автореферат диссертации по металлургии, 05.16.02, диссертация на тему:Совершенствование технологии доменной плавки на основе анализа и прогноза ее режимов методами моделирования

На правах рукописи Загайнов Сергей Александрович

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ДОМЕННОЙ ПЛАВКИ НА ОСНОВЕ ПРОГНОЗА ЕЕ РЕЖИМОВ МЕТОДАМИ МОДЕЛИРОВАНИЯ

Специальность: 05.16.02 - Металлургия черных, цветных и редких металлов

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Екатеринбург- 2005

Работа выполнена в ГОУ ВПО «Уральский государственный технический университет -УПИ»,

Защита диссертации состоится 10 июня 2005 г. в 15.00 ч. на заседании диссертационного совета Д 212.258.05 при ГОУ ВПО «Уральский государственный технический университет - УПИ» по адресу: 620002, г. Екатеринбург, ул. Мира, 19 (главный корпус, ауд.1) Факс (343) 374 3884

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО «Уральский государственный технический университет - УПИ»

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор КуруновИван Филиппович

доктор технических наук, профессор Торопов Евгений Васильевич

доктор технических наук, профессор Шаврин Сергей Викторинович

Ведущая организация

ГНЦ Уральский институт металлов

апреля 2005

г.

Ученый секретарь Диссертационного совета

С. В. Карелов

5

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Диссертация содержит основные результаты теоретических,

охарактеризовать как решение крупной научной проблемы в области производства чугуна. Работа направлена на совершенствование технологии доменной плавки, что достигается путем прогноза и выбора обоснованных технологических режимов при вынужденных или целенаправленных изменениях параметров процесса. Методы выбора технологических режимов базируются на использовании балансовых и эмпирических моделей, реализованных в виде компьютерных систем анализа и прогноза развития явлений, протекающих в печи.

Актуальность работы. Доменный процесс является основным переделом металлургического производства. Повышение

конкурентоспособности отечественного доменного производства и отдельных доменных цехов за счет улучшения качества выплавляемого чугуна задаваемых марок и снижения материально-энергетических затрат было и остается актуальной проблемой. Улучшение показателей работы доменных печей может быть достигнуто как за счет выбора оптимальных режимных параметров, так и путем снижения потерь, связанных с их работой в переходных режимах. Переходные режимы работы доменных печей обусловлены объективными обстоятельствами, а именно нестабильностью рынка железорудного сырья, и спросом на чугун заданного состава. В настоящее время для решения задачи выбора режимов плавки разрабатываются и используются компьютерные технологии анализа и прогноза работы печей. Эта технологии, позволяют снижать потери при переходных режимах за счет использования технологическим персоналом результатов моделирования взаимосвязанных физико-химических явлений. Потери при переходных режимах во многом обусловлены тем, насколько адекватны принимаемые меры. Совершенствование существующих и разработка новых методов анализа и прогноза процессов доменной плавки является актуальной задачей.

Цель работы. Цель исследования состояла в определении путей совершенствования технологии доменной плавки на основе использования балансовых, эмпирических и динамических моделей, реализованных в виде компьютерных систем анализа и прогноза развития основных процессов, протекающих в печи.

экспериментальных и прикладных исследований, которые можно

Достижение этой цели потребовало:

• анализа современного состояния теории и практики производства чугуна, а также конкретизации технологических задач, решение которых обеспечивает совершенствование технологии доменной плавки;

•обобщения опыта моделирования процессов, протекающих в печи и уточнение структур вычислений (на основе натурно - модельного подхода) при решении конкретных технологических задач;

• совершенствования методов оценки развития явлений доменной плавки на основе математических моделей с переменной структурой, ориентированных на многовариантный анализ производственных данных;

•формирования информационной базы для решения технологических задач на основе разработки алгоритмов оценки и повышения достоверности информации;

•прогнозирования влияния возмущений на развитие основных явлений плавки с учетом особенностей распределения потоков шихты и газов по радиусу печи;

• адаптации методов анализа и прогноза развития явлений доменной плавки и внедрение разработанных алгоритмов.

Научная новизна диссертации заключается в следующем:

1. Установлено, что влияние возмущений па развитие всех процессов доменной плавки возрастает при нестабильных сырьевых условиях. Это обусловлено общей тенденцией снижения затрат тепла на выплавку чугуна, которые сопровождаются изменением динамических характеристик печи.

2. Обобщены подходы и предложены методы создания систем сбора, повышения достоверности и анализа информации, основанные на современных представлениях о закономерностях тепло - и массообмена в доменной печи.

3. Уточнены и реализованы методы многовариантной оценки информации для структурной адаптации математических моделей и анализа хода процессов доменной плавки.

4. Разработана методика оценки нелинейности доменного процесса, позволяющая определять интервалы изменения режимных параметров, при которых погрешность" оценок, получаемых из решения балансовых уравнений, йа^о/^ится в допустимых пределах. Тем самым расширяется

возможность моделирования процесса на основе детерминированных математических моделей.

5. С использованием принципов натурно - модельного подхода уточнены методики оценки взаимосвязей между процессами, протекающими в доменной печи. На основе этих методик и функциональных (поведенческих) способов описания динамики переходных процессов разработаны и внедрены алгоритмы прогноза основных явлений доменной плавки.

6. Развиты современные представления о факторах, определяющих неравномерность распределения потоков шихты и газов в шахте доменной печи. Предложены алгоритмы моделирования распределения характеристик столба шихтовых материалов.

7. Расширены представления, сформулирован и опробован новый подход к оценке необходимых энергетических резервов, обеспечивающих стабильную работу печи при изменяющихся условиях плавки и действующих возмущений.

Практическая значимость работы определяется разработанными

методами решения технологических задач анализа и прогноза режимов плавки с

учетом основных взаимосвязей между процессами, протекающими в пета.

Наиболее важными разработками являются:

• обобщение информации, оценка ее достоверности и формирование базы данных для решения технологических задач на основе моделирования взаимосвязанных процессов доменной плавки;

• выявление отклонений режима работы доменной печи от рационального на основе комплексной оценки условий развития основных физико - химических явлений и выработка рекомендаций, направленных на совершенствование технологии доменной плавки;

• прогноз развития основных процессов и химического состава продуктов плавки при изменении режимных параметров, что позволяет снизить риск возникновения расстройств хода печи и минимизировать «потери» при переходных режимах;

• контроль и прогноз распределения потоков шихты и газов в доменной печи, что способствует выбору рациональной программы загрузки и снижению затрат, как при нормальном, так и при изменяющихся режимах плавки.

Решение технологических задач на основе применения методов основанных на комплексном анализе явлений доменной плавки позволяет обоспованно принимать превентивные меры при вынужденных или целенаправленных изменениях режимных параметров и тем самым не только предотвращает расстройства хода печи, но и способствует снижению материальных и энергетических затрат.

На защиту выносятся:

• методы прогноза теплового состояния доменной печи с использованием математической модели переменной структуры, ориентированной на многовариантный анализ информации с учетом ее достоверности;

• методы оценки влияния возмущений на развитие основных явлений плавки, которые позволяют рассчитывать запас тепла, необходимого для стабильной работы печи;

• рекомендации по совершенствования технологии плавки, формируемые с помощью адаптированных математических моделей, позволяющих учитывать взаимосвязи, протекающих в печи процессов.

Методы исследований. Методы исследований базируются на физическом и математическом моделировании основных процессов, протекающих в печи. Для решения задач исследования использовалась информация, полученная на действующих доменных печах в процессе нормальной их работы и в периоды, характеризуемые целенаправленным или вынужденным изменением режимных параметров.

Достоверность защищаемых положений доказывается сопоставлением результатов, полученных с использованием разработанных методов, с производственными данными, а также соответствием этих результатов общепризнанным закономерностям доменного процесса.

Реализация работы. Внедрены рабочие места инженера аглодоменной лаборатории и мастера доменной печи на ОАО «Металлургический завод им. А.К. Серова», для чего создано программное обеспечение технологических задач анализа и прогноза работы доменных печей. Опробованное в условиях ОАО «Металлургический завод им. А.К. Серова» программное обеспечение было внедрено в доменном цехе ММК. Отдельные задачи были внедрены также на доменной печи № 6 НЛМК в период с 1985 года по 1992 год.

Апробация работы. Основные положения диссертации были доложены и обсуждены на 13 международных конгрессах и симпозиумах, 18 общегосударственных и региональных конференциях и семинарах, на

межотраслевых и областных совещаниях по проблемам производства чугуна, а также при рассмотрении научно-практических задач создания АСУ 'ГЦ при строительстве доменных печей большого объема. Основные из них следующие:

Международного уровня: V Конгресс ИФАК (Париж, 1972.); Советско-индийский симпозиум по черной металлургии (Донецк, 1982); V симпозиум ИФАК/ИФИП (Ереван, 1986); 5, 6 и 8-я Международные конференции доменщиков (Острава, 1975, 1979 и 1989); Международная конференция "Новые и усовершенствованные технологии окускования сырья, производства чугуна и ферросплавов" (Варна, 1990); Международный конгресс доменщиков (Тула, 1992); Международная конференция «Уральская металлургия на рубеже тысячелетий» (Челябинск, 1999); Международная конференция «С творческим наследием Б. И. Китаева в XXI век» (Екатеринбург 1998); Международная конференция «Теплофизика и информатика в металлургии» (Екатеринбург 2000). Международная конференции посвященной 70 - летаю КГГМК «Криворожстиль» ( Кривой Рог, 2004); Международная научно - практическая конференция Регионального Уральского отделения Академии инженерных наук им. А.М.Прохорова (Екатеринбург,2004).

Общегосударственного и регионального уровня: Научно-технические семинары "Проблемы автоматизированного управления доменным производством" (Киев, 1973, 1975, 1977, 1979, 1981 и 1985); Всесоюзные совещания по проблемам автоматического управления (Москва, 1974; Минск, 1977); Конференция "Повышение эффективности металлургического производства» (Новокузнецк, 1985); Конференция "Социально-экономические проблемы коренного перелома эффективности развития производительных сил Кузбасса. (Кемерово, 1988); Всероссийская научно-практическая конференция "Моделирование, программное обеспечение и наукоемкие технологии в • металлургии" (Норвокузнецк: 2001);. Всероссийская научно-практическая конференция «Системы автоматизации в образовании, науке и производстве» (Новокузнецк, 2003);

Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в учебнике, 92 статьях и докладах; по новым разработкам получено 4 авторских свидетельства.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, восьми глав, заключения, приложения и списка использованной литературы из 356 наименований. Работа изложена на 278 страницах, включая 100 рисунков, 27 таблиц и приложения.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность и сформулирована цель работы.

В первой главе диссертации приведен анализ существующих представлений об основных физико-химических процессах доменной плавки, подходах к анализу работы доменных печей и используемых методах математического моделирования. Современные достижения науки и результаты многочисленных экспериментальных исследований, опубликованные в научных изданиях, рассматриваются с точки зрения возможности их использования для разработки комплексного метода анализа и прогноза работы доменных печей Под комплексными методами анализа и прогноза развития основных явлений доменной плавки понимаются такие методы, которые устанавливают связи между основными процессами. В качестве основных анализируются: тепло - и массообменные процессы, движение газов и расплавов, условия плавления железорудных материалов и изменение их свойств в объеме печи. Именно на базе такого подхода решается большинство задач совершенствования технологии доменной плавки.

Основные положения теории доменного процесса, на базе которых решается широкий круг технологических задач, разработаны Й.П Бардиным, Е. Ф. Вегманом, В. Г. Воскобойниковым, А. Д. Готлибом., В. К. Грузиновым, Б. Н. Жеребиным, И. И. Захаровым, Б. И. Китаевым, 3. И. Некрасовым, М. А. Павловым, А. Н. Похвиневым, А. Н. Раммом, И. А. Соколовым, В. А. Сорокиным, М. А. Стефановичем, В. П. Тарасовым, Б. С. Фиалковым, С. В. Шавриным,. Ю. С. Юсфиным, Ю. Г. Ярошенко и другими учеными. На базе этих положений решались и решаются основные задачи совершенствования технологии доменной плавки. Методы решения этих задач основываются на идеологии математического моделирования и экспериментальных исследованиях, представленных в работах В. П. Авдеева, В. И. Андронова, Н. Н. Бабарыкина, А. А. Гиммельфарба, В. А. Доброскока, А. Н. Дмитриева, Г. Г. Ефименко, И. Ф. Курунова, Н. К. Леонидова, П. М. Масловского, Ю. Н. Овчинникова, Н. А. Спирина, Е. JI. Суханова, А. К. Тараканова, И. Г. Товаровского, Е. В. Торопова, B.C. Швыдкого, К.А. Шумилова и многих других исследователей.

Для комплексного анализа работы доменных печей наиболее пригодны математические модели, построенные на основе закономерностей тепло - и массообмена. Эти модели позволяют вскрыть причинно - следственные взаимосвязи физико-химических процессов доменной плавки. К сожалению, результаты, полученные с использованием таких моделей, носят в какой - то мере частный характер в силу того, что при реализации таких моделей

используются эмпирические соотношения или результаты специально спланированных исследований. Учет в этих моделях большего числа факторов не только увеличивает количество эмпирических коэффициентов и соотношений, но и усложняет решение системы дифференциальных уравнений.

Как показывает практика, решить одну из главных проблем математического моделирования доменного процесса, а именно необходимость получения результата с использованием реально имеющейся информации за ограниченный интервал времени, на основе таких моделей не всегда удается. В то же время эти модели незаменимы при анализе новых вариантов технологии доменной плавки. Бесспорно, что с внедрением систем измерения, использующих современные достижения физики, математики и других наук, эти модели будут более широко применяться на практике.

Наибольшее распространение для решения задач анализа теплового состояния нашли балансовые модели, дополненные эмпирическими соотношениями. Перспективное направление совершенствования моделей, построенных на основе уравнений материального или теплового баланса, связано с использованием метода натурно - математического моделирования.

Основными положениями этого метода являются:

• использование натурной (полученной в результате изучения условий работы доменной печи) информации;

• выделение доминирующего фактора для каждой технологической задачи и ее декомпозиция;

• оценка развития основных процессов, протекающих в доменной печи, в приращениях к базовым условиям плавки, что достигается за счет линеаризации балансовых уравнений.

Использование натурно - модельного подхода в существенной мере позволяет снизить погрешности решения конкретных задач. Однако, использование линеаризованных исходных зависимостей возможно только в ограниченном диапазоне. Поэтому необходимо выбирать диапазон, в пределах которого допустимо использование линеаризованных моделей. Такая оценка

может быть получена на основе анализа нелинейности процесса.

*

Расчет выходных переменных , в рамках натурно - модельного подхода, осуществляется с использованием базового значения к-й выходной

vб

величины ( 1 ^ ) и изменения варьируемого 1-ого режимного параметра ДХ.. В общем случае, такие уравнения имеют следующий вид

-ЗЙГ-ДХ. (!)

к к ; _ 1 дХ 1

1 *

Ошибка расчета переменной ^ ( 5У ) при использовании уравнений

К к

типа (1), зависит от: помехи измерения этой величины (П ), изменения

к

действующий на процесс возмущений (Дг )ипомех(ДН ). Величину ошибки

о 1

8У можно оценивать по следующей зависимости к

ЭУ дУ

8У =11 +1—^-ДП +£—^-дг • (2)

к У ах ) 8Ъ j к }

Повышение точности расчета достигается за счет того, что помехи переменных, не входящих в расчет, не сказываются на результате вычислений.

В ряде случаев на результатах моделирования сказываются эффекты неконтролируемых возмущений. Одним из путей оценки влияния неконтролируемых возмущений на технико-экономические показатели плавки является моделирование переходных процессов с использованием моделей динамики. Единый подход к способам описания динамики переходных режимов и методам определения коэффициентов динамических моделей отсутствует. Это связано с исключительной сложностью процессов теплообмена и восстановления.

Для оценки возможной степени форсирования доменной печи при конкретных параметрах загружаемой шихты используются модели дутьевого и газодинамического режимов. Опубликованные в литературе результаты экспериментальных и теоретических исследований показали, что дутьевой режим можно охарактеризовать геометрическими параметрами фурменного очага с использованием эмпирических соотношений. Газодинамика доменной плавки моделируется для верхней и нижней зон печи с учетом области вязкопласгачного состояния и неравномерности распределения рудной нагрузки по радиусу. Для описания взаимосвязи газодинамики с режимными параметрами достаточно использовать известное уравнение Эргона.

Выбор шлакового режима является основой технология доменной плавки. В рамках сложившихся представлений о шлаковом режиме выделяют следующие стадии процессов шлакообразования: размягчение железорудного материала, образование первичного расплава и фильтрация шлака через коксовую насадку. Общепризнанно, что состав конечного шлака определяет содержание примесей в чугуне.

Опубликованные в научной литературе данные позволяют сделать вывод о том, что на основе фундаментальных представлений и экспериментально полученных зависимостей возможно создание методов, позволяющих учитывать взаимное влияние теплообмена, газодинамики и условий шлакообразования. Учет этого влияния следует выполнять на основе зависимости вязкости шлака от температуры. Характер этих зависимостей, полученных разными авторами, качественно совпадает. Поэтому условия плавки при изменении химического состава пустой породы железорудных материалов целесообразно определять в приращениях относительно базового режима.

Высокая производительность и низкий удельный расход кокса достигаются оптимальным распределением рудной нагрузки в объеме печи.

Теплообменные процессы и, следовательно, температуры в объеме печи распределены неравномерно, что определяет существование вертикальных зон, где теплопотребность шихты не соответствует теплосодержанию газового потока. Эти зоны являются лимитирующими при форсировании доменной плавки и препятствуют улучшению технико-экономических показателей плавки.

Различия в ходе теплообменных процессов между отдельными вертикальными элементами печи зависят от неравномерности распределения как газа, так и материала и проявляются в температуре и составе газов. Данная информация используется для оценки сложившегося газораспределения.

Направленное формирование столба шихтовых материалов по радиусу доменной печи можно реализовать выбором уровня засыпи и последовательности укладки порций железорудных материалов и кокса в загрузочном устройстве. Это относится как к конусным, так и к бесконусным засыпным аппаратам.

При моделировании формирования столба шихтовых материалов в доменной печи целесообразно опираться на современные представления о закономерностях движения сыпучих материалов. Необходимо рассматривать весь тракт шихтоподачи и учитывать усреднение и сегрегацию материалов в промежуточных емкостях.

Во второй главе диссертации представлены общий подход и блок-схемы моделирования при решении основных технологических задач. В основе этих схем лежат фундаментальные представления и разработанная методология моделирования и построения математических моделей доменного процесса.

Совершенствование технологии доменной плавки обеспечивается путем выбора наилучших технологических режимов при изменении условий протекания процессов тепло - и массообмена, газодинамики, шлакообразования и формировании столба шихтовых материалов.

На базе достижений теории доменной плавки рассматриваются конкретные подходы к задачам анализа работы печи, ориентированные на компьютерные технологии. Доменная печь рассматривается как организованная управляемая интерактивная система. Ход технологического процесса оценивается показателями состояния (комплексными показателями, удельным расходом топлива, производительностью и стабильностью химического сосгава продуктов плавки). Учитывается, что показатели работы печи определяются следующими факторами:

• закономерностями основных явлений, протекающих в доменной печи;

• особенностями технологии, зависящими от конкретных топливно-сырьевых условий;

• конструкцией оборудования основных систем;

• действующими возмущениями;

• принятым способом управления процессом.

На основе современных представлений о физико-химических процессах доменной плавки, рассмотренных в разделе 1 диссертации, разработана общая структура задачи анализа работы печи, которая отражена на рис. 1.

Основой концепции помехозащищенности является ориентация математических моделей на научно обоснованные и экспериментально подтвержденные закономерности основных физико-химических процессов, протекающих в технологическом агрегате.

Для задач управления сложными технологическими процессами, функционирующими в условиях существенной неопределенности, предлагается применять математические модели, использующие три основных принципа построения.

Рис 1. Структурная схема моделирования доменного процесса

Первый принцип заключается в выборе такой структуры модели, в которой наименее достоверные данные используются таким образом, чтобы ошибки, вызванные этими данными, не приводили к существенным погрешностям результатов моделирования. При этом учитывается известный факт, заключающийся в том, что заданные требования к точности вычислений могут быть достигнуты с помощью различных структур вычисления. Основными методами, используемыми при построении таких моделей, являются методы теории чувствительности.

Второй принцип основан на введении избыточных элементов в математической модели. Под избыточностью понимается вычисление одинаковых физических величин по различным теоретическим или эмпирическим уравнениям с учетом дополнительных источников информации.

Третий принцип связан с использованием интервальных оценок результатов моделирования. При этом интервальные оценки получаются на основе использования так называемых грубых моделей.

