Разработка и применение алгоритмов и математических моделей в автоматизированной системе управления доводкой стали в ковше тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.13.07, кандидат технических наук Штайгер, Александр Федорович

• Штайгер, Александр Федорович
• кандидат технических наук
• 1998

Оглавление диссертации кандидат технических наук Штайгер, Александр Федорович

СОДЕРЖАНИЕ

Стр.

ВВЕДЕНИЕ

1. ОСНОВЫ АЛГОРИТМИЗАЦИИ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ВНЕПЕЧНОЙ ОБРАБОТКИ СТАЛИ

1.1. Анализ технологии внепечной обработки стали и возможностей ав- 7 томатизации

1.2. Состояние и перспективы развития алгоритмизации технологических процессов производства стали

1.3. Формирование направления научных исследований и разработок

1.3.1. Задача математического моделирования вынужденного конвективного тепло-массопереноса в сталь-ковше

1.3.2. Задача математического моделирования свободного конвективного тепло-массопереноса в сталь-ковше

1.3.3. Алгоритмизация учета текущего состояния фурмы для оценки координатных возмущений объекта

1.3.4. Алгоритмизация назначения ферросплавов при доводке расплава в ковше

1.4 Выводы

2. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ СВОБОДНОГО И ВЫНУЖДЕННОГО КОНВЕКТИВНОГО ТЕПЛО- И МАССООБ-МЕНАВКОВШЕ

2.1. Универсальный подход к моделированию свободного и вынужденного конвективного тепло-массообмена

2.2. Моделирование осесимметричного вынужденного конвективного тепло-массообмена в ковше

2.3. Моделирование свободного конвективного тепло-массообмена в ковше со сталью

2.4. Моделирование массопереноса в ковше на примере вдувания порошкообразного материала

2.5. Моделирование асимметричного вынужденного конвективного те-

пло- массообмена в ковше

2.6. Проверка адекватности математических моделей конвективного

теплопереноса

2.7 Выводы

3. АЛГОРИТМЫ УПРАВЛЕНИЯ И КОНТРОЛЯ СОСТОЯНИЯ ПРОЦЕССА ВНЕПЕЧНОЙ ОБРАБОТКИ СТАЛИ В КОВШЕ

3.1. Алгоритм назначения ферросплавов в ковш

3.2. Алгоритмы управления продувкой стали в ковше

3.2.1. Алгоритм оценки состояния продувочной фурмы

3.2.2. Алгоритм распознавания свищей продувочной фурмы

3.3 Структура автоматизированной системы управления внепечной обработкой стали

3.4 Выводы

4. АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ МАТЕМАТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕССОВ КОНВЕКТИВНОГО ТЕПЛО- МАССООБМЕНА

4.1. Поведение гидродинамических и тепловых процессов при продувке стали в ковше в случае осесимметричной продувки

4.2. Массоперенос в ковше при вдувании порошкообразного ферросилиция

4.3. Поведение гидродинамических и тепловых процессов при продувке стали в ковше в случае асимметричной продувки

4.4 Выводы

ВЫВОДЫ

ЛИТЕРАТУРА

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

ПРИЛОЖЕНИЕ 2

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка и применение алгоритмов и математических моделей в автоматизированной системе управления доводкой стали в ковше»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы.

Постоянно возрастающие требования к снижению материальных и энергетических затрат на производство стали могут быть реализованы за счет оптимизации процессов производства стали, предотвращения возникновения внештатных и аварийных ситуаций. Важную роль при этом имеет разработка и внедрение в технологический процесс автоматизированных систем управления с использованием математического моделирования.

Особенность работы состоит в комплексном рассмотрении одного из процессов производства стали - внепечной обработки стали в ковше. При этом объект автоматизации и исследования рассматривается как сложный нелинейный объект с распределенными параметрами, реализация задач автоматизации которого требует разработки численно-аналитических методик, инструментальных систем расчета и моделирования.

Цель работы.

Разработка и создание программного обеспечения для оценки, отображения текущего состояния объекта управления, расчета и выдачи рекомендаций технологическому персоналу по управлению процессом внепечной обработки стали в ковше, прогнозирования состояния расплава. Исследование влияния различных режимов ведения процесса на тепло- массоперенос в ковше с расплавом. Разработка алгоритмов оценки состояния и управления процессом внепечной обработки.

Научная новизна.

1. Разработан новый комбинированный алгоритм управления доводкой металла в ковше, использующий математические модели свободного и вынужденного теплопереноса в расплаве и оценки текущего состояния продувочной фурмы.

2. С использованием математической модели теплопереноса исследовано влияние асимметричности расположения и состояния продувочной фурмы в ковше на гомогенизацию расплава.

3. Разработан новый способ оперативной оценки состояния продувочной фурмы (степени ее заметалливания и укорочения) в процессе продувки стали

в ковше, основанный на анализе временной зависимости давления газа перед фурмой. Предложен алгоритм управления продувкой стали при постоянном и переменном положении продувочной фурмы на основе оперативной оценки ее состояния.

4. Разработан обобщенный алгоритм назначения масс раскислителей и легирующих для корректировки химического состава стали при ее диффузионном раскислении (с подачей кусковых ферросплавов на шлак) и при прямом раскислении (со вводом порошковых ферросплавов непосредственно в металл).

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается:

- удовлетворительной сходимостью результатов, полученных расчетными (математическое моделирование) и экспериментальными методами;

- высокой эффективностью предложенных технологических разработок, подтвержденных результатами промышленных исследований.

Практическая значимость.

С использованием математического моделирования проведено исследование процессов теплопереноса при сливе металла в ковш, поведения расплава в ковше в межоперационный период и во время продувки газом и порошкообразным ферросилицием, на основании которого даны рекомендации по режиму продувки, обеспечивающему качественную гомогенизацию расплава.

Установлено влияние укорочения и заметалливания продувочной фурмы на качество перемешивания расплава, найдены предельно допустимые значения укорочения и заметалливания, при достижении которых нарушается процесс гомогенизации стали.

Внесены изменения в действующую технологическую инструкцию, касающиеся порядка смены продувочных фурм и нормативной длительности продувки.

Предложенные алгоритмы назначения масс ферросплавов, оценки текущего состояния фурмы, управления продувкой стали, математические модели процессов тепло-массопереноса в ковше доведены до уровня рабочих программ и применимы к ряду подобных технологий внепечной обработки стали.

Результаты исследований и предложенные алгоритмы внедрены в промышленную эксплуатацию в составе системы автоматизации установки продувки

стали азотом. Экономический эффект от внедрения составил 1 089 766 тыс.руб. (в ценах 1991т).

Восемь предложенных в работе технических решений защищены патентами РФ. Внедрение одного из технических решений (новая конструкция продувочной фурмы) дало экономический эффект 21 876 тыс.руб. (в ценах 1997г).

Апробация работы.

Материалы работы докладывались и обсуждались на :

- федеральной научно-технической конференции «Метрология и автоматизация - 95», 1995 г., Новокузнецк;

- межгосударственной научно-технической конференции «Проблемы развития металлургии Урала на рубеже XXI века», 1996 г., Магнитогорск;

- научно-практической конференции «Качество подготовки и проблемы повышения конкурентоспособности выпускников педвузов на рынке труда», 1997 г., Новокузнецк;

- научно-практической конференции «Взаимодействие муниципальных, образовательных и предпринимательских структур крупного промышленного города», 1998 г., Новокузнецк.

Публикации.

По материалам диссертации опубликовано 12 статей, получено 7 патентов РФ на изобретения и 1 положительное решение о выдаче патента РФ на изобретение.

Структура и объем работы.

Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов, содержит 161 страницу основного текста, список литературы из 132 наименований и приложений.

1. ОСНОВЫ АЛГОРИТМИЗАЦИИ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ВНЕПЕЧНОЙ ОБРАБОТКИ СТАЛИ

1.1 Анализ технологии внепечной обработки стали и возможностей автоматизации

Современное состояние металлургии характеризуется коренным, революционным изменением масштабов производства качественной и высококачественной стали и ее доли в общем производстве металла.

Для решения проблем повышения качества стали были разработаны новые способы обработки металла как в самом агрегате (конвертер, электропечь, мартеновская печь), так и вне его. Это привело к заметному увеличению масштабов производства стали и сплавов, имеющих пониженное содержание газов в стали, неметаллических включений и других нежелательных примесей и достаточно хорошо гомогенизированных по химсоставу.

В связи с повышением требований к стали все шире применяются способы вторичной металлургической обработки стали. Весь спектр известных установок можно разделить на несколько классов:

- установки для обработки стали вакуумированием;

- установки для доводки стали в ковше по химсоставу;

- установки для продувки стали инертными газами.

Среди наиболее известных зарубежных установок, относящихся к продувке расплава в ковше инертными газами можно выделить следующие:

- установка для дегазации металла в ковше на металлургическом заводе фирмы Крупп Маннесман в Дуйсбурге-Хукингене. Здесь работают две установки для обработки металла в ковше. Благодаря интенсивной продувке инертным газом в ковше с основной футеровкой наряду с заданным составом стали и температурой разливки достигаются очень низкие содержания серы и высокая степень чистоты по оксидным включениям. Продувка осуществляется

через пористые вставки в днище ковша. Ковш при этом помещается в специальную вакуум-камеру [130].

