H. Феноменологические модели и нелинейная динамика металлургических процессов.: Монография текст. / H.H. Богдашкин, С.А. Дубровский-Липецк: ЛГТУ, 2003. 151 с.

83. Справочник химика текст.: в 2 т. / под ред. Б.П. Никольского. М.: Гос-комхимиздат, 1965. - Т.2. - 1170 с.

84. Некрасов, Б.В. Основы общей химии текст.: в 3 т. / Б.В. Некрасов М.: Химия, 1967.-Т.2.-399 с.

85. Дубровский, С.А. Исследование динамики состояния конвертерного процесса по текущему газовому анализу Текст. / С.А. Дубровский, А.Н. Нырков П Вестник ЛГТУ ЛЭГИ. - 2000.- №2. - С. 19-25.

86. Быстрое, М.В. О шуме l/f с точки зрения всеобщей гармонии Текст. / М.В. Быстров // Синергетика и методы науки: труды научно-технической конференции СПб: Наука. - 1998. - С. 375 - 389.

87. Дубровский, С.А. Эволюция кислородно-конвертерного процесса и приёмы управления динамикой плавки Текст. / С.А.Дубровский, А.Н. Нырков, // Известия высших учебных заведений. Черная металлургия. 2003.- №2. - С. 1418.

88. Яценко, А.К. Методы оптимального управления сталеплавильными процессами текст. / A.K. Яценко, B.C. Кочо М.: Металлургия, 1990. - 215 с.

89. Богдашкин H.H. Режимы протекания модельной колебательной химической реакции Текст. / H.H. Богдашкин, С.А Дубровский // Вестник ЛГТУ -ЛЭГИ.- 1999,-№1.-С. 139-144.

90. Дубровский, С.А. Использование экспертных оценок в задачах предварительной алгоритмизации Текст. / С.А. Дубровский // М.: ЦНИИ «Электроника», 1984 выпуск №4. - 35 с.

91. Теория статистики: учебник Текст. / Под ред. проф. P.A. Шмойловой. -М.: Финансы и статистика, 1996. 464 с.

92. Оч <1 ОЧ чо о ОЧ о (л о о ■и о оч ю ю Оч (О о ОЧ Оч -о ^а о о о оо 04 о о 00 (О 04 1Л (О 04 -и 00 Оч —. Оч ■и Оч 00 чо -о СП о о СП 04 Оч сп ЧО ■Ь. 00 сп ^ оо со Оч о Сй о о 9 о00 00 -о 00 00 00 оо 00 ^4 00 00 -0 00 —1 00 00 00 00 оо 00 03 00 оо

93. Среднее 1 656 0,71 1 373 13 0,68 0,34 310 727 0,011 3,1 17,2 1 078 595 8 080 30,101. О Ui13 серия 01 июня 2005 года 3-й конвертер 12 серия 01 июня 2005 года 1-й конвертер Ед изм № серии