автореферат диссертации по металлургии, 05.16.02, диссертация на тему:Разработка теоретических основ сертификации металлургических технологий на примере доменной плавки

Г Г Б ОД

На правах рукслиси

Г* I !1 Л И

О ¡Л::г 1.- -

РАТНИКОВА Накаляя Валентиновна

РАЗРАБОТКА ТЕОРЕТИЧЕСКИХ ОСНОВ СЕРТИШШЦМ -МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИХ ТЕХНОЛОГИЙ НА . ПРИМЕРЕ ДМЕННОЙ ПЛАВКИ

Специальность 05.16.02 - "Металлургия черных металлов"

Автореферат диссертации на ссжснагого ученой степеиа кандидата технических наук

МОСКВА 1995

Рабрта выполнена на кафедре Руднотермических процессов Московског • Государственного института стали и сплавов (Технологического университета) .

. Научный руководитель: '

доктор технических наук, профессор ЮС01Н В. С.

Научный консультант:

кандидат технических наук ЖАК А.Р.

Официальные оппоненты:

чл.-корр.РАН доктор химических наук, профессор КАРПОВ Ю.А. кандидат технических наук ШЕДЧЕНКО В.М.

Ведущее предприятие: Акционерный концерн "Тулачермвт"

Защита даесертапни состоится 1995 г, в

часог

на совета Д 053.08.01 Московского Государственного института стали и сплавов. Адрес института: 117936 Москва ГСП-1, Леиинекий проспект, дом.4.

_С ^диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского Государственного института стали и сплавов.

1995 г.

Справки по'телефону: 230-44-71

Учений секретарь

диссертационного совета доктор технических наук, профессор

•Д.И .БОРОДИН

I. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. В настоящее время наиболее общей формой оценки качества, включающей в себя основные элементы всех методов оценки качества, являетсч сертификация продукции, основывающаяся на. проведении испытаний и оценке условий производств« прод/киии, сертификации технологических процессов-и контроле за качество!* прояг?ции со стороны независимого органа. Начиная с 1987 г. в натей стране в практику вводятся международные стандарты качества продукции. Однако, до настоящего времени в черной, металлургии практически отсутствовали какие-либо .обоснованные стандарты для сертификации металлургических технологий, в той числе технологии доменной плавки. 3 связи с этим, актуальной задачей является разработка теоретических основ сертификации металлургический технологий, в том числе методов оценки их совершенства с помощью коли-чественнъя характеристик качества металлургических технологий.

Целью работы являлась разработка теоретических основ сертификации металлургических технологий на примере доменной плавки, включая создание метода построения интегральных показателей качества металлургических технологий на основе частных показателей, реализацию »того метода на примере доменной, плавки, а также выявление степени влияния .интегральных и частных показателей качес-ва" агломерата и окатышей на интегральный 'и частные показатели качества технологии доменной плавки.

Достоверность результатов работы.и обоснованность выводов.обеспечивается большим количеством экспериментальных данных, подвергнутых анализу (была проанализирована работа €5 доменных печей поЕбгплавке передельного чугуна нашей страт,i за последние 35 лет и для экспертной опенки отобрано 58 основных, наиболее характерных периодов.их работы), s также применением различи!,тх методов математической статистики (корреляционный, регресс:?онн-й, фактерчкй анялпз и др. ) .

ibywt новягнз. Ils основе метода экспертнмх неколичествеиннх отношен;;" к»чсс-ва разработан и №> примере доменной пла- ■

пни p'îrrc'-îti v»t -1, --п' тг""нич иятогр'зльтп'х кячес-ва ме-

тол яу. — "гчтп т »v»-»л.тиа, учит--pm'y?. технч"" •чк",':'"'яч»еки'?, знергетя-

ческис и качественные .показатели. С помощью этого метода на.основе частных показателей построены интегральный покааатель качества технологии доменной плавки, а также.интегральные показатели химического состава и металлургических свойств агломерата и окатышей, а также.определены степени влияния на них каждого из частных показателей. Установлено слабое влияние химического состава на металлургические свойства окускован-ного железорудного сырья.-Выявлено влияние интегрального и частных пока-заеелей химического состава, и металлургических свойств агломерата и окатышей на интегральный и частные показатели доменной плавки.

Практическая значимость. На примере доменной плавки разработан метод оценки качества металлургических технологий с.помощью количественной характеристики - интегрального показателя качества технологии, являющегося основой для сертификации, технико-экономического анализа и оптимизации технологических процессов. Получены математические зависимости, позволяющие предсказывать влияние изменении химического состава и металлургических свойств агломерата и окатышей на качество технологии доменной плйеки.