- установка для обработки жидкой стали путем вдувания специальных твердых материалов фирм Тиссен шталь, SKW Тростберг, Штандард Мес-со ферфаренстехник. Продувка осуществляется через погружную футерованную фурму. При этом достигается значительное снижение содержания серы и очень низкое содержание кислорода в стали [130].

- установка для внепечной обработки стали на заводе фирмы Хёш шталь в Дортмунде. Внепечная обработка осуществляется продувкой расплава через пористые блоки в донной части фурмы инертным газом (азотом, аргоном) с одновременной присадкой десульфурирующих добавок на поверхность расплава, легирующих добавок, охлаждающего скрапа. Ковш сверху прикрывается крышкой [131].

- установки для вакуумной дуговой дегазации. По этому процессу ковш располагается в закрытом резервуаре, во время нагрева интенсивно продувается газом через многочисленные донные сопла, так что в результате снижается парциальное давление СО [130].

Характерным примером АСУ процессом продувки стали аргоном в ковше является системы, используемая на заводе фирмы «Thyssen Edelstahlwerke AG» в Крефельде (ФРГ) [87]. Здесь продувка осуществляется сбоку под высоким давлением через пять сопел, расположенных над днищем агрегата. Расход газа составляет примерно 1м /т-мин. Все легирующие и присадки загружаются автоматически непрерывно или порциями из бункеров через весы и транспортер. Для управления процессом применяется ЭВМ типа «Сименс». Данные о химическом составе материалов и стали получаются от ЭВМ заводской лаборатории. Основными функциями применяемой в АСУ ЭВМ является расчет массы легирующих добавок, массы извести в зависимости от содержания кремния стали, температуры металла и массы охладителя в зависимости от химсостава стали, расхода азота (аргона) на продувку;

Другим примером АСУ внепечной обработкой стали в ковше является АСУ, применяемая на заводе фирмы «Republic Steel Согр» (США). Управление процессом также осуществляется с помощью ЭВМ. При этом обработка осуществляется продувкой расплава в ковше азотом через донные пористые вставки. АСУ выполняет функции расчета добавок, необходимых для получения заданных состава и температуры, прогноз температуры и содержания кремния, марганца и углерода в стали к концу времени обработки.

На металлургических заводах России и стран СНГ в основном используются установки для продувки расплава в ковше через погружную фурму. Такие установки функционируют на Дальневосточном заводе, Кузнецком металлургическом, Западно-сибирском, Магнитогорском металлургических комбинатах, на заводах в Мариуполе («Азовсталь», Украина), Запорожье, и т.д. Управление процессом обработки металла на установках с верхней продувкой чаще всего осуществляется в полуавтоматическом режиме, когда расчет требуемого количества ферросплавов осуществляется на ЭВМ на основе данных химанализа стали и измеренной окисленности стали, а продувка осуществляется по разработанным программам изменения глубины погружения фурмы, времени продувки и расхода газа. При этом не учитывается изменение состояния продувочной фурмы, что приводит к нарушению технологии обработки металла в ковше. Существующие способы управления ходом продувки металла в ковше рассмотрены в [1, 26, 27, 30].

Интенсивное развитие методов внепечной обработки, в свою очередь оказывает существенное влияние на масштабы производства ферросплавов и их сортамент, так как, во-первых, получение чистых от нежелательных примесей сталей позволяет при наличии соответствующей термообработки уменьшить (или даже совсем исключить) количество вводимых легирующих для обеспечения необходимых эксплуатационных характеристик; во-вторых, современные методы внепечной обработки позволяют заменять (без ущерба для качества) дорогие и дефицитные чистые ферросплавы дешевыми и более доступными; в-

третьих, внеиечная обработка позволяет разделить технологический процесс получения стали на две стадии:

- получение полупродукта в печи;

- доводка получившегося полупродукта на агрегате внепечной обработки до требуемых технологических показателей.

Это означает, что отпадает необходимость доводки металла в печи, что снижает экономические затраты на выплавку стали, требования к технологии, уменьшает временные затраты на производство стали.

Быстрое распостранение в широких масштабах внепечной обработки объясняется комплексом причин, в том числе следующими:

- заменой двухшлаковой технологии в электропечах одношлаковым процессом без скачивания шлака (при этом сокращаются время плавки, расход электроэнергии, трудовые затраты и т.п.);

- упрощением технологии электросталеплавильного производства;

- распостранением непрерывной разливки стали на машинах непрерывного литья заготовок (МНЛЗ), для успешной высокопроизводительной работы которых требуется точная, неизменная от плавки к плавке регулировка температуры и химического состава стали;

- непрерывно нарастающими масштабами производства стали ответственного назначения, которые трудно получить при обычной технологии плавки;

- расширением производства коррозийностойких сталей и сталей с особо низким содержанием углерода;

- изменением структуры и типа потребляемых ферросплавов и рас-кислителей, снижением требований к их химсоставу и соответствующим удешевлением [103,104].

В настоящее время работа сверхмощных дуговых печей в электросталеплавильном цехе №2 ОАО «Кузнецкий металлургический комбинат» предусмотрена совместно с установками продувки стали аргоном или азотом (далее по тексту УПСА). В печи производят плавление металла и окислительное ра-

финирование, дальнейшие технологические операции (доведение по химсоставу, температуре, гомогенизация расплава стали, удаление неметаллических включений и т.д.) осуществляются на УПСА.

Агрегат УПСА в ЭСПЦ №2 ОАО «КМК» предназначен для работы в технологической линии с дуговой электропечью ДСП-100 с целью повышения ее производительности до 350000 - 500000 тонн стали в год, более оптимального использования электрической мощности печного трансформатора, повышения качества выплавляемой стали и рационального использования легирующих и шлакообразующих элементов. Агрегат выполнен по однопостовой схеме и представляет собой совокупность модулей обеспечивающих выполнение следующих технологических операций:

- продувки расплава металла в ковше инертным газом (азотом либо аргоном);

- подачи в ковш ферросплавов, раскислителей, охладителя;

- вдувания порошкообразных материалов непосредственно в расплав;

- замера температуры расплава в ковше и взятия пробы металла для дальнейшего химического анализа;

- подачи алюминиевой проволоки трайбаппаратом.

Обработка стали на УПСА осуществляется следующим образом.

Сталь выпускают из электропечи в сталь-ковш с отсечкой шлака. В

процессе выпуска возможны присадки в ковш шлакообразующих и ферросплавов. После слива металла из электропечи в сталь-ковш, он сталевозом транспортируется на технологический пост УПСА. Технологическая схема УПСА приведена на рис. 1.1 и рис. 1.2. При этом УПСА находится в состоянии ожидания: продувочная фурма поднята в верхнее положение, клапан подачи газ закрыт. Сталь-ковш устанавливается в рабочую позицию - под продувочное отверстие. Сталевар УПСА открывает клапан подачи газа, устанавливает задатчи-ком требуемый расход газа и опускает фурму в расплав. Первая продувка (предварительная) продолжается 3-5 минут и предназначена для

РБ1 / \ РБ2

РБЗ / \ РБ4

РБ5 / \ РБ6

В7Т1

ВЯ2

ВЯЗ

Расплав металла

Сталь - ковш

4

Сталево? " 1 ГI

1

Рис. 1.1. Система дозирования УПСА

замок

фурма регистратор температуры

рабочая площадка

Рис. 1.2. Основные системы УПСА

перемешивания, гомогенизации расплава. По окончании предварительной продувки фурма поднимается в верхнее положение, клапан подачи газа закрывается. Сталевар УПСА производит замер температуры расплава и берет пробу металла, которая отправляется в химическую лабораторию. Дальнейшие действия сталевара УПСА зависят от результатов химического анализа взятой пробы, от результатов замера температуры и состояния МНЛЗ (нужен ли металл срочно). При получении результатов химического анализа мастер УПСА принимает решение на назначение ферросплавов в ковш, а также, при необходимости - назначает охладитель (при перегретом металле). После отдачи назначенных порций присадок в ковш, сталевар УПСА еще раз продувает расплав. Время продувки при этом составляет 5-7 минут. Время продувки должно учитывать время, необходимое на усвоение расплавом отданных присадок и гомогенизацию расплава. При обработке на УПСА особо важных сталей возможно повторное взятие пробы и неоднократные замеры температуры, производимые с целью проверки хода доводки стали до требований ГОСТа. Если ковш с металлом не требуется на МНЛЗ сразу после продувки, его отставляют. При необходимости сохранения температуры расплава, ковш накрывают крышкой. В этом случае перед отправкой на МНЛЗ расплав должен быть продут еще раз, так как его однородность по температуре к концу простоя нарушается.

