Способ управления процессом дозирования шихты для окускования железорудных материалов Советский патент 1993 года по МПК C22B1/14 

Изобретение относится к черной металлургии и предназначено для управления процессом дозирования шихты при окуско- железорудных материалов.

Известен способ автоматического дозиро

зания флюсующих добавок и топлива в

заданном соотношении в зависимости от

ра вр

:хода железорудной части шихты и воз- зта.

Недостатком этого способа является то, чти при дозировании шихты не учитывается большая часть возмущений, которые вносятся компонентами возвратных продуктов, а это приводит к значительному отклонению полученной и заданной основностью в ротовом окускованном материале.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому способу является

соб подготовки аглошихты, в котором с целью повышения качества аглошихты, путем стабилизации ее основности дополнительно измеряют вес и химический состав немагнитной части возврата и по ним корректируют расход флюсующих добавок.

Недостатком названного способа является то, что задача стабилизации качества аглошихты решается для текущего момента времени, т.е. без учета предыстории процесса, без учета влияния каждого из компонент возвратных продуктов, на качество шихты и, тем более, на качество готового окускованного материала.

Названные недостатки не позволяют существенно повысить качество готового окускованного матерела, так как отклонение между полученной и заданной основностью

vj Ю

го

Ј.

со

00

СО

в заданном объеме готового окускованного материала продолжает оставаться неучитываемой и неуправляемой величиной.

Несмотря на то, что стабильность основности в заданном объеме готового окускованного материала определяет экономические показатели аглофабрик, фабрик окатышей, экономические показатели доменного производства как в описанных выше, так и в других способах подготовки аглошихты все-таки предлагается стабилизировать только основность шихты (т.е. исходного (материала), а основная задача управления названными технологическими процессами - задача повышения качества готового окускованного материала (за счет снижения величины отклонения между полученной и заданной основностью в заданном объеме готового окускованного материала) - не решается.

Цель изобретения состоит в повышении качества готового окускованного материала.

Поставленная цель достигается тем, что в способе, включающем дозирование флюсующих добавок в зависимости от веса и химсостава железорудной части шихты, топлива и возврата, дополнительно вычисляют содержание окиси кальция и кремнезема в возврате, поступающего на окускование в течение текущего двухчасового интервала, по весу и химсоставу шихты, окускованной в течение предыдущего двухчасового интервала, а также дополнительно вычисляют предполагаемую основность готового окускованного материала и, в зависимости от вычисленных значений содержания окиси кальция и кремнезема возврата и вычисленной основности готового окускованного материала, устанавливают текущий расход флюсующих добавок в шихту.

Внесение коррекции в текущий расход О флюсующих добавок в предлагаемом способе рассмотрим на примере вычислений текущего расхода известняка, подаваемого в процесс шихтоподготовки;

5

Изобретение относится к черной металлургии и- предназначено для управления процессом дозирования шихты при окуско- вании железорудных материалов. Цель изобретения - повышение качества окускованного материала. Согласно изобретению вычисляют содержание окиси кальция и кремнезема возврата, поступающего на окускование в течение текущего двухчасового интервала, по весу и химсоставу шихты, оку- скованной в течение предыдущего двухчасового интервала, а также дополнительно вычисляют предполагаемую основность готового окускованного материала и в зависимости от вычисленных значений содержания окиси кальция и кремнезема возврата и вычисленной основности готового окускованного материала устанавливают текущий расход флюсующих добавок в шихту. 2 табл. ел с

QG

Го Yl - ЦСаОк , 0 / Ж Jl.Ca°I , 0 CaOJh

L v Too/100 +U4 ЮР/ЮР ЮР . iooj

м11/1 ЛЦЗЮ2и

Мз( юо/ юо

-мню л. /; WTV ZT .sio2T SioiL юо/ юо +U4 ЮР/ЮР 100 +u 100 J

/1 СаОи 100/ 100

(1

где Оир - текущий (вычисленный) расход известняка, т/ч;

QK,QT,QB - расходы концентрата (железорудной части шихты), топлива, возврата, соответственно, взятые в течение текущего двухчасового интервала времени, т/ч;

СаОк,СаОт,СаОи,5Ю2к,5Ю2т,5Ю2и - содержания CaO,Si02 в шихте (в концентрате, золе топлива, известняке, соответст- венно), взятые в течение текущего двухчасового интервала времени, по данным хйманализов, %;

W - влажность концентрата, взятая за текущий двухчасовой интервал времени, %;

ZT,WT,WH - зольность топлива, влаж-v ность топлива, известняка, соответственно,

(1)

полученные на основе хйманализов, взятых один раз в смену (например, 8ч), %;

СаОв ,5Ю2в вычисленные значения содержания окиси кальция и кремнезема в возврате на текущий двухчасовой интервал времени, %;

М3 - вычисленная (предполагаемая) основность готового окускованного материала, отн.ед.

значения содержания

Вычисленные . ....... .„,г...........

окиси кальция (СаОв) и кремнезема (ЗЮав) в возврате, поступающего на окускование в течение текущего двухчасового интервала времени, получены по весу и химсоставу шихты, окускованный в течение предыдущего двухчасового интервала времени, определяются по формулам:

+ а{-2.СЛ-9.