На защиту выносятся^ ■

- общая концепция сертификации металлургических технологий на основе интегральных показателей качества технологии, являющихся количественными характеристиками качества;

- метод построения интегральных показателей качества металлургических технологий, .созданный на основе экспертных неколичественшгх отношений предпочтений качества и реализованный на примере доменной плавки;

- интегральный показатель качества.технологии доменной плавки, построенный на основе частных показателей, характеризующих различные

дтороны доменного процесса;

- интегральны« показатели химического состава и металлургических свойств агломерата и окатышей;

- математические зависимости, показывающие степень влияния химического состава и металлургических свойств агломерата и окатышей на интегральный и частные показатели качества технологии доменной плевки.

Апробация. Материалы работы доложены на Третьем Международном Конгрессе доменщиков (г.Новокузнецк. 20-22 июля ТЭ95 г.).

Публикации. По результатам диссертационной работы опубликовано 4 печатных работы.

Объем работы. Д!ссерташюнная работа общим объемом страниц состоит т 5 глав. Изложена на 1X2 страницах машинописного текста. Содержит '/¿Срисунков, З/" таблиц, — приложзпий, библиографический список содержитлитературных источников.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

2. МЕТОД ПОСТРОЕНИЯ ИНТЕГРАЛЬНЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ КАЧЕСТВА МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИХ ТЕХНОЛОГИЙ. ИНТЕГРАЛЬНЫЙ ПОКАЗАТЕЛЬ КАЧЕСТВА ТЕХНОЛОГИИ ДОМЕННОЙ ПЛАВКИ ■ .

Необходимость сертификации, тэхнико-экономического анализа и оптимизации металлургических технологий и, в частности, технологии доменной плавки требует использования для каждого из технологических процессов обобщенного показателя металлургической технологии, учитывающего как технико-экономические и энергетические, так и качественные показатели. В качестве обобщенного показателя могут применяться главный, интегральный или средний взвешенный показатель, причем последний применяется только при невозможности определения главного или интегрального показателя.

-fi-

fi» настоящего времени сертификация технологии доменной плавки отсутствовала, а для технико-экономического анализа и оптимизации в качестве двух главных показателей доменного процесса использовали удельную производительность доменной печи или обратный ей коэффициент использования полезного"объема, и удельный расход кокса или интенсивность плавки по коксу. Сертификация технологии по двум главным показателям невозможна без экспертной оценки. Кроме todo, в последние годы, в связи с

изменением экономической конъюнктуры и выходом на первый план показате-

' *

лей качества и ресурсосбережения, технико-гэкономичеахий анализ и оптимизация доменного процесса по да у и показателям тоже стали затруднниы.

С цель» решения проблемы нами предлагается ввести новый показатель - интегральный показатель качества доменной плавки как пример интегрального показателя качества металлургических технологий, а также разработан метод его построения на основе частных показателей: удельной производительности, у^, т/См'.сут) (характеризующей мощность агрегата и эффективность технологии), удельного расхода кокса иа тонну чугуна, $2> кг/' (характеризующего экономичность гроцесса), удельного расхода углерода на тонну чугуна, у8, кг/т (характеризующего энергоемкость процесса) , содержание кремния в чугуне, у4, % (характеризующего температурный уровень процесса) и содержания серы в чУ^ке, у5, %■ (показателя качества чугуна, наиболее зависящего от технологии доменной плавки).

Для построения интегрального показателя качества технологии доменной плавки нами применен принятый в математике метод экспертных не-волнчественмых отношений предпочтений качества большого числа реальных плавок, для чего проанализирована работа 65 доменных печей кашей страны и отобрано 58 основных, наиболее характерных периодов их работы за последние 35 лет. Для »тих периодов Sj, . ..,Sgg определен набор частных показателей y-j.....у^, поименкванных выше, представленный в виде

вектора V(yj, y2i у3» ¥4^5) • нарушения общности можно считать, что

У^ Уели 0. Каждой плавке ¿С соответствует вектор

Примем, что для плавок имеют смысл отношения предпочтения типа где £.= 1,...,58, означающие что плавка $С предпочтительнее (лучшего качества), чем плавка £¿-1. Введем пояояттельную- функция от частных показателей X (У)= 1(у|,... , удовлетворяющую условиям: -0, если функция

1(У) опрэдзлена и непрерывна во всех точках области определения и является^нкцивй У в этой области; функция Х(У) зависит от ряда параметров 0, ... I причем в отношениях предпочтения содержится определенная информация об' этих параметрах. Функции

I (У)

в дальнейшем будем интерпретировать как интегральный показатель качества технологии доменной плавки (для удобства ее значения догпшы располагаться в пределах от 0 до ЮО).