Как любой технологический процесс, обработка стали в ковше на УПСА имеет свои недостатки. Недостатки процесса можно разделить на две части:

- обусловленные конструкцией агрегата и особенностями технологии; -обусловленные способами управления, представлением информации о ходе процесса, действиями технологического персонала.

Конструкция агрегата обуславливает следующие недостатки процесса: - возможность коррекции температуры только в одном направлении - в сторону понижения. УПСА не имеет возможности производить нагрев расплава, как это возможно, например в агрегатах комплексной обработки стали в

ковше (АКОС), где предусмотрена возможность нагрева металла до требуемой температуры с помощью электрической дуги.

- не совсем полное удаление газов из расплава. Процесс продувки стали в основном решает проблему гомогенизации расплава, удаления неметаллических включений. Дегазация же стали происходит не так эффективно, как в случае использования технологии вакуумной обработки расплава в ковше.

При этом необходимо отметить, что эти недостатки компенсируются простотой конструкции, меньшими капитальными вложениями и стоимостью обработки.

К недостаткам второй группы можно отнести следующие:

- Слабый контроль хода процесса. Отсутствуют такие данные о ходе процесса обработки стали в ковше как глубина погружения фурмы, состояние фурмы, фиксирование момента вхождения фурмы в металл.

- Назначение и отдача ферросплавов в ковш производится вручную сталеваром УПСА, что вносит существенную долю субъективизма.

- В процессе обработки плавки не учитывается состояние сталь -ковша, длительность его кампании, износ футеровки, вид футеровки, существенно влияющие на распределение температуры в ковше.

- Отсутствие динамических алгоритмов управления обработкой плавкой в ковше.

Выявленные недостатки определяют основные направления данной работы. Последовательность выполнения этапов работы и взаимосвязь решаемых задач показана на рис. 1.3.

г ||

|| ||

Выделение объекта автоматизации

\ 7

Анализ внутрс мов объекта* шних механиз-э.втоматизации

V.

Разработка алгоритма оценки состояния продувочной фурмы

Разработка алгоритма распознавания момента погружения продувочной фурмы в металл

I

Разработка математической модели процессов вынужденного тепло- мас-сообмена в ковше

Разработка алгоритма управления процессом продувки расплава в ковше

1

Прогноз состояния расплава в ковше (распределение температуры и химсоста-

Алгоритм расчета масс ферросплавов и

легирующих для внепечной обработки расплава в ковше

Рис. 1.3. Взаимосвязь задач и этапов работы

1.2. Состояние и перспективы развития алгоритмизации технологических процессов производства стали

Разработанные в настоящее время алгоритмы для управления выплавкой стали можно отнести к двум классам: статического и динамического расчета управляющих воздействий [107]. Принципиальное отличие второго класса по отношению к первому заключается в использовании динамической обратной связи по ходу процесса.

Алгоритмы управления могут быть классифицированы следующим

образом:

1. Балансовые алгоритмы, основывающиеся на материальных и тепловых балансах протекающих процессов [17,107].

2. Кинетические алгоритмы, основывающиеся на кинетике реакций тепло- и масообмена [106].

3. Эвристические (в том числе так называемые эмпирические) алгоритмы, моделирующие работу опытных технологов [107].

4. Функциональные алгоритмы, для синтеза структуры которых используются принципы, методы и типовые законы управления, разработанные в технической кибернетике [12,110].

5. Алгоритмы эволюционного планирования, реализующие метод управления с технологической обратной связью [79].

6. Комбинированные алгоритмы, которые в различных сочетаниях содержат элементы балансовых, кинетических, эвристических функциональных алгоритмов и алгоритмов эволюционного планирования [35].

Балансовые алгоритмы являются основой для статического расчета управлений, кинетические - для динамического, а эвристические могут быть предназначены как для первого, так и для второго видов управления. Структура эвристических алгоритмов может быть получена различными способами, например, с использованием экспертных оценок, бесед и наблюдений за поведением опытных технологов в различных ситуациях, методов идентификации их

работы в сочетании с отбором только хороших управлений. Эвристические алгоритмы являются полезным источником также для создания и совершенствования функциональных алгоритмов, наиболее близких им по структуре.

Примером балансовых алгоритмов могут служить алгоритм без обратной связи, разработанный компанией Джонс энд Лафлин для завода в Али-куиппе (США) и с коррекцией по предыдущим плавкам, разработанный ЦНИ-ИЧМ [87,107].

Основным недостатком данной группы алгоритмов является то, что они работоспособны в условиях воспроизводимости режимов управления, т.е. при неизменной структуре программы управления объектом [3].

Для кинетических алгоритмов характерным является большое число различных констант, коэффициентов, определение которых затруднено.

Среди комбинированных алгоритмов следует выделить разработанный ВНИИАЧерметом совместно с комбинатом и внедренный на НТМК алгоритм [4], действующий в конвертерном цехе ОАО «ЗСМК» [59] и ряд других.

Следует отметить, что структура любых алгоритмов предварительно может задаваться неоднозначно с указанием нескольких возможных вариантов для выполнения отдельных операций и конкретизироваться в результате дальнейших исследований, в том числе и на действующем агрегате, в частности это возможно реализовать основываясь на концепции «коллектива решающих правил» [95].

Следует выделить источники информации для конкретизации структуры алгоритмов (путем отбора наиболее эффективного варианта из множества возможных), определения и уточнения их настроечных коэффициентов. Источниками информации могут служить:

а) результаты предшествующих исследований, например, в виде конкретных зависимостей физико-химического и статистического характера;

б) первичные данные нормальной эксплуатации и специальных активных экспериментов;

в) экспертные оценки относительно того или иного варианта структуры и значений коэффициентов.

Каждую выделенную группу алгоритмов можно дополнительно разделить на подгруппы, различающиеся по виду и объему рабочей информации, обеспечивающей их нормальную реализацию.

Накопленный опыт убеждает в необходимости объединения информации всех видов, с переходом к адаптивным алгоритмам программно-статического управления с динамическими корректирующими обратными связями. Такие практические разработки уже существуют [4,53]. В них при помощи статического алгоритма устанавливается условие (управление в начальном периоде продуваемой плавки) и с помощью динамического алгоритма обеспечивается контроль (управление) обрабатываемой плавки в среднем и конечных периодах. Далее там же указывается на необходимость адаптации статической и динамической моделей с целью получения лучших результатов управления.

Анализируя указанные исследования, отметим, что так называемым статическим алгоритмам присущ один общий недостаток, заключающийся в требовании воспроизводимости фактических траекторий на всех циклах нанесения управляющих воздействий по ходу плавки [107]. Воспроизводимость траекторий здесь и далее трактуется с точки зрения ее структурных особенностей, соблюдения технологических ограничений на величины изменения и моменты нанесения управляющих воздействий, а также на характер изменения состояний и выходов процесса. Под структурными особенностями (структурными признаками) будем понимать число и моменты присадок сыпучих, число участков с существенно различающимися значениями основных управляющих воздействий (ступень напряжения, интенсивность подачи кислорода в окислительный период, характеристики работы горелок и т.д.) на кривых управляющих воздействий и моменты их изменения.

Таким образом, расчет интегральных управлений необходимо рассматривать в тесной взаимоувязке с программами их реализации на объекте. Под интегральными управлениями или интегральными признаками управлений

будем понимать суммарное количество распределяемых по ходу плавки (во времени) материала, в частности - электрической энергии (ступень напряжения), кислорода, извести, кокса, шпата и т.д. [3,31,34,59,78,120,107]. Для установки внепечной обработки стали (УПСА) - положение фурмы, расход газа, присадки сыпучих [59,89].

Главными требованиями назначения программ на предстоящий цикл являются: использование информации о предыстории процесса и прошедших циклов обработки; назначение программ управлений на основе приращений к базовым уровням, что повышает эффективность расчета в условиях существе-ной неполноты информации; учет запаздывания информации для расчета управлений.

Наиболее приемлемым является вариант предварительного «планирования» процессов, т.е. программного управления плавкой.

Планирование управлений на основе информации, имеющейся до начала обработки стали о начальных и конечных ее условиях, обосновано не только теоретически [57,73], но и получило развитие в прикладных работах по управлению плавкой [53,56,66].

При совершенствовании алгоритмизации статического управления необходимо учитывать, что балансовые алгоритмы слишком чувствительны к зашумленности и неполноте информации, эмпирические упрощенно моделирующие правила человека не превосходят по эффективности результаты человека. Наиболее полно удовлетворяют требованиям современной теории управления комбинированные алгоритмы.

Развитие форм взаимоувязки принципов статического (интегрального), программного и динамического (с корректирующими обратными связями) управления, в частности, с использованием развитых систем адаптации является одним из перспективных путей совершенствования управления выплавкой стали. Отметим необходимость использования положительного опыта, накопленного в работах по управлению другими технологическими процессами. В работе [13] рассматривается общая схема

обучающейся системы управления объектами при не полностью известных возмущениях. В качестве учителя предлагается использовать, как возможный вариант, информацию о ведении технологического процесса оптимальным оператором предыдущей смены. Алгоритм функционирования обучающегося регулятора принят в виде распознающей системы.

