Технические науки / металлургия

Пазюк М.Ю., Пазюк Ю.М., Иванов В.И., Мосейко Ю.В.

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ УПРАВЛЕНИЯ ПОДГОТОВКОЙ АГЛОМЕРАЦИОННОЙ ШИХТЫ К СПЕКАНИЮ

НА БАЗЕ УВК

Запорожская государственная инженерная академия

Подготовленная к спеканию агломерационная шихта должна удовлетворять требованиям в отношении химического состава (содержания железа и основности), прочности ее окомкованных частиц (допускающей их транспортировку и загрузку на агломерационную машину без разрушения), а также ее фракционного состава.

Качество подготовки шихты можно улучшить путем оптимизации управления насыпной плотностью материала, достижения наиболее рациональных режимов ее окомкования (путем изменения скорости вращения барабана-окомкователя), а также воздействий на транспортные потоки шихты.

В функциональной схеме управления агломерационным процессом, предусматривающей стабилизацию таких параметров процесса, как влажность шихты, содержание в ней топлива, высота слоя шихты и скорость агломерационной ленты, используют оптимизирующие воздействия, вырабатываемые путем анализа информации, получаемой от ряда датчиков, контролирующих процесс спекания (влажность и углерод шихты, разрежение и температура газа, высота слоя, скорость агломерационной ленты и др.), а также по информации о качестве получаемого агломерата, его количестве и выходе возврата.

Совокупность всей информации поступает в управляющий вычислительный комплекс (УВК), при помощи которого определяют необходимое количество шихты, а также вырабатывают, в соответствии с заданием оптимизации, корректирующие воздействия на задатчики локальных систем.

Однако и при такой комплексной системе управления с использованием УВК осуществление полномасштабного решения задач оптимизации будет сложным, в частности, из-за некоторого запаздывания оптимальных решений, которое будет наблюдаться при влиянии текущих возмущений в процессе спекания. Так, если оценивать прочность агломерата по количеству мелкой фракции (0…5 мм) в барабанной пробе, то между временем спекания и получением результатов испытаний агломерата проходит более часа (отбор усредненной пробы, ее доставка, испытания и оценка результата путем грохочения и взвешивания). В течение такого относительно длительного, промежутка времени, состояние процесса спекания под воздействием ряда возмущающих факторов настолько изменяется, что полученная рекомендация по количеству топлива в шихте для новых установившихся условий процесса окажется ложной. Аналогичным образом отрицательно сказывается запаздывание в получении других качественных показателей.

Еще одно обстоятельство, затрудняющее использование экономического критерия оптимизации, связано с необходимостью периодически изменять задаваемые наиболее благоприятные значения состава агломерата и его количества.

В связи с этим, наряду с критериями оптимизации по экономическим показателям, целесообразно использование некоторых критериев оптимизации по технологическим параметрам, таким, как степень окомкования, корректировка содержания топлива в шихте по тепловому уровню процесса спекания, высота слоя - по производительности, задаваемый расход шихты на агломерационную ленту - по скорости ее спекания и некоторым другим.

При такой постановке задачи выполнение оптимальных значений указанных параметров обеспечит заданные условия процесса агломерации, которые, в свою очередь, будут способствовать достижению оптимальности по экономическому критерию.

При этом необходимо иметь ввиду, что некоторые показатели качества, например содержание железа, пустой породы и, в какой-то мере, основность, не поддаются оптимизирующим воздействиям при производстве агломерата, так как они обусловлены условиями по составу поставляемых шихтовых материалов и получаемого продукта.

Поэтому, используя различные управляющие воздействия при производстве агломерата, можно эффективно влиять только на такие качественные показатели как отклонения от заданных значений по содержанию железа и основности, а также прочность (содержание мелкой фракции) и восстановимость или расход топлива на спекание.

В связи со сложностью математического описания объекта в целом, целесообразно выполнить его на первом этапе в виде подсистем управления для наиболее типичных и ответственных технологических операций, к числу которых можно отнести управление окомкованием шихты, формированием слоя на агломерационной ленте, а также подготовку шихтовых материалов.

Система управления окомкованием и загрузкой шихты на агломерационную ленту должна обеспечить бесперебойную подачу подготовленного к спеканию материала на указанную ленту и стабилизацию свойств агломерационной шихты в слое. Совершенствование технологии процесса агломерации выдвинуло задачу повышения качества управления подготовкой сыпучих материалов, что требует более полного учета физико-механических свойств шихты при ее подготовке к спеканию.

Прочность агломерата в значительной степени определяется физико-механическими свойствами окомкованной шихты, в первую очередь, ее гранулометрическим составом, влажностью и сегрегацией материала по высоте формирующегося слоя. Задача управления процессом сегрегации заключается в стабилизации оптимального распределения частиц окомкованной шихты по высоте слоя путем целенаправленного изменения угла наклона загрузочного лотка.