+ Q

SiO1

o.- + o-Sifo+ o-So- -b

+ Q

i-««й-

SiO:

100

+ Q -

100

WK - влажность концентрата, взятая

i-ость готового

(Из определяется по формуле:

гДе QK , От 1 Ои - фактические расходы концентрата (железорудной части шихты), топлива, известняка в шихте, взятые за п эедыдущие 2 часа т/ч;

СаОк(2), СаОт( 2), СаОи(2), (2), 8Ю2т(2), 5Ю2и(2) -содержания СаО и SI02 в а ихте (в концентрате, золе топлива, извест- нчке, соответственно), взятые за предыду- а ие 2 часа, полученные на основе данных х 1манализов, %;

| WK - влажность KOI з предыдущие 2 часа, %;

I Z,WT,Wn,nnn - зольность топлива, влажность топлива и известняка, потери п|ри прокаливании известняка, полученные на основе химанализов, взятых один раз в счену %;

QB - фактический расход возврата, взятый за предыдущие 2 ч по данным кон- вейерных-весов возвратных продуктов, т/ч;

СаОв(2), 5Ю2в(2) - содержания СаО, Si02 в агломерате технологическом, взятые за предыдущие 2 ч, полученные.на основе данных химанализов, %.

Вычисленная (предполагаемая) основ- окускованного материала

,( + -1

ЕОД|)-МС(1) ГаЩ

|де М3 - заданная основность готового окускованного материала, отн.ед.;

QK -фактический расход концентрата (железорудной чаоти шихты) за предыдущий двухчасовой интервал времени, т/ч; . QK - фактический расход концентрата :;а текущий двухчасовой интервал времени, т/ч;; - Мат - фактическая основность агломерата технологического в предыдущей двух- 4асовой партии по данным химанализов, фтн.ед.;

Man - основность готового окускованноГОГ

материала по паспорту, отн.ед.;

(2)

+

(3)

I - период формирования заданного объема готового окускованного материала, ч; I (2-6) ч;

QaT, Мат - объем (т/ч) и основность (отн.ед.) агломерата технологического, соответственно, при формировании заданного объема готового окускованного материала (агломерата паспортного) за фиксированный период времени I, ч.

В прототипе (2) при составлении агло- шихты с учетом возврата основность шихты определяется выражением:

( а,()ВД + афгоэоз1 + a,(t)SOS сцозоз

(5)

35

40

45

50

55

где О.к(т),0.ф(т),0л(т,),0.в(1) - расход концентрата, флюсующих добавок, топлива, вес возврата;

СаОк,СаОф,СаОт,СэОв,5Ю2к,5Ю2ф, Si02T,Si02B - содержание окиси кальция и кремнезема в компонентах шихты.

При расчетах по формуле (5) ставится задача стабилизации основности шихты на входе процесса, а не стабилизация основности в готовой продукции - готового окускованного материала.

Проведенный нами анализ статистических данных технологического процесса показывает, что имеются значительные колебания содержания СаО и SI02 в концентрате, известняке, топливе, которые вызывают существенные колебания основности агломерата технологического и основности готовой продукции.

С целью выявления степени влияния отдельных компонент шихты на величину основности в готовой продукции авторами заявки был проведен вычислительный эксперимент. При этом расчетная основность готового агломерата (Мр) вычислялась по формуле, полученной на основании-уравне- ния материального баланса (3);

О 1 - -V + Q. (1 - Д . А- +0,(-

м - v iw оо ич TOO; 100 100 Ц|Ч юо/i55V

,. W,v№o2 . /, Wv г, /15.02 , n /. Q41 TO)W +Q41 T5o) loo loo +0(.To5)

;ioj

(6)

где Мр - расчетная основность готового агломерата, отн.ед.;

Ок.От.Ои - часовые расходы концентрата (железорудной части шихты), топлива, известняка, соответственно,т/ч;

WK,WT,WH - влажность концентрата, топлива, известняка, соответственно, %;

, /fcaoz, - содержание СаО в концентрате, золе, известняке, соответственно, %;

/ Si02K,/ siO2z,/ siO2M - содержание SI02 в концентрате, золе, известняке, соответственно, %;

ZT - содержание золы в топливе, %.

При моделировании учитывались те параметры компонент шихты, которые входят в формулу (6) и оказывают непосредственное воздействие на изменение основности готового агломерата.

Для анализа приняты средние значения параметров влияющих факторов, определенных на основании анализа статистических характеристик процесса шихтоподготовки, при которых значение основности в готовом продукте равнялось 1,30. Затем каждый из факторов изменялся на +/-10% от своего среднего значения. Для каждого случая расчитывалось абсолютное отклонение основности ДМ, отн.ед.) от ее расчетной величины по формуле:

. ДМ 1,30-Мр,

(7)

а также относительное отклонение основности ( ДМ %) по формуле:

М% ДМ/1,30.

Результаты расчетов сведены в табл.1.

Наиболее влияющими факторами являются: содержание СаО в известняке, содержание Si02 в концентрате, расход известняка, расход концентрата. Выполненная ранжировка факторов по их влиянию на технологический процесс показывает, что при управлении процессом шихтоподготовки, в первую очередь, необходимо знать данные о содержании SiOa в концентрате и содержании СаО в известняке, а также необходима стабилизация расходов известняка и концентрата.

Нестабильность содержания и расхода названных компонент шихты, вызывает изменение характеристик возвратных продуктов, а это, в свою очередь, отражается и на качестве конечного продукта.

Анализ транспортных запаздываний процесса агломерата дает возможность разбить технологический процесс на двухчасовые интервалы времени, соответствующие интервалам прохождения материала через технологический процесс, периодам опробования шихты, агломерата технологического и готовой продукции. В общем случае эта величина может быть охарактеризована п- часовым отрезком времени. Значение п приобретает свою числовую величину, ха- рактерную для каждого конкретного случая. Известно, что состав шихты при загрузке может быть определен на основании уравнения материального баланса (3):

10

Ош Оисх + 0В,

(9)

где 0,ш расход общей шихты, подаваемой на агломашину, т/ч;

Оисх - расход свежей части шихты (кон- центрат, топливо, известняк), т/ч;

Ов - расход возврата, соответствующий материалу, полученному из шихты,которая поступала в агломашину в течение предыду- .щего двухчасового интервала времени, т/ч. Доля свежей шихты и возврата в загрузке конкретной агломашины на Качканарском ГО- Ке близка к 56% и 44%, соответственно. Это соотношение, поданным ОТКфабрики КачГО- Ка, а также на основе данных прототипа, может существенно меняться по мере износа грохотов, выделяющих оборотные продукты, и, выбранного режима процесса окускования.

