Науковий вісник НГУ

Математична модель матеріально-теплового балансу плавки в кисневому конвертері та критерій її оптимізації

• 
• 

Рейтинг користувача:  / 1

ГіршийКращий 

Деталі

Категорія: Інформаційні технології, системний аналіз та керування

Останнє оновлення: 19 березня 2014

Опубліковано: 26 лютого 2013

Перегляди: 5344

Автори:

В.В. Слєсарєв, доктор технічних наук, професор, Державний вищий навчальний заклад „Національний гірничий університет“, завідувач кафедри системного аналізу і управління, м. Дніпропетровськ, Україна

Т.А. Желдак, кандидат технічних наук, доцент, Державний вищий навчальний заклад „Національний гірничий університет“, докторант кафедри системного аналізу і управління, м. Дніпропетровськ, Україна

Реферат:

Мета. Обґрунтувати вигляд критерію оптимізації собівартості сталі на етапі її виплавки, враховуючи додаткові витрати на встановлення теплового та матеріального балансу.

Методика. Використовуючи відомі залежності, що описують фізико-хімічні процеси у ванні конвертера в ході продувки розпеченого металу киснем та наступного розкислення у ковші, були отримані рівняння матеріального та теплового балансу. Оскільки невиконання кожного з видів балансу має негативні наслідки, що порушують технологічний процес, запропоновано ввести до зведеного економічного критерію мінімізації собівартості готової сталі складові рівнянь балансу. З математичної точки зору задача оптимізації складу шихти є нелінійною з нечіткими обмеженнями. Для її розв’язання необхідно обрати метод, що враховував би зазначені особливості. Також необхідно забезпечити використання запропонованої моделі оператором конвертерного цеху на робочому місці.

Результати. Отримано зведений критерій оптимізації шихтування плавки в кисневому конвертері з використанням теплового та матеріального балансу, що має економічний характер. Сформульовано оптимізаційну задачу й показано, що вона має суттєву нелінійність, а обмеження – високий ступінь невизначеності. Розроблено прототип програмного забезпечення, що реалізує математичну модель та метод оптимізації.

Наукова новизна. Уперше запропоновано зведений критерій оптимізації шихтування плавки в кисневому конвертері на основі теплового та матеріального балансу плавки, що має економічний характер і включає критерії балансу. Показано, що порушення теплового балансу має несиметричний вплив на собівартість сталі.

Практична значимість. Розроблено прототип програмного забезпечення мовою програмування VBA, що дозволяє оператору конвертера виконувати шихтування з мінімальною собівартістю готової сталі. Програма включає в себе інтерфейси вводу даних про поточну плавку, базу даних залишків матеріалів, розрахунковий модуль та інтерфейс системи підтримки прийняття рішень. Можливе зниження собівартості виготовлення вуглецевих сталей при використанні програми – від 1 до 3%.

Список літератури / References:

1.     Демидов В.А. Производство конвертерной стали [Технологическая инструкция] ТИ-233-СТ КК-02-2002/ В.А. Демидов– Днепропетровск: ДМЗ – 2002. – 148 с.

Demidov, V.A. (2002), Proizvodstvo konverternoy stali: technologicheskaya instruktsyya TI-233-ST KK-02-2002 [Converter Steel Production: Technological Manual] TI-233-ST KK-02-2002, DMZ, Dnepropetrovsk, Ukraine.

2.     Баптизманский В.И. Тепловая работа кислородных конвертеров [Текст] / Баптизманский В.И., Бойченко Б.М., Черевко В.П. – М.: Металлургия, 1998. – 416 с.

Baptizmanskiy V.I., Boychenko, B.M., and Cherevko, V.P. (1998), Teplovaya rabota kislorodnykh konvertorov [The Oxygen Converters Thermal Operating], Metallurgy, Moscow, Russia.

3.  Гаранжа Д.М. Факторний аналіз впливу технологічних параметрів процесу гарячої прокатки на довжину розкату і побудова прогнозуючої моделі [Текст] / Гаранжа Д.М., Желдак Т.А., Краєв М.В. // Металлургическая и горнорудная промышленность. – 2011. – №1 – С. 44–49.

Garanzha, D.M., Zheldak, T.A. and Kraiev, M.V. (2011), “Factorial analysis of influence of technological parameters of hot rolling process on the roll length and predictive model construction”, Metallurgicheskaya i gornorudnaya promyshlennost, no.1, pp. 44–49.

4.     БогушевскийВ.С. Математические модели и системы управления конвертерной плавкой / В.С. Богушевский, Л.Ф. Литвинов – К.: НПК „Киевский институт автоматики“, 1998. – 304 с.

Bogushevskiy, V.S. and Litvinov, L.F. (1998), Matematicheskiye modeli i sistemy upravleniya konverternoy plavkoy [Mathematical Models and Converter Melting Control Systems], NPK Kievskiy Institut Avtomatiki, Kiev, Ukraine.

01_2013_slesar
2014-03-19  519.24 KB  1420

• Наступна >