Примем допущение о том, что относительная величина приращения качества доменной плавки пропорциональна относительно^ изменению частных показателей: .

I ' у* я У* ^ (I).

Полагая приращение

а

достаточно малым

перейдем к дифференциальному уравнению:

интегрируя которое, получаем:

I-brf-y.*-/?-/?-//' о).

Таким образом, вид интегрального показателя определен. Параметры c^'j, определяли, используя метод экспертных неколичественных отношений npej почтений качества, основываясь ufa законе убывающего-приращения качества, согласно котором/ с-увеличением L происходит возрастание Ií и уменьшение Л. Была составлена система из ¿-1=57 линейных уравнений

где £= 1,...,5 - номера частных показателей.

Коэффициентыр^ найдены методом множественной регрессиии. Коэффициенты сосчитали -по форчуло с^' - £ , е 0 подбирали с расчетом, чтобы значения 1с находились в пределах от 0 до'100. В результате вычислений получено выражение для интегрального показателя качества технологии дрменной плавки:

Т - Т^627Т 94 V-0.093 ,,-0,021 „-0,006 „-0,026

ДП - ут . у2 • . у3 ,у4 ' .у5 • (б)

при коэффициенте детерминации /Я = 0,9587.

Хдц возрастает с ростом удельной производительности и снижается с увеличением удельного расхода кокса (рисЛ), удельного расхода углерода I и содержания серы в 'чугуне, слабо завися от содержания кремния в чугуне. Отрицательное вначение аС^, связано с тем, чтошстные показатели не являются независимыми (в частности - удельная производительность связана с расходом кокса через рудную нагрузку).

С нелью уменьшения количества частных показателей и сведения их к .гзегисишы, осуществлен переход от собственно частных показателей у^ главным кошюнегаам, то ссть линейно не коррелирупщимся (взаимно не-а шейным) между собой функциям типа: _

- = и и ^(7)

«5/х ¿/з V«' &

гдэ и - количество главных компонент;

!

Зу - среднее значение частного показателя уу ;

средне«кзадратдаеа®» отклонение- показателя уу ; коэффициенты нагрузки, рассчитанные методами факторного шализа, Метод главных компонент па существу сводится к выбору новой ортогональной система координат в пространстве наблюдений.

Количество главных компонент равно пяти, как и количество частных показателей, однако дисперсии первых трех из них составляют 96,28 % от

Зависимость интегрального показателя качества технологии доменной плавки от ее основных частйых показателей

Удельна а производительность доменной печи, т/(м3/сут>

Сг

го «

д ч и ь

г

2

-в

'Г

I-и I-

СЬ

и I» ь

Удельный расход коксь, кг/т чугуна

я - от удельной пооизнонитслькост1;:

'5 - от уцульнсго шсходя кокеъ.

.....-1

общей сушы дисперсии главных компонент и их достаточно использовать в дальнейшем, поскольку, будучи линейными комбинациями всех пяти частных показателей, они вбирают в себя большую часть изменчивости наблюдаемых данных, а поэтоцу передают большую часть информации, заключенной в первоначальных наблюдениях.

В расчетах использовали смещенные главные компоненты,- вычисленные по формуле 0- I с целью соблюдения условия^>0 и Ниже приведены подученные нами уравнения для расчета первых трех главных компонент качества технологии доменной плавки:

^д=16,573-1-1,358у1 -0,010у2 - 0,013 у3 -1,539у4 -5,217у5 (8);

^= 2,935 +0,465 у1+0,001у2 +0,001 уэ - 4,445 у4+12,381у5 (9);

0,494 +1,055 уг0,003у2 -0,00^+ 4,143 у4+И,Ш у5. (10).

Зависимость интегрального показателя качества технологии доменной плавки от значений его главных компонент выглядит следующим образом

1т = 37,040 . ^>0,057 ^>0,108 т=0>д46 (И).

Д" ^з/л-

Интегральный показатель дает количественную меру качества процесса, а также позволяет определить степень влияния того или иного показателя на качество процесса в целом. Поэтому он может быть предложен в качестве огсавы для сертификации,, технико-экономического анализа и оптимизации металлургических технологий и, в частности, доменного процесса.