В рамках сформулированных выше принципов методы построения математических моделей определяются конкретными технологическими задачами, существующими системами сбора информации и технологическим оборудованием. Это отличает разработанные методы моделирования от общепринятых

Задача реализации математических моделей и конкретных методов моделирования рассматривается как задача выбора такой структуры вычислений, при которой возможно получать достоверные оценки по реально контролируемой зашумленной информации.

Подход к построению математических моделей для решения технологических задач, представленный в виде структурной схемы приводится на рис.2.

Па основе методов учета взаимосвязи между режимными параметрами и показателями плавки конкретизированы структуры вычислений при решении практических задач.

Наиболее важными для совершенствования технологии доменной плавки (выбора наилучших технологических режимов при изменении условий протекания процессов тепло - и массообмена, газодинамики, шлакообразования и формировании столба шихтовых материалов) являются следующие задачи, решаемые методами моделирования:

• задача сопоставимого анализа работы доменных печей - выявление таких условий развития основных процессов плавки, которые приводят к изменению показателей работы печи;

• выбор информационной базы для решения технологических задач на основе оценки достоверности исходных данных в системах контроля доменного процесса;

• выявление эффектов действующих возмущений с целью оценки резерва тепла, необходимого для исключения расстройств хода процессов;

• прогноз показателей работы доменной печи на основе комплексного подхода к анализу теплового состояния, процессов газодинамики, шлакового режима и способов загрузки шихтовых материалов;

• контроль и прогноз распределения потоков шихты и газов в шахте доменной печи и моделирование условий, определяющих формирование столба шихтовых материалов при их загрузке.

Рис. 2. Общий подход к построению математических моделей

В третьей главе диссертации представлены результаты исследований, обеспечивших разработку и внедрение новых методов анализа и прогноза теплового состояния, процессов теплообмена и восстановления в доменной печи.

На принципах, заложенных в математической модели теплового состояния доменной печи, разрабатываемой в УГТУ-УПИ, рассмотрены вопросы:

• построения общей схемы решения задач анализа и прогноза хода плавки на базе математической модели теплового состояния доменной печи с переменной структурой, ориентированной на использование реально контролируемых данных и учитывающей многообразие взаимосвязей;

• создания методики оценки нелинейности доменного процесса и определения таких пределов изменения режимных параметров, при которых балансовые уравнения позволяют получать адекватные результаты;

• анализа работы доменной печи с учетом эффектов действующих возмущений;

• разработки способов учета взаимосвязи тепловых и восстановительных процессов в верхней зоне доменной печи.

Стержнем системы моделирования доменного процесса является математическая модель теплового состояния низа доменной печи, основанная на тепловом балансе. Это обусловлено тем, что одной из основных технологических задач является получение чугуна заданного состава. Наиболее тяжелые расстройства хода печи обусловлены процессами в нижней зоне.

Взаимосвязь химического и физического нагрева чугуна с режимными параметрами и показателями восстановительной работы газового потока описана уравнением теплового баланса нижней зоны печи.

Еч[Х]+с Л +с 11М = УР -317540[Ре]г +<3 -<3 -С2 (3) 1 1 чуг чуг шл шл Г N <1 ш фл пот

Здесь ql— тепловой эффект реакции восстановления ¡-ого элемента в

чугун, кДж/10 кг; [X ]— содержание 1-ого элемента в чугуне, %; с и с — 1 чуг шл

теплоемкости чугуна и шлака соответственно, кДж/т чугуна; I и I —

чуг шл

температура чугуна и шлака (соответственно), °С; Ш— выход шлака, тонн/т р

чугуна; q — полезная тепловая мощность газового потока отнесенная к одному г

кубическому метру азота поступающего в печь с комбинированным дутьем, з Р

кДж/м; V — удельное количество азота, поступающего в печь с N

комбинированным дутьем, м3^ чугуна; тепло, поступающее с шихтой в

нижнюю зону печи, кДж/т чугуна; С2 — тепло, необходимое для процессов

ФЛ

протекающих с флюсами в нижней зоне печи, кДж/т чугуна; — потери

пот

тепла в нижней зоне печи, кДж/ т чугуна.

Необходимые для расчета теплового баланса нижней части доменной Р р

печи переменные Чр»^ гл могут быть найдены с использованием нескольких

схем вычисления, основанных на различной информации. При этом достоверность оценок во многом определяется достоверностью исходных данных. Выражения для расчета этих величин получены из уравнений балансов кислорода, углерода и газифицируемого углерода.

25 -СК(1 + л ) + Н*П -О* (4)

уР I СО I Н2 Т, N

м м 1,86785

2 ПГ уР ^ ;

N

4|Те]г + С

сн=ом+_й_ЭЛ_ (6)

2 2 уР

N

<-■ N _ . тт N _ С Т1 + Н п

я _ £ СО £ Н2 уР (7)

I 25 N

Здесь 8 - удельное количество газифицируемого кислорода, м3/т чугуна;

% - удельное количество газифицируемого углерода кокса, кг/т чугуна; С" -к

отношение содержания С0+С02 к содержанию азота в колошниковом газе,

м3/м3; О* С1* и II ^ - отношение содержания соответствующих газов, 2 ПГ 2

поступающих в печь с дутьем, к содержанию азота в дутье.

Использование этих уравнений и теплового баланса нижней зоны печи (уравнение (3)) позволяет получить многовариантные оценки комплексных

показателей теплового состояния. На основе многовариантных оценок и логической процедуры анализа информации разработана модель теплового состояния с переменной структурой, которая, в отличие от известных методов анализа, ориентирована на использование всей имеющейся информации.

Задачи анализа причин изменения и прогноза показателей работы доменной печи решаются в рамках натурно - модельного подхода. В этом случае, используются линеаризованные зависимости.

ЕЯ Д[Х ]+с +с тплл =

1 1 чуг чуг шя шл

ДУР ; (8)

=^рур +ярдур -3175о-[ге]др +дс} -Д(3 -I с дш-сз '

Г N Г N <1 ш ФЛ шл шл пот уР

N

ДСН1! +ДНЫт1 СКДт, +НКДт1 ДУР ^ 2 СО 2 Н2 2 СО 2 Н2__

I 2Р5 2Р8 уР '

N

ДЯ С

Лг =—Цг +-М). по-)

<1 Я а 4[Те] '

А„(СС1 ДСК-ДОК 4|Ре] А[ Д V Р

^_= ___"_УР +-^ ; (11)

р(СС1 сК-0К N -С N УР

2 2 ® эл N

. п (СС2 ДОМ-ДСК 1,867 Д, -4[Ре]Д[ -ДС ДVР

ДР ^ г пг к о эл ,_(12)

р(СС2 1.8б78 -4[Ре]г -С уР 2 ПГ ° ЭЛ

др(ССЗ ДС* - ДС

"2

* д8

ПГ к

ДУ1

,(ССЗ

С*-С*

ПГ

к

N .

N

(13)

ДУ

Р(2) N

ДС ^ - ДС ^ _ К 2 ПГ

УР СК-С*

N к 2 ПГ

Методика расчета прогнозной оценки влияния режимных параметров на производительность печи и удельный расход кокса построена с учетом чувствительности расчетных выражений к вариациям переменных, используемых при вычислениях. Здесь заложен принцип, согласно которому для выполнения расчета выбирается то уравнение, где варьируемая переменная представлена в явном виде. Чувствшельность выбранного уравнения к этой переменной должна быть близкой к коэффициенту передачи.

Проверка адекватности модели осуществлялась путем сопоставления модельных оценок изменения удельного расхода кокса с отчетными данными.

Модельные оценки рассчтггывались как по предлагаемой, так и по типовой методике. Исходной информацией были среднемесячные отчетные данные о работе доменных печей НЛМК, ЗСМК, ММК и ЧерМЗ. Всего проанализировано более 100 периодов. Пример сопоставления приводится на рис.3.

Изменяю удельного расхода кокса (отчешьв данные), кг/т чугуна

О ММК типовая методика Д НЛМК типовая методика ХНШКИтовая методика О ЧерМК типовая методика + ЗСМЗ типовая методика

♦ ММК предлагаемая метод ика А НЛМК предлагаемая методика ЗЕНТМК предлагаемая методика

• Чер МК предлагаемая методика ИЗСМЗ предлагаемая методика

Рис.3. Результаты сопоставления расчетных и отчетных данных об изменен™ удельного расхода кокса

В результате выполненных исследований установлено, что максимальные расхождения модельных оценок с фактическим изменением показателей работы печи связано с нелинейностью доменного процесса и влиянием стохастических факторов. Для оценки нелинейности процесса

предлагается использовать коэффициент (Кпракг), определяемый как разность

н

оценок, полученных при сопоставительном анализе показателей работы доменной печи за два периода, когда в качестве используемого для настройки модели базового состояния последовательно принимается один из рассматриваемых периодов (А) и (В)

К "Р31" = 100

ДУ

- ДУ В_В - А

ДУ

В - А

(15)

где ДУ , ДУ модельные оценки изменения показателя А-В В-А

процесса (У) при использовании для расчетов в качестве базовых периодов информацию усредненную за интервал времени А и В (соответственно).

В дифференциальной геометрии нелинейность функции У=У(Х) характеризуется ее кривизной к, определяемой как предел отношения угла поворота касательной к длине соответствующей дуги при стремлении длины дуги к нулю, рассчитываемой по формуле

к =--- (16)

Ф + (Г )2)3

В качестве анализируемых функций при оценке нелинейности показателей доменного процесса рассмотрена зависимость удельного расхода кокса от основных режимных параметров доменной плавки: содержания железа в шихте, содержания кислорода в дутье, влажности дутья, расхода природного газа, температуры дутья. Также оценивалось влияние степени использования монооксида углерода и водорода. Конкретизацию функций осуществляли в результате совместного решения уравнений материального и теплового балансов.

Зависимости для вычисления производных комплексного показателя теплового состояния низа доменной печи и теплового эквивалента кокса получены путем дифференцирования основных уравнений модели.

Коэффициент нелинейности удельного расхода кокса определялся на основе изменения показателя теплового состояния низа доменной печи (бн) и

теплового эквивалента кокса (<2 ) из уравнения

канал _ н

3(}

н

эк -эх

(17)

Сопоставление найденных по двум рассматриваемым методикам значений коэффициента нелинейности приводятся в табл. 1.

Таблица 1

Сопоставление аналитической оценки коэффициента нелинейности ^ АНАЛ

Н

с результатами расчетов по практическим данным к практ

_н_

Номер печи Период А Период В ^ АНАЛ Н к ПРАКТ Н

3 1987 1988 4,67 4,34

3 1988 1989 1,37 2,05

3 1987 1989 1,81 3,92

5 1987 1988 2,07 1,48

5 1988 1989 49,1 46,4

5 1987 1989 0,46 1,03

10 1987 1988 4,09 2,74

10 1988 1989 4,06 1,62

10 1987 1989 102,4 76,2

Для расчетов использовались данные о работе доменных печей ММК. Хорошее совпадение результатов определения коэффициентов нелинейности, найденных по рассматриваемым методикам, позволяет судить о возможности практического использования предлагаемой методики для анализа доменного процесса.

Математическим моделированием установлено, что можно выделить два типа нелинейности:

• непосредственно связанную с взаимообусловленностью влияния режимных параметров на состояние процесса;

• опосредованную через изменение теплового эквивалента кокса и связанную с действием обратных связей.

В диссертационном исследовании приводится количественная оценка коэффициента нелинейности одного из основных показателей процесса -удельного расхода кокса. При расчете показателя нелинейности использовались математическая модель доменного процесса и информация о работе доменных печей ММК, НЛМК и ОАО «Металлургический завод им. Л. К. Серова».

Результаты анализа показали, что наибольшие значения коэффициента нелинейности наблюдаются при изменениях содержания кислорода в дутье, содержания железа в шихте и степени использования СО.

Практическое значение разработанной методики оценки нелинейности доменного процесса заключается в ее использовании для определения пределов изменения режимных параметров, при которых погрешность прогноза изменения удельного расхода кокса не превышает заданной. Найденные расчетом пределы изменения режимных, параметров приводятся в табл. 2.

Таблица 2.

Пределы изменения режимных параметров, при которых погрешность прогнозной оценки изменения удельного расхода кокса не превышает 5 % (отн.)

Область изменения режимных параметров Доменные печи, период работы

ММК, ДП4, 1988г. ММК, ДП6, 1988 г. 11ЛМК, ДП6, 1987 г. НЛМК, ДП6, 1988 г. ММК, ДП1, 2000 г. СМЗ, дпз, 2001г

Изменение содержания кислорода в дутье, % 1,03 1,09 1,13 1,01 1,05 2,12

Изменение влажности дутья, г/м3 4,44 4,89 4,98 4,53 4,26 5,16

Изменение расхода природного газа, м /т чугуна 87,7 98,5 119,3 73,0 76,8 76,1

Изменение температуры дутья, °С 114 126 132 108 124 96

Изменение содержания железа в шихте, % 2,53 2,14 1,98 1,86 1,84 2,17

Изменение степени использования СО, доли ед 0,025 0,024 0,018 0,021 0,023 0,034

Изменение степени использования Н2, доли ед. 0,048 0,042 0,034 0,039 0,041 0,048

Оценки развития основных явлений и технико-экономических показателей работы доменных печей, полученные с использованием детерминированных моделей, могут существенно отличаться от производственных данных. Это обусловлено влиянием действующих на процесс возмущений.

Разработанная методика оценки эффектов действующих возмущений 2(т) основана на том, что непрогнозируемые отклонения состояния процесса отражаются в изменениях степеней использования СО и Н2, отношения суммарного содержания газифицированного углерода (с к ) и содержания

кремния в чугуне. В связи с тем, что содержание кремния в чугуне является одним из элементов целевой функции управления доменным процессом, все возмущения целесообразно приводить к изменению этого параметра и основному технико-экономическому показателю удельному расходу кокса.

Эффекты действующих возмущений определяются, как разница между

измеренным (уизм (тт) и рассчитанным по модели (У.мод(т) = Е(Х?зм(т))) 1 1 1 .3

значениями выходной переменной.

При выявлении Ъ(х) принята последовательность, в соответствие с которой первоначально оцениваются эффекты возмущений, проявляющиеся в изменении степеней использования СО и Н2. Это обусловлено следующим: взаимосвязь этого вида возмущений с развитием тепловых и восстановительных процессов наиболее значимо проявляется в изменении С02 и температуры газов в периферийной кольцевой зоне печи, что подтверждается производственными данными Количественная оценка влияния таких возмущений на показатели работы печи основана на сопоставлении фактического и минимально возможного удельного расходов кокса. Под минимально возможным удельным расходом кокса понимается такой удельный расход кокса, которого можно было бы достигнуть при условии термодинамического равновесия реакции восстановления БеО +СО = Ре +С02 при температуре ниже температуры начала заметного развития реакций прямого восстановления.

Другой вид возмущений, влияющий на показатели работы печи, обусловлен взаимосвязью свойств шлака с теплообменом в нижней зоне доменной печи. Этот вид возмущений выявляется путем сопоставления расчетного (с учетом восстановительной работы газового потока) изменения содержания кремния в чугуне с фактическим. Установлено, что этот вид возмущений вызван в основном колебаниями вязкости шлака.

Связь физико-химических явлений с характером температурного поля

верхней зоны доменной печи общепризнанна. Существенное влияние на температурное поле в шахте печи оказывают неравномерность распределения потоков шихты и газов по радиусу и взаимообусловленность теплообмеппых и восстановительных процессов.

Использование двух основных подходов к расчету температурных полей в доменной печи показывает, что взаимное влияние теплообмена и восстановления наиболее ярко выражено в зонах с высокой рудной нагрузкой. Для описания совместного развития процессов теплообмена и восстановления в зонах с пониженной рудной нагрузкой (периферийная и осевая зоны печи) пригодны упрощенные методы расчета температурных полей. С достаточной для практических целей точностью температурные поля можно рассчитывать опираясь на применение кажущейся теплоемкости. Расчет состава газа при изменении рудной нагрузки в этих зонах можно определять, исходя из допущения о завершенности процессов восстановления высших оксидов железа.

Разработана методика оценки влияния рудной нагрузки на состав и температуру газов в периферийной зоне печи. Данная методика предназначена для выработки рекомендаций по изменению рудной нагрузки в периферийной зоне печи. Результаты сопоставления расчетных и измеренных параметров колошникового газа при изменении рудной нагрузки в периферийной зоне печи, полученные при отладке режима работы бесконусного загрузочного устройства, приводятся в табл. 3.

Таблица 3

Результаты сопоставления расчетных и измеренных параметров колошникового газа в периферийной зоне доменной печи № 6 НЛМК

Сопоставимые периоды ДС* £ ДСОК 2 Изменение температуры периферийных газов

Расчетное Фактическое. >асчетн ое Фактическое. Расчетное Фактическое.

1-2 0,137 0,139 0,096 0,072 -45 -25

1-3 0,136 0,101 0,071 0,077 -30 -52

1-4 0,094 0,065 0,045 0,085 +40 +55

1-5 -0,048 -0,050 -0,044 -0,064 +15 -3

1-6 0,114 0,148 0,053 0,044 +98 +125

В четвертой главе диссертации рассматриваются методы совершенствования технологии доменной плавки за счет выбора допустимого шлакового режима при конкретных условиях плавки.

В основу разработанной методики анализа процессов шлакообразования положены известные эмпирические зависимости и диаграммы состояния трех и четырех компонентных шлаковых систем. Разработанная методика позволяет анализировать основные этапы процессов шлакообразования. Температурный интервал вязкопластичного состояния определяется температурой начала усадки материала под действием нагрузки 0„п) и температурой, при которой становится возможной фильтрация шлакового расплава через коксовую насадку 1распл. Для определения ^ используются известные эмпирические уравнения. За температуру расплавления 1распл материала принимается такая температура, при которой вязкость шлака (г|) достигает 2,5 Пас. Данная температура рассчитывается исходя из политермы вязкости шлака, которая описывается уравнением Ле-Шателье, ^(1£п)=Ьо+Ь11 Здесь Ь0 и Ь] - эмпирические коэффициенты; I - температура шлака, "С.

Коэффициенты Ь0 и Ьь для каждого конкретного состава шлака, находятся при двух температурах 1400 и 1500 °С. Набор уравнений для определения вязкости шлака при этих температурах был получен в результате обработки диаграмм вязкости четырехкомпонентных систем СаО - БЮг-АЬОз -М{50, приведенных в работах В.Г. Воскобойникова. Каждое из этих уравнений имеет следующий вид

т1=а0+а1-(СаО/8Ю2)+а2(СаО/8Ю2)2+аз-(А12Оз-А12Озв)+а4-(М£О-М^6). Здесь, АЬОз6 и М§06 - базовые (стандартные) значения содержания соответствующих оксидов в четырех компонентной системе СаО- БЮг- А1203 -М{*0; ао_ аь а2, а3 и а»- коэффициенты, найденные в результате обработки диаграмм.

Для проверки адекватности модели сопоставлялись значения, рассчитанные по полученным формулам со значениями, найденными по диаграммам состояния системы СаО-БЮт- А12023 - М§0. Расчеты выполнялись для шлаков основностью от 1,0 до 1,3 при диапазоне изменения А1202з и №^0 от 5 до 15 %. Результаты сопоставления показали, что ошибка определения вязкости шлака по предлагаемым уравнениям не превышает 8 % (отн.).

Учет влияния свойств шлака на тепловое состояние нижней зоны доменной печи осуществляется на основе уравнения политермы.

Анализ производственных данных показал, что в тех случаях, когда изменения состава железорудных материалов сопровождаются ростом вязкости

шлака, технологическим персоналом реализуются мероприятия, направленные на повышение нагрева продуктов плавки. Зачастую эти мероприятия не осуществляются своевременно, что ведет к расстройствам в работе горна печи В целях принятия превентивных мер предложено находить требуемое изменение теплового состояния и температуры шлака из условия постоянства его вязкости в базовом и прогнозном периодах.

Температура расплавления железорудных материалов определяется из решения уравнения 1д(^т])=Ь0+Ь1'1 при вязкости шлака 2,5 Пас. На основе вычисления температурного поля по упрощенной модели теплообмена в слое и методики расчета политерм вязкости прогнозируется высота зоны вязкопластичного состояния. В некоторых случаях изменение состава железорудных материалов сопровождается сокращением зоны свободной фильтрации расплава. Это приводит к появлению шлака на фурмах и отсутствию ярко выраженной циркуляции кокса в фурменном очаге. Для исключения данных явлений предусмотрена корректировка теплового состояния нижней зоны печи.