Основность агломерата технологического (Ма1т) в течение двухчасового интерва- ла времени равна:

-т 0-СаОисх + 0-СаОе Mai - TT------T7S--- 05Ю2ИСХ + QSI02B

(10)

Раскрывая выражение (10) на основании уравнения (6). получим:

ма -.. .

/, ,o , n /« W Z, .„ /. Wi,,o ,n

У кмЛдд +Q () Too iqjT .°(....W) 160.

, /1 V tv№o2 . ,. WU Z I&D2 . /, Wnv/SlOj..,

«( - T6o)l6o + Ql С т) Too -Too- + ° 0 Тоо)-ЩГ + . где QK.QT.QM - расходы концентрата, топлива, известняка, соответственно,т/ч;

М3 - заданная основность готового оку- скованного материала, отй.ед.;

,,/35,02К,Ю2г.

зю2и содержания СаО и SI02 в шихте

(концентрате, золе топлива и известняке,

соответственно), взятые в течение текущего

двухчасового интервала времени по данным

химанализов, %;

ZT,WK,WT,WH - зольность топлива, влажность концентрата, топлива,известняка, соответственно, %;

ОсаОв, Q.SIO2B - расходы СаО, SiOa возврата, в состав которых входят шихтуемые материалы, полученные за предыдущий двухчасовой интервал времени, %.

Преобразуя (11), получим требуемый расход известняка:

Гп /1 .

юо +U4 100J100

М,(

1 юоУ юо

М Гп /1 We , Л ZT , n-I

-Мз|Ок(1-)1р0-+От(1-тш)тш- + Оз102в|

.:... т. 1°°}

В выражении (12) расход топлива QT оп- деляется по формуле:;

QT QT% (QT/юо),

(13)

где QT% - относительный расход топлива, %.

QT% принимается, как установка регу- тора, От%(7-10)%.

Известно, что содержание окиси кальция1 и кремнезема в возвратных продуктах о грёделя ётся выражениями (3):

Л : : -:

пи

Ов -

iL«i4

..- + J-.)

г-а.сЛ

-. 100 .

Э2„ + оГ9

n( .n(-2)r, WH4SIO 2)-2)/ WTNSIQ272 Z (1---ТЯгГ-)--ion-- +Qk У() +QV -( 1 17) nn T

100 100r V 100 100 . V 100

Q(-2))+Qi:-2) +Qj;-2)ri vwiUl nnn.

100 - t V 100 й 100 A 1 100 )

100 100 100

+

КС

II

II

г;е СаОв I Si02e - вычисленные значения содержания окиси кальция и кремнезема

зврата на текущий двухчасовой интервал

емени %; QKV , От , Ои - фактические расходы

нцентрата, топлива, известняка в шихте,

ятые за предыдощйе 2 часа, т/ч- аОк( 2), СаОт1, СаОи(2, 5Ю2к(2). 5Ю2т( 2),

02и - содержания Сар и SI02 в шихте (концентрате, топливе, известняке, соответственно), взятые за предыдущие 2 часа, пол5нные на основе данных химанализов, %;

уч

за

W,

W.

влажность концентрата, взятая

предыдущие 2 ч, %;

2,Л/т,,ППП - зольность топлива, влаж- нссть топлива и известняка, потери при про+ ОсаО,

ь

1 юоУ юо

)тш- + Оз102в|

:аО

(12)

СаОв

ОСаОв 0в

(14)

5Ю2в

QSIO2B

07

(15)

Принимая во внимание уравнения (11), (12), (14), (15) и учитывая, что возвратные продукты получены из шихты, которая поступила в процесс за 2 часа до момента расчета, вычислим:

+

WTNSIQ272 Z 17) nn T

100

100 100 100

+

+

каливании известняка, соответственно полученные на основе химанализов (производятся 1 раз в смену - 8 часов), %;

Ов фактический расход возврата, взя- тый за предыдущие 2 ч, по данным конвейерных весов возвратных продуктов, т/ч;

СаОв(2), Si02el 2)-содержания CaO, Si02 в агломерате технологическом, взятые за предыдущие 2 ч, полученные на основе дан- ных химанализов, %.

При стабильной работе оборудования основность материала на входе агломашй- ны и на ее выходе должны быть одинаковы. Исходя из этого, усредним значение основности в двух последовательно проходящих

где М3 - заданная основность в заданном объеме готового окускованного материала, отн.ед.;

М2 фактическая основность технологического агломерата в предыдущий двухчасовой интервал, отн.ед.;

Mi - расчетная основность технологического агломерата на текущий двухчасовой интервал, отн.ед.;

Qa - фактическая производительность по технологическому агломерату в предыдущий двухчасовой интервал, т/ч;

Qi - заданная производительность по технологическому агломерату в текущем двухчасовом интервале,т/ч.

В заявке на изобретение формулу (18) можно представить в виде

чз -

M2Ql + MiQg

Q + QK

(19)

где QK. Q-к3 - производительность аглома- шины по фактическому и заданному концентрату, т/ч.