3, ШГЕГРАЛЬШЕ ПОКАЗАТЕЛИ КАЧЕСТВА ОН/СКОВАННОГО ЯЕДЕ30ЕУДО0Г0 •СЫРЬЯ

Требования, сертификации и стандартизации 'распространяется как на технологию доменной плавки, так л на скускованное железоду дное сырье (аг-домэрат и окатыш), кокс, а также на продукцию доменной плавки: чугун и илак.

В качестве частных показателей качества железорудного сырья нами выбраны химический состав: массовые доли железа (Рв^ц),■£'<» оксида железа

(П) (РеО) %-,■ диоксида кр^глптя (5с0.р) %, основность (СаО/^СО^), Д'^; а также металлургические свойства? прочность при госстановительно-тепловой обработка (горячая прочность),£ истираемость,7^2»

воссгановимость,-^, /5.

Установлено отсутствие тесной связи между химическим составом и металлургкческими свойствам! железорудного сырья, за исключением слабо выраженного полокителыюго влияния содержания железа на горячую прочность. Между тем, показатели химического состава в значительной мере взаимозависимы, как и показатели металлургических свойств. В связи с этим целесообразно использовать два вида интегральных показателей качества окускованного железорудного сырья (интегральный показатель химического состава и интегральный показатель металлургических свойств). При их построении использовали изложенный выше метод построения на основе экспертных неколичественных отношений предпочтений качества. При этом, в связи со значителыпыми отличиями в химическом составе низкоосновных (основностью до 1,0), офлюсованных (осноеностью выше 1,0) окатышей и агломерата, интегральные показатели их химического состава построены раздельно. По тем же причинам раздельно построены интегральные показатели металлургических свойств агломерата.

В результате вычислений получены следующие выражения для интегрального показателя химического состава ниэкоосновных (СаО/гк-О^^ 1,0) окатышей, I хон.

Как функции частных показателей, поименованных выше:

Г _ „ 1,209 0,017 -0,454 _ 0,034 • хон~ Х1 ' х2 • х3 • х4 т.* (12).

1Ьк футшшт первых трех главных компонент Щцон> Щ. хон * Щт » Дисперсии которых составляют 99,47 % от общей суммы дисперсии всех четырех главных компонент:

.0,434 ^ 0,133 0,016 ^ т ' Рз лен

где

1хон - 33>7«4- . . ' 1 /71=0,842 (13);

^ усн

хои =-14,599 +0,315 х1-0,044 х2-0,266хэ - 0,328 х4 . (И);

^ 2 хон = В>"3 103х1 " "б х2-0,137х3 +3,268 х4 (15) ;

хон = °'063 - 0,002x^0,752 х2 - 0,041х3 +0,460* 4 (16).

Дня интегрального показателя химического состава офлюсованных окатышей (Са0/-^02;> 1,0); 1Х00, были подучены выражения:

Как функции частных показателей:

¿о = хО.МЗ ^0,00^0,018 т=0,8аб (17).

Как функции первых трех главных компонент хоо' ^ 3 хоо'

дисперсии которых составляют 90,54,^ от общей суммы дисперсии всех четырех главных' компонент:

Т _ол ТЧ9 ><=>0,054 5= -0,028 ^0,003 _ п РЯП ( тя^ -

Ъссо хоо' р 2 хоо * 3 хоо /?г= 0,690 (18),

где хсо =-9,183 +0,022 х1+0,256Х2 -0,443 х3+ 1,244 х4 (19);

хоо = 4,913 -0,158 х^,088'х.2+0,104 х3 +4,885 х4 (20);

хоо —2,201+0,093 хг0,382 х2-0,302 х3+1,888 х4 (21).

Для интегрального показателя химического состава агломерата (Гха) аналогичным образом были подучены выражения. Как функции частных показателей:

и = 1,276. х*'032. ^,019з0,Ю5х0(<?Э8 т__ 0(937 ( 22)

Как функции первых трех главных компонент^ с**/ ХА ? ^¿.хц » ха, дис-порсия которых составляет 98,96 % от общей суммы дисперсии всех четырех главных компонент:

гда^1 ^=-4,306+0,196 х^О, 133 х2- 0,040 х3-1,870 х4

ха=4,109 -0,143 х2+0,064 х2 + 0,827 х3 - 0,716 х4 Дз ха=5'816 "°»10&х1 +0,212 х 2 -0,279 х 3 +1,174 х4

(23)

(24)

(25)

(26).

Все интегральные показатели химического состава агломерата и окатышей возрастай1 с увеличением содержания иелеза и снижением содержанка &02 и сЁабо зависят от содержания РеО и основности.

Для интегрального показателя металлургических свойств окатышей получены следующие выражения.