Выбор допустимого шлакового режима производится путем

сопоставления численных значений показателей, характеризующих процессы

шлакообразования (1 ,1 ,1 ) в сравниваемые периоды, нп ' распл ' т) = 2.5

Разработанная методика анализа шлаковых систем используется для анализа и прогноза показателей работы доменных печей при вынужденном или целенаправленном изменении состава железорудных малериалов. Пример данных о работе доменной печи при ОАО «Металлургический завод им. А. К. Серова» в периоды с различным составом компонентов агломерационной шихты приводится в табл. 4.

Содержание железа в шихте в рассматриваемые периоды было практически одинаково. Основное отличие условий работы печи связано с изменением состава первичного шлака и параметров, характеризующих процессы шлакообразования, а именно: в опытных периодах возрос 1емпературный интервал зоны вязкопластичного состояния и сократилась зона свободной фильтрации расплава. Этими явлениями объясняется снижение производительности печи.

Результаты сопоставительного анализа работы печи показали, что, с точки зрения теплового состояния, основными причинами снижения удельного расхода кокса являются снижение удельного расхода железа и повышение степени использования СО.

Таблица 4

Показатели работы доменной печи при различном шлаковом режиме

К

♦-i

Показатели Период работы печи

Базовый Сопоставимый 1 Сопоставимый 2

Удельный расход кокса, кг/т чугуна 537 501 519

Удельный расход железа, кг/т чугуна 982 975 972

Суточная производительность, т/сут. 493 478 448

Степень использования СО 0,32 0,36 0,34

Степень прямого восстановления 0,34 0,31 0,33

Доля Бакальского сидерита в аглошихте, % 0 7 6,5

Доля концентрата Туринского рудника в аглошихте 14 38 27

Содердание в агломерате, % : Fe 53,6 53,53 53,61

FeO 14,7 13,66 12,98

СаО 12,18 11,74 11,69

Si02 8,7 8,34 8,31

MgO 1,41 1,84 1,72

Alj03 3,05 3 2,96

MnO 0,55 0,44 0,44

Основност ь агломерата 1,4 1,41 1,41

I емпература начала плавления, "С 1177 1187 1180

Содержание в первичном шлаке, % СаО 48,07 47,11 47,37

Si02 34,33 33,47 33,67

MgO 5,56 7,38 6,97

А120, 12,04 12,04 11,99

Температура расплавления,°С 1298 1334 1328

Температурный интервал зоны вязкопластичного состояния, "С 121 147 152

Относительное изменение высоты зоны фильтрации расплава -0,15 -0,2

Содержание в конечном шлаке, % : СаО 40,9 42,4 39,3

Si02 35,3 35,9 34,5

MgO 5,5 6,6 6,23

AI2O3 14,4 14,2 14,3

Вязкость шлака при температуре выпуска, Па- с 0,369 0,331 0,36

Требуемое (допустимое) изменение температуры шлака, "С -16 2

Содержание в чугуне, % : rsü 0,71 0,68 0,7

[S] 0,024 0,018 0,020

Изменепие условий шлакообразования наиболее существенно сказались на тепловом состоянии и восстановительных процессах в периферийной кольцевой зоне печи, что видно из распределения С02 по радиусу печи, которое приводится на рис. 4.

—Базовый период -о- Сопоставимый период 1 -»-Сопоставимый период 2

Рис. 4. Распределение С02 по радиусу доменной печи при постоянной программе загрузки и различном шлаковом режиме

В пятой главе диссертации приводятся результаты исследований, направленных на разработку методов прогноза газодинамических явлений.

Задачи выбора газодинамического и дутьевого режимов доменной плавки становятся актуальными при изменении химического и гранулометрического составов железорудных материалов, а также в условиях вынужденного снижения интенсивности плавки.

Под дутьевым режимом понимаются физические процессы движения газов в области фурменного очага. За основу описания дутьевого режима плавки приняты известные зависимости расчетных характеристик фурменного очага от параметров комбинированного дутья. Анализ данных о работе доменных печей

показал, что лучшие показатели работы достигаются в тех случаях, когда протяженность фурменных очагов находится в определенных пределах. Уменьшение протяженности фурменных очагов может привести к расстройству работы горпа печи. Поддержание параметров фурменного очага в заданных пределах возможно путем изменения давления под колошником. Однако резервы этого мероприятия ограничены.

Газодинамический режим оценивается отдельно для верхней и нижней зон. Используемое при описании газодинамики как верхней, так и нижней зон печи уравнение Эргона представлено в виде двух составляющих:

ДР = ДР -АР (18)

ш реж-

Первая составляющая характеризует газодинамическое сопротивление слоя материалов и вычисляется по уравнению

др (19)

Ш (1-е3

Вторая составляющая характеризует влияние рабочих параметров на перепад давления и рассчитывается по следующей зависимости:

Р Тр -у/2

дР =_0-го-0. (20)

реж Р-Т

Здесь ц/ - коэффициент сопротивления, который определяется экспериментально и зависит от критерия Рейнольдса, формы и шероховатости кусков; Т, Т0 - .соответственно температура газа при реальных и нормальных условиях, К; Р, Ро - соответственно давление газа при реальных и нормальных условиях, Н/м2; рго - плотность газа при нормальных условиях, кг/м3; чг<> -скорость газа, отнесенная ко всему сечению слоя и приведенная к нормальным условиям, м/с; Н - высота столба шихты, м; <1 - эквивалентный диаметра кусков шихты, м; е - порозность шихтовых материалов, м'/м3.

Исходя из условия АР = -АР , оценивается производительность реж ш

печи при изменении режимных параметров, условий шлакообразования, теплового состояния и характеристик загружаемого сырья.

Расчет основных характеристик шихтовых материалов в верхней зоне печи производится по известным эмпирическим соотношениям.

Математическое моделирование показало следующее:

• корректировка рудной нагрузки, направленная на компенсацию отклонений теплового состояния печи, приводит к изменению газопроницаемости слоя шихты в верхней тепловой зоне;

• влияние рудной нагрузки (при постоянном качестве агломерата) наиболее существенно сказываются на процессах теплообмена в области пониженных рудных нагрузок, то есть в осевой и периферийной кольцевых зонах печи;

• изменение условий теплообмена и восстановления сопровождается колебаниями состава и температуры газов;

• оценка газодинамики в верхней зоне (при колебаниях гранулометрического состава агломерата или кокса) может быть выполнена без учета неравномерности распределения рудной нагрузки по радиусу печи, что подтверждается несущественным влиянием рудной нагрузки на относительное изменение газопроницаемости слоя;

• высота верхней зоны печи также мало меняется при колебаниях гранулометрического состава шихты.

Относительное изменение перепада давления в нижней зоне при отклонении высоты зоны вязкопластичного состояния (ЛЬ) и свободного объема межкусковых пространств (е) предлагается оценивать по зависимости, полученной путем линеаризации уравнения Эргона:

А(ЛР) _ АЬ Аг Де АР " Ъ 1-е е ' (21)

В пределах этой области минимальная порозность слоя определяется количеством шлакообразующих на единицу объема коксовой насадки и рассчитывается по уравнению

Р

£=£ -Рн1М-

К р > (22)

шл

где Рн - рудная нагрузка, кг/кг; и - количество шлакообразующих железорудной части шихты с учетом РеО восстанавливаемого по реакциям прямого восстановления железа, кг/кг шихты; рк - насыпная масса кокса, кг/м3; ршл - плотность шлака, кг/м3.

Расчет производительности печи при изменении состава пустой породы производится по зависимости, полученной в результате совместного решения

уравнения Пуазейля и минутного баланса шлакообразующих.

Уравнение Пуазейля используется для определения количества жидкости через квадратный метр коксовой насадки. Скорость фильтрации расплава через

коксовую насадку (V ) представлена следующей зависимостью, м3 :

кн 2

и с

п-я-г4 Р

V = канала ст „ .

кн 8 -1Т1 К }

где г - радиус канала, м; 1 - длина канала, м; Р - гидростатическое

канала ст

давление жидкости на входе в канал, Па; Т1 - вязкость шлака, Пас; п - число

каналов на одном квадратом метре коксовой насадки.

Для расчета параметров, входящих в это уравнение, используется известная

методика, предложенная Ф. Ф. Колесановым. Учитывая, что г ,Р и

канала ст

1 характеризуют свойства кокса, уравнение можно представить в виде двух

составляющих: V = X X

К шл

Параметр X определяется только диаметром кусков кокса. Переменная 1С

X есть отношение плотности шлака к его вязкости, шл

Линеаризовав это уравнение при допущении о постоянстве плотности шлака получим

ДУ ^к ¿Л

Т Т (24)

к

Количество шлака, проходящего через один квадратный метр коксовой насадки по данным о работе доменной печи, можно определить по следующему

м3

уравнению,

м^сек

<3 =

Р Ш сут

кн 24-60-60-р Б

шл горна (25)

где Эторна - сечение горна, м2; Р,^ - суточная производительность печи,

т/сутки; Ш -выход шлака, т/т чугуна; р -плотность шлака, т/м3.

шл

Линеаризовав данное уравнение, получим

Щт = АРСУТ Ш

Оси Рсут Ш' (26)

Из условия равенства скорости образования шлака и скорости его фильтрации получено уравнение для оценки взаимосвязи производительности со свойствами шлака.

АР АШ М

Р="Ш + Хк"" (27,

4Ш '"к.М

Выражение ----—+ ) предлагается использовать в качестве

к 11

комплексного показателя газодинамической напряженности области фильтрации расплава. Данный показатель отражает известную технологам зависимость между производительностью печи, свойствами шлака и качеством кокса. Наличие такой взаимосвязи подтверждается производственными данными. На рис. 5 показана динамика изменения этого показателя и производительности печи. Данные, представленные на этом рисунке отражают среднесуточные значения производительности печи и рассматриваемого комплексного показателя.

В рассматриваемый период печь работала на шихте, состоящей из агломерата местной аглофабрики и окатышах Качканарского ГОКа. Основность агломерата изменялась от 1,27 до 1,46. Корректировка основности шлака осуществлялась путем изменения доли кислых окатышей. Увеличение доли окатышей сопровождается повышением содержания железа в шихте. Тем не менее, в периоды, когда проплавлялся агломерат повышенной основности, наблюдался тугой сход шихты, а производительность печи была минимальной. Основная причина, повлекшая снижение производительности в рассматриваемые периоды - это изменение вязкости шлака. Полученные данные подтвердили возможность использования предлагаемого показателя для прогноза работы доменных печей при переменных шихтовых условиях и показали необходимость корректировки основности шлака с учетом оценки его вязкости.

Супси

о - относительное изменение комплексного показателя газодинамической напряженности + относительное изменение производительности печи Рис. 5. Динамика изменения комплексного показателя газодинамичксой напряженности нижней зоны печи и относительной производительности (среднесуточные данные о работе доменной печи ОАО «Металлургический завод им. А. К. Серова»)

В шестой главе диссертации приводятся результаты разработки методов выбора программы загрузки при конкретных условиях плавки. Основой выбора служат две относительно самостоятельные методики.

Первая из них позволяет оценить фактическое распределение потоков шихты и газов по радиусу доменной печи, а вторая - смоделировать влияние программы загрузки на распределение шихты по радиусу печи.

Оценка фактического распределения потоков шихты и газов по радиусу доменной печи основана на решении балансовых уравнений, которые описывают процессы газификации углерода и кислорода, закономерности теплообмена и условия движения газов в верхней зоне печи. В результате расчетов определяется распределение рудной нагрузки, скоросш движения и температуры шихты и газов по радиусу печи.

Адекватность модели и настройка коэффициентов осуществляется путем сопоставления расчетной температуры с измеренно|

Методика оценки газораспределения исиользз^в^ТйВС^ЙЙ^ении

33 * О» «т I

причин аномального распределения СО2 по радиусу печи, которое возникает при работе доменной печи в режиме пониженной производительности, при существенном изменении процессов шлакообразования и загрузке в печь большой доли агломерата крупной фракции.

Установлено, что при переходе на железорудные материалы с малым температурным интервалом вязкопластичного состояния наблюдаются развитие периферийного газового потока, снижение степени использования восстановительной работы газов и увеличение удельного расхода кокса. Раскрытие периферийной зоны наблюдается также при работе доменной печи на «длинных» шлаках. Сопоставление распределения рудных нагрузок по радиусу печи при работе на «длинных» и «коротких» шлаках приводится на рис. 6.

1 2 3 4 5

Номер точки отбора проб газа (1-периферия)

* - ■■ - Работа печи на длинных шпаках

—•—Работа печи на коротких платах Рис.6 Сопоставление распределения рудной нагрузки при работе доменной печи на «длинных» и «коротких» шлаках

На основе данной методики выполнен анализ и разработана технологическая инструкция по работе доменных печей с пониженной производительностью. Одной из основных рекомендаций при таком режиме работы печей является рекомендация использования программы загрузки, подгружающей периферийную зону печи. Это обусловлено необходимостью перераспределения тепла в нижней зоне печи. В тех случаях, когда площадь горна печи, занятая фурменными очагами, составляет менее 20 %, в осевой зоне печи наблюдается дефицит тепла, эквивалентный 100-150 кг кокса на тонну чугуна. Степень прямого восстановления железа в этой зоне достигает 0,5. В то же время количество газов h периферийной зоне в 2-3 раза больше среднего. * - ' - (н ** *

Другой рекомендацией, позволяющей улучшить работу печи в режиме пониженной производительности, является рекомендация периодической промывки горна металлошихтой. Такая рекомендация обоснована тем фактом, что количество тепла, передаваемого от единицы чугуна к малоподвижному «тотерману» в центре печи, в 50-100 раз выше, чем количество тепла, предаваемого от шлака. При загрузке в печь большого количества металлошихы наблюдается повышенное на 2-3 %, содержание РеО в шлаке. Это подтверждает факт разрушения «тотермана».

Реализация рекомендаций по изменению программы загрузки шихты основана на моделировании укладки материалов. В основе разработанной методики лежат современные представления и известные модели движения сыпучих сред.

Результаты моделирования и анализа производственных данных показали, что распределение материалов во многом определяется конструкцией системы шихтоподачи. Влияние конструкции системы шихтоподачи учитывается на основе разработанных методов моделирования характеристик материалов при их циклической загрузке и выгрузке из бункеров.

Общая схема моделирования загрузки материалов в доменную печь включает в себя-

• расчет траекторий движения материалов в межконусном пространстве или бункере загрузочного устройства;

• моделирование укладки порции в межконусном пространстве или бункере загрузочного устройства;

• расчет траекторий движения материалов в рабочем пространстве печи.

• моделирование укладки материалов в рабочем пространстве печи;

• расчет характеристик столба шихтовых материалов в рабочем пространстве печи.

Данные, полученные в результате анализа работы доменных печей, показали практическую значимость предлагаемой методики для оптимизации программы загрузки при изменении характеристик загружаемой шихты.

Седьмая глава диссертации посвящена разработке методов оценки и прогноза «потерь», связанных с действием неконтролируемых возмущений.

Практика управления доменным процессом ориентирована на реализацию такого теплового состояния печи, при котором эффекты неконтролируемых возмущений не могут привести к расстройствам хода печи, то есть целенаправленно создаются условия для компенсации эффектов неконтролируемых возмущений. Эти условия создаются за счет «перерасхода» кокса.

Потребность в запасе кокса зависит как от колебаний основных режимных параметров, так и от условий плавки, определяющих динамические характеристики печи.

Разработанный научный подход к оценке влияния возмущений на эффективность того или иного мероприятия основан на анализе динамики переходных процессов в системах управления с использованием:

• математического аппарата анализа систем, находящихся под воздействием случайных возмущений;

• методов моделирования переходных процессов в системах управления;

• разработанной модели для расчета переходных процессов теплового состояния доменной печи;

• закономерностей теории тепло- и массообмена в доменной печи, которая позволяет описать взаимосвязи между режимными параметрами плавки и динамическими характеристиками процесса.

Показано, что решение основных задач моделирования динамики переходных процессов и прогноза химического состава продуктов плавки может бьггь реализовано с помощью системы инерционных звеньев первого порядка с запаздыванием. Разработаны методики выбора величины воздействий при экспериментальном определении динамических характеристик доменной печи и использовании тестовых информационных сигналов. Предложенная и опробованная динамическая модель доменной печи может быть использована как для оперативного прогноза изменения состава продуктов плавки, так и для оценки «потерь», связанных с неконтролируемыми изменениями режимных параметров.

Принято, что величина «потерь» пропорциональна колебаниям содержания кремния в чутуне (5[Б1]), а суммарный удельный расход кокса определяется по правилу аддитивности, то есть, ДКЕ = АКХ + ЛК2.

Здесь ДКХ - изменение удельного расхода кокса за счет изменения технологических параметров плавки, кг/т; ДК2 -удельный расход кокса, обеспечивающий запас тепла необходимый для компенсации неконтролируемых возмущений.

Всесторонний анализ изменения хода основных процессов доменной плавки с использованием методов моделирования переходных процессов позволил выявить наиболее критичные (требующие максимального запаса тепла) виды возмущений. Разработанная на основе закономерностей тепло - и массообмена методика оценки динамических характеристик доменной печи дает возможность прогнозировать потери при различных, условиях плавки.

Требуемое изменение запаса тепла и, следовательно, удельного расхода кокса рассчитывается как функция от диапазона колебаний содержания кремния в чугуне (5[81]) при прогнозируемых параметрах продуктов плавки. Относительная величина этого диапазона находится путем сопоставления базовых и прогнозных данных о динамических характеристиках по уравнению

А6[51] _ к х - [Б1] Кб (28)

484 "к6 1) т*

X - [вЦ 1 об

Здесь к и т - коэффициент передачи и постоянная времени

X - [в1] об

по каналу X —[БЦ. Верхний символ (*) соответствует прогнозному режиму, а символ (б)-базовому.

С использованием разработанных методик выполнен анализ влияния условий плавки (содержания железа в шихте, параметров комбинированного дутья, восстановительной работы газового потока) на величину потерь, связанных с действующими возмущениями.

Результаты расчета ^^ при изменении состояния процесса (за счет

увеличения содержания железа в шихте и степени использования СО) для шести периодов работы доменной печи приводятся в табл. 5.

Таблица 5

Результаты оценки изменения диапазона колебания содержания кремния в чугуне ([81]) за счет изменения динамических характеристик процесса.

Изменение режимных параметров Анализируемые условия » к пг 1 -И т® Д об ! Кч -ш СО ' об , К* Рвф] т6 об |

кв 1т* 1 -РО 1 об д к6 К "«Г™ 06 ^ Л * Т об

Увеличение содержания железа в шихте на 1 % 1 0,027 0,035 -0,026

2 0,030 0,033 -0,023

3 0,022 0,046 -0,016

4 0,029 0,040 -0.019

5 0,020 0,050 -0.013

6 0,013 0,053 -0.011

Увеличение степени использования СО на 0,01 1 0,026 0,026 0,037

2 0,025 0,034 0,033

3 0,034 0,045 0,054

4 0,028 0,033 0,042

5 0,019 0,049 0,063

6 0,026 0,057 0,040

Эти данные показывают как зависимость ——- от условий плавки, так

¿[.Я]

и подтверждают тот факт, что при использовании мероприятий, направленных на совершенствование технологии доменной плавки, роль возмущений может возрастать.

Результаты выполненного анализа хорошо согласуются с общим принципом, сформулированным в работах Р. Оккермана, М. А. Павлова и И. Г. Товаровского относительно процессов усвоения тепла в печи (« по мере совершенствования технологии доменного процесса и приближения к некоторому предельному режиму эффективность всей совокупности мероприятий по его дальнейшему улучшению снижается»). Установлено, что одной из причин этого снижения является изменение динамических характеристик печи.

Правомерность использования данной методики подтверждается производственными данными, полученными при анализе работы доменной печи ОАО «Металлургический завод им. А.К. Серова». Рассматривались два периода длительностью по 15 суток: работа печи с содержанием железа 52-53 % и работа печи с содержанием железа в шихте 56-58 %. В рассмотренных случаях, среднеквадратичное отклонение содержания железа в шихте составляло 0,5%. При работе печи с содержанием железа в шихте 52-53 % среднеквадратичное отклонение содержания кремния в чугуне составляло 0,06 %, а при работе печи с повышенным содержанием железа среднеквадратичное отклонение составило 0,09. Рассчитанное по разработанной методике отношение среднеквадратичных отклонений в базовом и прогнозном периодах составляет 1,35. Таким образом, действительно повышение содержания железа в шихте приводит к повышению колебаний содержания кремния в чугуне.

Оценка требуемого запаса тепла только по диапазону колебаний кремния в чугуне не всегда является достаточной. При переменном составе пустой породы могут наблюдаться существенные изменения характеристик шлака на всем интервале процессов шлакообразования. Для учета влияния состава пустой породы на ход процессов доменной плавки используется методика анализа процессов шлакообразования, изложенная в главе 4.

Оценки, полученные на основе учета колебаний содержания кремния в чугуне, могут отличаться от оценок, полученных на основе анализа процессов шлакообразования в 1,5 - 2 раза. Результаты расчетов требуемого запаса тепла, приведенные к удельному расходу кокса, даны в табл. 6.