В работе [127] рассмотрены вопросы объединения алгоритмов расчета интегральных управлений, программ дачи сыпучих, дутьевого режима и динамической коррекции по ходу плавки, с адаптацией их по опыту предыдущих плавок. Однако это объединение осуществляется, в основном, из эмпирических соображений.

Рассмотренные выше типы алгоритмов широко используются как для управления основными металлургическими процессами, так и для управления внепечной обработкой стали в ковше. Алгоритмы управления в существующих АСУ внепечной обработкой относятся в приведенной классификации к статическим алгоритмам, реализующим функции задания интегральных управлений (суммарный расход газа на продувку, расходы масс ферросплавов, время продувки). Отсутствие алгоритмов управления ходом процесса обработки металла в ковше в динамике объясняется тем, что технология этого процесса как в России, так и в других промышленных странах начала развиваться сравнительно недавно и изучена слабо (в отличие от основных металлургических процессов). В то же время для разработки динамических алгоритмов управления, в частности продувкой расплава в ковше, необходимо четко представлять процессы, имеющие место во время продувки.

Одним из способов изучения сложных объектов является моделирование. Моделирование укрупнено можно разделить на физическое и математическое.

Для физического моделирования процесса необходима лабораторная установка, часто сложная в изготовлении и эксплуатации. Не всегда в ходе физического моделирования можно получить ясное представление результатов

моделирования. Использовать такую установку для физического моделирования при управлении процессов невозможно.

Математическое моделирование, основанное на использовании математического описания основных процессов, происходящих в технологических объектах, представляется более перспективным. Математические модели могут использоваться как для изучения технологических процессов, описанных в виде системы дифференциальных либо алгебраических уравнений, так в алгоритмах управления этими процессами.

Рассмотрим основные проблемы, которые необходимо решить при разработке алгоритмов динамического управления обработкой стали на УПСА .

1. Одним из важных факторов, влияющих на процесс обработки стали в ковше на УПСА является длительность продувки азотом через погружную фурму. Существующая технологическая инструкция требует осуществлять продувку не менее 7-8 минут, что гарантирует достижение необходимого усреднения как по температуре, так и по химсоставу стали. Требование это распо-страняется на все плавки, без учета предыстории обработки данной плавки, длительности простоев. Так как каждая минута продувки в среднем приводит к снижению температуры на 2 - 3 °С, для ряда плавок избыточная длительность продувки может оказаться нежелательной (например для «холодных» плавок) и привести к нарушению хода разливки такой плавки на МНЛЗ. В связи с этим ставится задача определения индивидуального для каждой плавки времени продувки, достаточного для качественной гомогенизации расплава.

2. Другой важный фактор, влияющий на качество обработки стали на УПСА - режим (программа) продувки. Ни в литературе, ни в технологической инструкции нет никаких конкретных указаний на то, какой режим (программа) перемещения фурмы лучше, целесообразней. Для решения этого вопроса необходимо знать, как положение фурмы влияет на процессы гидропереноса, теплообмена в ковше.

3. Для эффективного управления продувкой необходимо знать состояние регулирующего органа - фурмы. Фурма, как и все регулирующие орга-

ны входит в сам объект. Обычно процесс регулируется путем изменения положения регулирующего органа. Это положение должно контролироваться. На УПСА контролируется не положение регулирующего органа, а положение каретки привода фурмы. Продувочная фурма по ходу продувки может изменить свою длину (вследствие укорочения). Это вносит ошибку и при прочих равных условиях отражается на качестве гомогенизации. Поэтому необходимо оценить как само изменение длины фурмы, так и влияние изменения глубины погружения фурмы на процесс гомогенизации расплава.

4. Фурма по ходу продувки контактирует с агрессивной средой -жидким металлом, что приводит к изменению ее состояния по ходу продувки. Для управления ходом продувки необходимо знать, как состояние фурмы (за-металленность, свищи) влияет на процессы перемешивания расплава в ковше.

5. Процесс внепечной обработки начинается сразу после слива металла из печи в ковш и продолжается до окончания разливки металла на МНЛЗ, либо в изложницы. Ковш с расплавом при этом проходит ряд последовательных технологических стадий. Например, транспортировка от печи к УПСА (простой), предварительная продувка, ожидание результатов химического анализа (простой), окончательная продувка, транспортировка ковша со сталью на МНЛЗ (простой). При этом необходимо определить влияние времени простоя (межоперационного периода) на распределение температуры в объеме расплава. Это позволит обоснованно и своевременно осуществлять продувку.

Перечисленные выше проблемы обуславливают необходимость рассмотрения расплава в ковше как объекта с распределенными параметрами. Для математического описания объектов такого рода используются системы дифференциальных уравнений в частных производных (выражающие законы сохранения энергии, импульса, массы). Решение таких систем уравнений возможно только численными методами. Одним из наиболее известных численных методов является метод конечных разностей, который хорошо зарекомендовал себя при решении указанных задач [60,128,129].

1.3. Формирование направления научных исследований и разработок

1.3.1. Задача математического моделирования вынужденного конвективного теплопереноса в сталь-ковше

Наиболее распостраненной схемой осуществления перемешивания расплава в ковше при внепечной обработке является продувка металла инертными газами. Она требует минимальных капитальных и текущих затрат, позволяет одновременно вводить в сталь порошкообразные материалы и создает хорошие условия для применения рафинировочных шлаков.

Использование порошкообразных реагентов для раскисления и легирования стали позволяет в два и более раза снизить требуемое время гомогенизации расплава по химсоставу и температуре в сравнении с использованием кускового материала [46,60]. Поэтому при применении порошкообразных реагентов эта операция по времени продувки не является лимитирующей [48,61].

Сразу же после выпуска расплава из печи начинается отток тепла в стенки и днище ковша, а также со свободной поверхности. В результате в объеме металла достаточно быстро формируется неоднородное поле температур. Полное тепловое усреднение даже после продувки расплава газами в течение рекомендуемых инструкцией 5-8 минут часто не достигается. Согласно [60] максимальные перепады температур снижаются примерно в два раза.

За время продувки характер тепломассопереноса расплава в ковше существенно меняется. Анализ гидродинамических и тепловых процессов в ковше при различных режимах продувки позволяет оптимизировать существующую технологию обработки стали. Обычно сталевару задают интервалы времени и интенсивность продувки. Однако предложенные режимы работы УПСА зачастую слабо обусловлены. Этот факт, а также совместное влияние параметров режима на эффективность продувки и предопределяет необходимость поиска оптимума.

Использование регрессионных уравнений для описания вход - выходных зависимостей процесса продувки в ковше инертным газом не позволяет получить целостного представления о характере, механизме процессов, происходящих во время обработки [46,60]. В то же время такое представление можно сформулировать на основе анализа поведения расплава, воспроизводимого на уровне физических, либо гидродинамических математических моделей.

Использование такой математической модели (при условии ее адекватности процессу) позволит выявить влияние параметров процесса продувки расплава в ковше на гомогенизацию металла по химсоставу и температуре, найти оптимальные режимы продувки, прогнозировать состояние расплава и т.д.

1.3.2. Задача математического моделирования свободного конвективного тепло- массопереноса в сталь-ковше

После внепечной обработки стали в ковше и гомогенизации расплава по температуре, плавка передается на машину непрерывного литья заготовок (МНЛЗ), либо на разливку в изложницы. Поскольку разливка на МНЛЗ серией плавок экономически выгодна, а процесс разливки непрерывный, то очередной ковш со сталью на МНЛЗ поступает заранее. Таким образом, в технологическом процессе предусматривается плановый простой ковша со сталью. Учитывая затраты времени на транспортировку и позиционирование ковша на подъемно-поворотном стенде МНЛЗ, колебания длительности выполнения технологических операций и нештатные ситуации, простой на участке «внепечная обработка - разливка» может изменяться от 5 до 60 минут (очень редко - до 90 минут). Развивающиеся в период простоя плавки процессы свободного теплообмена в ковше со сталью могут приводить к значительной дегомогенизации расплава по температуре. Как следствие - недопустимое колебание структуры и физико-химических свойств литых заготовок.

Свободная конвекция тепла или массы обусловлена движением расплава, как и в случае вынужденной конвекции. Однако в этом случае движение жидкой стали возникает и поддерживается именно вследствие протекания процессов теплообмена или массообмена. Дело в том, что любые процессы переноса тепла или массы могут происходить только при наличии в среде неоднородного поля температур, либо концентраций. А это , в свою очередь, приводит к возникновению неоднородного поля плотности среды [45,60]. Если же жидкость находится в поле силы тяжести, то наличие неоднородного поля плотности влечет за собой появление неоднородного распределения гравитационных сил, действующих на различные объемы жидкости, то есть возникают результирующие подъемные силы, называемые архимедовыми силами, которые и приводят жидкость в движение [12,45].

Математическая постановка задачи во многом совпадает с постановкой задачи вынужденного конвективного теплообмена. Методы решения хорошо изучены и успешно используются при численном моделировании свободного конвективного тепло- массопереноса [15,29,102,121].