Как функции частных показателей, поименпяанных выше:

1мо=1Л- 0,850. (27),

Как функции первых двух главных компонент, ^мо ? ^ но » дисперсии которых составляют 97,46 % от1 общей суммы дисперсии всех трех главных

(28);

(29);

(30).

Для интегрального показателя металлургических свойств аглоиврата полу-

«

чены следующие выражения.

Как функции частных показателей:

1т = 2,002. ^ММ.^З0'055 />г= 0,945 (31).

Как функции первых двух главных компонент, > f^w дисперсии которкпс составляют 91,61 % от общей дисперсии всех трех главных компонент :

ма= °.833. (32);

где ^^ =4,603 0,054^г0,28б/2 - 0,070/3 ( 33);

' Ж ha = ~ + -0,073 ^2 + 0,12^ (34).

Интегральные показатели металлургических свойств агломерата и окатышей возрастают с ростом горячей прочности я с уменьшением истираемости и слабо зависят от восстановишсти (рис.2 и 3).

Построенные икгегральные показатели качества окускованного железорудного сырья могут быть использованы для сертификации агломерата' и окатышей, технико-экономического анализа и оптимизации процессов агломерации, производства окатышей; а также при анализе влияния химического состава и металлургических свойств агломерата на качество технологии доменной плавки и, кроме того, для прогнозирования влияния изменения шихтовых условий на качество технологии доменной плавки.

компонент.

1мо = 30,631. 0f632-

мо= 5>343 4 - 0.065^2 - 0,038^3 .

f 2 мо= " 2'028 * °.°23/Г 0,031^2 + 0,073_^з

Зависимость интегрального показателя металлургических свойств окатышей от основных частных показателей

„ 'V-

УХ'

У - ' «

а » ¡в к

Прочность окатыдей при вооетановительно-тепловой обработке, %

и —

<■ 1 ■

-

о

и о.

¡2 Р' В к

Л Г-,

с: и-

е-1

о аз р г ■а «> к г

у 10 20 Истираемосгь. окатышей, %

30

40

50

а.

б.

- о^ прочности при восстановительно-тепловой обработке;

- о^ истираемости.

- 15 -

Зависимость интегрального показателе металлургических снай,1>тв агломерата от основных частных локаввтелей

г,

р-

л рп

г=; а; й> >' б- о

с/ V;

п

сс р: ь;

о ы с е-

о

с; г.

гс х3 о-к

Г. X V о

к гл; ¡- ■

■'л

./г-

Ж-

. -У,

1-МЛ

Я-

Прочность агломерата обработке,

и ?? 87

ри восстановительно-тепловой

я:

Ь

а

й)

о %1 —-Г

-

Г-ч Г .

£1: • (-

т

,п Ч-1''- -

а- ГС

ь- о -

се

ю

си

^ X

с

Г-' •х.

О

гХ ю -

V р

к гс

и.) и

^ р.

си —

Р-

й) ГС,

ь- ь

X 0) у. -

я = -о, из

Истираемость агломерата, %

а. - от прочности при восстяиовительно-тепловой обработке;

б.-- от истираемости.

. о

влияние химического состава и ишурпиеских свойств оку скованного железорудного стая на качество технологии доменной плавки

Совершенствование технологии доменной плавки требует решения задачи оптимизации параметров доменного процесса и, прежде всего, улучшения шихтовых условий. Это потребовало анализа влияния качества окускован-иоге железорудного сырья и кокса на качество технологии доменной плавки и, в .частности, на его интегральный и частные показатели.

При изучении совместного влияния химического состава и металлургических свойств низкоосновных окатышей на качество технологии доменной плавки получены корреляционные зависимости интегрального показателя качества технологии доменной плавки, удельной производительности и расхода кокса от интегральных показателей химического состава и металлургических свойств:

1дп - 8>Е67-1ш°48- 1хон95 ^=0>550 <35>;

ут = О.ОК.^350. /*= 0,534 (36);

у2 = т =0,621 (37).

При изучении совместного влияния химического состава и металлургических свойств офлюсованных окатышей на качество технологии доменной плавки была получена линейная зависимость интегрального показателя качества технологии доменной плавки от главных компонент химического состава и. металогических свойств:

^-222,933*27^ хо+27,405%, ^5,759^-

-39,073^^ мо - 43,739^2м0 (38).

Аналогичным образом были подучены зависимости технико-экономических показателей доменной плавки от совокупности показателей химического состава и металлургических свойств офлюсованных окатышей.