Таблица 6

Оценка требуемого запаса тепла, рассчитанная на основе различных условий.

Условия расчета требуемого резерва кокса при фактических колебаниях состава агломерата Величина требуемого резерва кокса, кг/т чугуна

Содержание кремния в чугуне не менее допустимого (0,6%) 6

Вязкость шлака на выпуске не более чем средняя за анализируемый период И

Высота зоны свободной фильтрации расплава не менее чем средняя за анализируемый период 16

Предлагаемая методика позволяет не только повысить достоверность прогнозных оценок того или иного мероприятия, направленного на совершенствование технологии доменной плавки, но и служить основой нового научного направления анализа работы как доменных печей, так и других агрегатов пирометаллургических технологий получения металлов.

Восьмая глава диссертации посвящена разработке методов формирования информации на основе оценки ее достоверности.

Достоверной информацией считается такая информация, которая позволяет решать конкретную технологическую задачу с заданной для практических целей точностью. Разработанная методика оценки достоверности информации предусматривает проверку как на этапе получения и первичной обработки данных, так и в процессе их использования для решения конкретных технологических задач. Разработанный подход к оценке достоверности информации представлен структурной схемой изображенной на рис. 7.

Для большинства контролируемых переменных используется трехуровневая процедура оценки достоверности.

Модуль первичной обработки информации построен на вероятностном анализе результатов измерений с использованием методов цифровой фильтрации.

На втором уровне проверки достоверности информации, также используется цифровая фильтрация информации. Коэффициенты настройки фильтров определяются на основе моделирования переходных процессов. Здесь используются уравнения материального баланса и принцип, согласно которому скорость изменения измеряемых переменных определяется динамикой переходных процессов и не может превышать определенной величины.

Рис.8. Блок-схема алгоритма проверки достоверности информации

На третьем уровне производится групповой анализ данных, основанный на моделировании динамики переходных процессов. Динамические характеристики доменной печи описаны звеном первого порядка с запаздыванием.

В результате моделирования определяется наиболее вероятная скорость изменения химического состава продуктов плавки. Фактические значения параметров продуктов плавки сравниваются с наиболее вероятными. Результатом этого сравнения является вывод о достоверности данных.

Информация о параметрах комбинированного дутья проверяется с применением физических зависимостей, связывающих изменение параметров дутья с перепадами давления и составом колошникового газа. Здесь применяется метод группового анализа информации. Алгоритм группового анализа данных построен на следующих принципах:

• каждое изменение параметров комбинированного дутья сопровождается соответствующими изменениями состава колошникового газа и показателей газодинамики процесса, которые рассчитываются с использованием разработанной модели;

• скорость изменения состава колошникового газа и параметров, характеризующих газодинамику процесса, за счет неконтролируемых возмущений не может быть больше допустимой величины, определяемой моделированием переходных процессов.

Проверка достоверности информации о составе загружаемой шихты основана на использовании особенностей, присущих аглопроизводству. Физические законы, которые определяют усреднение материалов в системе бункеров аглофабрики, приводят к длительным переходным процессам. Эти переходные процессы сопровождаются к сравнительно медленным изменениям состава агломерата.

Предусмотрена проверка химического состава агломерата с использованием алгоритма обратного расчета шихты и соответствия суммы содержания всех соединений в агломерате 100 %.

Конкретные алгоритмы проверки достоверности информации и результаты, подтверждающие их работоспособность, приводятся в диссертации.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Диссертация содержит основные результаты теоретических, экспериментальных и прикладных исследований, обеспечивших совершенствование технологии доменной плавки, которые можно охарактеризовать как решение крупной научной проблемы в области производства чугуна. Технологические решения реализуются путем принятия адекватных превентивных мер и выбора обоснованных режимов при вынужденных или целенаправленных изменениях параметров плавки. Методы выбора технологических режимов базируются на использовании физических, балансовых и эмпирических моделей, реализованных в виде компьютерных систем анализа и прогноза развития явлений, протекающих в печи. Учет взаимосвязей между основными процессами, базирующийся на разработанных методах, позволяет своевременно корректировать режимные параметры и тем самым избегать расстройств хода печи и способствовать снижению материальных и энергетических затрат на производство чугуна.

К числу наиболее важных результатов и выводов относятся следующие: 1 Анализ работы доменных печей в современных условиях показал,

что все мероприятия, направленные на совершенствование доменного процесса, приводят к возрастающему влиянию переходных режимов на развитие основных явлений плавки. Показано, что это обусловлено изменением динамических характеристик. Конъюнктура рынка железорудного сырья приводит к увеличению времени работы доменных печей в переходных режимах. Использование научно обоснованных методов анализа и прогноза развития основных процессов доменной плавки позволяет технологическому персоналу избегать ошибок при выборе технологических режимов. Тем самым исключаются расстройства хода печи, снижаются затраты на производство чугуна и обеспечивается заданный состав продуктов плавки.

2. Используемые при решении технологических задач методы прогноза параметров плавки, как и большинство известных, основаны на балансовых уравнениях. Ограниченность применения балансовых уравнений обусловлена нелинейностью процесса. На основе методов дифференциальной геометрии предложен новый подход к анализу нелинейности доменного процесса, что позволило определять такие пределы изменения режимных параметров, при которых допустимо использовать балансовые модели для анализа работы доменных печей и тем самым расширить возможности прогноза технологических режимов.

3. Разработана система математических моделей, позволяющая прогнозировать тепловое состояние, шлаковый режим, газодинамику и формирование столба шихтовых материалов в их взаимосвязи, а также динамику переходных процессов. Основой этих моделей являются фундаментальные представления о процессах доменной плавки, результаты собственных исследований и методология натурно - математического моделирования. Показано, что разработанная система моделей позволяет решать технологические задачи при типовом наборе контролируемых переменных.

4. Предложены и опробованы методы оценки достоверности информации и формирования базы данных для решения технологических задач. Использование данных разработок как неотъемлемой части системы анализа работы доменных печей позволило повысить достоверность рекомендаций по выбору технологических режимов.

5. Показано, что при прочих равных условиях, состояние столба шихты в периферийной кольцевой зоне определяет удельный расход кокса и производительность Для оценки распределения потоков шихты и газов и выработай рекомендаций созданы соответствующие математические модели

и необходимое программное обеспечение. Результаты использования этих разработок явились основой для технологической инструкции по работе доменных печей в режиме пониженной производительности.

6. Установлено, что для исключения расстройств хода печи необходим запас тепла. Величина этого запаса определяется амплитудой и частотой действующих возмущений и динамическими характеристиками доменной печи. Предложены новые подходы к определению динамических характеристик доменной печи и корректировке этих характеристик при заданных изменениях условий плавки. Основой методов корректировки динамических характеристик являются закономерности тепло - и массообмена.

Обобщение разработанных методик, реализованных с помощью соответствующего комплекса программного обеспечения, значительно повышает обоснованность, надежность и эффективность рекомендаций по совершенствованию технологии доменной плавки. Реализация рекомендаций позволяет снижать потери при вынужденных изменениях режима работы доменных печей.

Результаты диссертационной работы нашли практическое применение при создании АСУ ТП доменных печей объемом 3200 и 5580 м3, для решения задач совершенствования технологии и оптимизации доменной плавки ОАО «Металлургический завод им. А. К. Серова» и ОАО ММК.

Практическая значимость выполненных разделов диссертационной работы подтверждается актами внедрения и промышленных испытаний новых разработок, копии которых приводятся в приложении к диссертации.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Китаев Б.И. К определению температуры потока газа и шихты на границе раздела тепловых зон доменной печи /Б.И. Китаев, Е.Л. Суханов, С.А. Загайнов, Л.П Кожуркова // Теоретические основы металлургии чугуна. М.: Металлургия: МИСиС, 1974. С. 72-73.

2. Суханов Е. Л. Опытно-промышленное опробование алгоритма раздельного кошроля теплового состояния верха и низа доменной печи / Е.Л. Суханов, Б.И. Китаев, Л.П. Кожуркова, С.А. Загайнов // Применение ЭВМ в металлургии. М.: Металлургия: МИСиС 1975, С. 59-62.

3. Суханов ЕЛ. Применение ЭВМ при исследовании методов котроля и управления тепловым режимом доменных печей / Е.Л. Суханов, Б.И. Китаев, С.А. Загайнов, Л.П. Кожуркова, Л.А. Сульман, П.Л. Мойшелис // Применение ЭВМ в металлургии. М.: Металлургия: МИСиС 1975. С. 33-37.

4. Суханов E.JI. Статические характеристики теплового состояния доменной печи /E.JI. Суханов, С.А Загайнов., Ю.В Федулов // Теплотехника выплавки стали и сплавов. Свердловск: УПИ. 1979. С.75-80.

5. Драничников H.A. О взаимном влиянии теплообменых и восстановительных процессов в шахте доменной печи (сообщение 1) / H.A. Драничников, Б.И. Китаев, Е.Л.Суханов, С.А. Загайнов, Н.В Бычкова // Изв. Вузов. Черная металлургия. 1982. № 2. С.6-9.

6. Драничников H.A. О взаимном влиянии теплообменных и восстановительных процессов в шахте доменной печи (сообщение 2) / H.A. Драничников, Б.И. Китаев, Е.Л.Суханов, С.А. Загайнов, Н.В Бычкова .// Изв. Вузов. Черная металлургия. 1982. №4 С. 8-11.

7. Драничников H.A. Определение параметров восстановления доменного процесса аналитическим методом / H.A. Драничников, Б И. Китаев, Е.Л. Суханов, С.А. Загайнов, Н.В Бычкова. // Изв. вузов, Черная металлургия, 1982. № 6. С. 22-26.

8 Сульман Л.А. Актуальные проблемы и перспективы развития способов управления доменной плавкой / Л.А Сульман., Е.Л. Суханов, С.А. Загайнов //Теория и практика современного доменного производства. Днепропетровск: ДметИ. 1983. С. 12-14.

9. Суханов Е.Л. Оценка точности идентификации динамических характеристик доменной печи /Е.Л. Суханов, С А. Новокретценов, С.А Загайнов // Изв. вузов, Черная металлургия. 1985. № 6. С. 157.

10. Калинин А.П. Математическая модель для оценки качественных характеристик потока шихтовых материалов при их циклической загрузке и выгрузке из бункера / А.П Калинин., С.А. Загайнов, Ю.Г. Ярошенко //Изв вузов, черная металлургия. 1985. № 8. С. 95-98.

11. Суханов Е.Л. Выбор интервала дискретизации при описании возмущенного режима доменной плавки / Е.Л. Суханов, С.А. Загайнов, С.А. Новокрещенов// Изв. Вузов. Черная металлургия. 1986. № 2. С. 153.

12. Суханов Е.Л Использование тестовых информационных сигналов для настройки модели теплового режима доменной плавки / Е.Л. Суханов, С.А. Загайнов, С.А. Новокрещенов //Изв. Вузов. Черная металлургия. 1986. № 8. С. 155.

13. Суханов Е.Л. Алгоритм проверки достоверности информации о параметрах дутья и колошникового газа / Е.Л. Суханов, С.А. Загайнов, Л.А Сульман, В.Н. Циплаков, В.Л. Сафрис // Изв. Вузов. Черная металлургия. 1988. №6. С. 118-121.

14. Суханов Е.Л. Определение методом моделирования показателей доменного процесса при изменении условий плавки / Е.Л. Суханов, С.А. Загайнов, Ю.О. Раев //Изв. Вузов. Черная металлургия. 1989. № 8. С. 129-133.

15. Суханов Е.Л. Оценка положения зоны вязкопластичного состояния материалов в доменной печи / Е.Л. Суханов, Э.А. Шепетовский, В.И. Мойкин С.А. Загайнов // Черная металлургия. 1990. №3. С. 52-53.

16. Калинин А.П. Физико-механические, физико-химические и газодинамческие характеристики смеси агломерата и окатышей / А.П. Калинин, С.А. Загайнов, О.П. Онорин, Л.Ю. Гилева //Изв. Вузов. Черная металлургия. 1992, № 4, С. 22-24.

17. Гилева Л.Ю. Разработка математической модели с переменной структурой для анализа и прогноза показателей работы доменной печи на основе отчетных данных / Л.Ю. Гилева, Ю.Г. Ярошенко, С.А. Загайнов, Е.Л.Суханов.// Изв. вузов, Черная металлургия. 1993. № 4. С. 51-55.

18. Гилева Л.Ю. Анализ нелинейности характеристик доменного процесса / Л.Ю. Гилева, С.А. Загайнов, Ю.Г. Ярошенко, Е.Л. Суханов, О.П. Онорин// Изв. Вузов. Черная металлургия. 1994. № 8. С. 66-68.

19. Загайнов С.А. Анализ работы доменных печей с использованием модели теплового состояния / С.А Загайнов, О.П. Онорин, Л.Ю.Гилева.// Вестник УГТУ-УПИ. № 2. Екатеринбург. 1998. С.195-200.

20. Краснобаев В.А. Принципы построения и реализации современной автоматизированной информационной системы доменной плавки /В.А. Краснобаев, В.Л. Терентъев, В.Ю. Рыболовлев, П.Н. Поляков, H.A. Спирин, С.А.Загайнов, О.П. Онорин.// Теплофизика и информатика в металлургии: Екатеринбург: УПИ. 2000. С. 95-104.

21 Гилева ЛЮ. Компьютерная система поддержки принятия решений распределения инжектируемого топлива в доменном цехе / Л.Ю. Гилева, С.А. Загайнов, М. Н Спирин и др.// Теплофизика и информатика в металлургии: Екатеринбург: УПИ, 2000. С. 158-162.

22 Загайнов С А Анализ работы доменной печи при пониженной производительности. / С.А. Загайнов, О.П. Онорин, Л.Ю. Гилева и др.// Теплофизика и информатика в металлургии; Екатеринбург:УГГИ, 2000.С.163-166

23. Краснобаев В.А. Современная автоматизированная система доменной плавки./В.А.Краснобаев, В.Ю.Рыболовлев, НА.Спирин, С.А.Загайнов, Л.Ю. Гилева.// Сталь. 2000. № 9. С. 7-10.

24. Загайнов С.А. Разработка и внедрение математического и программного обеспечения для гибких технологических режимов работы доменных печей /С.А. Загайнов, О.П. Онорин, Л.Ю. Гилева// Сталь. 2000. № 9. С. 12-13.

25. Загайнов С.А. Современные принципы построения математических моделей доменного процесса для решения технологических задач / С.А. Загайнов, О.П. Онорин, H.A. Спирин, Ю.Г. Ярошенко// Изв. вузов. Черная металлургия. № 12.2003. С.3-7.

26. Амдур A.M. Использование тощих сортовых углей в металлургии /

A.М. Амдур, С.А. Загайнов, Л.Ю. Гилева, В.Н. Соколов// Изв. Вузов. Горный журнал. № 4.2000. С. 98-104.

27. Загайнов С.А. Разработка блока анализа и прогноза шлакового режима доменной плавки / С.А. Загайнов, Л. Ю. Гилева, С.П. Сухарева // Изв. Вузов. Черная металлургия. № 3. 2004 г. С. 75.

28. Загайнов С.А. Перспективные методы анализа технологии доменной плавки и пути ее совершенствования /С.А. Загайнов, В.Г. Лисиенко, Ю.Г Ярошенко. // Вестник УГТУ -УПИ, № 15(45) 4.1 Екатеринбург, 2004 г., С. 197200.

29. Терентьев В.Л. Интегрированная модельная система поддержки принятия решений для управления доменной плавкой /В.Л. Терентьев,

B.Ю. Рыболовлев, H.A. Спирин,Л.Ю. Гилева, С.А. Загайнов, И.Е. Косаченко// Сталь. №9.2004 г.. С.7-11.

30. Информационные системы в металлургии ill. А. Спирин, Ю. В. Ипатов, В. И. Лобанов, В. А. Краснобаев, В. В. Лавров, В. Ю. Рыболовлев, В. С. Швыдкий, С. А. Загайнов, О. П. Онорин; Под ред. H.A. Спирина.\\ Екатеринбург: УГТУ- УПИ. 2001. 617 с.

31. Способ доменной плавки штансодержащего железорудного сырья: патент Рос. Федерация. 7 С 21 В 5/02 /Баков A.A., Баков A.B., Волков Д.Н., Гилева Л.Ю., Загайнов С.А., Онорин О.П., Сергиенко И.А. // заявлено 17.02.2000.: № 2159288 опубл. 20.11.2000. Бюл. №32.

32. Комплекс доменной печи для производства чугуна из титансодержащего железорудного сырья: свидетельство на полезную модель 7 С 21 В 5/02 / Волков В.Н., Гилева Л.Ю., Горбатова Л.И., Загайнов С.А., Ильиных Г.И., Касьян В..И., Кукарских В.А., Онорин О.П. Турлаев В.В., Чертовиков В .А.// № 20652. заявлено 21.05.2001.: опубл. 20.11.2001 г. Бюл. №32.

33. Способ доменной плавки: патент Рос. Федерация 7 С 21 В 5/00 /Амдур A.M., Брук Л.Б., Волков Д.Н., Загайнов С.А., Майер A.A., Максимов A.A., Мухатдинов М.Х. Онорин О.П. Соколов В.П. Щербаков В.О.// № 2176271. заявлено 19.06.2000 Опубл 27.03.2004 г. Бюл. №9.

ИД№ 06263 от 12.10.2001 г. Подписано в печать 24.02.2005 Формат 60 х 84 1/16. Бумага писчая. Офсетная печать. Усл. печ. л 2,56 Уч.-изд. л. 2,44. Тираж 100 экз. Заказ № 68 Бесплатно Редакционно - издательский отдел ГОУ ВПО УГТУ - УПИ 620002, Екатеринбург, ул. Мира 19

Я-79 48

РНБ Русский фонд

2006-4 !

5092

СОДЕРЖАНИЕ

Введение.

1. Современные представления об основных процессах доменной плавки и основы математического моделирования основных явлений

1.1 Понятие теплового состояния доменной печи.

1.2 Математические модели теплового состояния доменной печи.

1.2.1 Функциональные (поведенческие) модели.

1.2.2 Математические модели, основанные на уравнениях материального и теплового баланса.

1.1.3. Модели, основанные на закономерностях тепло-и массообмена.

1.3. Применение математических моделей в задачах управления динамикой доменного процесса.

1.4. Математические модели дутьевого и газодинамического режимов доменного процесса.

1.5. Математические модели процессов шлакообразования и шлаковых систем.

1.6. Методы оценки распределения потоков шихты и газов в доменной печи.

1.7. Постановка задач исследования.

2. Предлагаемый подход к решению технологических задач.

3. Совершенствование математической модели теплового состояния доменной печи.

3.1. Основные положения модели теплового состояния доменной печи, разрабатываемой в УГТУ-УПИ.

3.2 Уточнение модели теплового состояния низа доменной печи.

3.3. Методики решения задач оценки влияния режимных параметров на показатели работы доменной печи

3.4 Проверка адекватности модели.

3.5 Методика оценка эффектов действующих возмущений.

3.6 Совершенствование модели теплового состояния верхней зоны доменной печи.

3.7.Разработка методики оценки нелинейности доменного процесса.

3.7.1 Общий подход к оценке нелинейности доменного процесса .11 3.7.2. Разработка методики аналитического определения коэффициента нелинейности доменного процесса.

3.8. Выводы.

4. Разработка блока анализа и прогноза шлакового режима доменной плавки.

5. Разработка блока оценки газодинамического и дутьевого режимов доменной плавки.

5.1 Анализ дутьевого режима.

5.2 Анализ газодинамики верхней зоны доменной печи.

5.3. Оценка газодинамики нижней зоны доменной печи.

5.4. Выводы.

6. Разработка блока моделирования неравномерности распределения потоков шихты и газов по радиусу печи.

6.1. Методика оценки газораспределения в доменной печи.

6.2. Разработка блока моделтрования укладки материалов.

6.3. Выводы.,.

7. Разработка методики оценки влияния возмущений на показатели работы печи.

7.1. Общий подход к оценке потерь, связанных с действующими на процесс возмущениями.

7.2. Разработка алгоритма моделирования переходных процессов.

7.3. Влияние режимных параметров на динамические характеристики доменной печи.

7.4. Выводы.

8. Разработка блока формирования и оценки достоверности нформации.

8.1. Подход к разработке методов оценки и повышения достоверности нформации.

8.2. Блок оценки достоверности данных о химическом составе продуктов плавки

8.3 Блок оценки информации о химическом составе шихтовых материалов.

8.4 Блок анализа достоверности информации о параметрах комбинированного дутья, составе колошникового газа и перепадах давления.

8.5 Групповой анализ данных при решении задач статики.

8.6. Выводы.