Характер гидродинамических и тепловых процессов в ковше со сталью при свободной конвекции существенно зависит от кампании ковша, способа его изготовления, межплавочного периода, толщины и жидкоподвижности слоя шлака, наличия предварительного подогрева ковша, температуры стали, и некоторых других факторов. Большинство из них изменяют коэффициенты теплоотдачи через днище, боковую стенку и через слой шлака. Задавая эти коэффициенты, исходное распределение температуры стали в ковше и время простоя, можно оценить распределение температуры стали в конце простоя.

1.3.3, Алгоритмизация учета текущего состояния продувочной фурмы для оценки координатных возмущений объекта

Особенностью принятия решений при управлении продувкой стали аргоном либо азотом в ковше является отсутствие достоверной информации о состоянии погруженной в расплав продувочной фурмы.

Теоретически глубина погруженной в металл части фурмы (или иначе - «мокрый вылет» фурмы) может быть определена по закону Архимеда (см. рис 1.4)

Рис. 1.4. Силы, действующие на фурму погруженную в металл

Р=Р-8'К (1.1)

где Р - величина давления на объем газа, находящийся в фурме со стороны металла; р - плотность жидкой стали; g - ускорение свободного падения; Ьм - глубина погружения фурмы в металл.

Однако реальная ситуация сильно отличается от теоретической. Фурма представляет собой металлическую трубу, внутренний диаметр которой - 40 мм, толщина стенок - 10 мм. Конструкция фурмы не предусматривает системы охлаждения, как это принято, например, в кислородно-конвертерном процессе. Для защиты фурмы от воздействия расплавленного металла она обкладывается цилиндрическими футеровочными блоками. Стыки между блоками ничем не уплотняются и в результате при погружении фурмы в расплав расплавленный металл разъедает некоторые швы, достигает поверхности металлической трубы и прожигает ее. Так возникают свищи - отверстия на боковой поверхности фурмы. Естественно, что газ, подаваемый в фурму под давлением всегда ищет более энергетически выгодные места выхода. Поэтому часть газа уходит через свищи. Фактически это означает, что продувка осуществляется на меньшей глубине, чем считает сталевар УПСА. Свищ может располагаться и вне расплава. При этом, в зависимости от его величины, практически весь газ может уходить через свищ, что вообще останавливает процесс продувки расплава газом.

Другим дефектом фурмы для продувки расплава в ковше является так называемое заметалливание фурмы [48]. Под заметалливанием понимается «зарастание» внутренней поверхности фурмы в ее нижней части. Так как фурма не постоянно находится в контакте с горячим расплавом, она периодически остывает. При опускании остывшей фурмы в расплав, расплавленный металл, который попадает внутрь фурмы сразу же остывает на ее поверхности, создавая корку. При этом образуется диафрагма. Исследования заметалленных фурм показывают, что металл проникает внутрь фурмы на расстояние 300 - 500 мм от нижнего конца фурмы, диафрагма формируется, в основном, у нижнего среза фурмы. Внутренний диаметр диафрагмы меняется от 35 до 5 мм в диаметре.

Эта величина зависит от температуры расплава, фурмы, времени нахождения фурмы в расплаве, интенсивности подачи газа. Некоторые сталевары в процессе продувки расплава газом пытаются бороться с явлением заметалливания фурмы. Так, при начале эксплуатации новой фурмы, когда процесс заметалливания идет наиболее интенсивно (фурма холодная), они держат фурму в расплаве в нижнем положении дольше обычного, увеличивая при этом мгновенный расход газа на продувку. При этом, по мере прогрева фурмы в нижней ее части, возможен процесс разметалливания, то есть расплавления диафрагмы. С точки зрения поддержания состояния фурмы в хорошем состоянии этот способ использовать можно. Однако сам процесс внепечной обработки при этом нарушается. Кроме того, такой режим ведения продувки может привести к образованию свищей. Заметалливание фурмы приводит с уменьшению сечения фурмы, снижению расхода газа через нее, дополнительным потерям давления на преодоление местного сопротивления (диафрагмы) [58].

Ртр-'^СтрРи , (1.2)

где ¿Гир - коэффициент сопротивления трения; Р^ - потери давления на трение; р - плотность газа; и - скорость движения газа.

¿Г, (1.3)

где X -гидравлический коэффициент трения; с1г - гидравлический диаметр трубы; Ь - длина трубы.

Как видно из (1.3), при уменьшении диаметра трубы (фурмы) с1г, возрастает коэффициент сопротивления трения, что приводит к увеличению потерь давления на трение (1.2). При этом ухудшается перемешивание ванны.

Заметалливание вместе с образованием свищей приводит к еще одному дефекту: укорочению фурмы. Газ, находящийся в фурме под повышенным давлением (в результате заметалливания), как бы разрывает фурму в местах появления свищей. При этом внезапное укорочение фурмы может составить до 1

метра. Фактически это означает, что продувка металла производится на меньшей глубине, чем считает сталевар.

Так как все эти процессы развития дефектов фурмы развиваются параллельно по ходу процесса, оценить текущее состояние фурмы в реальном режиме времени очень сложно.

Явление укорочения и заметалливания оказывает существенное влияние на эффективность продувки расплава, однако гарантированное получение заданных свойств последнего невозможно из-за того, что технологические инструкции при установлении общего времени продувки факторов состояния фурмы не учитывают [62,63].

При продувке расплава в ковше порошкообразными материалами, в частности, порошком ферросилиция, существенно снижается стоимость операций раскисления и легирования [46]. Однако, как показывают исследования [26,27,30], заметалливание фурмы на эффективность и саму возможность продувки порошками оказывает еще большее влияние, чем при обработке чистым азотом (аргоном).

Исходя из всего вышесказанного, один из путей повышения качества металла при внепечной обработке состоит в использовании косвенного контроля состояния фурмы, который позволяет производить обработку стали в ковше как в автоматизированном, так и в автоматическом режиме.

Целью изучения этого вопроса является получение достоверной информации о состоянии фурмы, повышающее качество управления.

1.3.4. Алгоритмизация назначения ферросплавов при доводке расплава в ковше

Жидкая нераскисленная сталь содержит значительное количество растворенного кислорода. Снижение температуры металла во время разливки и при кристаллизации сопровождается уменьшением растворимости кислорода, что приводит к образованию и выделению окиси углерода СО, к получению пу-

зыристых отливок и неплотных слитков [105]. Первой задачей раскисления является снижение содержания растворенного в стали кислорода и связывание его в прочные соединения, не дающие газообразных выделений при затвердевании металла [108,109]. В случае получения спокойно затвердевающих сталей содержание растворенного кислорода должно быть как можно меньше; при получении сталей кипящих сортов - должно быть снижено до заданной величины, обеспечивающей нормальное кипение стали в изложницах. Другой задачей раскисления является максимальное удаление из жидкой стали образующихся продуктов раскисления - неметаллических включений. Наиболее распостраненными раскислителями стали являются кремний, марганец и алюминий [78,116]. В некоторых случаях применяют кальций, церий, титан. Эти элементы, вводимые совместно или порознь, уменьшают количество растворенного в жидкой стали кислорода до определенного уровня, зависящего от их сродства к кислороду. Оставшиеся в твердом растворе стали эти элементы - раскислители действуют как легирующие примеси, соответственно меняя физические свойства стали.

Раскисляющая способность элемента, вводимого в сталь, измеряется содержанием растворенного кислорода, остающегося в равновесии с оставшимися в жидкой стали молекулами элемента - раскислителя и образовавшимися продуктами раскисления. Химический состав и свойства продуктов раскисления могут сильно меняться, раскисляющее действие одного и того же элемента различно и зависит от состава и свойств получающихся продуктов раскисления. Раскисляющая способность каждого элемента, растворенного в стали, зависит от: свойств данного элемента, концентрации элемента в жидкой стали, активности его окисла в продуктах раскисления, температуры. Чем выше раскисляющая способность элемента, тем меньше содержание растворенного в стали кислорода, находящегося с ним в равновесии при данной температуре. Раскисляющая способность элементов в зависимости от их концентрации в жидкой стали и активности продуктов раскисления выражается уравнениями химической термодинамики. Эти

уравнения устанавливают количественную зависимость между содержанием растворенного в жидкой стали кислорода, содержанием в стали данного химического элемента, активностью окисла этого элемента в продуктах раскисления, находящихся в равновесии с жидкой сталью, и температурой жидкой стали; дают точные сведения о количестве остающегося в стали после раскисления растворенного кислорода, неметаллических включений, выделяющихся в момент затвердевания стали; дают сведения о химическом составе неметаллических включений. Наиболее важные термодинамические уравнения сталеплавильных процессов, в частности раскисления и легирования, приведены в табл.1. [108].