Замена переменных в (19) основана на допущении, что производительность по концентрату в агломерате технологическом равна производительности по концентрату в шихте при условии стабильной производительности технологического комплекса.агломерации. А так как мы рассматриваем реальный технологический процесс, в котором за каждые 2 ч имеются отклонения величин M27-Mi M3 и , а также, допуская, что Ма Маг, из (18), (19), следует:

MfflK-9. + os M-o5-9

|viз---- --- Мат---

М3п3

UK

Q3

(20) 45

где Мат - фактическая основность агломерата технологического в предыдущий двухчасовой интервал по данным химанализов, отн;ед.QK фактическая производительность.по концентрату за предыдущий двухчасовой интервал времени, т/ч;

Ок3 - заданная производительность по концентрату на текущий двухчасовой интервал времени, т/ч.

Таким образом, для получения заданной основности, например, в 4-часовой партии материала необходимо задание на

0

5

0

5

где Мз1 - расчетное значение основности агломерата технологического на текущий двухчасовой интервал времени для получения заданной основности в готовом окуско- ванном материале, отн.ед.;

QK -фактический(суммарный) расход (./концентрата за предыдущий двухчасовой интервал времени, т/ч;

QK - фактический (суммарный) расход концентрата за текущий двухчасовой интервал времени, т/ч.

По технологической схеме за агломаши- ной расположен охладитель. Никаких специальных технологических операций с окускованным материалом на охладителе не производится. Однако имеются расхождения в величинах основностей, измеренных в пробах материала, до охладителя и после него.

На наш взгляд это объясняется потерей мелких фракций готового продукта, который после охладителя возвращается в процесс.

Расхождение в величинах основностей носит не только случайный, но и систематический характер. Расхождения при измерениях могут достигать +/-(0,02-0,04) относительных единиц.

Запишем невязку измерений основности как:

AM Man - МаТ,

(22)

где ДМ - невязка измерений основности, отн.ед.;

Мал - основность готового окускованного материала по паспорту, отн.ед.;

Мат - основность соответствующего технологического аглсмерата, из которого был получен готовый агломерат соответствующего паспора, отн.ед.

Основность соответствующего технологического агломерата Мат вычисляется по формуле

)-MttO

Ма (i)

(23)

где I - период формирования заданного объема готового окускованного материала, ч. Обычно, I (2-6) ч;

QaT, Мат - соответствующие обьем (т/ч) и основность (отн.ед.) агломерата технологического при формирований заданного бьема готового окускованного материала (агломерата паспортного) за фиксированный период I, ч.

Окончательно вычисленная (предполагаемая) основность готового окускованного материала (М3, отн.ед.) определяется по

оормуле:

-ДМ.

Гп h + о h - ZT Са0т ЦЧ 100/100 +U4 юо/ТШ оо

-П

где Оир - текущее (вычисленное) значение f асхода известняка (флюсующих добавок) /ля получения заданной основности в за- j. энном объеме готового окускованного материала, т/ч;

QK,QT,QB - расходы концентрата (желе- орудной части шихты), топлива, возврат- 1- ых продуктов, соответственно, взятые в течение текущего двухчасового интервале Еремени, т/ч;

СаОк,СаОт,СаОи,5Ю2к,5Ю2т, - со- l ержания CaO, SiOa в шихте (в концентрате, оле топлива, известняке, соответственно), взятые в течение текущего двухчасового интервала времени, по данным химанализов, %:

WK - влажность концентрата, взятая за текущий двухчасовой интервал времени, %;

ZT.WT.WH - зольность топлива, влажность топлива и известняка, соответственно, полученные на основе данных химанализов, % (иманализ зольности топлива, влажности топлива и известняка производится 1 раз в смену.);

СаОв , Si02e - вычисленные значения содержания окиси кальция и кремнезема возврата на текущий двухчасовой интервал времени, %;

М3 -вычисленная (предполагаемая).ос- новность готового окускованного материала, отн.ед.

1 Окончательный выбор уставки задания регулятору, дозирующему известняк в про- фссе шихтоподготовки, осуществляется по формуле:

| Оир% - (О.ир/0кф) 100, (26) где Оир% - процентное соотношение известняка (флюсующей добавки) и железоруд

Далее, группируя уравнения (14),(15),(16),(17), а затем подставив их в (12), а также учитывая внесенную коррекцию на заданную основность готового окускован- 5 ного материала на основе уравнений (18),(20),(21),(22),(23),(24), получим текущее (вычисленное) значение расхода известняка для управления процессом шихтоподготовки (Оир):

10

+ Q

СаОв1

1 100

li

УУич СаОи

iooJ 100

(25)

0

ной части шихты в текущий момент време, ни, %;- .

Окф - фактический расход железорудной части шихты (концентрата) в текущий момент времени по показаниям конвейерных весов, т/ч.

Анализ патентной и научно-технической литературы, проведенный заявителем и авторами, показал, что неизвестны решения, которые содержат отличительные признаки заявляемого предложения. Это позволяет сделать вывод о соответствии

3° предлагаемого решения критерию существенные отличия.

Устройство включает в себя регулчтор

известняка, атломашину, ЭВМ, охладитель.

В качестве регулятора известняка ис40 пользуется регулятор марки Р-17, эглома- шина типа К-204, ЭВМ - это мукроЭВМ Искра-1256 или ЭВМ СМ-1210. В качестве охладителя используется воздушный охладитель агломерата диаметром 19 м. 45 Предложенный способ реализуется следующим образом.

