РАЗДЕЛ 2
ТЕПЛОВЫЕ ПОТЕРИ РАСПЛАВА ВО ВРЕМЯ ВНЕПЕЧНОЙ ОБРАБОТКИ
С целью экономии энергетических ресурсов необходимо провести подготовку металла
к вакуумированию за минимально возможное время с минимальными тепловыми
потерями и закончить сам процесс вакуумирования до достижения заданной
температуры. Таким образом, температура является фактором, ограничивающим
длительность вакуумирования сверху. А длительность вакуумной обработки снизу
определяется скоростью удаления водорода. С учетом изложенного, перед
вакуумированием сталь в ковше должна быть нагрета до такой температуры, которая
позволит обеспечить необходимое время вакуумной обработки с возможными
тепловыми потерями во время обработки и транспортных операций.
Целью данного раздела является определение длительности технологических
операций во время внепечной обработки и изменения температуры при выполнении
каждой операции, что позволит прогнозировать изменения температуры расплава по
ходу обработки.
2.1. Исследование длительности основных технологических операций внепечной
обработки
В результате промышленных экспериментов были изучены последовательность
выполнения и длительность основных технологических операций внепечной обработки
расплава в ковшах. На рис. 2.1 приведена временная диаграмма организации
технологического процесса внепечной вакуумной обработки ковшей одной плавки.
Сталь из мартеновской печи выпускают 1 в два ковша. По окончании выпуска первый
ковш транспортируют 3 к машине скачивания шлака, где из него производится
скачивание шлака 4. Второй ковш в это время находится 2 на стенде у печи. После
окончания операции скачивания шлака первый ковш транспортируют 5 на установку
«ковш-печь» для нагрева и доводки по химическому составу 7. Если шлак удалось
отсечь, то ковш сразу транспортируют 6 на установку «ковш-печь».
В то время как первый ковш обрабатывается на ковше-печи, второй ковш
транспортируют 3 на машину скачивания шлака, где производят скачивание 4. После
этого расплав в ковше утепляют и ставят 8 на стенд у мартеновской печи. Второй
ковш находится 9 на стенде до начала вакуумной обработки первого ковша, а затем
его транспортируют 12 на установку «ковш-печь», на которой выполняют нагрев и
доводку по химическому составу 7. Режим нагрева второго ковша подбирают таким
образом, чтобы его нагрев не закончился раньше отправки первого ковша на
разливку 14.
По окончании нагрева первый ковш транспортируют 10 в вакуум-камеру, где
проводят корректирующее раскисление 11 и вакуумирование 13 стали. После
вакуумирования производят повторное корректирующее раскисление стали 14 и
передают ковш на разливку 15. Второй ковш обрабатывается аналогично первому.
В результате серии промышленных экспериментов проведен статистический анализ
продолжительности выполнения описанных технологических операций.
Для моделирования тепловых потерь в ходе внепечной обработки исследовалась
продолжительность следующих технологических операций:
время между окончанием выпуска металла из мартеновской печи и началом
скачивания шлака из первого ковша;
время выполнения операции скачивания шлака из ковша;
время между окончанием скачивания шлака из первого ковша и началом его нагрева
на установке «ковш-печь»;
время между окончанием выпуска металла в первый ковш и началом его нагрева на
установке «ковш-печь». Данная операция является альтернативной для операций 3-5
и выполняется в том случае, если при выпуске металла в первый ковш удалось
отсечь шлак;
время между началом нагрева первого ковша на установке «ковш-печь» и началом
скачивания шлака из второго ковша;
время между окончанием нагрева ковша на установке «ковш-печь» и началом
операции раскисления;
Рис. 2.1. Временная диаграмма технологического процесса
Рис. 2.2. Статистические оценки выборки времени между окончанием
выпуска стали и началом скачивания шлака из первого ковша
время между началом операции корректирующего раскисления первого ковша и
началом нагрева второго ковша на установке «ковш-печь»;
время между началом операции корректирующего раскисления и началом
вакуумирования металла в ковше.
В результате промышленных экспериментов установлено, что длительность операций
п.п. 2, 6, 8 для обоих ковшей практически одинакова. Продолжительность
обработки ковшей на установке «ковш-печь» определяется начальной температурой
металла в ковше, количеством вводимых добавок и интенсивностью нагрева.
Длительность вакуумирования определяется начальной концентрацией
неметаллических включений в расплаве.
В реальных производственных условиях все эти временные величины являются
случайными. Для создания математической модели внепечной ковшовой обработки
необходимо исследовать статистические характеристики продолжительности
указанных технологических операций и определить, какими статистическими
распределениями могут быть описаны эти операции.
2.1.1. Время между окончанием выпуска стали и началом операции
скачивания шлака из первого ковша
В результате анализа данных промышленного эксперимента была получена выборка из
158 значений временного интервала между окончанием выпуска стали в ковши и
началом скачивания шлака из первого ковша. Статистическая оценка выборки
производилась в электронных таблицах Excel с помощью инструмента Описательная
статистика раздела Анализ данных [46].
На рис. 1.2 приведены результаты статистических оценок выборки значений времени
между окончанием выпуска металла в ковши из мартеновской печи и началом
скачивания шлака из первого ковша. Выражения для вычислений характеристик
статистических оценок общеизвестны и приведены, например, в [47-51].
Зак
- Київ+380960830922