Термодинамические уравнения раскисления и легирования

Заключение диссертации по теме «Автоматизация технологических процессов и производств (в том числе по отраслям)», Штайгер, Александр Федорович

4.4. Выводы

В главе приведены результаты исследования на математической модели процессов тепло-массообмена в ковше во время продувки расплава и в межоперационные периоды. Исследования показали:

1)Во время простоя ковша с расплавом металла (межоперационный период) в нем нарастает расслоение по температуре. В расплаве образуется множество локальных контуров перемешивания, характерных для свободной конвекции жидкости, что приводит к существенной дегомогенизации расплава по температуре с АТ=7° при простое 10 минут до АТ=14° при 40 минутном простое.

2) Хорошее перемешивание расплава наблюдается при продувке на глубине погружения фурмы 2.25 - 2.5 м при мгновенном расходе газа 30-50 м3/час. В этом случае усреднение расплава по температуре (АТ=3°) достигается за 2 - 3 минуты продувки. При продувке на глубине менее 2.0 м перемешивание ухудшается и даже увеличение времени продувки не приводит к достижению

Рис.4.32. Распределение температуры в расплаве в сечении ф=0, к 1=120 с, 1п2=50м3/час

Н£=2.5 м (а), ШИ.4 м (б), ШИ.4 - 2.5 м (в)

СО t=f

S in

9-S Я и a) F o> о M

CD

5 g О ев а и Я

6 ^

СЧ 4—' CL, 5 s ä s u о S «n II ^

L> i-> m « 2 ü О ^ s ля

СЛ m ^ cj

S рц чипа

ГЦ 11 !■■!■

Рис.4.34. Вертикальная и радиальная скорости движения расплава в сечении ср=1/2тс, 3/2п г=120 с, 1п2=50м3/час

2.5 м (а), №1.4 м (б), Н¥=1.4 - 2.5 м (в)

Рис.4.35. Азимутальная и радиальная скорости движения расплава в сечении ъ-2.5 м 1=120 с, 1п2=50м3/час

Н£=2.5 м (а), Ш=1.4 м (б), №1.4 - 2.5 м (в) и)

Рис.4.36. Азимутальная и радиальная скорости движения расплава в сечении х=1.5 м ^ 120 с, 1п2=50м3/час

Н£=2.5 м (а), Ш=1.4 м (б), Ш=1.4 - 2.5 м (в)

S' H ю s -î s Q

Рис.4.38. Распределение вертикальной и радиальной скоростей расплава при йг=0 1=120 с, Ь2=50м3/час

2.5 м (а), Ш=1.4 м (б), ШИ.4 - 2.5 м (в)

Рис.4.39. Распределение температуры в расплаве при йг^О.З м 1=120 с, 1п2=50м3/час ШИЛ - 2.2 м (а), Ш=0.8 - 1.9 м (б)

I—> <1

6. По результатам натурно-модельного и натурного исследования процесса внепечной обработки стали в ковше оптимизированы программы автоматического управления продувкой и внесены изменения в действующую технологическую инструкцию, касающиеся порядка смены продувочных фурм и нормативной длительности продувки.

7. Разработанные алгоритмы и математические модели внедрены в промышленную эксплуатацию в составе модернизированной системы управления установками продувки стали азотом электросталеплавильного цеха №2 ОАО "Кузнецкий металлургический комбинат". Экономический эффект от внедрения составил 1 089 766 тыс. руб. (в ценах 1997г).

8. Предложенные технические решения, способы и алгоритмы защищены 8 патентами РФ. Одно из изобретений, касающееся повышения стойкости продувочных фурм внедрено в эксплуатацию с экономическим эффектом 21 876 тыс.руб. (в ценах 1997 г).

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Штайгер, Александр Федорович, 1998 год

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Абрамович С.М., Веревкин В.И., Козырев H.A., Штайгер А.Ф., 06-шаров М.В. Фурма для продувки расплава металла в ковше.. / Патент РФ №2113502. -М.:Бюл. № 17,1998.

2. Абрамович С.М., Веревкин В.И., Штайгер А.Ф. Оценивание состояния фурмы при продувке металла в ковше // В сб. "Математические и экономические модели в оперативном управлении производством". Вып.З. Москва, Электрика, 1997. -С.33-37.

3. Авдеев В.П., Айзатулов P.C., Мышляев Л.П., Петрухин М.В., Сара-пулов Ю.А. Способы расчета масс материалов конвертерного процесса. М.: Металлургия, 1994. - 192 с.

4. Авдеев В.П., Карташов В.Я., Мышляев Л.П., Ершов A.A. Восстановительно - прогнозирующие системы управления: Учебное пособие. - Кемерово: КГУ, 1984. - 91с.

5. Автоматизация в черной металлургии / Под ред. Д.И.Туркенича // Сб. трудов Международного конгресса по автоматизации в черной металлургии: Амстердам 23-31 марта 1965 г., Дюссельдорф 1-3 апреля 1965 г. Металлургия, 1969. - 675с.

6. Адаптивная идентификация в системе управления конвертерной плавкой стали / А.Е.Кошелев, В.П.Авдеев, В.И.Соловьев // Тезисы докладов IV Всесоюзн. совещ. по статич. методам теории управления. Фрунзе. Наука, 1978. - С.39 - 42.

7. Адаптивное управление точностью прокатки труб / Общ. ред. Ф.А.Данилова и Н.С.Райбмана.- М.: Металлургия, 1973. - 273с.

8. Алгоритмизация регулирования металлургических процессов с помощью восстановления оптимальных управляющих воздействий / В.П.Авдеев, Н.Н.Соловьев, В.А.Столяр, Ю.А.Сарапулов, А.Е.Кошелев // Тезисы докладов 2-й Всесоюзной конференции по применению ЭВМ в металлургии. Москва, 1973.

9. Александровский Н.М., Егоров C.B., Кузин P.E. Адаптивные системы автоматизированного управления сложными технологическими процессами. М.: Энергия, 1973. - 272 с.

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22.

Альперович М.Е. Автоматизация и оптимизация основных процессов спецэлектрометаллургии. М.: Металлургия, 1990.- 176с. АСУ внепечной обработкой стали с расширенными возможностями представления информации / В.И.Веревкин, А.Ф.Штайгер, И.В.Грошев // Тезисы докладов межгосударственной научно-технической конференции "Проблемы развития металлургии Урала на рубеже XXI века". Магнитогорск, 1996. - С. 101-102. Барковский В.В., Захаров В.Н., Шаталов A.C. Методы синтеза систем управления. М.: Машиностроение, 1969. - 328 с. Барский Л.А., Рубинштейн Ю.Б. Кибернетические методы в обогащении полезных ископаемых. М.: Наука, 1970. - 210 с. Бендат Дж., Пирсол А. Измерение и анализ случайных процессов: Пер. с англ. М.: Мир, 1974. - 464с.

Берковский В.М., Ноготов Е.Ф. Разностные методы исследования задач теплообмена. Минск: Наука и техника, 1976. - 144 с. Бешелев С.Д., Гуркович Ф.Г. Математико-статистические методы экспертных оценок. М.: Статистика, 1974. -160 с. Бигеев A.M. Расчеты мартеновских плавок. М.:Металлургия, 1966. -320с.

Бигеев A.M., Колесников Ю.А. Основы математического описания и расчеты кислородно-конвертерных процессов. М.: Металлургия, 1970.-232с.

Богушевский B.C., Сорокин H.A., Соболев С.К., Ясинский В.А. Оптимизация выхода годного в конвертерном переделе // В сб. "Автоматизация сталеплавильного производства". М.:Металлургия. -1975.- №6. - С.29-33.

Бокс Дж., Дженкинс Г. Анализ временных рядов, прогноз и управление. М.: Мир, 1974. - 408 с.

Борнацкий И.И. Физико-химические основы сталеплавильных процессов. М.: Металлургия, 1974. - З20.с

Брандт 3. Статистические методы анализа наблюдений. М.: Мир, 1975.- 312с.

23. Буторин В.К, Веревкин В.И., Веревкин Г.И., Штайгер А.Ф. Способ управления электрическим режимом дуговой электросталеплавильной печи. / Патент РФ №2101364. - М.:Бюл. № 1,1998.

24. Веревкин В.И. Идентификация металлургических процессов с прогнозированием рабочих управлений, автореферат кандидатской диссертации. Новокузнецк, 1975.

25. Веревкин В.И., Абрамович С.М., Штайгер А.Ф. // Известия Вузов Черная металлургия. - 1997. - №6. - С.7-9.

26. Веревкин В.И., Буторин В.К., Кошелев А.Е., Щелоков Е.А., Штайгер А.Ф. , Обшаров М.В., Потешкин Е.Г. Способ определения наличия свищей в фурме при продувке расплава газом в ковше. / Патент РФ №2113507.-М.:Бюл.№ 17,1998.

27. Веревкин В.И., Буторин В.К., Кошелев А.Е., Штайгер А.Ф. Грошев И.В., Обшаров М.В., Потешкин Е.Г. Способ оперативного измерения положения сопла фурмы относительно зеркала расплава при его продувке в ковше. / Патент РФ №2083685. - М.:Бюл. № 19, 1997.