Диссертация содержит основные результаты теоретических, экспериментальных и прикладных исследований, которые можно охарактеризовать как решение крупной научной проблемы в области производства чугуна Работа направлена на совершенствование технологии доменной плавки, что достигается путем прогноза и выбора обоснованных технологических режимов при вынужденных или целенаправленных изменениях параметров процесса Методы выбора технологических режимов базируются на использовании балансовых и эмпирических моделей, реализованных в виде компьютерных систем анализа и прогноза развития явлений, протекающих в печи.

Производство чугуна в доменных печах является одним из основных металлургических процессов, требующих больших энергозатрат Совершенствование технологии доменной плавки за последние десятилетия было связано с внедрением мероприятий, направленных на снижение удельного расхода кокса. Практика работы подтвердила принцип, сформулированный в работах Р Оккермана, М А. Павлова, относительно процессов усвоения тепла в печи Согласно этому принципу « по мере совершенствования технологии доменного процесса и приближения к некоторому предельному режиму эффективность всей совокупности мероприятий по его дальнейшему улучшению снижается» Это обусловлено закономерностями развития взаимосвязанных явлений доменной плавки, которые находятся под действием большого количества как контролируемых, так и неконтролируемых возмущений, которые приводят к работе печи в переходных режимах Технология плавки, для каждой конкретной печи, выбирается таким образом, чтобы изменения процессов в этих переходных режимах не привели к расстройствам теплового состояния, газодинамики и шлакового режима, то есть создаются необходимые резервы. Как правило, эти резервы обеспечены «избыточным» расходом кокса. Минимизация таких резервов является одним из путей совершенствования технологии доменной плавки

В современных условиях существенно изменился режим работы доменных печей Причиной этого является нестабильность снабжения предприятий железорудными материалами, коксом и ценовая политика естественных монополий Эти изменения приводят к необходимости частых перешихтовок и периодическому переводу печей на тихий ход. Нередко возникают задачи выплавки чугуна по спецзаказам Железорудная база черной металлургии постепенно сокращается. Для производства чугуна используются нетрадиционные, для конкретного предприятия, руды. Таким образом, доля времени, в течение которого печи работают в переходных режимах, существенно возрастает, а, следовательно, возрастают потери, связанные с этими режимами работы.

Одним из основных путей совершенствования технологии доменной плавки является разработка и внедрение методов своевременной и адекватной компенсации изменений развития основных явлений, вызываемых действующими на процесс возмущениями Эти пути реализуется на основе расчетных методов прогнозной оценки хода процесса, что позволяют принимать необходимые меры и не допускать расстройств хода печи. Адекватная компенсация действующих на процесс возмущений достигается путем учета взаимосвязи развития процессов тепло - и массообмена, шлакообразования и условий движения встречных потоков шихты и газа

Расчетные методы, реализованные в виде математических моделей, ориентированы на количественную оценку взаимосвязи показателей работы печи с развитием основных явлений доменного процесса при изменении режимных параметров.

Рассматривая доменный процесс как объект моделирования необходимо отметить, что в его основе лежит организованный тепло-и массообмен в условиях движущихся в противотоке сыпучих материалов, расплавов и газов Характеристики потоков распределены в пространстве и изменяются во времени Современные методики анализа и прогноза развития процессов доменной плавки базируются на достижениях многих отраслей науки и техники.

Блестящей плеядой советских ученых, среди которых особо следует отметить Бардина И.П, Воскобойникова В. Г., Готлиба А. Д., Грузинова В К, Китаева Б И., Красавцева Н.И , Некрасова З.И , Павлова М А., Похвинева А Н , Рамма А Н, Соколова И А, Сорокина В А., Стефановича М. А сформулированы основные положения теории доменной плавки. На основе этих положений развивалась и развивается теория и практика доменного процесса. Значительный вклад в становление современной теории и методов моделирования доменного процесса внесли отечественные ученые Авдеев В.П.,Андронов В.И , Бабарыкин Н Н, Вегман Е Ф , Доброскок В М., Дмитриев А Н., Ефименко Г Г., Жеребин Б Н , Захаров И И, Курунов И Ф., Ковшов В Н, Леонидов Н.К, Логинов В И, Овчинников Ю Н, Спирин Н А., Тараканов А.К., Тарасов В П, Тихомиров Е Н , Товаровский И Г, Торопов Е.В , Фиалков Б.С., Шаврин С В., Швыдкий В С , Шумилов К А , Юсфин ЮС., Ярошенко Ю. Г. и их ученики

Общепризнанно, что создание полной математической модели явлений доменного процесса в настоящее время невозможно Наиболее пригодными для решения задач анализа показателей работы печи оказались принципы натурно -математического моделирования. При таком подходе сердцевиной модели являются натурные (реальные объекты) в их тесном сопряжении с математическими моделями, описывающими отдельные стороны процесса

Применение этих моделей, работоспособных только в прямом информационном сопряжении с самими объектами и предусматривающих математическую обработку информации, сдерживается в большинстве случаев отсутствием алгоритмов, которые обеспечивали бы достаточно надежное решение в условиях неполной и зашумленной информации о параметрах процесса.

Актуальность работы определяется необходимостью совершенствования технологии доменной плавки в условиях, когда доля времени работы печей в переходных режимах возрастает. Решение задач выбора наилучших условий работы доменных печей, как в стационарных условиях, так и при переходных режимах, основано на использовании балансовых и эмпирических моделей, реализованных в виде компьютерных технологий анализа и прогноза хода плавки Эти технологии позволяют учитывать взаимосвязи тепло- и массообменных явлений и тем самым снизить потери при переходных режимах, вызванных вынужденным изменением режимных параметров Совершенствование существующих и разработка новых методов анализа процессов доменной плавки является актуальной задачей

Цель работы. Цель исследования состояла в определении путей совершенствования технологии доменной плавки на основе использования балансовых, эмпирических и динамических моделей, реализованных в виде компьютерных систем анализа и прогноза развития основных процессов, протекающих в печи.

Достижение этой цели потребовало:

• анализа современного состояния теории и практики производства чугуна, а таюке конкретизации технологических задач, решение которых обеспечивает совершенствование технологии доменной плавки,

• обобщения опыта моделирования процессов, протекающих в печи и уточнение структур вычислений (на основе натурно - модельного подхода) при решении конкретных технологических задач;

• совершенствования методов оценки развития явлений доменной плавки на основе математических моделей с переменной структурой, ориентированных на многовариантный анализ производственных данных;

• формирования информационной базы для решения технологических задач на основе разработки алгоритмов оценки и повышения достоверности информации,

• прогнозирования влияния возмущений на развитие основных явлений плавки с учетом особенностей распределения потоков шихты и газов по радиусу печи,

• адаптации методов анализа и прогноза развития явлений доменной плавки и внедрение разработанных алгоритмов

Научная новизна диссертации заключается в следующем

1 Установлено, что влияние возмущений на развитие всех процессов доменной плавки возрастает при нестабильных сырьевых условиях. Это обусловлено общей тенденцией снижения затрат тепла на выплавку чугуна, которые сопровождаются изменением динамических характеристик печи.

2 Обобщены подходы и предложены методы создания систем сбора, повышения достоверности и анализа информации, основанные на современных представлениях о закономерностях тепло - и массообмена в доменной печи

3 Уточнены и реализованы методы многовариантной оценки информации для структурной адаптации математических моделей и анализа хода процессов доменной плавки.

4 Разработана методика оценки нелинейности доменного процесса, позволяющая определять интервалы изменения режимных параметров, при которых погрешность оценок, получаемых из решения балансовых уравнений, находится в допустимых пределах. Тем самым расширяется возможность моделирования процесса на основе детерминированных математических моделей.

5 С использованием принципов натурно - модельного подхода уточнены методики оценки взаимосвязей между процессами, протекающими в доменной печи На основе этих методик и функциональных (поведенческих) способов описания динамики переходных процессов разработаны и внедрены алгоритмы прогноза основных явлений доменной плавки.

6 Развиты современные представления о факторах, определяющих неравномерность распределения потоков шихты и газов в шахте доменной печи Предложены алгоритмы моделирования распределения характеристик столба шихтовых материалов.

7 Расширены представления, сформулирован и опробован новый подход к оценке необходимых энергетических резервов, обеспечивающих стабильную работу печи при изменяющихся условиях плавки и действующих возмущений.

Практическая значимость работы определяется разработанными методами решения технологических задач анализа и прогноза режимов плавки с учетом основных взаимосвязей между процессами, протекающими в печи Наиболее важными разработками являются

• обобщение информации, оценка ее достоверности и формирование базы данных для решения технологических задач на основе моделирования взаимосвязанных процессов доменной плавки;

• выявление отклонений режима работы доменной печи от рационального на основе комплексной оценки условий развития основных физико - химических явлений и выработка рекомендаций, направленных на совершенствование технологии доменной плавки,

• прогноз развития основных процессов и химического состава продуктов плавки при изменении режимных параметров, что позволяет снизить риск возникновения расстройств хода печи и минимизировать «потери» при переходных режимах,

• контроль и прогноз распределения потоков шихты и газов в доменной печи, что способствует выбору рациональной программы загрузки и снижению затрат, как при нормальном, так и при изменяющихся режимах плавки.

Решение технологических задач на основе применения методов основанных на комплексном анализе явлений доменной плавки позволяет обоснованно принимать превентивные меры при вынужденных или целенаправленных изменениях режимных параметров и тем самым не только предотвращает расстройства хода печи, но и способствует снижению материальных и энергетических затрат

На защиту выносятся: I

• методы прогноза теплового состояния доменной печи с использованием математической модели переменной структуры, ориентированной на многовариантный анализ информации с учетом ее достоверности;

• методы оценки влияния возмущений на развитие основных явлений плавки, которые позволяют рассчитывать запас тепла, необходимого для стабильной работы печи;

• рекомендации по совершенствования технологии плавки, формируемые с помощью адаптированных математических моделей, позволяющих учитывать взаимосвязи, протекающих в печи процессов.

Методы исследований. Методы исследований базируются на физическом и математическом моделировании основных процессов, протекающих в печи Для решения задач исследования использовалась информация, полученная на действующих доменных печах в процессе нормальной их работы и в периоды, характеризуемые целенаправленным или вынужденным изменением режимных параметров

Достоверность защищаемых положений доказывается сопоставлением результатов, полученных с использованием разработанных методов, с производственными данными, а также соответствием этих результатов общепризнанным закономерностям доменного процесса.

Реализация работы. Внедрены рабочие места инженера аглодоменной лаборатории и мастера доменной печи на ОАО «Металлургический завод им А К Серова», для чего создано программное обеспечение технологических задач анализа и прогноза работы доменных печей Опробованное в условиях ОАО «Металлургический завод им. А.К Серова» программное обеспечение было внедрено в доменном цехе ММК Отдельные задачи были внедрены также на доменной печи № 6 HJ1MK в период с 1985 года по 1992 год.

Апробация работы. Основные положения диссертации были доложены и обсуждены на 13 международных конгрессах и симпозиумах, 18 общегосударственных и региональных конференциях и семинарах, на межотраслевых и областных совещаниях по проблемам производства чугуна, а также при рассмотрении научно-практических задач создания АСУ 'I'll при строительстве доменных печей большого объема Основные из них следующие

Международного уровня- V Конгресс ИФАК (Париж, 1972.); Советско-индийский симпозиум по черной металлургии (Донецк, 1982), V симпозиум ИФАК/ИФИП (Ереван, 1986); 5, 6 и 8-я Международные конференции доменщиков (Острава, 1975, 1979 и 1989); Международная конференция "Новые и усовершенствованные технологии окускования сырья, производства чугуна и ферросплавов" (Варна, 1990), Международный конгресс доменщиков (Тула, 1992), Международная конференция «Уральская металлургия на рубеже тысячелетий» (Челябинск, 1999), Международная конференция «С творческим наследием Б И Китаева в XXI век» (Екатеринбург 1998); Международная конференция «Теплофизика и информатика в металлургии» (Екатеринбург 2000) Международная конференции посвященной 70 - летию КГГМК «Криворожстиль» ( Кривой Рог, 2004), Международная научно - практическая конференция Регионального Уральского отделения Академии инженерных наук им А М Прохорова (Екатеринбург,2004).

Общегосударственного и регионального уровня. Научно-технические семинары "Проблемы автоматизированного управления доменным производством" (Киев, 1973, 1975, 1977, 1979, 1981 и 1985); Всесоюзные совещания по проблемам автоматического управления (Москва, 1974, Минск, 1977); Конференция "Повышение эффективности металлургического производства» (Новокузнецк, 1985), Конференция "Социально-экономические проблемы коренного перелома эффективности развития производительных сил Кузбасса. (Кемерово, 1988), Всероссийская научно-практическая конференция "Моделирование, программное обеспечение и наукоемкие технологии в металлургии" (Норвокузнецк 2001), Всероссийская научно-практическая конференция «Системы автоматизации в образовании, науке и производстве» (Новокузнецк, 2003);

Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в учебнике, 92 статьях и докладах, по новым разработкам получено 4 авторских свидетельства

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, восьми глав, заключения, приложения и списка использованной литературы из 356 наименований Работа изложена на 278 страницах, включая 100 рисунков, 27 таблиц и приложения

8.6. Выводы

1 Разработаны алгоритмы оценки достоверности информации и формирования базы данных для решения технологических задач В основе этих алгоритмов лежат физические закономерности теплообмена в слое и методы анализа временных рядов Учитывается, что скорость изменения любой переменной не может быть выше, чем скорость изменения переходного процесса теплообмена в слое. Алгоритмы адаптируются к конкретной печи на основе анализа переходных процессов теплового состояния.

2 Предложены методы группового анализа данных, которые позволяют не только выявлять ошибки, но корректировать информацию. Эти методы основаны на балансовой модели теплового состояния доменной печи и логической схеме анализа расчетных величин.

3 Использование данных разработок как неотъемлемой части системы анализа работы доменных печей позволило повысить достоверность рекомендаций по выбору технологических режимов Это способствовало снижению потерь при изменении условий плавки.

Пример отображения результатов оценки достоверности информации

МАТЕРИАЛЬНЫЙ БЯЛЯНС ДОМЕННОЙ ППЯВКИ Г 01/09/221}

ПРИХОД кг/т и-угуыа р а с х о д кг/т чугуна

ЖРЧ шихты Металподобаони Кокс Флюсы Дутье Природным ras 17S4.7 117 9 1 14 а 2094 1 s3 Z Чугун (годный 1 Шлак Кппошниковыи газ Влага в копошы га^Е {.□а счгт ооест H2J Потери чугуна Колсшн . пыпь*ц|памы г/о 100В.в 468. 4 2Э74 5 10 0 В . Э

ИТОГО 4455 1 ИТОГО НЕВЯЗКА ,кг/т у. 4432 9 Z. 18 .05

Производительность печи, т/'сут по отчету 414. по балансу кислорода 476. по балансу углерода 395. по балансу железа 406.

Теплосодержание продук-тов, плавки, МДж^т 2444.576

Поступление теппа с шихтой, МДжХт 2038.488

Поступление тепла с дутьем, МДж^т 2728.296

Показатель тепл.состояния Qh, МДж/т 3949.360^

ДОСТОВЕРНОСТЬ ИНФОРМАЦИИ h абс. .45 невязка хим.с прив« вых.ч у гу на . 81 состава ЖРМ >денная к вых.шпака 1.58 Л основности . 04 отчетный .00 Вых с по шпакоовр 468.37 эд шпака по Fe шихты 481.48 С по основн. 481.93

Производство,т Теоретический Потери, У. выход чугуна,т

414. 406. -2.0

Основность шпака отчет расчетн.

1. 18 1. 18

В расчете используются следующие значения:

Тепловой эквивалент кокса, кДж^кг 10033.

Теоретический выход чугуна, т 406.

Выход шпака, кг/т 468.4

Основность шпака, д.единиц 1.18

Расход дутья, мЗ/мин 465. мЗ/т 1616.

Содержание 02 d дутье, У. 20.50

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертации приводятся научно-технические решения по совершенствованию технологии доменной плавки, которые можно охарактеризовать как решение крупной научной проблемы в области производства чугуна Технологические решения реализуются путем принятия адекватных превентивных мер и выбора обоснованных режимов при вынужденных или целенаправленных изменениях параметров плавки Методы выбора технологических режимов базируются на использовании физических, балансовых и эмпирических моделей, реализованных в виде компьютерных систем анализа и прогноза развития явлений, протекающих в печи Учет взаимосвязей между основными процессами, базирующийся на разработанных методах позволяет своевременно корректировать режимные параметры и, тем самым, избегать расстройств хода печи и способствовать снижению материальных и энергетических затрат на производство чугуна.

К числу наиболее важных результатов и выводов относятся следующие

1 Анализ работы доменных печей в современных условиях показал, что все мероприятия, направленные на совершенствование доменного процесса приводят к возрастающему влиянию переходных режимов на развитие основных явлений плавки Доказано, что это обусловлено изменением динамических характеристик Конъюнктура рынка железорудного сырья приводит к увеличению времени работы доменных печей в переходных режимах Использование научно обоснованных методов анализа и прогноза развития основных процессов доменной плавки позволяет избегать ошибок при выборе технологических режимов Тем самым исключаются расстройства хода печи, снижаются затраты на производство чугуна и обеспечивается заданный состав продуктов плавки

2 Используемые при решении технологических задач методы прогноза параметров плавки, как и большинство известных, основаны на балансовых уравнениях Ограниченность применения балансовых уравнений обусловлена нелинейностью процесса На основе методов дифференциальной геометрии предложен новый подход к анализу нелинейности доменного процесса, что позволило определять такие пределы изменения режимных параметров, при которых допустимо использовать балансовые модели для анализа работы доменных печей

3 Разработана система математических моделей, позволяющая прогнозировать тепловое состояние, шлаковый режим, газодинамику и формирование столба шихтовых материалов. Основой этих моделей являются фундаментальные представления о процессах доменной плавки, результаты собственных исследований и методология натурно - математического моделирования

Показано, что разработанная система моделей позволяет решать технологические задачи при типовом наборе контролируемых переменных.

4 Разработаны методы оценки достоверности информации и формирования базы данных для решения технологических задач Использование данных разработок, как неотъемлемой части системы анализа работы доменных печей, позволило повысить достоверность рекомендаций по выбору технологических режимов

5 Показано, что при прочих равных условиях, состояние столба шихты в периферийной кольцевой зоне определяет удельный расход кокса и производительность Для оценки распределения потоков шихты и газов и выработки рекомендаций созданы соответствующие математические модели и необходимое программное обеспечение Результаты использования этих разработок явились основой для технологической инструкции по работе доменных печей в режиме пониженной производительности.

6 Установлено, что для исключения расстройств хода печи необходим запас тепла Величина этого запаса определяется амплитудой и частотой действующих возмущений и динамическими характеристиками доменной печи Предложены новые подходы к определению динамических характеристик доменной печи и корректировки этих характеристик при заданных изменениях условий плавки. Основой методов корректировки динамических характеристик являются закономерности тепло - и массообмена Обобщение разработанных методик, реализованных с помощью соответствующего комплекса программного обеспечения, значительно повышает обоснованность, надежность и эффективность рекомендаций по совершенствованию технологии доменной плавки Реализация рекомендаций позволяет снижать потери при вынужденных изменениях режима работы доменных печей

Результаты диссертационной работы нашли практическое применение при создании АСУ ТП доменных печей объемом 3200 и 5580 м3, и для решения задач совершенствования технологии и оптимизации доменной плавки ОАО «Металлургический завод им А. К. Серова» и ОАО ММК.

Практическая значимость выполненных разделов диссертационной работы подтверждается актами внедрения и промышленных испытаний новых разработок, копии которых приводятся в приложении к диссертации

В заключение автор считает своим приятным долгом отметить, что диссертационная работа является обобщением большого цикла исследований, начало которым положил его учитель, основоположник современной теории теплообмена в доменной печи, профессор, доктор технических наук Б И Китаев Большую поддержку и помощь оказали автору коллективы кафедр

Теплофизика и информатика в металлургии» и «Металлургии железа и сплавов» Особенно хотелось бы отметить заслуженного деятеля науки РФ, профессора, д т н Ю Г Ярошенко и проф., д т.н. E.JI. Суханова, доцента, к т н О П. Онорина, которые своим постоянным вниманием к работе и активным участием в обсуждении результатов во многом способствовали успешному завершению диссертации Автор признателен проф. д.т.н. Н. А Спирину за полезные советы при обсуждении отдельных разделов диссертации и помощь в построении рукописи

Особую благодарность хочу выразить своей коллеге доц., к т н JIЮ Гилевой, помогавшей в развитии многих идей и способствовавшей реализации новых разработок на промышленных предприятиях.