На вход агломашины поступают исходная шихта (в состав которой входят концентрат, топливо, известняк) и возврат. Здесь

50 же, через определенные интервалы времени, производится взятие проб концентрата, топлива и известняка и отправка их на хима- нализы. Результаты химанализов через 1,5- 2 ч (по мере их поступления) вводятся в

55 память ЭВМ. На вход ЭВМ поступают также данные о расходе концентрата, топлива, известняка и возврата. После спекания шихты в агломашине получается агломерат технологический, данные о котором, в виде расхода и анализов взятых проб (опробование

производится 1 раз в час. а для производства химанализов требуется время еще не менее 1.5 ч), поступают на вход ЭВМ и запоминаются, Полученный горячий агломерат технологический затем поступает на охладитель и подвергается охлаждению. Результатом этого процесса является готовый агломерат, готовый окускованный материал, который грузится в вагоны,

После охладителя агломерат подвергается грохочению. Подрешетный продукт поступает обратно в процесс агломерации (на вход агломашины) в виде возвратных продуктов (возврата). Данные о расходе и хима- нализах возврата и готовой продукции вводятся в память ЭВМ и там запоминаются..

Момент (время) ввода данных в ЭВМ фиксируется в памяти компьютера.

Через интервалы времени, определяемые длительностью интервалов поступления химанализов, ЭВМ выдает управляющее воздействие на регулятор известняка (флюсующих добавок), изменяя расход известняка в пределах, обеспечивающих заданную основность в заданном объеме готового окускован- ного материала. Расчет количества известняка выполняется на ЭВМ по формулам, а уставка задания регулятору известняка, поддерживающего искомые соотношения Ои/Ок, определяется из выражения (26).

Рассмотрим подробнее реализацию предложенного способа.

На вход процесса в данный момент поступает шихта, состоящая из четырех компонент: железорудной части, топлива, флюса (известняка) и возврата. Возврат получается в виде отсевов от технологического процесса и состоит из компонент шихты, ранее поступивших в процесс.

Время нахождения компонент шихты в зглопроцёссе (от момента их поступления в процесс до момента получения готового продукта) около двух часов. Если от этого готового продукта взят отсев (упрощенная схема объяснения) и подать их на вход, то этот отсев и будет представлять собою возврат. Вес его достигает 40% от веса исходной шихты, Состав этого возврата будет состоять из продуктов шихты, которая поступила в процесс за (-2) часа до данного момента. Этот возврат подается на вход процесса. Теперь уже в данный двухчасовой интервал времени этот возврат будет на входе процесса вместе с новой дозой шихтуемых материалов (концентрат, топливо, известняк).

Химсостав возврата (авторов интересует CaO, SiOa), поступающего в данный двухчасовой интервал времени на вход

процесса, пока неизвестен, Но проба этого возврата, как составная часть готового продукта (или агломерата технологического - между ними малое механическое транспортное запаздывание - поэтому при грубом допущении их можно объединить в один продукт) уже отправлена в химлабораторию для определения его основности. Результаты химанализов будут известны через 1,5-2

0 часа.

За это время возврат, находящийся в процессе в данный двухчасовой отрезок времени (как составная часть шихты на текущий двухчасовой интервал времени)

5 пройдет через весь тракт обработки шихтуемых материалов и окажется на выходе процесса в составе готового продукта, l/l только к этому моменту из химлаборатории поступят данные химанализов, соответствующие

0 этому возврату. Но теперь уже коррекция основности шихтуемых материалов, в состав которых входил названный возврат, бессмысленна, и мы можем только конста- тировать те отклонения, которые внес рас5 сматриваемый возврат в основность готовой продукции.

Поэтому наша задача состоит в определении химсостава возврата, поступающего на вход процесса в текущий двухчасовой

0 интервал времени.

Обычными - традиционными методами (получение химанализов в химлаборатории) - сделать этого не удается, потому что транспортное запаздывание получения дан5 ных химанализов больше или равно времени переходного процесса получения готового продукта. Стройная теория решения подобных задач в теории эвторегулиро- вания на сегодня отсутствует.

0 Но для нормального ведения процесса шихтования материала нам нужно знать химсостав (в первую очередь данные по СаО и SiCte) возвратных продуктов. Сделать это можно на основе уже имеющихся данных о хима5 нализе и весе компонент шихты, поступивших е процесс ранее, т.е. в предыдущие 2 ч.

Для этого в рассматриваемой заявке на изобретение анализируется состав шихтуемых материалов, взятых из процесса за

0 предыдущие 2 часа, а не возврат. В формулах (2),(3) цифра (-2) означает, что анализируемая шихта, прошедшая через аглопроцесс за предыдущие 2 часа.

В конце формул (2),(3) участвует еще и

5 добавка по возврату предыдущих циклов QB(2), СаСУ Ч Si02e( }. Эти составляющие - содержание СаО, 5Ю2 в агломерате технологическом, взятые за предыдущие 2 ч, получены на основе данных химанализов. А так как процесс получения данных химанализов

дл /1тся рт 1,5 до 2 часов, то данные о СаОв

Si

2

(-2)

Эав окажутся учитываемыми в текущие аса времени, как материал отнесенный ко

времени (-4)часа кданномумоменту, т.е. как мгтериал возвратных продуктов предыдущих циклов агломерации.

Поэтому мы говорим, что определяем значения содержания окиси кальция и кремнезема (СаОа и SiOaa) возвратных продук

то з, поступающих в текущий двухчасовой интервал времени на вход процесса окуско- ва ния материала на основе имеющихся дан- нь х о весе и химанализах компонент шихты (концентрат, топливо, флюс), прошедших чеэез весь тракт окускования материала в предыдущие 2 часа, а также на основе име- кмдихся данных о весе и химанализах возвратных продуктов, поступивших в шихту в предшествующие 2 часа. (К данному отрезку времени это уже будет (-4) часа).