В целом установлено, что на качество технологии доменной плавки в большой мере влияет изменение химического состава офлюсованных окатыаей,

- р -

чем их металлургические свойства, которые у окатышей достаточно стабильны.

Установлено, что интегральный показатель качества технологии доменной плавки возрастает при возрастании интегрального показателя химического состава как киэкоосновных, так и офлюсованных окатышей (рис.4) Интегральный показатель качества технологии доыенной плавни в значительной мере зависит и от таких частных показателей химического состава окатышей как:

(39);

(40);

(41);

(42);

Таким образом, выявлено позитивное влияние богатства железорудных окатышей железом на интегральный показатель качеств» технологии домзн-ной плавки.

Богатство железорудных окатышей железом оказывает положительное влияние как на качество технологии доменной плавки в целом, так я на ее осдельные показатели. В частности, с увеличением содержания в окатышах железа возрастает удельная производительность доменных печей: - для низкоосновных и ефлюоованных окатышей соответственно:

Уг = I : (2.Ы5 -0,032- хг) £=-0,700 , (43);

У1 = I : (1,881-0,023- хГ) Я =-0,678 (44).

Кроме того, с увеличением содержания железа в окатышах снижается удельный расход кокса и удельный расход углерода на тонну чугуна:

содержание железа (Ре^^):

- для низкоосновных окатышей:

1да= - 86,673 + 2,772 хх

- для офлюсованных окатышей:

Гдп = 6,397. Ю-3-х2.315

а также содержание диоксида кремния

- для низкоосновных окатышей:

г.

103,33 - 2,799 х„

*-дп " ' ' 3

- для офлюсованных окатышей:

Гдп = 10"?(7,921+1,021 хэ) где Ц - коэффициент корреляции.

#=0,667 И =0,668

Я =-0,671 Я =0,594

Влияний химического состава окатышей на интегральная показатель качества технологии доменной плавки

/

с

Интегральный показатель химического состав? офлюсованных окатышей

ео

га

о те

«)

э-

«3 к

к к

п

д ^ и

с? й

® С

«0 «Я

п о

«3 к •С Я

а

с

о

Щ

£

л „ & «

С.

№ о

Р. ц

и о

® ¡с

1-

>е »

К е-

О.

: _ _ 4 т О, НГ

~ & 'А хоц

Интегральный показатель химического окатышей

состава ниэксоеновтгх

а. - дл" офлюсованных окагкяей;

б. - для низкоосновных окягнгаей.

о - -

- для низкооснобиых окатышей:

у2= 1458,52 - 15,860 хг Я=-0,704 (45);

у9= 1204,95 - 11,756 хг Я= -0,687 .(46);

- для офлюсованных: окатышей:

у2= 9,925 . ГО5- х-1»866 £=0,668 (47); '

у3= 4,968. Г05'ХГ1,697 я=_0)?54 ( 48)_

Повышение содержания диоксида крештя в окатышах имеет следствием повышение удельных расходов кокса и углерода на доменную плавку и возрастание содержания серы в чугуне:

- для низкоосновных окатышей:

у2 = 371,916 + 15,943 х3 . Ц =0,705 (49);

у3 = 396,163 + 12,374 х3 1=0,721 (50);

у5 = 0,014 + 1,620- 10-Зхз И =0,517 (51).

Возрастание интегрального показателя качества технологии доменной плавки и улучшение ее частных технико-экономических показателей (удельной производительности, удельныхрасходов кокса и углерода) при повышении содержания железа в окатышах, а также ухудшение технико-экономических и качественных показателей при увеличении содержания в окатышах диоксида кремния, подтверждают существующие представления о богатства железорудной шихты на доменный процесс и обусловлены, как известно,-уменьшением выхода шлака при выплавке чугуна.

Увеличение интегрального показателя химического состава офлюсованных окатышей способствует снижению удельных расходов кокса и углерода: у2 = 1591,520 - п,5641хо I = - 0,633 • (52);

у3 = 1469,000-10,305 Г хо И = - 0,672 (53).

Таким образом, при увеличении интегрального показателя химического состава окатышей возрастает интегральный показатель качества технологии доменной плавки и улучшаются ее частные показатели.

Изучено влияние химического состава и металлургических свойств агломерата на интегральный и частные показатели доменной плавки. При этом не выявлено их совместного влияния.

Установлено наличие тесной связи между интегральным показателем качества технологии доменной плавки и химическим составом агломерата: 1^=8,925. Ю7- х~2,936 . . Х-1,Ю5. ^0,51^=0(782 (54).