Значительную помощь в работе над диссертацией ощущалась со стороны работников заводов, где проводились исследования. Автор весьма признателен сотрудникам отдела АСУ Новолипецкого металлургического комбината АП Калинину, В Н Циплакову, Н И Морозовой за поддержку и практическую помощь во внедрении ряда разработок.

Сотрудничество с доменщиками ОАО «Металлургический завод им А К. Серова» В П Попеновым, В А Чертовиковым, А И Горбатовой, В А. Кукарских, В Н Волковым позволило получить информацию, необходимую для выполнения исследований и реализовать новые разработки на доменных печах завода

1. Теплообмен в шахтных печах - Свердловск-Москва Металлургиздат, 1945 - 152 с

2. Китаев Б И Схема теплообмена в доменной печи и подготовка руд к плавке // Сталь 1944 № 78, с 5-8

3. Китаев Б И., Ярошенко Ю Г , Сучков В Д. Теплообмен в шахтных печах -Свердловск-Москва Металлургиздат, 1957 -280 с.

4. Китаев Б И , Ярошенко Ю Г , Лазарев Б Д Теплообмен в доменной печи М Металлургия, 1966 - 355 с.

5. Тепло- и массообмен в плотном слое / Китаев Б.И , Тимофеев , В Ы, Боковиков Б А идр М Металлургия, 1972 -432 с.

6. Теплотехника доменного процесса / Китаев Б И., Ярошенко Ю Г , Суханов Е Л. идр М Металлургия, 1978 248 с

7. Китаев Б И Управление доменным процессом. -Свердловск Изд-во УПИ им С М Кирова, 1984 96 с

8. Нестационарные процессы и повышение эффективности доменной плавки / Овчинников Ю Н., Мойкин В И , Спирин НА и др Челябинск Металлургия, Челябинское отделение, 1980 -120 с

9. Мойшелис П Л. Исследование некоторых условий оптимизации теплового режима шахты доменной печи Дисс канд техн наук. Свердловск, 1971

10. О взаимном влиянии теплообменных и восстановительных процессов в шахте доменной печи Сообщение 1 / Н А Драничников , Б.И. Китаев, Е Л Суханов и др //Изв Вузов Чер. металлургия 1982 №2 С. 6-9.

11. О взаимном влиянии теплообменных и восстановительных процессов в шахте доменной печи Сообщение 2 / Н А Драничников , Б.И Китаев, Е Л Суханов и др. //Изв.Вузов Чер металлургия 1982 №4 С. 8-11.

12. Определение параметров восстановления доменного процесса аналитическим методом /НА Драничников , Б И Китаев, Е Л Суханов и др // Изв Вузов Чер « металлургия 1982 № 6 С 22-25

13. Драничников НА. Математическое моделирование теплообмена и восстановление в области шахты с целью совершенствования методов оценки теплового состояния доменной печи. Дисс. канд. техн.наук Свердловск, 1984 192 с

14. Спирин НА Повышение эффективности доменной плавки на основе новых методов анализа и закономерностей процессов теплообмена Дисс докт техн наук Екатеринбург, 1994. 437 с

15. Тимофеев В Н., Боковиков Б А., Бабушкин Н.М. Математическое описание явлений тепло- и массопереноса в доменной печи // Теплотехникак доменного и агломерационного процессов сб научн трудов /ВНИИМТ, № 14 М. Металлургия - 1966. - (ВНИИМТ Сб. №9) -С 5-18

16. К расчету температурных полей в доменных печах / А В Ченцов, С В. Шаврин, Б М Герман и др // Восстановление, теплообмен и газодинамика в доменном процессе Труды института металлургии У ФАН СССР Свердловск - 1970 -Вып 24 -4 1 -С 48-68.

17. Восстановление, теплообмен и гидродинамика в доменном процессе Труды Института металлургии УНЦ АН СССР ./Под ред С В Шаврина Сверл ловск РИСО УНЦ АН СССР, 1972, ч. II. 140 с.

18. Мойкин В М., Бабушкин Н. М, Боковиков Б. А./ Анализ работы доменной печи на комбинированном дутье с применением метода математического моделирования //Сталь, 1984, № 4 С 9-14

19. Шаврин С В, Ченцов А.В К расчету высоты ступеней теплообмена в доменных печах//Изв вузов. Чер металлургия. 1960 № 11 с 27-31

20. Бабушкин Н М , Боковиков Б А , Мойкин В И Анализ тепловых процессов доменной плавки на основе математической модели // Металлургическая теплотехника.Темат отрасл сб / ВНИИМТ, № 8. М.: Металлургия, 1979. с 39-46

21. Восстановление, теплообмен и гидродинамика в доменном процессе, ч I Труды АН СССР Урал фил Ин-т металлургии Вып.24. Свердловск, 1970. 130 с

22. Мойкин В.И Разработка и использование математической модели для анализа процессов тепло-массообмена в доменной печи. Дис. канд.техн.наук Свердловск, 1976 203 с

23. Теплообмен и повышение эффективности доменной плавки/ НА. Спирин, Ю Н Овчинников, В С Швыдкий, Ю Г. Ярошенко под редакцией Ю Г Ярошенко Екатеринбург, УГТУ- УПИ, 1995 -243 с.

24. Количественная оценка теплового состояния верха доменной печи / Б И Китаев, Ю Г Ярошенко, Б.Л Лазарев, и др // Изв. Вузов. Черная металлургия 1965 № 10 с 31-36

25. Суханов Е Л. Разработка и внедрение теплотехнической информационно -моделирующей системы доменного процесса //Дисс. . доктора техн. наук, Екатеринбург, 1997

26. Коробов В И Статистические исследования доменного процесса М. Металлургия, 1977 - 184 с.

27. Авдеев В П , Корнев В Б Влияние условий управления на соответствие между параметрами технологических процессов//Изв Вузов. Чер металлургия 1971 № 12 с 156-158

28. Авдеев В П., Даниелян Т М , Белоусов П Г Идентификация промышленных объектов с учетом нестационарностей и обратных связей. Новокузнецк- Изд-во СМИ, 1984- 88 с

29. Масловский П М, Авдеев В П, Раев Ю О Способ оценки характеристик доменного процесса по групповым данным II Применение ЭВМ в металлургии Сб науч трудов / МИСиС № 82 М . Металлургия, 1975 С. 41-43.

30. Авдеев В П Основы построения, разработка и внедрение производственно-исследовательских систем управления металлургическими процессами. Диссдокттехн наук. Свердловск, 1984 348 с.

31. Цимбал В П. Математическое моделирование металлургических процессов.-М Металлургия, 1986,- 240 с

32. Применение математических методов и ЭВМ для анализа и управления доменным процессом /ИГ Товаровский, Е И. Райх, К К Шкодин и др М. Металлургия, 1978 -264 с.

33. Статические характеристики теплового состояния доменной печи/ Е Л Суханов, С.А Загайнов, А Н Дмитриев и др. // В кн "Теплотехника выплавки стали и сплавов." Свердловск .изд.УПИ, 1979

34. Русаков П Г. Анализ условий работы доменных печей и показателей плавки вероятностными методами. Дисс канд техн наук Л. 1969г. 169 с.

35. Стефанович МА Анализ хода доменного процесса. Свердловск Металлургиздат, 1963 -286 с.

36. Ченцов А В., Чесноков ЮА., Шаврин СВ. Балансовая логико-статистическая модель доменного процесса М. Наука, 1991 - 92 с.

37. Моделирование процессов в шахтных и доменных печах/ Р Д. Каменев, В П Лялюк, Б В Боклан и др. // Тез докл.Всесоюзн.науч.-техн. конф. Свердловск 1988 32,33

38. Воскобойников В Т., Макаров J1П Технология и экономика переработки железных руд М Металлургия, 1977, 170 с

39. Товаровский И Г Влияние технологических факторов на удельный расход кокса и производительность доменной печи // Экономия кокса в доменных печах М Металлургия, 1986 с 75-83

40. Товаровский И Г Совершенствование и оптимизация параметров доменного процесса. М Металлургия - 1987 - 192 с

41. Волков Ю А, Шпарбер М Я., Гусаров А К Технолог-доменщик Справочник -М Металлургия, 1986-261 с

42. Даньшин В В , Черноусов П.И. / Справочник рабочего доменного цеха -Челябинск Металлургия Челяб отд , 1989 -320 с

43. Гилева Л.Ю Разработка и внедрение методов анализа и прогноза показателей работы доменных печей с целью совершенствования технологии выплавки чугуна //дисс канд техн наук. Екатеринбург, 1996. 170 с.

44. О применении стохастических зависимостей при алгоритмизации доменного процесса/ Е JI Суханов, С А Загайнов Л П Кожуркова и др //В сб. " Проблемы автоматизированного управления доменным производством", Киев, "Наукова думка" , 1974

45. Маковский В А Динамика металлургических объектов с распределенными параметрами —М. Металлургия, 1971.— 384 с.

46. Применение методов динамической коррекции при вычислении комплексных показателей теплового состояния доменной печи /Е Л Суханов, С А. Загайнов, А Н Дмитриев // Сб "Проблемы автоматизированного управления доменным производством", Киев, 1975 с 27-28

47. Формирование аналогов спланированных воздействий при функциональном описании металлургических объектов / П М Масловский, В.П Авдеев, Ю О Раев, ПГ Белоусов // Известия вузов. Черная металлургия. 1970 - № 2. с 174-177, №4 -с. 171-174.

48. Масловский П М , Авдеев В.П., Евтушенко В Ф К определению динамической модели доменной печи // Известия вузов Черная металлургия. 1966. - № 6 - с 185-190

49. Авдеев В П Модель управления доменной печью по каналу «влажность дутья -содержание кремния в чугуне» // Известия вузов. Черная металлургия. 1966. -№6-С 191-194

50. Масловский П М, Авдеев В П, Евтушенко В.Ф. ©писание динамики доменной печи под влиянием возмущений // Известия вузов. Черная металлургия. 1966. -№8-С 198-205

51. Авдеев В П Определение модели динамической характеристики доменной печи по каналу AK-ASi //Известия вузов. Черная металлургия.-1966 -№8 -С 206210

52. Масловский П М., Евтушенко В.Ф О вероятностном описании эффектов возмущений//Известия вузов Черная металлургия 1967 - №4 - С 159-166

53. Копелович А П Автоматическое регулирование в черной металлургии. Краткий справочник. М Металлургиздат, 1963 - 408 с.

54. Тараборин ФН Прогнозирование параметров теплового состояния доменной печи // Вопросы оптимального управления в черной металлургии: Сборник трудов Сибирского металлургического института Новокузнецк, 1969 - с. 64-70.

55. Исследование динамики доменного процесса / JI С Мкртчан, А Ф Ребеко, ЮВ Серов идр //Сталь 1975 -№11 - С 981-986.

56. Исследование динамических характеристик доменной печи /АН Похвиснев, В А Доброскок, В М Клемперт и др // Известия вузов Черная металлургия -1969 -№5 -С 33-35.

57. Экспериментальное определение динамических характеристик доменной печи /АН Похвиснев, И Ф Курунов, В А. Завидонский и др // Подготовка доменного сырья к плавке Сб трудов МИСиС-М. Металлургия -1971 -№69 -С 118-121.

58. Кочо В С, Полянский Г А Исследование взаимосвязей параметров, характеризующих тепловое состояние доменной печи // Известия вузов. Черная металлургия.-1969 -№12.-С 141-142.

59. Бошняков А Н, Петренко А.И Определение динамических параметров доменного процесса по каналу регулирования ДК ASi // Автоматизация доменного производства Сборник трудов КИА - Киев Техшка - 1971. - С 83-86

60. Улахович В А., Райх Е И, Кайлов В.Д. Исследование динамических характеристик доменной печи // Бюллетень института «Черметинформация» -1972 -№22 С 34-36.

61. Влияние условий протекания процесса на динамические характеристики доменной печи / Н Ш Гринштейн, А К Тараканов, В А Шатлов и др // Металлургия и коксохимия Киев Техника. - 1977 - Вып 53 - С 61-63.

62. Определение динамических характеристик доменной печи объемом 5000 м3 / Г Г Ефименко, А К Тараканов, Н.Ш. Гринштейн и др. // Металлургическая и горнорудная промышленность. 1979 - № 3 - С.43-55.

63. Улахович В А, Райх ЕИ. Прогноз и регулирование теплового режим доменной плавки //Проблемы автоматизированного управления доменным производством -Киев. Наукова думка, 1974 -с.29-30

64. Люкерс И Влияние динамических эффектов на анализ доменного процесса при непрерывном его исследовании // Автоматизация в черной металлургии- Сборник трудов международного конгресса (перевод с англ ) М • Металлургия, 1969 — С 238—243

65. Намура Макото Динамическое моделирование влияния показателей доменного процесса на содержание кремния в чугуне // Тэцу то хагане: J Iron and Steel Inst Jap/- 1983/-т 69№4 с 2

66. Автоматическое регулирование теплового состояния доменной печи // Бюллетень института «Черметинформация» -1971 -№12 с 48-49

67. Пляшкевич А С Переходной режим выпуска чугуна в горне доменной печи // Тепло- и массообмен в слое и каналах, теплотехника доменных и теплообменных аппаратов Сб трудов ВНИИМТ М . Металлургия - 1970 -№20 - С 97-104.

68. Курунов И Ф , Доброскок В А , Макиенко В Г Влияние размеров доменной печи и темпа выпусков на динамические характеристики // Известия вузов Черная металлургия 1975 -№5.-С 36-38

69. Товаровский И Г , Севернюк ВВ., Лялюк В.П , Анализ показателей и процессов доменной плавки. -Днепропетровск Пороги, 2000 -420 с.

70. РаммА.Н Современный доменный процесс -М Металлургия, 1980 -304 с

71. Суханов Е Л , Загайнов С А , Калинин А П. /Применение адаптивных моделей для управления доменным процессом //Оценка методов адаптивного управления, используемых в прикладных задачах Тезисы докладов М., ИПУ, 1989 с 92-93

72. Влияние технологических параметров на показатели доменной плавки / Б Н Старшинов, Н Т. Романенко, А В. Гаврашенко и др. //Сталь -196 8 №8 - С 677679/

73. О степени прямого восстановления железа и общем тепловом балансе при использовании комбинированного дутья / Р Д. Каменев, Б В. Боклан, В П Лялюк и др //Сталь 1989 №1 с. 15-20

74. Стефанович М А, Ваганов А И Использование текущей технологической информации для контроля и оценки хода доменного процесса // Сб науч трудов Вып №2 Магнитогорск, 1973 С 98-103

75. Тараканов А К Внедрение автоматизированных систем управления технологическим режимом доменной плавки. .-Днепропетровск Украинское республиканское правление НТО ЧМ, 1987.-66 с.

76. Проблемы математического описания и автоматизации доменного процесса / Б П Довгалюк, О А Бабенко, В И. Тимошенко и др // Моделирование процессов в шахтных и доменных печах Тез. докл сесоюз науч. техн конф. Свердловск, 1988 С 32-33.

77. Шур А Б , Лепило Н Н, Литвак А Э. / Использование балансовых расчетов для текущего анализа результатов доменной плавки // Моделирование процессов в шахтных и доменных печах'Тез докл сесоюз науч. техн. конф Свердловск, 1988 С 41-42

78. Суханов Е Л. Загайнов С А ,Раев Ю О / Определение методом моделирования показателей доменного процесса при изменении условий плавки Известия Вузов,черная металлургия, 1989 ,№ 8 , с. 129-133.

79. Павлов MA Металлургия чугуна. т2 Доменный процесс -М Металлургиздат, 1945 491 с.

80. Сакаи Ацухи Разработка и эксплуатация систем управления тепловым состоянием ДП // Тэцу то хагане J. Iron and Steel Inst. Jap 1983 - т. 69№ 2 с.782.

81. Гиммельфарб А А., Еименко Г Г Автоматическое управление доменным процессом М Металлургия, 1969, -309 с

82. Рамм А.Н. Определение технологических показателей доменной плавки (Метод расчета и справочные данные) JT Изд-во ЛПИ, 1971 -100 с.

83. Любан А П Анализ явлений доменного процесса. -М Металлургиздат, 1962 -532 с

84. Юрьев Б.Н, Юрьева Л В. Методы расчета доменной плавки- М Металлургия, 1961 304 с

85. Готлиб А Д. Доменный процесс М • Металлургия 1966 -503 с

86. Остроухов МЯ Экономия кокса в доменной плавке-М. Металлургиздат, 1960 -144 с

87. Мишар Ж Тепловые балансы и теплообмен в доменной печи -М. Металлургиздат, 1963 -151 с

88. Применение обобщенных параметров для построения многосвязной системы управления тепловым состоянием современных доменных печей./ Е Л Суханов, Л А Сульман, С А. Загайнов и др// Сб "Управление многосвязными системами'', ч 2 М ,Изд ИПУ, 1973

89. Шаврин СВ., Ченцов А В. К расчету высоты ступеней теплообмена в доменных печах//Изв вузов Чер металлургия. 1960 №11 С 27-31

90. Восстановительно-прогнозирующие системы управления / Авдеев В П., Карташов В Я , Мышляев Л П идр //Кемерово-Изд-во КГУ, 1984 90 с

91. Летов AM Аналитическое конструирование регуляторов Автоматика и телемеханика, 1960 т XXI № 4,5,6, с 436-434,561,568,661-665

92. Петров Б.Н Избранные труды. М. Наука, 1983. Т 1. Теория автоматического управления 432 с

93. Математическое описание доменного процесса на основе закономерностей тепло- и массобмена / Б А Боковиков, НМ Бабушкин , В.М Малкин и др // Проблемы автоматизированного управления доменным производством. К ■ Наукова думка, 1966 с. 19-27

94. Боковиков Б А Основные закономерности нестационарного процесса восстановления в противотоке // Теплотехника доменного и агломерационного процессов Темат сб науч. тр М Металлургия, 1966 С 38-58

95. Богданди Л, Вартман Р. Математическое исследование в противотоке // Автоматизация в черной металлургии. М • Металлургия, 1969. с 84-109.

96. Флиерман Г , Ланген Д. Математическая модель доменной печи, основанная на кинетике реакций // Автоматизация в черной металлургии. М. Металлургия, 1969 с 109-129

97. Беер X , Дифенбах Л , Хедден К. Математическая модель и ее применение // Автоматизация в черной металлургии. М. Металлургия, 1969 с 129-148.

98. Lachin A., Seshadn V Analysis of the blast furnace oncess based on a dynamic model // J. Iron and Steel Inst. 1969 v 207, Ъ 3, P 293-307 (Экспресс-информация ВИНИТИ Черная металлургия. 1969 №27 С 1-33 реф 126)

99. Hatano т., Misaka Y., Matoba Y , Otsuka К. A matematical model of blast furnace for control of hit metal temperature. // Trans Iron and Steel Inst. Jap , 1982 v 22 №7 P 524-533

100. Kuwabara M., Muchi I. Mathematical model of blast furnace witn radially distributed burdens // Trans Iron and Steel Inst Jap., 1977 v 17 №6 P 321-329

101. Вартман P Кинетико-динамическая модель доменного процесса Стационарное состояние//Черные металлы. 1975 № 10. С 8- 16.

102. Filden С J , Wood В.J. A dynamic digital simulation of the blast furnace//J. Iron and Steel Inst 1965 v206, № 7, P 650-658 (Экспресс-информация ВИНИТИ Черная металлургия, 1968 №40 С 9-31 реф 201)

103. Новые элементы в методах анализа доменного процесса /В С Шаврин, А Н Дмитриев, Д. 3 Кудинов, С В Шаврин//Изв. вузов. Черная металлургия, № 1, 2003 г С 11-13

104. Дмитриев А Н Разработка и внедрение метода аналитического исследования доменного процесса на основе комплекса двумерных математических моделей/ Дисс. докторатехн наук//Екатеринбург 1997.

105. Туманов АИ, Доброскок В А, Воложин А.В. Математическая модель газодинамики в зоне плавления доменной печи// Известия вузов Черная металлургия 1987 №3 с 146-147

106. Условия выплавки низкокремнистого чугуна с низким содержанием серы / ИГ Товаровский, Н М Можаренко, В А Белецкий и др //Сталь 1992 -№10 -С 5-8

107. Исследование характеристик кокса на пробах, отобранных из фурменной зоны доменной печи / Inokuchi Kazueoshi е а. // Тэцу то хаганэ, J Iron and steel Inst Jap, 1981 № 12

108. Освоение мощности доменной печи объемом 3200 мЗ / М.Д. Жембус , Н.С Антипов, Н М Можаренко и др // Опыт эксплуатации доменных печей объемом 3000 мЗ и более М,1982 С 75- 83.