В защищаемом способе определяют хиисостав возврата (только СаОв и SiCtee) не при помощи химанализов (химлаборато- рия), а на основе уже имеющихся данных хиианализов и веса компонент шихты, ра- неэ прошедших через процесс агломераци. Ми не пытаемся учитывать транспортное запаздывание на получение данных хима- напизов возврата (операция была бы бессмысленной - возврат, как составная часть Ш1 хты, уже перешел в готовый продукт). Мы др/гим способом (не химическим путем) оп- ре целяем химсостав (СаОв и 5Ю2в ) возврата поступающего в текущий двухчасовой интервал времени на вход процесса. Мы не ан элизируем никакие временные интервалы получения данных химанализов возврата, поступающего в текущий момент на вход процесса.

Если отправить пробу возврата в химла- бо аторию и получить данные химанализов и, с четом транспортного запаздывания на получение данных химанализов, учесть эти данные в материальном балансе процесса, то от такой последовательности было бы маю проку. Внесенная коррекция по данным химанализа .возврата с учетом транспортного запаздывания на получение данных химанализа возврата не принесла бы желаемого результата, так как этот возврат (в котором была взята проба на анализ), уж г оказался в готовом продукте. А коррек- ци i основности готового продукта каким- ли()о действиям на поддается, т.е., если мы будет учитывать время запаздывания хима- нализа возврата, мы не добьемся цели, по- стг вленной в рассматриваемом способе: повышения качества готового окускованно- го материала за счет снижения величины отмонения между полученной и заданной

10

55

15

20

25

30

35

40

45

50

основностью в заданном объеме готового окускованного материала. Мы не сможем существенно застабилизировать основность готового продукта заданного объема.

В расмматриваемой заявке стоит вопрос не учета времени задержки информации получения информации об основности возврата на основе данных компонент шихты, технологического и готового продуктов, а исключение из расчетов транспортного запаздывания, т.е. не принятие во внимание времени запаздывания на получение данных химанализов возврата. Время запаздывания на получение данных химанализов возврата мы вообще не учитываем, мы к этому времени вообще не аппелируем.

Поэтому в заявленном способе не учитывается транспортное запаздывание по данным химанализа возврата, с дальнейшей коррекцией технологического процесса по этим данным, а другим способом (не химическим путем)определяется усредненное значение основности возврата. Эта вычисленная основность возврата, без каких-либо запаздываний соответствует тому возврату, который поступает на вход технологическгб процесса, как один из компонент шихтуемых материалов.

Теперь нам стали известны вес и химсостав всех четырех составляющих компонент шихты: концентрат, топливо, известняк и возврат. А далее, на основании уравнения материального баланса, надо обсчитать все интересующие компоненты процесса.

Зафиксированное вычисленное -значение окиси кальция и кремнезема возврата какое-то очечь малое время (менее 10 мин.)s продолжает оставаться неизменным (хотя, на самом деле, какие-то его измененияв процессе в сторону + или - имеются) до момента поступления очередного значения химанализов из химлаборатории (3-10 мин.) или данных веса (5 с.).

В тексте заявки все приведено в одноразовой коррекции по данным химанализов (считаем, что все анализы поступили сразу). И работает далее с этой дозой материала, который должен пройти через весь процесс в течение 2 часов.

При производительности около 400 т/ч в течение двух часов фабрика вырабатывает около 800 т продукции. В этом как раз тот фиксированный обьем материала, который нужен для загрузки-домны. Поэтому в указанном объеме и должна быть выдержана заданная основность конечного продукта.

В рассмотренных аналогах и прототипе (2) вопросу стабилизации основности в конечном продукте вообще не уделяется внимания.

Из практики известно, что не нужно абсолютно точно знать данные точечного опробования процесса. Нужно, чтобы среднее значение основности готового продукта было бы в пределах заданного значения за фиксированный отрезок времени, определяемый выработкой продукции заданного объема (например, 800 т). В заявке показано, что это время будет определяться отрезком времени в 2 часа. Но если производительность фабрики окажется не 400, а 200 или 100 т/ч (такое бывает), то фиксированное время автоматически пропорционально увеличивается уменьшается). Это время можно назвать и временем усреднения данных по конечному продукту,

За это время (2 часа) текущие значения фактической основности как возврата, так и технологического и готового продукта, могут существенно колебаться, но не выше допустимого значения среднеквадратичного отклонения, причем среднее значение основности готового продукта за этот, фиксированный, например, двухчасовой интервал времени, должно иметь минимальное(допустимое разумеется) среднеквадратичное отклонение основности фактической от заданной в готовой продукции при его фиксированном объеме (800 т). Если это не выдерживается, то качество доменного производства может снизится.

Но данные химанализов из химлабора- тории (полученные вручную или через автоатический измерительный прибор - СРМ) поступают не одновременно (как мы предполагаем в заявке, т.е. раз в 1,5 или 2 часа), а они идут потоком. Всего за фиксированное время 2 часа каждый параметр опробу- ется не менее 3 раз. Таким образом, из химлаборатории сообщают результаты химанализов 6-20 раз за час (эта величина может быть увеличена, если будут дополнительные запросы на проведение химанализов: в начале.или конце смены, при переходе на другие бункера, конвейеры и

Т.Д.). -Л, ..: ...,.,-.. - , .

Поэтому процесс поступления данных из химлаборатории идет непрерывно. Поэтому новое числовое значение химанализов через 5-10 минут обязательно поступает в цех. А это значит, что с интервалами от 3 до 10 минут в технологический процесс вводится коррекция на изменение расхода флюса по вновь поступившим данным химанализов, а так как на основе этих данных в процессе вычисляется и основность возврата (значения CaOB, как неотъемлемая часть шихты, то опробование и уже его готовые результаты сводятся к точечному опробованию (с выдачей мгновенных результатов

опробования через 2-3 с) возвратных продуктов с частотой от 3 до 10 минут.

