УДК 669.183.218

АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ РАСХОДОМ ИНЕРТНОГО ГАЗА ПРИ ПРОДУВКЕ СТАЛИ В КОВШЕ

Полонская Ю.Г., аспирант; Нелипа С.А., магистрант.
(Донецкий национальный технический университет,
г. Донецк, Украина)

Разработка мероприятий, направленных на экономию энергоносителей имеет важное практическое значение. Для способов внепечной обработки стали в разливочных ковшах инертным газом одним из путей снижения удельных затрат дорогостоящего аргона является определение и поддержание в оптимальных пределах значений технологических параметров процесса перемешивания расплава.
Повышение эффективности технологии продувки стали в разливочных ковшах различной вместимости может быть достигнуто за счет обеспечения оптимальных режимов подачи инертного газа в расплав с учетом изменяющихся значений многих параметров, характеризующих тепло-массообменные процессы, которые протекают в интенсивно перемешиваемой ванне. При этом, важное значение приобретает комплексное применение средств автоматизации, компьютерной техники, а также соответствующих прикладных программ.
При участии авторов настоящей статьи на кафедре «МОЗЧМ» разработана автоматизированная система управления процессом продувки жидкого металла аргоном в ковше, обладающая рядом отличительных особенностей [1]. Эта система разрабатывалась на основании математической модели, которая подробно описана    в источнике [2].
Используемая математическая модель процесса перемешивания металла газом, подаваемым через донное продувочное устройство ковша, основана на следующих положениях:
•	передача энергетического факела наиболее интенсивно происходит в период ее разгона, т.е. при наличии значительного градиента скоростей взаимодействующих фаз, когда сопротивление со стороны жидкости, направленное против архимедовых сил, имеет максимальное значение;
•	при пробойном истечении струи вдуваемого газа подавляющая часть ее кинетической энергии остается неиспользованной, поскольку покидающая перемешиваемую систему газовая фаза, в том случае взаимодействует с жидкостью только на поверхности их раздела, имеющего форму обращенного конуса с углом раскрытия 20-20;
•	для каждого фиксированного объема перемешиваемой жидкости достаточно полная ее гомогенизация наступает после 3-х кратной циркуляции, в дальнейшем энергия газовой струи расходуется лишь на поддержание устойчивой циркуляции жидкостных потоков.
На основании этой модели при реализации донной продувки стали в ковше во время ее выпуска из плавильного агрегата необходимо обеспечить проведение процесса перемешивания таким образом, чтобы истечение газовой струи в расплав происходило в так называемом «допробойном»  режиме, при котором с наибольшей эффективностью используется ее кинетическая энергия. Целесообразным также является изменение с определенной периодичностью расхода газа, когда чередуется разгон и торможение циркулирующей жидкости, в течении которых наблюдается значительный градиент скоростей взаимодействующих фаз, способствующий эффективной передаче энергии газового факела жидкостной схеме.
Структура автоматизированной системы, которая обеспечивает продувку в таком режиме, представлена на рисунке 1.
Блок непрерывного контроля массы стали, поступающей из плавильного агрегата в разливочный ковш, включает измерительную месдозу и подсистему обработки электрических сигналов, снимаемых с ее датчиков. Месдоза представляет собой динамометр, снабженный тернзорезисторным преобразователем.
В состав подсистемы обработки сигналов входят усилитель и 12-разрядный аналогово-цифровой преобразователь (АЦП), установленный в слот расширения системного блока ПЭВМ.
Блок автоматизированного регулирования расхода вдуваемого газа состоит из регулирующей аппаратуры и контрольно-измерительных средств.

Блок непрерывного контроля массы стали

Подсистема обработки сигналов

Сталеразливочный ковш

АЦП

Усилитель

Месдоза

о

m

ЭВМ

Двигатль клапана

Блок непрерывного контроля массы стали

Клапан

Усилитель

ЦАП

Рисунок 1 -  Структурное построение автоматизированной
системы

Регулировочный клапан служит для изменения интенсивности подвода инертного газа к донному устройству. Он состоит из двух, последовательно размещенных секций, каждая из которых состоит из подпружиненного штока и кулачка.
Профиль и частота вращения кулачка первой секции устанавливают соответственно соотношение и продолжительность первого штока в таких положениях, при которых пропускная способность клапана будет минимально или максимально допустимой.
Профиль и частота вращения второй секции устанавливают закон изменения расхода газа, вдуваемого в допробойном режиме по ходу наполнения ковша жидким металлом.
Координирование операций, выполняемых системой обеспечивается при помощи ЭВМ. Разработаны специальные прикладные программы [1].
При использовании этой системы удается в 2-3 раза снизить расход аргона, что позволяет снизить себестоимость производимой стали в среднем на 0.7 грн/т.

Литература
1.	Особенности построения автоматизированной системы управления процессом продувки стали газами в разливочном ковше/С.П. Еронько, С.В. Быковских, Ю.Г. Полонская и др.// Вимірювальна та обчислювальна техніка в технологічних процесах – 2000. - №3. – С.193-195.
2.	Моделирование процесса продувки стали в ковше газом в дискретном режиме/С.П. Еронько, С.В. Быковских, Ю.Г. По-лонская и др.//Математичне модулювання–2001.-№1.-С.31-34