Процесс отливки стали на Оскольском электрометаллургическом комбинате (ОЭМК)

      – известь (вместе с легирующими добавками);

      – плавиковый шпат (в конце выпуска).

      На  плавках без дальнейшей обработки  на АКОС, а также на плавках с  дальнейшей обработкой на АКОС, выпускаемых  в стальковш с заглушенным продувочным блоком, на выпуске в стальковш присаживают от 100 до 300 кг плавикового шпата и от 800 до 1200 кг извести.

      На  плавках с дальнейшей обработкой на АКОС, выпускаемых в стальковш с работающим продувочным блоком, на выпуске в стальковш известь не присаживают. При производстве марок стали с ограничением по содержанию серы для аттестации в ЭСПЦ 0,015% и менее, разрешается на выпуске в стальковш присаживать (500 – 800) кг извести и (100 – 200) кг плавикового шпата.

      Суммарная масса ферросплавов, присаживаемых  в стальковш на выпуске, не должна превышать:

     – 6 т  для плавок с дальнейшей обработкой на АКОС;

     – 4 т  для плавок без дальнейшей обработки  на АКОС.

      Если  расчетная масса добавок превышает  указанные значения, то часть легирующих, равную массе превышения, присаживают  в печь (в первую очередь –  слабоокисляемые ферросплавы: феррохром, ферромарганец).

      •Разбавление  плавок

     В исключительных случаях допускается разбавление  плавок – выпуск металла из печи в стальковш с металлом других плавок.

      Расчет  раскислителей, легирующих и шлакообразующих производят с учетом данных разбавляемой плавки.

      Разбавленной  плавке присваивают номер:

      – разбавляемой плавки, если под печь установлено 80 т и более металла;

      – разбавляющей плавки, если под печь установлено менее 80 т металла.

     После любого разбавления плавки подвергают полному циклу внепечной обработки, предусмотренному технологической  документацией для данной марки  стали.

      Сведения  о разбавлении мастер печей записывает в паспорт разбавляющей плавки и  передает мастеру внепечной обработки  для записи в паспорт разбавляемой плавки.

      Запрещено разбавление плавок, независимо от причин необходимости разбавления, для получения марок стали  с максимальной массовой долей             углерода – 0,12 % и менее.

2.7 Описание работы  подсистемы автоматического  регулирования в  технологическом  процессе производства  стали.

     Как уже говорилось выше: легкость изменения  параметров электроэнергии, используемой в ДСП (ток и напряжение), позволяет  использовать автоматические регуляторы для управления мощностью дуги, а  значит и технологическим процессом  плавки стали. Данное свойство используется при автоматическом управлении ДСП, а значит и технологическим процессом  производства стали, ЭСПЦ ОЭМК.

2.7.1.  ДСП и процессы  в ней как объект  автоматического  регулирования электрического  режима.

 

     Условия управления существенно различны в различные технологические периоды плавки. Особенно сложные задачи стоят перед управлением в основной "энергетический" период плавки - период расплавления.

     В начале периода расплавления дуги горят  между электродами к твердой холодной шихтой. Электрический режим в это время неустойчив: дуги перебрасываются с одного куска металла на другой, дуги короткие, область устойчивого существования невелика, вследствие этого часто возникают обрывы дуг, короткие замыкания и, соответственно, резкие колебания выделяемой мощности.

     Образование ванны жидкого металла существенно  улучшает условия горения дуг. Начиная с этого момента дуги горят на жидкий металл

     Стадия  открытых дуг, окислительный и восстановительный  периоды характеризуются тем, что дуги не экранируются шихтой.

     Таким образом, с точки зрения управления процессом наиболее сложным представляется начальная стадия расплавления. Выделение  модности, необходимой на расплавление шихты, нагрев металла и компенсация  тепловых потерь осуществляется в дуговом  разряде.

     Изменение фазного напряжения в течение  плавки осуществляется периодически путем  переключения ступеней трансформатора. Основное управляющее воздействие - изменение длины дугового промежутка, осуществляемое перемещением электрода, приводит к изменению силы тока, напряжения дугового промежутка и, соответственно, мощности, выделяемой в дуговом разряде.

     Следовательно, для стабилизации силы тока необходимо изменять длину дугового промежутка, перемещая электрод,

     Использование непосредственно электрической  мощности в качестве параметра регулирования невозможно из-за неоднозначности электрической характеристики печи (зависимости мощности от силы тока).

     2.7.2. Автоматическое регулирование  электрического режима

     Подсистема  автоматического регулирования, получая  информацию с необходимых для  ее работы датчиков и воздействуя  на соответствующие исполнительные механизмы, осуществляет контроль и управление технологическим процессом выплавки стали. В соответствии с этим ее функции можно условно разделить на: информационные функции – получение необходимой информации и функции регулирования – воздействие на исполнительные механизмы.

     Работу  системы автоматического регулирования  можно условно разделить на следующие  стадии:

1. определение возможности автоматического регулирования,
2. автоматическое регулирование,
3. контроль за возникновением аварийных ситуаций.