28. Веревкин В.И., Кошелев А.Е., Свекров В.М., Штайгер А.Ф., Грошев И.В., Щелоков Е.А., Обшаров М.В. Способ установки фурмы для продувки расплава в ковше в положении продувки. / Патент РФ №2113506.-М.:Бюл.№ 17,1998.

29. Веревкин В.И., Калашников С.Н., Быстров В.А. // Известия Вузов Черная металлургия. - 1992. - №4. - С.60-63.

30. Веревкин В.И., Калашников С.Н., Штайгер А.Ф. Математическое моделирование тепловых и гидродинамических процессов в ковше со сталью в межоперационный период // В сб. "Математические и экономические модели в оперативном управлении производством". Вып.6. Москва, Электрика, 1997. - С.17-19.

31. Веревкин В.И., Кошелев А.Е., Штайгер А.Ф. Расчет шихтовки конвертерного процесса при наличии агрегатов доводки металла // В сб. "Математические и экономические модели в оперативном управлении производством". Вып.2. Москва, Электрика, 1997. - С.40-70.

32. Веревкин В.И., Соломон Г.М., Быстров В.А. // Известия Вузов Черная металлургия. - 1993. - №2. - С. 18-20.

33. Веревкин C.B., Штайгер А.Ф. Применение косвенных оценок состояния технологического процесса при расчете шихтовки электроплавки // В сб. "Математические и экономические модели в оперативном управлении производством". Вып.2. Москва, Электрика, 1997. - С.52-56.

34. Веселая Т.Н. О применении многомерного регрессионного анализа при исследовании технологических процессов // Заводская лаборатория. - 1986. - №5. - С.327.

35. Волович М.И., Авдеев В.П., Парпаров Я.Г., Кошелев А.Е., Щеглов В.А. Комбинированное управление конвертерной плавкой. Кемерово: Кем. книжн. изд-во, 1990. - 142 с.

36. Вопросы адаптации алгоритмов управления конвертерной плавкой / А.Е.Кошелев, В.П.Авдеев // Тезисы докладов VIII Всесоюзной молодежной научно-технической конференции «Научно-технический прогресс в металлургии и металловедении черных металлов».Тула, 1974.-С.

37. Вопросы оптимального управления в черной металлургии // В сб. научных трудов. Новокузнецк, 1969. - 13-17 с.

38. Доброхотов Н.М. Применение термодинамики в металлургии. М.: Металлургия, 1955. - 196 с.

39. Дубровский С.А., Гольдштейн Э.С., Мизин В.Г., Коршунов O.A. Факторный анализ в описании технологических процессов // В сб. «Статистика качества продукции». Москва, Наука, 1973. - С. 175185.

40. Евтушенко В.Ф., Изаак К.И., Кулаков С.М. // Известия ВУЗов. Черная металлургия. 1973. - №8. - С. 171-174.

41. Евтушенко В.Ф., Киселева Т.В., Кулаков С.М., Кошелев А.Е. Шихтовка электроплавки: Методические указания. - Новокузнецк : СМИ, 1986.-22 с.

42. Живоглядов В.П. Автоматические системы с накоплением информации. Фрунзе, 1966. - 320с.

43. Зарвин Е.Я., Чернятевич А.Г., Волович М.И., Щитов Б.И. О механизме рафинирования кислородно-конвертерной ванны // В сб. «Сталеплавильное производство». Кемерово, 1975. - С. 3-11.

44. Ивахненко А.Г., Лапа В.Г. Предсказание случайных процессов. Киев: Наукова думка, 1971. - 320с.

45. Исследование некоторых разностных схем аппроксимацией граничных условий для численного решения уравнений тепловой гравитационной конвекции / В.Л.Грязнов, В.И.Полежаев // Препринт ИПМ. Москва, 1974. - №40.- 53с.

46. Исследование режимов внепечной обработки стали в ковше с использованием математических моделей / С.М.Абрамович,

B.И.Веревкин, С.Н.Калашников, А.Ф.Штайгер // Препринт Новокузнецкого центра РАЕН. Новокузнецк, 1997. - 34с.

47. Кильдишев Г.С., Френкель A.A. Анализ временных рядов и прогнозирование. М.: Статистика, 1973. - 104с.

48. Коган А.Е. Внепечные и ковшевые процессы: Учебн. Пособие / СибМИ. - Новокузнецк, 1990. - 99с.

49. Колпаков C.B., Старов Р.В., Смоктий В.В. и др. Технология производства стали в современных конвертерных цехах / Под общ. ред.

C.В.Колпакова. М.: Машиностроение, 1991. - 464с.

50. Колпаков C.B., Тедер Л.И., Дубровский С.А., Локтионов В.П. Управление конвертерной плавкой / Под ред. Д.И.Туркенич. М.: Металлургия, 1981.- 144с.

51. Косой Л.Ф., Синельников В.А. Выплавка легированной стали в конвертерах. М.: Металлургия, 1979. - 176 с.

52. Кошелев А.Е. //Известия ВУЗов. Черная металлургия. 1989. - №4. -С.156-157.

53. Кошелев А.Е., Соловьев В.И., Айзатулов P.C. и др. Опыт адаптации систем регулирования технологических процессов. //Приборы и системы управления, 1971.-№ 1.-е. 9-11.

54. Кошелев А.Е., Веревкин В.И., Штайгер А.Ф. Особенности модернизации действующей АСУ внепечной обработкой стали // В сб. "Проблемы развития металлургии Урала на рубеже XXI века". т.З. Магнитогорск, 1996. - С.54-60.

55. Кошелев А.Е., Лачков В.А., Воронин Н.И., Насонов Ю.В. //Сталь. 1982.-№4.-С. 98-99.

56

57

58

59

60

61

62

63

64.

65,

66,

67,

68.

69,

70.

Кошелев А.Е., Лебедев В.И., Веревкин В.И., Штайгер А.Ф., Обшаров М.В. Корректировка химического состава стали при доводке металла в ковше / В сб. "Математические и экономические модели в оперативном управлении производством". Вып.4. Москва, Электрика. - 1997. - С.52-56.

Красовский H.H. Теория управления движением. М.: Наука, 1978. -412с.

Кривандин В.А., Арутюнов В.А., Мастрюков Б.С. и др. Металлургическая теплотехника, т.1. М.: Металлургия, 1986. - 424с. Кугушин A.A., Соловьев В.И., Авдеев В.П., Айзатулов P.C., Кошелев А.Е. // БНТИ. Черная металлургия. 1981. - №12. - С.212-214. Кузнецов Ю.М. Гидродинамика процессов вдувания порошков в жидкий металл. Металлургия. Челябинское отделение. 1991. - 160с. Куликов И.С. Раскисление металлов. М.: Металлургия, 1975. - 504 с. Лебедев В.И., Веревкин В.И., Буторин В.К., Кошелев А.Е., Свекров М.В., Штайгер А.Ф., Обшаров М.В. Способ управления положением фурмы при продувке расплава газом в ковше. / Патент РФ №2100448. - М.:Бюл. № 36,1997.

Лебедев В.И., Веревкин В.И., Буторин В.К., Кошелев А.Е., Штайгер А.Ф. Способ внепечной обработки расплава в ковше при переменном положении фурмы. / Патент РФ №2113505. - М.:Бюл. № 17, 1998. Летов A.M. Динамика полета и управление. М.: Наука, 1969. - 360 с. Летов A.M. Математическая теория процессов управления. М.: Наука, 1981.-c.280.

Липухин Ю.В., Булатов Ю.И., Адельман К., Кнорр М. Автоматизация металлургических агрегатов. М.: Металлургия, 1992. - 304с. Лыков A.B. Тепломассообмен: Справочник. М.: Энергия, 1978. -480с.

Малкин И.Г. Теория устойчивости движения. М.: Наука, 1966. с 230. Математическое описание и оптимизация многофакторных процессов / под ред. Г.К.Круга // В сб. трудов МЭИ. Вып.68. Москва, 1969. -С.

Медведев Г.А. Адаптивные автоматические системы. М.: Советское радио, 1974. - с.

71. Мельник С.Г., Городецкий И.Л., Носоченко О.В. и др. //Сталь. -1996. -№9. - С.35-38.

72. Металлургия стали. В.И.Явойский, Ю.В.Кряковский, В.П.Григорьев, Ю.М.Печкин / Под ред. В.И.Явойского, Ю.В.Кряковского. М.: Металлургия, 1983. - 420с.

73. Моисеев H.H. Элементы теории оптимальных систем. М.:Наука, 1975. -528 с.

74. Морозов А.Н. Современное производство стали в дуговых печах. Челябинск : Металлургия, 1987. - 176с.

75. Мочалов С.П. Методы оптимизации металлургических процессов. Новокузнецк, 1989. - с.

76. Мышляев Л.П. О системном решении задач алгоритмизации управления металлургическими процессами, автореферат кандидатской диссертации. Новокузнецк, 1975.

77. Мышляев Л.П., Авдеев В.П., Киселев С.Ф., Марченко Ю.Н. Автоматизация управления процессами шихтоподготовки: Учебное пособие. - Новокузнецк, 1989. - 81с.