За это время истинные параметры процесса меняются незначительно. Поэтому и

удается существенно стабилизировать основность в готовом продукте.

При поступлении очередного значения химанализа (оно вводится в память ЭВМ), компьютер пересчитывает данные процесса

0 по очередному значению химанализа конкретного компонента (время счета неболее 2-3 с) и через регулятор известняка устанавливается новое значение навески флюса, для измерения основности на входе процес5 са, с целью стабилизации технологического процесса за фиксированный двухчасовой отрезок времени.

Вес компонент шихты и конечного продукта непрерывно взвешиваются на конвей0 ерных весах. Датчики веса автоматически опрашиваются через ЭВМ с частотой 2 Гц (2 раза за 1 ч). Данные по весу усредняются, Коррекция на изменение подачи известняка по весу компонент процесса происходит с

5 частотою 0,2 Гц (1 раз за 5 с). Поэтому можно сказать, что коррекция процесса проходит непрерывно (т.к. постоянная времени переходного процесса по любому каналу не менее 600 с, т.е. много более 3-10 мин.).

0 Поэтому можно сделать вывод, что ошибка при определении основности возврата (значения СаОо , SlCteu ), незначительна, так как процесс все время корректируется. В заявляемом способе мы своим ориги5 нальным методом. Определяем химсостав (СаОв, 5Ю2в) возврата. причем нестандартным (не химическим) путем, хотя наш метод и основан на данных химических исследований. Подчеркиваем, что транспортное за0 паздывэние по данным химанализа возврата мы не используем и не анализируем. У нас вообще нет понятия запаздывание на получение данных химанализа возврата. Это понятие не имеет под собой,

5 с нашей точки зрения, практического смысла. При учете этого параметра будет низкая точность регулирования основности конечного продукта.

Мы имеем дело с вычисленным содер0 жанием окиси кальция и кремнезема возврата, полученных на основе химанализов и расходов железнорудной части шихты, топлива, флюса, ранее поступивших в процесс, и возвратных продуктов предыдущих цик5 лов агломерации.

Попыток определять химсостав возврата к моменту его поступления на вход аглоп- роцесса в мировой практике имеется много. Это и разделение возврата на магнитную и немагнитную части (прототип),и использование промежуточных бункеров, как это сделано в Японии, Пока материал проходит через, промежуточные бункеры воз- , в пробе возврата успевают определить химсостав лабораторным методом, а затем с учетом транспортного запаз- дьвания на прохождение материала через бучкер и время получения данных химана- лиза, учитывают химсостав возврата, выходящего из бункера и поступающего на вход апопроцесса в составе шихтуемых материалов. Известны и другие способы.

Перечисленные способы имеют низкую точность измерения или высокую погреш- нс сть за счет неточного определения запаздывания или сложность, громоздкость или вь сокую стоимость.

В технологическом процессе можно измерить или учесть практически все интере- ющие нас компоненты, кроме компонент зврата. Неизмеримыми остаются только мана лизы возврата. В прототипе: ... для ого возврат, подаваемый в шихту, разде- ют на магнитную и немагнитную части и в висимости от веса и химсостава немаг- тной части возврата регулируют расход флюсующих добавок. Но и в прототипе мсостав возврата нужно определитьтоль- в лаборатории. А это опять пресловутое паздывание по данным химлаборатории. П ээтому от этих данных какой прок Резуль- тг т будет. Но он будет-с большой ошибкой. Поэтому все наши предшественники даются свести регулирование к стабили- ции основности шихтуемых материалов, а к стабилизации основности готового про- дукта.Нам ясно, что основность готового про- д /кта надо держать в жестких пределах. А т параметры компонентов шихты на входе оцесса могут меняться. Поэтому мы пред- жили и разработали свой способ регули- вания.

Нами был выбран указанный прототип потому, что там каким-то образом анали- руется возврат, а потому, что стабилиза- ля основности ведется относительно одного параметра - аглошихты (шихтуе- м ix материалов). При такой постановке воп- са отклонение паспортной основности от заданной может быть существенным, кроме того, существенное запаздывание по данным химанализа немагнитной части возера- тэ тоже оказывает свое воздействие. Поэтому результаты испытаний нашего спо- сэба по отношению к способу-прототипу дало эффективность в 1,5 раза, (см.-расчет экономической эффективности).

В нашем способе поставлена цель: повышение качества готового окускованного

материала за счет снижения величины отклонения между паспортной и заданной основностью в заданном объеме готового окускованного материала.

5Эту цель мы реализуем, сократив время транспортного запаздывания получения данных химанализа возврата до минимума и учтя возможное отклонение паспортной и заданной основности в готовом продукте.

0 Время транспортного запаздывания для получения данных химанализов (СаОв, 5Ю2в) возврата мы не только сводим к нулю, мы его просто не учитываем, и определяем химсостав возврата на основе уже

5 существующих данных технологии, путем пересчета по приведенным формулам (2),(3),(4). Получаются усредненные вычисленные данные химсостава возврата для текущего двухчасового отрезка времени на

0 основе данных процесса за предыдущие два часа.

Для определения химсостава возврата достаточно воспользоваться формулами (2),(3),(4), но не отделенными друг от друга, а

5 в контакте с формулой (1), т.е. рассматривать весь динамической процесс технологии в целом и вести все вычисления только в замкнутой системе регулирования, Необходимо учитывать в расчете результаты хима0 нализов и расхода компонент шихты, технологического и готового продукта, возвратных продуктов предыдущих циклов (т.е. за-4,-6,-8 и т.д. часа).