Аналогичные уравнения множественной регрессии были получены также для отдельных частных показателей доменной плавки yj, у 2 . у3 » У 4 » У5

а также для главных компонент качества технологии доменной плавки, Щ/Xj Следует отметить, что в этих уравнениях знак показателей степеней не характеризует положительного или отрицательного влияния того или иного показателя или компоненты на качество технологии доменной плавки-, поскольку показатели доменной плавки тесно связаны между собой.

. Наряду с этим, установлено отсутствие значимой корреляционной зависимости интегрального показателя качества технологии доменной плавки от какого-либо из показателей химического состава агломерата, взятого в отдельности от других. Это является свидетельством того, что он зависит всей совокупности показателей химического состава агломерата.

На некоторые из частных показателей доменной плавки влияет содержание в агломерате диоксида кремния, ii Og. В частности, при его повышении снижается удельная производительность доменной печи (очевидно, из-за увеличения выхода шлака) и повышается содержание в чугуне кремния и серы (из-за обогащения шлака SiOg):

ух = 3,857 - 0,209-xs £=-0,564 (55);

yß = 0,232-554 Я= 0,616 (56);

у5 =(-4,286+3,568xsM0-3 Я =0,617 • (57).

При изучении влияния'металлургических свойств агломерата на показатели доменной плавки выявлено, что интегральный показатель качества технологии доменной плавки возрастает при повышении интегрального показателя металлургических свойств агломерата и его горячей прочности, а такте при уменьшении истираемости (рис.5):

Гдп =21,137. X м!333 Я =0,753 (58);

1дп - 58,690+0,509 f! /U0.743 ( 59);

Im = Ю3 : (9,075+0,276 f 2) Ц _.0>50G ... n,

интегральный показатель качества технологии дгменной плавки

л

X

-3 о-

о я

СЛ

п Я »-л

СЛН

а .

ш •

И О

а о » о

X

9

3

а I

Я

э а<

•55

Я

' V

Л

54

сх.

Интегральней показатель качества технологии доменной плавки

я о

а

п от ы О о Я -3

Л £2

-з ь> а о"

ы

м Чз

5

(¡1

•>■ чй

V . \ \ -\

\

я л

з:

о »

<с ■а

£ а

¡5 Ж

Я)

■з

Получены уравнения множественной регрессии, связъшющие интегральный юказатель качества технологии доменной плавки с частными показателями металлургических свойств агломерата, а также с главными компонентами металлургических свойств агломерата:

Гдп = 8,723^°.493. ^°г<182. т= 0,591 (61);

Гдп =71,880. £ {¡¡» Ш =0,519 (62).

Аналогичные уравнения множественной регрессии получены для частных показателей и главных компонент качества технологии доменной плавки.

Установлено, что улучшение металлургических свойств агломерата, выражающееся в увеличении их интегрального показателя, приводит к улучшению показателей доменной плавки. Этошракается, в частности, в повышении удельной производительности, сш&ении удельных расходов кокса и углерода, снижении содержания кремния в чугуне, то есть уменьшении температурного уровня процесса (рис.6).

У1 = 0,258- [^а461 £=0,608 (63);

у 2 = 642,351 - 2,516-I ш Я =-0,743 (64);

у з =1,243.10?£^«228 И =-0,684 (65);

у4 =1,838 - 3,943 .Ю~3-1ш И =-0,694 (66).

Наряду с этим, выявлено влияние некоторых показателей металлургически?, свойств агломерата на отдельные технико-экономические показатели доменной плавки. Например, при повышении горячей прочности агломерата, как было известно ранее, возрастает удельная производительность доменной печи, снижаются удельные расходы кокса и углерода, а также содеркание кремния в чугуне.

ух = 0,258.^18 £=0,659 (67);

у2 = 638,971 - 3,134-^ И =0=-0,766 (68);

уэ - 1,194 ло3, <£-0,713 И=-0,713 (69);

у4 =1,041 - 5,064. Ю"3.^ £ = -0,737 ( 70).

Удельный расход кокса несколько снимется при уменьшении истираемости. Содержание серы в чугуне слабо зависит от металлургических свойств агло-

- 23 -

Зличнив интегрального показателя металлургических свойств агломерата на показатели доменной плавки

„ а. а п и 1

Интегральный показатель металлургических свойств агломерата,

г*

я я п 6? п

Интегральный показатель металлургических свойств агломерата.

а,- на удельную производительность доменной печи;

б,- на удельный расход кокса.

Рис. О

мерата, поскольку на него в большей мере влияют химический состав и свойства кокса, а также условия ведения доменной плавки.

""аким образом, установлено, что металлургические свойства агломерата' влияют на качество технологии доменной плавки как всей своей совокупностью, так .и отдельными частными показателями.