109. Опытные плавки на доменной печи объемом 2000 мА при снижении содержания мелочи в шихте / 3 И Некрасов, М Т. Бузоверя, И А Прокофьев // Сталь• 1981 -№ 1 -С 25-27

110. Сырьевые условия работы доменной печи объемом 5000 м3 Гладков НА., Костенко Г С , Гребенкин НА и др. // Опыт эксплуатации доменных печей объемом 3000 м3 и более М., 1982 с 14-17

111. Роль шихты в регулировании доменного процесса. / A. Ghiglion, М. Giuli, D Agumo // HF Congr.md fonet. hautfourneau theor et prat., Aries, 2-4 jum, 1980, Vol 3 SI,s.a 1У 3/1-1УЗ/20

112. Повышение качества чугуна за счет стабилизации состава шлака / Б П Довгалюк, Б.В. Щербицкий, НМ Ярошенко и др. // Металлургическая и горнорудная промышленность 1978 № 3, с 3-4

113. Товаровский И Г Аналитическая оценка влияния колебаний состава шихты и параметров плавки на показатели работы доменной печи // Совершенствование технологии доменного производства М., 1988 С. 65-71

114. Цымбал В П Математическое моделирование металлургических процессов -М Металлургия, 1986 240 с

115. Солодовников В.В. Статистическая динамика линейных систем автоматического управления М Физматгиз, 1969.- 655 с

116. Первачев С В, Валуев А А, Чиликин В М Статистическая динамика радиотехнических следящих систем М Сов радио, 1973 - 488 с

117. Ребеко А Ф , Мкртчан JI С , Бесфамильный В.В Исследование теплового состояния доменной печи как объекта автоматического управления// Сталь, 1969, -№8, с 679-682

118. Гиммельфарб А А, Ефименко Г Г Автоматическое управление доменным процессом. -М Металлургия, 1969 -309 с

119. Исследование динамики канала «влажность дутья-содержание кремния в чугуне» / И Ф Курунов, В А Доброскок, МП Зимина и др. // 1981 8 с Библиогр 2 наз (Рукопись деп В Черметинформации 03 03.82, N 1542 чм-Д88 (рус )

120. Суханов Е JI, Загайнов С А , Новокрещенов С.А Использование тестовых информационных сигналов для настройки модели теплового режима доменной печи //Изв Вузов Чер металлургия 1986 №8 с 156

121. Yagi J Математические модели доменной печи // Tetsu to hagane. J. Iron and Steel Inst Jap , № 10, т 69, 1983. С 1241-1249.

122. Кинетическая и динамическая модель доменного процесса / JL Богданди, Е Ферсбер X Реллермайер и др // Экспресс информация ВИНИТИ Черная металлургия 1972 вып 9, с 22- 27 реф 43.

123. Шур А Б, Шур Ю А Математическая модель для исследования динамических характеристик доменного процесса // Проблемы автоматизированного управления доменным производством Темат сб науч тр Киев, 1977 с 58-67

124. Готлиб А Д., Ефименко Г Г , Гиммельфарб А.А. Основы автоматического регулирования доменного процесса // В кн. Доменный процесс по новейшим исследованиям -М Металлургиздат, 1963 С 285-295

125. Маханек Н Г Критический разбор способов расчета и использования данных теплового баланса доменной плавки // Форсирование доменной плавки Труды научной конференции по теоретическим вопросам металлургии чугуна М Металлургиздат, 1963 -с 159-168

126. Мишар Ж. Тепловые балансы и теплообмен в доменной печи М. Металлургиздат, 1963 - 151 с

127. Похвиснев АН Управление доменным процессом по изменению состава колошникового газа // Теория и практика металлургии. 1939. -№ 8 - с. 15-19

128. Похвиснев А Н, Воловик ГАК вопросу о регулировании хода доменной печи по анализу колошникового газа // Научные исследования в помощь доменному производству (сборник трудов). Днепропетровское книжное издательство - 1960 -с 107-114

129. Доброскок В А Программно-измерительный комплекс для шахтных металлургических печей. Автореферат дисс доктора технических наук. М: МИСИС, 1994 74 с

130. Похвиснев А Н , Рожавский J1 И., Жилкин Н К К вопросу об автоматизации доменного процесса//Сталь 1963 -№ 10 -С 875-878

131. Похвиснев А Н , Курунов И Ф , Юсфин Ю С К вопросу о расчете показателей теплового состояния доменной печи Сообщение 1 // Известия вузов Черная металлургия 1966. -№ 7 - С. 25-29

132. Поос А, Видаль Р , Люкерс И. Система регулирования хода доменной печи с помощью вычислительной машины // Автоматизация в черной металлургии-Сборник трудов международного конгресса (перевод с англ ) -М Металлургия, 1969 -с 188-205.

133. Довгалюк Б П Взаимосвязь между расчетным показателем доменного процесса и составом чугуна // Известия вузов. Черная металлургия -1966 -№5 -с. 3135

134. Сорокин В.А Комплексная автоматизация доменных печей М.: Металлургиздат, 1968 - 279 с

135. Сорокин В А Комплексная автоматизация доменных печей // Форсирование доменной плавки Труды научной конференции М Металлургиздат - 1963 - с 264-268.

136. Влияние условий протекания процесса на динамические характеристики доменной печи / Н Ш. Гринштейн, А К Тараканов, В А Шатлов и др. // Металлургия и коксохимия Киев- Техника. - 1977 - Вып. 53 - С. 61-63

137. Fielden С J., Wood В. J. A dynamic digital simulation of the blast furnace // J. Iron and Steel Inst. 1968, 206. - №7 - P 650-658 Экспресс-информация ВИНИТИ Черная металлургия - 1968 -№40 -Реф 201.-С. 9-31.

138. Ицкович Э Л Статистические методы при автоматизации производства М Энергия, 1964 - 192с.

139. Исследование динамики доменного процесса / В.А Улахович, ЕИ. Райх, Шоленинов В.М и др // Сталь. 1975 - № 1. - С. 9-14

140. Маковский В А Динамика металлургических объектов с распределенными параметрами —М. Металлургия, 1971 —384 с.

141. Van-Vloten // Stahl und Eisen 1893 - S 27 (H. Wedding Ausfuhrt Handbuch-BIII-S 268-270)

142. Kinney S. P The blast-furnace stock column // Techn. Pap. 442. - 1929. Перев «Домез» - 1930 - кн. 3,4,6

143. Lennmgs W Gestell und Rastuntersuchung emes Hochofens unter besolderer Beruck-sichtigung der Ferbrennungsverhaltnisse von den Blasformen // Arch fd Eisenhuttenwes -1928 Marz - 540 St UndEis - 1928 - 1077

144. Kinney S P , Royster P , Joseph T b-o blast furnace reactions // Techn Pap. -391 -1927.

145. Kinney S. P The blast-fumace stock column // Techn. Pap 442 - 1929 Перев «Домез» - 1930 - кн 3,4,6

146. Козлович ИЗ., Якубцинер НМ., Горелик И.А Температура, состав газа, чугуна и шлака на уровне фурм в горне доменной печи № 1 магнитогорского завода// Советская металлургия 1937. - № 5. - с 35

147. Некрасов З.И Влияние подвода дутья и количества его на окислительную зону в горне доменных печей // Теория и практика металлургии 1 936 - №7 -с 27

148. Некрасов 3 И К вопросу о дутьевом режиме доменных печей // Теория и практика металлургии 1938 -№4 - с 10.

149. Торопов Е.В Анализ уравнений динамики фурменной зоны доменной печи Изв.вузов, ЧМД979, № 2, С 125-127.

150. Торопов Е.В , Сажнев Н Н. Периодические процессы при сосредоточенном вводе газового потока в слой дисперсного материла. Инженерно-физический журнал, 1979, №1, С 98-103.

151. Влияние циркуляции кокса на процесс горения в доменных печах / И П Бардин, М Я Остроухов, Л 3 Ходак, Л.М Цылев // Известия АН СССР ОТН 1955 - № 1

152. Маханек НГ, Онорин ОП, Коновалоыв К. Д., и др ./Исследование зон циркуляции кокса у фурм доменной печи //Сталь, 1975, № 7, с.588-590

153. Торопов Е.В. Динамика тепло-массообмена в процессах получения и применения в доменном производстве высокотемпературного дутья. Дисс Докт Техн Наук Магнитогорск МГМИ, 1978 318 с

154. Торопов Е В О динамике тепломассообменных процессов в фурменной зоне доменной печи Изв вузов, ЧМ, 1978, № 4, С.29-35

155. Торопов Е В Анализ уравнений динамики фурменной зоны доменной печи Изв вузов, ЧМД979, № 2, С 125-127

156. Ешар Р , Бредегефт Р , Маврудис М. И др // "Черные металлы", 1971, № 12, с 3-17

157. Коновалов К Д , Грузинов В К , / Исследование зон горения в доменной печи // Труды Уральского политехнического института им. С М Кирова, 1960, №105, с 18-19.

158. Ходак JI3 Форма и размеры зоны горения в доменной печи /Тр Ин-та металлургии им А.А Байкова, 1953, № 3 , с 69-86

159. Цилев JI М , Остроухов МЯ , Ходак JI 3 Процесс горения кокса в доменной печи -М Металлургиздат, 1960 -100 с

160. Фиалков В С, Плицын В Т Кинетика движения и характер горения кокса в доменной печи М Металлургия, 1971 - 288 с

161. Моделирование зоны циркуляции и процессов движения материалов в области фурм / Р Ешар, В Петке, К -П Элерт, М Мавроудис // Черные металлы -1974 № 7 -С 3-9.

162. Дур нов В К , Бабушкин Н М / Исследование фурменной зоны доменной печи на холодной модели // Сталь. 1981. - № 2. - с.25-28

163. Исследование движения материалов в области фурм доменной печи с помощью эндоскопа / М Гройель, Ф В Хильнхюттер, X. Кистер, Б. Крюгер // Черные металлы-1974-№12-е 9-15.

164. Торовов ЕВ. Развитие гипотезы БИКитаева о динамических процессах в фурменной хзон доменной печи Вестник Уральского государственного технического университета-УПИ, 1982г С. 111-114.

165. Информационные системы в металлургии НА Спирин, Ю В Ипатов, В И Лобанов, В А Краснобаев, В В.Лавров, ВЮ Рыболовлев, В С Швыдукий, С А Загайнов, О.П Онорин Под ред Н А.Спирина -Екатеринбург Уральский государственный технический университет, 2001 617 с.

166. Лялюк В П. Современные проблемы технологии доменной плавки. -Днепропетровск Пороги, 1999 164 с

167. Маханек НГ , Онорин ОП, Коновалов К.Д. и др Исследование зон циркуляции у фурм доменной печи/ Сталь, 1975 № 7 с 588-591

168. Рамзин Л К. Газовое сопротивление слоев сыпучих материалов // Известия теплотехнического института Вып.7 (20).- 1926.

169. Fumes С С Flow of gases through beds of broken solids // Bulletin 307 bureau of Mines -USA 1929 -P 1-139 Реф Домез - 1932. -№ 8-9.

170. Захаров АГ, Торопов ЕВ Газодинамика и тепломассообмен в металлургических шихтах Алма-Ата- Наука, 1988.116 с.

171. Щедрин В М Теория доменной плавки под давлением // М. Металлургиздат 1962 -454 с

172. Жаворонков НМ Гидравлические основы скрубберного процесса и теплопедачи в скрубберах -М изд Советская наука, 1944 236 с

173. Грузинов В К, Фиалков ВС О характере связи между количеством и давлением дутья, подаваемого в доменную печь // В сб. «Доменный процесс по новейшим исследованиям» / М • Металлургиздат, 1963 .-с 103-111.

174. Манчинский В Г Влияние давления газа на потерю напора в слое материалов доменной шихты // Тр ЛПИ Вып 212. Л 1960. - с. 92-107

175. О пределах форсировки доменной плавки / И.Г. Товаровский, МА. Суконник, Р Д Каменев и др // Металлург 1964. - № 5. - С. 5-9.

176. Кинни С П. Движение шихты и газов в доменной печи // Домез -1930,- № 4-с51-76 № 5 С 89-106, № б - С 92-106, №7 - с.83-103

177. Ergun S Fluid flou through packed columns // Chemical Ingmeennmg Progress/ Vol48 № 2 - February, 1952

178. Богданди Л А, Энгель Г.Ю Восстановление железных руд М Металлургия, 1971 -520 с

179. Blast Furnace Aerodynamics / Ed by N. Standish // Wollongong. 1975 -220p. 194. Газодинамика и теплотехника доменного процесса/ Р Ешар Р.Бредегефт, М Маврудис и др // Черные металлы - 1971. - № 12. - с. 1-40

180. Торопов ЕВ, Дмитриева Н.И. О применении методов континуальной механики многокомпонентных сред к слоевому процессу в доменной печи Магнитогорск, 1982 10 с. Деп. в институте Черметинформация 06 05 1982 , № 1607

181. Торопов Е.В., Дмитриева НИ Газо-гидродинамика слоевого процесса и профиль доменной печи// Изв вуз ЧМ, 1985, №8. С. 25-28

182. Швыдкий , ВС, Гордое Я.М, Ярошенко ЮГ /О газораспределении в шахтных печах при нелинейном законе сопротивления// Изв. Вузов. Черная металлургия, 1974 №8, с. 137-142

183. Русаков П Г , Русанов И.Ф., Дорофеев В.Н. некоторые особенности движения газов через слой шихтовых материалов // Изв Вузов Черная металлургия 1983 № 111. с 27-32

184. Гордон Я М., Максимов Е В , Швыдкий В.С Механика движения материалов г газов в шахтных печах Алма-Ата- Наука, 1989 - 144 с.

185. Колесанов Ф Ф Движение газов через слой кусковых материалов М. Металлургиздат, 1956 - 88с

186. Товаровский ИГ, Лялюк В.П, Эволюция доменной плавки, Днепропетровск Пороги, 2001 -424 с ,

187. Тарасов В. П Газодинамика доменного процесса.-М Металлургия, 1982 224 с

188. Гиммельфарб А.А, Котов К.И Процессы восстановления и шлакообразования в доменных печах. М. Металлургия, 1982 - 328 с.

189. Доменное производство Справочное издание В 2-х т Т 1 Подготовка руд и доменный процесс/ Под редакцией Вегмана Е Ф М . Металлургия, 1989 - 486 с

190. Фазовые превращения материалов при доменной плавке И Д. Балон, И 3 Буклан, В Н Муравьев и др М Металлургия, 1984. — 152 с.

191. Френкель Я И Тепловое движение в твердых и жидких телах и теория плавления, //М ВСНИТО-1936. 235 с

192. Вязкость и минералогичческий состав доменных шлаков / И П Бардин, Л М Цилев, А В Пуднева, А М Чернышев М Из-во АН СССР 1951 - 214 с

193. Андронов ВН, Чикин БВ, Нестеренко С В./Жидкие доменные шлаки -Металлургия 1977- 127 с.

194. Остроухов МЛ Состав и свойства первичных шлаков // Металлург. 1956 №10-с 61-72

195. Васильев В.Е Доменная плавка на устойчивых шлаках Киев Гос издательство технической литературы УССР, 1956 - 260 с

196. Остроухов МЯ. Процесс шлакообразования в доменной печи М. Металлургиздат, 1963 - 223 с

197. Цылев JI М. Восстановление и шлакообразование в доменном процессе -М Наука, 1970 158 с

198. Рулла Н.В Исследование вязкости натуральных шлаков // Домез. 1935 - №10 -С 18-33 Теория и практика металлургии. 1936 - № 1 - С. 53-76; - 1937 - №11

199. Свойства жидких доменных шлаков / В Г Воскобойников, Н.Е Дунаев, А Г Михалевич и др М Металлургия, 1975 - 184 с

200. Жило Н J1 Формирование и свойства доменных шлаков М Металлургия, 1974 - 120 с

201. Андронов В Н, Чекин Б. В , Нестеренко С. В. Жидкие металлы и шлаки —М Металлургия, 1977, — 126 с

202. Цылев JIM К вопросу о первичном шлакообразовании в доменных печах // «Проблемы металлургии» М • Изд АН СССР, 1953 С 36-38.

203. Воловик Г. А, Гор штейн ИИ К вопросу о температурах размягчения руд и агломератов // Научн тр. Днепропетровского мет ин-та. Харьков-Москва, 1952

204. Гартман Ф О вязкости металлургических шлаков // Советская металлургия -1934 № 8-9 Влияние различных составляющих доменных шлаков на их вязкость // Stahl und Eisen - 1938 - № 38 Реф. Сталь. - 1938 - № 12

205. Остроухов МЯ Исследование температур каплеобразования первичных доменных шлаков // Металлург 1937 - № 4 - С 80-90

206. Семик И П. Вязкость магнитогорских доменных шлаков // Советская металлургия 1938 -№ 2

207. Опытная плавка с уменьшенным выходом шлака / Н.Н Бабарыкин, А.Л Галатонов, И И. Сагайдак и др. // Сталь 1964 - № 12 - С 1069-1079.

208. Металлургическая переработка железных руд с глиноземистой пустой породой / Под ред. Вегмана Е Ф., Гупты С.К , Литвиненко В.И. М • Металлургия, 1990 - 367 с

209. Влияние фазового состава и основности на температурный диапазон размягчения агломератов /ЮМ Потебня, С А Гаврилко, И А Строителев и др // Сталь 1973 -№10-С. 879-882

210. Sasaki М , Опо К , Suzuki A. Formation and Melt-down of Softening-Melting Zone m Blast Furnace // Trans Of the Iron and Steel Inst Jap 1977. - Vol 17 - № 7 - P 391-400

211. Гуденау Г.В , Крайбих К, Номия Е Влияние пластичной зоны на распределение газового потока в доменной печи // Черные металлы 1979 - № 22 -С 7-13

212. Гуденау Г.В, Крайбих К, Номия Е. Модель для исследования газопроницаемости столба шихты с пластической зоной и без нее // Черные металлы 1980 -№ 9 - С 21-26.

213. Гладков Н А , Нестеров А С Процессы в слое железорудных материалов при его нагревании // Известия АН СССР Металлы 1987 - № 3 - С 9-10

214. Testing Method of High-temperatureProperties of Blast Furnace Burdens / Y Yamaoka, H Hotta, S Kajikawa // Trans of the Iron and Steel Inst. Jap 1982 -Vol 22 - № 7 -P 164-171

215. Clixby G. Influence of softening and Melting Properties of Burden Materials on Blast Furnace Operation // Ironmakinf and Steelmaking 1986. - Vol 13 - № 4 - P 169-175

216. The Melt-down Properties of Blast Furnace Burdens / К. Ono, К Yamaguchi, A Shigemi//Trans of the Iron and Steel Inst Jap 1980 -V20 - № 7 -P.357-366

217. Etude exepenmentale du ramollissent et de la fusion de l'agglomere dans le haut fourneau / R-Braconmer, J B. Guillot, A.Rist // Revue de Metallurgy. С IT 1980 - № 7 -S. 561-576

218. Исследование физико-механических свойств окатышей ЦГОКа и работа доменных печей с применением их в шихте / И.З. Буклан, В Н Андронов, И.Д. Балон и др // Металлургия чугуна. Сб трудов. М.: Металлургия. - 1970. - Вып 18 - С 81-91

219. Чернышев А. М Вязкость и минералогический состав первичных доменных шлаков Автореф дисс канд техн наук. М, 1952.

220. Металлургическая оценка Качканарских окатышей и освоение технологии доменной плавки на них / В М Антонов, А А. Фофанов, В В Качула и др // Сталь -1972 -№8-С 681-688

221. Полянский Г А, Воловик А В , Аносов В.Г Влияние различных факторов на величину перепадов статического давления газов по высоте доменной печи // Металлург. 1967.-№ 1 -С 7-10

222. Манчинский В. Г Зайцев А. Ф Исследование движущихся перед фурмой материалов на объемной гидравлической модели. //Сталь, 1960 № 9 С 774-779

223. Балон И Д., Буклан И 3 , Муравьев В Н и др Фазовые превращения материалов при доменной плавке М. Металлургия, 1984. 152 с

224. Osborn Е F , Devnes R. С., Gee К . Н., Kroner Н. М. J. Metals 1954 V 6, № 1 Р 33—45 1955, № 2, С. 22^13

225. Особенности доменной плавки титаномагнетитовых руд/ С В Шаврин, В В Фролов И Н Захаров и др //Сталь 1966- № 9 - С 392-397

226. Леонтьев Л.И., Утков В.А К вопросу о проведении высокооснвных агломератов в процессе восстановления и плавки. Труды инститтута металлургии УФАН СССР, 1966 Вып 13 С 38-47

227. Кацман В X Емельянов В А Никифоров В.Н. Исследование влияния процессов восстановления и науглероживания на температурный интервал плавления железорудных материалов // Металлургическая и горнорудная промышленность 1983-№1 С 3-4

228. Кацман В X Емельянов В А. Складановский Е Н Влияние высокотемпературных свойств железорудных материалов на показатели восстановительнойй и тепловой работы доменной печи/ Металлург 1985- №5 -С 32-33

229. Mac Caffery R S , Zonng С Н., Cof J. N. and all. Trans Ai-nenc Inst. Mining and Metallurgy, Eng„ 1932, V 100, P 64—100.