Следует отметить, что определить вы5 численные значения содержания окиси кальция и кремнезема возврата по формулам (2) (3),(4) без формулы (1) нельзя. Форму- . лы (1),(2),(3),(4) взаимосвязаны.

Во всех приведенных формулах в тексте

0 заявки у переменных в верхней части цифра (-2) (см. текст заявки формулы (2),(3),(4)) означает не транспортное запаздывание,а сред- нюю величину конкретного параметра технологического процесса, полученную за

5 предыдущие 2 часа. Если у переменной цифра отсутствует, то эта величина означает использование параметра за текущий двухчасовой интервал времени.

В заявке учитываются средние величи0 ны параметров за двухчасовой отрезок времени. Колебания технологических параметров за указанный отрезок времени конечно имеются, но в расчетах должны быть учтены только их средние величины.

5Отрезок времени формирования паспорта при заданном объеме готового окускованного материала, (при объеме готового агломерата около 800 т) составляет 4-6 часов. За это время основность конечного продукта может колебаться, но она не

должна выйти за 1,2-1,4 отн.ед., а средняя величина основности по паспорту в заданном объеме готового окускованного материала (около 800 т) должна иметь минимальное отклонение от заданной средней основности (1,3 отн.ед.). .

По справочнику мастера-доменщика уменьшение отклонения заданной основности с 0,1 до 0,025 повышает производительность доменного производства на 2,5%, а стабилизация качества конечного продукта повышает производительность домны еще.

Поэтому важно снизить отклонение паспортной основности от Заданной именно в заданном объеме готового окускованного материала, разумеется минимизируя колебания среднеквадратического отклонения основности конечного продукта во все остальное время (и в каждый текущий момент времени) получения этого продукта.

Для определения качества управления процессом дотирования шихты на основе заявляемого способа из оперативного журнала ведения технологического процесса цеха шихтподготовки Качканарского ГОКа были взяты данные по результатам опробования конечного продукта и моменты поступления химанализов по этим пробам.

Проанализирована работа цеха шихтподготовки в течение 50 рабочих смен подряд (18 сут.). В качестве данных использовано 180 паспортов (химанализов конечного продукта). Результаты анализа сведены в табл.2.

Оценка качества управления может быть проведена на основе среднеквадратического отклонения между основностью, полученной в конечном продукте, и основностью заданной, которая должна быть в конечном продукте.

Среднеквадратическое отклонение между фактической и заданной основностью в конечном продукте вычисляется по формуле:г

а ffiMan - М3)г

(27)

N

где Man - полученная основность конечного продукта, т.е. основность агломерата по .паспорту, отн.ед.;

М3 - заданная основность конечного окускованного материала, отн.ед.; Мэ 1,30;

N - количество паспортов, шт.

При проведении дальнейших вычислений использованы данные технологии: М3 1,30, а N 180 значений.

Определим Среднеквадратическое отклонение основности в готовой, продукции от заданного значения основности по формуле (27)

°м 676:180 ° 0305отн еДУчитывая, что расчеты произведены для основности готового продукта 1,23-1,37 отн.ед., расчитываем точность измерений ДМ :

ДМ 0,0305:1, 2,5%, (28)

причем количество значений основности в

диапазоне 1,25-1,35 отн.ед. составляют более 97%: ((180-5): )97,2%, а в диапазоне 1,26-1,34 отн.ед. - около 90% :((180- 18))90%.

Следует отметить, что при использоваиии предлагаемого способа для управления процессом шихтоподготовки наличие брака, когда основность готовой продукции выходит за пределы 1,2-1,4 отн.ед., теоретически исключено.

При ручном способе управления Среднеквадратическое отклонение между полученной основностью в готовой продукции и заданным значением, по данным ОТК Качканарского ГОКа. лежит в пределах +/(0,06-0,07) отн.ед. от заданного значения основности (1,30).

Среднеквадратическое отклонение основности в прототипе по данным Астахова А.Г. (Киевский институт автоматики) - автора прототипа - составляет 0,045 отн.ед.

При управлении процессом дозирова- ния шихты по заявляемому способу Среднеквадратическое отклонение между полученной и заданной основностью в готовой продукции находится в пределах 0,030 отн.ед.

Поэтому, качество продукции, вырабатываемой с использованием заявляемого способа по отношению к качеству продукции, вырабатываемой с использованием способа-прототипа, выше, примерно, в 1,5 раза: (0,045:0,030 1,5 раза).

Предложенный способ был опробован на Качканарском ГОКе в цехе шихтоподготовки при дозированйи известняка в процесс агломерации.

Предлагаемый способ позволяет повысить качество готовой продукции путем минимизации отклонения между паспортной и

заданной основностью в готовом окуско- ванном материале.

Формула изобретения

Способ управления процесом дозиро- вания шихты для окускования железорудных материалов, включающий дозирование флюсующих добавок в зависимости от веса и химсостава железорудной части шихты,

топлива и возврата, о т л и ч а ю щ и и с я refk что, с целью повышения качества гото- BOifo окускованного материала, дополнительно: вычисляют содержание окиси кальция и кремнезема в возврате, поступающего наоку- скование в течение текущего двухчасового ин- )вала, по весу и химсоставу шихты.

те

О К

сокого интервала, а также дополнительно вы скованной в течение предыдущего двухчаСтепень влияния отдельных параметров компонент шихты (факторов) на величину основности в готовой продукции

числяют предполагаемую основность готового окускованного материала и в зависимости от вычисленных значений содержания окиси кальция и кремнезема возврата и вычисленной основности готового окускованного материала, устанавливают текущий расход флюсующих добавок в шихту,

Таблица t

Основность в готовой продукции, полученной с использованием заявляемого способа

ТабличаЗ