Математические зависимости, полученные в настоящей работе позволяют предсказывать влияние изменения химического состава и металлургических свойств агломерата и окатышйуна качество технологии доменной плавки, что позволяет решать наряду с технико-экономическим анализом задачи оптимизации доменного процесса.

1. На,основе метода экспертных неколичественных отношений предпочтений качества и закона убывающего приращения качества создан метод построения интегральных показателей качества металлургических технологий, учитывающий как технико-экономические и энергетические, так и качественные показатели. Эти интегральные показатели предлагаются в качестве основы для сертификации технологических процессов, их технико-экономического анализа и оптимизации.

2. С помощью созданного ме-одя построен ин-егральный показатель качества технологии доменной плавки на основе частных показателей: удельной производительности, удельного расхода кокса, удельного расхода углерода, содержания кремния и серы в чугуне.

3. Показала целесообразность для учета влияния железорудного сырья на показатели доменной плавки использования вдвух видов интегральных пр-ка качества железорудного сырья (интегральные покязя-ели хиадче-

ск *"егральные .показа-ели металлургических свойств^,поскольку хи-

мический состав и металлургические свойства аглочерпта и окатышей слабо связаны между собой.

4. Построены интегральные показатели химического огот-яч мг/гк?-ванного железорудного сырья(агломерата, низкпосно?№-тх и с?лг>—плгоглс окя тншей как селенные функкии содержат да» тоог, ог^'д/» 'К""?.-'.? Л? шю::-

0БЩ13Е ВШОДм

сида кремния и основности. Построены интвгралыгые показатели металлургических свойств агломерата и окатышей как функции частных показателей прочности при восстановительно-тепловой обработке (горячей прочности), истираемости и восстгновкмости Определены степени влияния каждого из частных показателей на интегральные показатели.

5. Рассчитаны главные компоненты качества технологии доменной плав ки, а такие гаавние компоненты химического состав» и металлургических свойств агломерата и окатышей. Применение метода главных компонент позволило уменьшить количество частных показателей и свести их к независимым, линейно не коррелируемым между собой показателям. Интегральные показатели рассчитаны как степенные функции главных компонент.

С. Изучено влияние химического состава и металлургических свойств агломерата на показатели доменной плавки. Установлено, что интегральный и частные показатели качества технологии доменной плавки является функцией только всей вовокупности показателей химического состава агломерата. Металлургические свойства агломерата влияют на показатели доменной плавки как всей совокупностью, так и отдельными частными показателям. Так, театральный показатель качества технологии доменной плавки и удельная производительность доменной плавки возрастают, а удельные расходы кокса и углерода и содержание кремния в чугуне снижаются при повышении горячей прочности агломерата, снижении его истираемости и возрастания интегрального показателя металлургических свойств агломерата.

?. Изучено влияние химического состава и металлургических свойств офлюсованных и низкоосновных окатышей на показатели дсметюй плавки.' Установлено, что интегральнпйп показатель качества технологии доменной плавки увеличивается при возрастании интегральных показателей химического состава и металлургических свойств окатышей. Пвдтвержденр позитивное влияний на показатели доменной плавки содержания в окатышах иелеза.

0. Получены математические явеисиности, позволяющие предсказывать влияние изменения химического состава и металлургических свойств агломерата и окатисей на качество технологии доменной плавки.

Основное содержание дассерташта опубликовано в следующих печатных

1Р»бвтах: '

1. И/маков Н.С., Леонтьев Л.И., Резникова Н.В. Влияние качества железорудного сырья на ■производительность доменных печей и удельный расход кокса // Эффективность повышения качества железорудных материалов -Екатеринбург: изд.УРО РАН, Институт металлургии, 1993.

2. 2ая А;Р., Резникова Н.В., КаширинБ.Л., Юсфин Ю.С., Травянов А.П. йг-егральный показатель качества технологии доменной плавки / Известия ВУЗов. Черкая металлургия, 1995. - Я 7.

3. Еак А.Р., Ратникова Н.В., Юсфин Ю.С., "'равянов А.Я. Об интегральном "показателе качества металлургической технологии на примере доменной плавки // Ш Международный Конгресс доменщиков. (г.Новокузнецк, июнь 1995 г.). - Новокузнецк. Изд. АО "ЗСМК".

<5. Зая А.Р., Ратникова Н.В., Юсфин B.C., "равянов А.Я. Об интегральном показателе качества металлургической технологии на примере доменной плавки // Ыеталдург, 1995. - Я 10.