230. Machm J S , Tin Boo Jee, Hanna D 9., 3 Amer Cer Soc , 1945 V 28 № 11 P 310—316, 1948, V 31, № 7 P 200—204, 1952, V 35' № 12' P 322—325, 1954, V 37, №4 P 177—186

231. Никитин Г M Формирование вязкопластичной зоны как способ эффективного управления доменным процессом Дисс доктора техн. наук Темиртау КМИ. 1996 243 с

232. Шлаковый режим доменных печей. Н Л. Жило, Д. И" Большакова, М Я Остроухов и др —М. Металлургия. 1967. С 149—168.

233. Захаров Н И., Фролов В В., Ипатов Б.В , Шаврин С В Гидродинамика шлака в коксовых насадках //Восстановление, теплообмен и гидродинамика в доменном процессе Свердловск-Металлургия, 1970 С. 71—114

234. Бондаренко П К. Выбор оптимальных доменных шлаков на основе комплексного исследования их физико-химических свойств. Автореф. дисс канд техн наук Днепропетровск, 1982

235. Ефименко Г Г , Гиммельфарб А. А , Левченко В Е Металлургия чугуна — Киев В ища школа, 1981 г —495 с

236. Кацман В X, Шатоха В И., Емельянов В А Ментодика оценки высокотемпературных свойств железорудных материалов. // Известия вузов черная металлургия 1985 №11, С 131-132.

237. Копырин И.А., Борц Ю.М., Ярхо Е.Н. Оптимальная основность агломерата и окатышей // Информация института «Черметинформация». -1972. Сер 3. - Вып.4 -27 с

238. Изучение скорости движения материалов в верхней части доменной печи -Паршаков Б М ,Бабушкин Н М., Тимофеев В Н //Теплотехника доменного и агломерационного процессов Об науч,тр ВНИИМТ.-Москва 1966. - С. 17-19.

239. Исследование распределения скоростей газа в доменных печах ММК,/ Ю Н Овчинников , Ю В Яковлев В Б. Щербатский и др.// Сталь<- 1978 №5 -С 391395

240. Петренко В А Довшов В Н , Терещенко Н.В. К вопросу о газораспределении и рудной нагрузке в доменной печи //Экономия кокоа в доменных печах Сбтематич, отраслевой,- 1986. -С.39-44.

241. Higuchi М., Kuroda К, Nakatani С. Operation of blast furnaces at Fukuyama works Nippon Kokan К К. // Iron and Steel Eng 1974 - V 51 - № 9 - P 44-50

242. Опыт повышения степени использования восстановительных газов в доменных печах Экспресс-информация / В М Федченко, Л.Я Шпарбер, И Г Товаровский и др // Черная металлургия (по материалам межзаводской школы) Институт «Черметинформа-ция»,1984 -45с

243. Апарин Б В , Грузинов В К, Грузинов В В О связи между распределением материалов на колошнике и температурным полем в шахте доменной печи // Известия вузов Черная металлургия 1968. - №2 - С 27-31.

244. Мойшелис П.Л, Швыдкий В.С , Ярошенко Ю Г. Расчет распределения колошникового газа и шихтовых материалов по сечению верхней части доменной печи / Известия вузов Черная металлургия -1971. № 10 - С 148-151

245. Товаровский И Г, Бондаренко В И Методика оценки радиальной неравномерности работы газового потока в доменной печи // Металлургия и коксохимия (межвузовский сборник) Киев Технжа - 1975 -№43.-С 29-36

246. Бугаев К М Распределение газов в доменных печах М * Металлургия 1974 - 176 с

247. ЗенковР Л Механика насыпных грузов.-М.-Машиностроение, 1964 -251 с

248. Малахов Г М Выпуск руды из обрушенных блоков -М .Металлургиздат, 1952 -287 с

249. Грузинов В К Управление газовым потоком в доменной печи программной загрузкой -М Металлургиздат 1960 215 с

250. Фиалков Б.С , Грузинов В. К, 0 скорости выхода сыпучего материала из отверстий и форме зоны разрыхления // Изв,ВУЗов, Горный журнал "1961 -т №2 -с 9-20

251. Фиалков Б С , Плицин В Т ,Максимов Е В, Управление истечением сыпучих материалов,- Алма-Ата. Наука. I98I.-I48 с.

252. Куликов В В Совместная и повторная разработка рудных месторождений -М Недра 1972 -326 с

253. Kajiwara Y , Jimbo Т., Joko Т Investigation of Bell-less charging based on full scale model experiments /Transaction Iron and. Steel Institute of Japan, 1984, Vol. 24 , N 10, p 799-807

254. Балхавдаров X,A, Движение и истечение руда при выпуске -JI, Наука 1975 -108с

255. Квапил Р Движение сыпучих материалов в бункерах-М.:Госгортехиздат, 1961 -79с

256. Дженикс Э, Складирование и выпуск сыпучих материалов М Мир, 1968 -163с

257. Максимов Е В , Фиалков Б С , Плицин В Т Истечение сыпучего материала с учетом воздействия газового потока-Известия вузов Черная м еталлургия , 1980 № 12, С 38-41

258. Stendish Н Studies о£ sise segregation m Filling ancL Emptying a Hopper / Powder Technology 1985.-45 -pp 43-56

259. Сегрегация агломерата в бескону оном загрузочном устройстве доменной печи /Фукутаке Т , Фудяиита Т, и др // Кавасаки сэйтэцу тахо,-1982 -14 »М -С 1-11-РЖ Металлургия -1983 -5BI68,

260. Пазюк М Ю Грановский В И Исследование сегрегации шихты в приемных бункерах агломашин //Изв ВУЗов. Черная метал-лургия -1983.-№6-С, 127-129

261. Пазюк М Ю , Гранковский В И ,Туровцев Г В Особенности формирования слоя полидидиспереных сыпучих материалов.//Из ВУЗов. Черная металлургия -1983.-№3C 13-16

262. Паэюк МЮ, Моделирование процесса движения сыпучих материалов в технологических агрегатах.//Известия ВУЗов. Черная металлургия,-1986 № 2,-С 120-124

263. Русаков П. Г,Русанов И JI, Морозов В.Г Исследование закономерностей распределения неоднородного сыпучего материала по откосу .//Изв ВУЗов. Черная металлургия -1985,-№6 С 15-19.

264. Исследование распределения материалов перед задувкой доменной печи объемом 2300м3 /Н,И Красавцев, К М Бугаев, Н С Маэуркевич и др //Сталь,- 1968 -№6 -С 106-111

265. Распределение материалов на колошнике доменной печи объемом ЗОООм /В JI Покрышкин, Ж Е Слепцов, ФД.Адмакин и др //Черная металлургия. -1972 -№ 1 С 37-40

266. Исследование распределения материалов в рабочем пространстве доменной печи объемом 5500м перед ее задувкой. /В.А Улахович, ИММожаренко, А П Котов и др, //Сталь,-1987 -№5 -С, 18-23

267. Тарасов В,П Загрузочные устройства шахтных печей,- М. Металлургия, 1974 -312 с

268. Кондо М Регистрация сегрегации шихты по окружности доменной печи 1У, Теоретический анализ сегрегации шихты в доменной печи с бесконусным засыпным аппаратом системы «Поль Вюрт»/Тэцу то хагана- 1982.-68.-М1.-С 703-РЖ Металлургия,- 1983.-3B285.

269. Торопов Е В , Дмитриева Н И Описание движения материалов с позиций континуальной механики многокомпонентных сред// Теория и практика современного доменного производс-тва. Материалы Всесоюзной конференции Днепропетровск- ДМЕТИ, 1983 С 85-86

270. Управление сегрегационными процессами в весовом бункере щихтоподачи как резерв снижения удельного расхода кокса. /Е J1 Клоцман, Н Г Иванча, Н М Можаренко и др //Экономия кокса в доменных печах «М. Металлургия, 1986,-С 58-61

271. Сегрегация агломерата в бесконусном загрузочном устройстве доменной печи /Фукутаке Т и др„ //Кавасаки сэйтэиу гихо-1982- №4 -С 1-П. РЖ Металлургия -1983. -5BI68.

272. Дауинага J1 Сегрегация шихты в бункерах беоконусного загрузочного устройства доменной печи/Тэцу то хаганэ 1986,-72 № 12- С 913 - РЖ Металлургия - 1987.- 5B2I7.

273. Фиалко М.Г., Лукас В,А К построению математической модели процесса усреднения руда в бункере обогатительной фабрики //Сб научи.тр/СТИ -Свердловск 1975 -вып 113 -С 9-12

274. Фиалко М,Г. Параметры процесса разгрузки бункеров обогатительных фабрик//Изв. ВУЗов, Горный журнал.-1983 №6 -С 122-124.

275. Панич Ю В, Пайкин М 3 Математическая модель загрузки и истечения сыпучих материалов из накопительных емкостей о целью усреднения руд,//Обогащение руд, -1977 -№ 3-С 6-10.

276. Kedderman R,M, Tueun U, A kinematic model for flow of granular materials / Powder Technology,- 1979 -22 -p 243-253.

277. Формирование свойств насыпной массы доменного железорудного сырья / В А Улахович , А П Котов., В И Нетронин и др //Сталь,- 1986.-№ 5—С II-I8

278. Панич 10,В., Пайкин МЗ. Оптимизация процесса усреднения при пульсирующем режиме работы бункера в условиях сегрегации руда при загрузке /Известия ВУЗов Горный журнал. 1980 № 10 —С IIO-II7

279. Усреднение гранулометрического состава порций агломерата на доменном конвейере /Е Я Клоцман, Н.Г Иванча, Э А Лепепило, Э.А. Шепетовский и др. // «Металлург» 1984 №10 С 12-13

280. Исследование порозности многокомпонентных шихт /Ковшов В Н , Палаганов А И ,Остяков В Г и др //Металлургия и коксохимия, 1977 -вып.53 -С 34-37

281. Изучение загрузки многокомпонентных материалов в бункер. Кокубу С Сато К , Ониси Ю и др //Гэцу то хаганэ,-1984 -М,- С 59

282. Использование железорудных окатышей в шихте доменных печей /А К Тараканов Б В Бочка, С ВЛемченко и др / /Металлург.- 1985 -№9 -0.9-П

283. Рациональное распределение шихты на колошнике доменной цечи большого объема./А К. Тараканов, Н.Ш Гринштейн, С 3. Немченко и Др / /Металлург -1985 №1 -С 9-II

284. Большаков Н Н, Эарамбо А.Ю Траектории движения шихты в колошниковом пространстве современной доменной печи//Черная металлургия,- 1985 №20-С 35-37

285. Калинин АП Стабилизация теплового состояния доменной печи за счет совершенствования системы загрузки. Дисс кандидата техн наук Свердловск 1988 133 с

286. Разработка математической модели с переменной структурой дляг анализа и прогноза показателей работы доменной печи на основе отчетных данных /Загайнов С А,Гилева Л Ю, Ярошенко Ю Г., Суханов ЕЛ// Известия Вузов,черная металлургия, 1993 ,№ 4 С 51-55

287. Розенвассер Е Н, Юсупов Р М Чувствительность систем автоматического управления Л , «Энергия», - 1969. 208 с

288. Товаровский И Г, Бондаренко В И. Интенсивность хода и удельный расход кокса в современных и перспективных условиях доменной плавки// Сталь.-1978. №3 С 203-206

289. Методы оценки минимально допустимого удельного расхода кокса при конкретных условиях доменной плавки./ Онорин О.П, Загайнов С А, Суханов Е Л , Гилева Л Ю // Библ указатель ВИНИТИ "Депонированные научные работы" 1990, №6 стр.134

290. Бабарыкин Н Н/ Анализ восстановительных процессов в доменных печах ММК в 1950-1972 гг / Сталь, 1973, № 11, С 982-977

291. Влияние изменения богатства железорудного сырья на тепловое состояние доменной печи и расход кокса./ Стефанович М.А., Ваганов А И, Баертуев А А //«Изв Вузов. Черная металлургия», 1973, № 4,С 25-28.

292. Исследование температурных полей в доменных печах ММК /Китаев Б. И., Новиков В С , Спирин Н А и др -Известия вузов, Черн Металлургия, № 2, С 2528

293. Возможности экономии кокса при изменении распределения температур в доменной печи /Китаев Б И, Овчинников Ю Н, Бабарыкин Н Н и др//-Сталь, 1981, №7, С 5-7

294. Корн Г, Корн Т Справочник по математике для научных работников и инженеров//М Наука, 1974 832 с.

295. Анализ нелинейности характеристик доменного процесса / Гилева ЛЮ, Загайнов С А , Ярошенко Ю Г и др //Изв Вузов Чер металлургия 1994 №8 С 66-68

296. Гришкова А А, Френкель ММ -Моделирование засыпи шихты на колошнике доменной печи Бюл Ин-та «Черметинформация», 1978, № 9 (861), С 15-17

297. Гришкова А А, Френкель М М., Вегман Е Ф-Кправление загрузкой доменных печей М «Черметинформация», Серия «Автоматизация металлургического производства», 1981, вып.4

298. Введение в системный анализ теплофизических процессов металлургии/ НА Спирин, В С Швыдкий, В И.Лобанов, В В.Лавров Екатеринбург Уральский государственный технический университет, 1999. 205 с.

299. Солодовников ВВ, Бирюков ВФ, Тумаркин В И Принцип сложности в теории управления -М.- Наука, 1977 344 с.

300. Суханов Е Л, Ярошенко Ю Г Загайнов С А Особенности идентификации сложных технологических процессов // IX Всесоюзное совещание по проблемам управления Москва 1983 С 148

301. Новокрещенов С А., Суханов ЕЛ, Загайнов С.А Оценка точности идентификации динамических характеристик доменной печи // Изв вузов Черная металлургия 1985. №6 - С 187

302. Дейч A.M. Идентификация динамических объектов -М Энергия, 1979 -240 с.

303. Антипов Н С , Шепетовский Э А., Капорулин В.В., Урбанович Г И Состав жидких продуктов плавки по ходу выпуска// Вопросы производства чугуна в доменных печах -М Металлургия , 1984 -С 31-34.

304. Калинин А П Загайнов С А ,Гилева JIЮ. 4 Онорин О П Физико-механические,физико-химические и газодинамческие характеристики смеси агломерата и окатышей Известия Вузов,черная металлургия, 1992 ,№

305. Пельцвергер В В О "слабости" перекрестных связей одного класса многосвязных систем// Управление многосвязными системами- ч 2 М. Изд-во Института проблем управления. 1973.-С.108-110

306. Применение обобщенных параметров для построения многосвязной системы управления тепловым состоянием современных доменных печей / Суханов Е Л , Загайнов С А , Китаев Б И и др // Сб. «Управление многосвязными системами», ч 2 М Изд ИПУ,1973 С 47-49.

307. Суханов Е Л , Ярошенко Ю Г., Загайнов С А Особенности идентификации сложных технологических процессов // В кн Труды IX Всесоюзного совещания по проблемам управления, Москва-Ереван, 1983, С 148.

308. Сульман Л А Суханов Е Л Загайнов С А. Актуальные проблемы и перспективы развития способов управления доменной плавкой // В кн «Теория и практика современного доменного производства» Днепропетровск изд ДМетИ, 1983

309. Калинин АП , Загайнов С А Ярошенко Ю.Г Математическая модель для оценки качественных характеристик потока шихтовых материалов при их циклической загрузке и выгрузке из бункера //Известия вузов, черная металлургия, 1985, №8, С 95-98.

310. Суханов Е Л., Загайнов С А., Новокрещенов С.А. Выбор интервала дискретизации при описании возмущенного режима доменной плавки // Известия Вузов, Черная металлургия, 1986,№ 2, С. 153.

311. Алгоритм проверки достоверности информации о параметрах дутья и колошникового газаУ Суханов Е JL, Загайнов С А , Сульман JI.A. и др. // Известия вузов, Черная металлургия, 1988, № 6, С 118-121

312. Определение положения зоны коггезии методом моделирования / Суханов Е JI, Мойкин В И , Загайнов С А. и др //Сборник трудов 8-ой Международной конференции доменщиков "Витковице 89" т.2, Острава, Чехословакия, 1989 С.98-101

313. Решение технологических задач доменного производства с использованием вычислительной техники /Загайнов С А ,Ярошенко Ю Г Суханов Е JI и др // Материалы международного конгресса Тула 1992 г С 38

314. Загайнов, С А, Онорин О П Гилева Л Ю и др /Проблемы получения качественного чугуна из руд Северопесчанского месторождения// В сб Международная научно-техническая конференция Уральская металлургия на рубеже тысячелетий Челябинск изд ЮУрГУ, 1999, С 56.

315. Способ доменной плавки титансодержащего железорудного сырья Патент Российской Федерации № 2159288 от 20 ноября 2000 года

316. Разработка и внедрение математического и программмного обеспечения для гибких технологических режимов работы доменных печей/ Загайнов С А.,Онорин О П, Гилева Л Ю и др//Сталь, 2000 №9 С 12-13

317. Современная автоматизированная система доменной плавки/ Краснобаев В А , Рыболовлев В Ю ,Спирин Н.А., Загайнов С А., Гилева Л Ю // Сталь 2000 №9, с 7-10

318. Способ доменной плавки титансодержащего железорудного сырья Патент Российской Федерации № 2159288 от 20 ноября 2000 года /Баков А А , Баков А В , Волков Д Н , Гилева Л Ю , Загайнов С.А , Онорин О.П., Сергиенко И А

319. Способ доменной плавки Патент Российской Федерации № 2176271 от 27 11 2001 г Амдур AM, Брук ЛБ, Волков ДН, Загайнов С.А., Майер А А., Максимов А А , Мухатдинов М.Х., Онорин О П , Соколов В П , Щербаков В О

320. Мойшелис П Л, Суханов Е Л , Трахтенберг Б Ф , Загайнов С А Особенности теплообмена в противотоке при переменном коэффициенте теплообмена// Механика Куйбышев Изд Куйбышевского политехнического института, 1972, С 53-57.

321. Суханов Е.Л, Кожуркова Л П , Загайнов С А Термодинамические свойства колошникового газа// Тепло- и массообмен, т VII, Минск' Изд ИТМО, 1972, С 7780

322. Суханов Е JI, Сульман JIА , Загайнов С А. Основные принципы построения автоматизированной системы контроля и управления доменным процессом // Проблемы автоматиз упр. Доменным производством Киев Изд. Института автоматики, 1973, С 6-9

323. Суханов Е JI, Китаев Б И, Загайнов С.А. Доменная печь как объект контроля и управления // Проблемы автоматиз. упр. Доменным производством. Киев- Изд Института автоматики, 1973, С 13-16

324. Китаев БИ, Суханов EJI, Загайнов С А., Кожуркова ЛП К определению температуры потока газа и шихты на границе раздела тепловых зон доменной печи // Теоретические основы металлургии чугуна. М. Металлургия, Изд. МИСиС, 1974, С 72-73.

325. Применение ЭВМ при исследовании методов контроля и управления тепловым режимом доменных печей /ЕЛ Суханов, Б.И Китаев, С А Загайнов, ЛП Кожуркова, Л А. Сульман, П.Л. Мойшелис // Применение ЭВМ в металлургии М Металлургия, 1975, С 33-37

326. Опытно-промышленное опробование алгоритма раздельного контроля теплового состояния верха и низа доменной печи / ЕЛ. Суханов, Б И, Китаев, Л П Кожуркова,, С А Загайнов // Применение ЭВМ в металлургии М Металлургия, 1975, С 59-62

327. Китаев Б И , Дмитриев А Н , Загайнов С А , Суханов Е Л Расчет и анализ статических характеристик доменного процесса // Проблемы автоматиз упр доменным производством Киев-Знание, 1977, С 5-6.

328. Компьютерный метод решения задач управления доменной плавкой в диалоговом режиме / ЕЛ. Суханов, С.А Загайнов, А.П Калинин, ЭА Шепетовский, В В Мадисон // 8-й Международный конгресс доменщиков ВИТКОВИЦЕ-1989, Чехословакия, Острава, 1989, С. 435-436

329. Оценка положения зоны вязкопластичного состояния материалов в доменной печи /ЕЛ Суханов, Э А. Шепетовский, В И. Мойкин С.А. Загайнов и др // Черная металлургия, 1990, №3, С. 52-53

330. Суханов Е Л , Загайнов С А ,Гилева Л Ю. Теплотехническая информационно-моделирующая система доменного процесса // Современные проблемы и пути развития металлургии Тезисы докладов Новокузнецк, Изд CnTMAJ'W, С 109