78. Мышляев Л.П., Соловьев В.И., Петрунин М.В., Кошелев А.Е. Об алгоритмах оптимизации технологических процессов на примере раскисления и легирования металла в ковше // В сб. «Математическое и информационное обеспечение АСУ технологическими процессами» Москва, 1974. - С.

79. Налимов В.В. Теория эксперимента. М.: Наука, гл.ред. Физматлит, 1971.-270 с.

80. Натурально-математическое моделирование в системах управления: Учебное пособие/ В.П.Авдеев, С.Р.Зельцер, В.Я.Карташев, С.Ф.Киселев - Кемерово: КГУ, 1987. - с.84.

81. Опыт использования табличного способа расчета шихты для управления кислородно-конвертерной плавкой / К.Г.Носов, С.А.Донской, В.И.Соловьев, А.В.Луканцов, А.Е.Кошелев // Тезисы докладов VIII Всесоюзной молодежной научно-технической конференции «Научно-технический прогресс в металлургии и металловедении черных металлов». Тула, 1974. - С.

82

83

84

85

86

87

88

89

90

91

92,

93

94

Основные направления автоматизации агломерационного, доменного и сталеплавильного производства за рубежом. Черметинформация, серия 15, информация 7, 1971. -12с.

Особенности модернизации действующей АСУ внепечной обработкой стали / А.Е.Кошелев, В.И.Веревкин, А.Ф.Штайгер // Тезисы докладов межгосударственной научно-технической конференции "Проблемы развития металлургии Урала на рубеже XXI века". Магнитогорск, 1996. - С. 103-104.

Острем К. Введение в стохастическую теорию управления. М.: Мир, 1973.- 322с.

Перельман И.И. Анализ современных методов адаптивного управления с позиций приложения к автоматизации технологических процессов //Автоматика и телемеханика. 1991. - №8. - С.3-31. Перельман И.И. Текущий регрессионный анализ и его применение в некоторых задачах автоматического управления. И Известия АН СССР. Энергетика и автоматика. 1960. - №2. - С.122-131. Пирожников В.Е. Автоматизация электросталеплавильного производства. М.: Металлургия, 1985. - 184с.

Поволоцкий Д.Я. Раскисление стали. М.: Металлургия, 1972. - 206с. Поволоцкий Д.Я., Кудрин В.А., Вишкарев А.Ф. Внепечная обработка стали. М.: МИСИС, 1995. - 256 с.

Приспосабливающиеся автоматические системы / Под. ред. Мишкина Э. и Брауна JI.M. Москва, Изд. иностранной литературы, 1963. -672с.

Пугачев B.C. Теория случайных функций и ее применение к задачам автоматического управления. М.: Физматгиз, 1962. - 340 с. Райбман Н.С., Чадеев В.М. Адаптивные модели в системах управления. М.: Сов. Радио, 1966. - 160с.

Райбман Н.С., Чадеев В.М. Построение моделей процессов производства. М.: Энергия, 1975. - 376с.

Райбман Н.С., Чадеев В.М. Стабилизация выхода нестационарного объекта и оценка степени идентичности // В сб. «Методы оптимизации автоматических систем». Москва, Энергия, 1972. - С.311-327.

95. Растригин Л.А. Современные принципы управления сложными объектами. М.: Сов. Радио, 1980. -241с.

96. Рафинирование стали инертным газом / Под ред. А.Ф.Каблуковского. М. Металлургия, 1975. - 232с.

97. Рей У. Методы управления технологическими процессами. М.: Мир, 1983.-386с.

98. Риц Г.Л. Математические методы в статистике. М.: Наука, 1973. -69-185с.

99. Романец В.А., Юзов О.В., Сиваева Е.К., Шлеев А.Г. Эффективность повышения качества стали. М.: Металлургия, 1975. - 280с.

100. Савченко Т.К., Атливаник Л.Г., Галкин М.Ф. Технологическая подготовка электроплавки стали. М.: Металлургия, 1981. - 131с.

101. Сакман Г. Решение задач в системе человек-ЭВМ. М.: Мир, 1973. -352 с.

102. Самарский A.A. Теория разностных схем. М.: Наука, 1983. - 165с.

103. Свекров В.М., Веревкин В.И., Буторин В.К., Кошелев А.Е., Штайгер А.Ф., Обшаров М.В. Способ оперативной оценки состояния фурмы при продувке расплава в ковше. / Патент РФ №2101366. - М.:Бюл. № 1,1998.

104. Серов Ю.В. Метрологическое обеспечение технологических процессов черной металлургии (метрология и информатика). Справ, изд. в 2-х кн. Кн.1. - М.: Металлургия, 1993. - 272 с.

105. Соловьев В.И., Петрунин М.В., Кошелев А.Е., Авдеев В.П., Мышля-ев Л.П. Опыт внедрения автоматизированной системы раскисления и легирования металла в ковше. // Тезисы докладов республиканской научно-технической конференции «Опыт разработки и внедрения интегрированных АСУ в черной металлургии». Днепропетровск, 1980. - С.121-122.

106. Сургучев Г.Д. Математическое моделирование сталеплавильных процессов. М.: Металлургия, 1978. - 224с.

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

108

109

110

111

112

113

114

115

116

117,

118,

119,

120,

121.

Туркенич Д.И., Литвиненко Е.Ф., Югов П.И. Алгоритмы управления раскислением и легированием конвертерной стали в ковше // Сталь. - 1979. - №4 - С.36-38.

Туркенич Д.И., Литвиненко Е.Ф., Югов П.И. Использование термодинамической модели для прогнозирования усвоения элемента рас-кислителя. // Сталь. - №10. - С.12-21.

Уланов Г.М. Статистические и информационные вопросы управления по возмущению. М.: Энергия, 1970. - 256с. Фарлоу С. Уравнения с частными производными для научных работников и инженеров. М.: Мир, 1985. - 384с. Фельдбаум A.A. Теория дуального управления. I, II, III //Автоматика и телемеханика. 1976. - №9. - С.3-16.

Фомин H.A., Кошелев А.Е., Тежиков В.Н., Киселева Т.В., Авдеев В.П., Строков И.П., Изаак К.И. // Изв ВУЗов. Черная металлургия. 1986. - №4. - С.141 - 143.

Фомин H.A., Кошелев А.Е., Чухов И.И., Киселева Т.В., Тежиков В.Н. //Сталь. 1989.-№3.-С.118-121.

Френкель A.A. Математические методы анализа динамики и прогнозирования производительности труда. М.: Экономика, 1972. - 192с. Хан Б.Х. Раскисление, дегазация и легирование стали. М.: Металлургия, 1960.-256с.

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

Цыпкин Я.З. Адаптация и обучение в автоматических системах. М.: Наука, 1968. - 450с.

Цыпкин Я.З., Кельманс Г.К, Энштейн Л.Е. // В сб. «Оптимальные и адаптивные системы». Москва, Наука, 1972. - С. 182-194. Шихтовка конвертерной плавки с учетом ее технологических особенностей / А.Е.Кошелев, В.И.Веревкин, А.Ф.Штайгер и др. // Тезисы докладов научно-технической конференции "Метрология и автоматизация - 95". - Новокузнецк, 1995. - С.29. Штайгер А.Ф., Веревкин В.И., Кошелев А.Е., Калашников С.Н. Решение задачи конвективного теплообмена при асимметричном расположении источника // Тезисы докладов научно-практической кон-

ференции «Взаимодействие муниципальных, образовательных и предпринимательских структур крупного промышленного города». Новокузнецк, 1998. - С.116- 117.

122. Шульце К.-П., Реберг К.-Ю. Инженерный анализ адаптивных систем. М.: Мир, 1992.-280с.

123. Щенк X. Теория инженерного эксперимента. М.: Мир, 1972. - 384с.

124. Электрометаллургия стали и ферросплавов / Под ред. Поволоцкого Д.Я. М.: Металлургия, 1974. - 550 с.

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

126. Ядыкин И.Б., Волков Е.В., Егоров А.Ф., Шергольд И.Б. //Статистические и динамические модели адаптивной системы управления, 1977.- №5. - С.5-8.

127. Яценко А.К., Кочо B.C. Методы оптимального управления сталеплавильными процессами. М.: Металлургия, 1990. - 216с.

128. B.M.Berkovsky, V.K.Polevikov. Heat transfer at highrate free convection. Proc. 5th Internat. Heat Transfer Conf. Tokyo, 1974, 3, NC 3.1.

129. D.Young. Iterative methods for solving partial difference equations of elliptic type. Trans. Amer. Math. Soc., 76, N. Y., 1954.

• rd •

130. Kern D.W. In: Proceedings of the 3 international iron and steel congress, 1978, Chicago, III (USA).

131. Stacy A.D. Proc. Nat Open Hearth and Basic Oxygen Steel Conf. Iron a. Steelmaking. №9, Hamilton, 1981.

132. Voronov A.A., Rutkovsky V.Yu. State-of-art and prospects of adaptive systems/ Automatika, 1984. - p. 547-557.