     Рассмотрим  эти стадии более подробно.

     Анализ  возможности автоматического управления процессом плавки, осуществляется на основе следующих основных сигналов:

• Сигналы, приходящие с печной PLC - готовность печи к работе ( например наклонена печь или нет),
• Сигнал, приходящий с печного трансформатора - состояние печного трансформатора (включен печной трансформатор или нет),
• Сигнал с пульта ручного управления - наличие ручного управления процессом.

     Если  все необходимые условия для  запуска автоматического режима управления выполнены (печь готова к  работе, печной трансформатор включен и нет наличия ручного управления) подсистема автоматического контроля разрешает проведение плавки в автоматическом режиме. В случае несоответствия хотя бы одного сигнала необходимым параметрам, автоматическое управление запрещается.

     При автоматическом регулировании в  качестве информационных значений используются следующие :

• величина тока,
• величина напряжения,
• величина давление в гидравлической системе, с датчиков давления в регулирующем цилиндре и цилиндре компенсации веса.

     В качестве управляющего воздействия используется сигнал напряжения с аналогового  выхода регулятора. Задача САР –  поддержание оптимальной мощности дуги, в  соответствии с требуемыми условиями ведения технологического процесса плавления.

     Регулирование осуществляется следующим образом. После разрешения автоматического  управления, САР, используя, до возникновения  реального тока дуги, значение так  называемого нулевого тока, выдает команду на опускание электродов вниз. Далее к шихте подходит другой электрод и между этими электродами  через шихту протекает ток, а  значит зажигается дуга. Тот же самое происходит при приближении к шихте третьего электрода. САР начинает получать данные о токе и напряжении на электродах.

     Снятые  непосредственно с электродов значения тока и напряжения сначала понижаются до приемлемых значений с помощью  трансформаторов тока и напряжения соответственно. Затем полученные сигналы  преобразуются в стандартные  токовые сигналы (4…20 мА для тока и 4…20 мА для напряжения) с помощью  преобразователей. Сигналы сопоставляются и их отношение (т.е. текущее сопротивление  дугового промежутка) сравнивается с заданным по программе. Рассогласование этих значений используется в качестве входного значения для ПИД – регулятора реализованного программным способом. Этот регулятор высчитывает необходимое управляющее воздействие в соответствии с заданными ранее коэффициентам. Это значение поступает на аналоговый выход регулятора и преобразуется в аналоговый сигнал  ± 10 В пропорциональный значению управляющего воздействия, вычисленного программой. Далее полученный сигнал поступает на исполнительное устройство – дросселирующий гидрораспределитель с электроуправлением С2Р-1250-32.

     Это исполнительное устройство преобразует  величину полученного сигнала управления в величину открытия либо гидромагистрали находящейся под постоянным давлением создаваемым непрерывно работающим насосом, либо магистрали не находящейся под давлением и содержащей ресивер.

     В свою очередь это приводит либо к подачи жидкости под давлением в гидроцилиндр МПЭ и подъему электродов, либо к перепуску жидкости в ресивер и опусканию электродов, под действие собственной массы. Опускание или подъем электродов приводит к изменению величины дугового промежутка значит и его сопротивления. Таким образом осуществляется регулирование величины дугового промежутка, а значит и величины электрической мощности вводимой в печь.

     2.7.3 Структура и функции,  выполняемые существующей  АСУТП сталеплавильной  печи №4.

 

     АСУТП существующая на ДСП №4 ОЭМК можно условно разделить на следующие структурные уровни

     Самый нижний уровень АСУТП представляют разнообразнейшие датчики и исполнительные механизмы используемые для управления и контроля технологического процесса. Среди основных датчиков и исполнительных механизмов необходимо выделить следующие:

1. Датчики контроля за ДСП №4 – приборы осуществляющие контроль за подготовкой печи к плавке и возникновением аварийных ситуаций:

• концевые выключатели, срабатывающие при достижении электродами крайних положений,

• выключатели контролирующие положение печи, информирующие о том, наклонена печь или нет,
• выключатели контролирующие положение свода,

     

     Рис. 1. Структурная схема АСУТП ДСП  №4

• выключатель печного трансформатора, информирующий о включении/выключении печного трансформатора,
• датчики температуры футеровки, показывающие температуру футеровки печи,
• датчик давления в исполнительной гидросистеме - электроконтактное реле срабатывающее при падении давления ниже предельно допустимого в случае упора электрода в токонепроводящую шихту,

2. Информационные датчики – приборы используемые подсистемой автоматического регулирования непосредственно для управления технологическим процессом:

• датчики тока, передающие на регулятор значения текущего тока на электродах,
• датчики напряжения, передающие на регулятор значения текущего напряжения на электродах,
• датчик положения силового золотника, с помощью которого осуществляется обратная связь по перемещению в электрогидравлическом преобразователе.

3. Исполнительные механизмы – устройства, посредством которых осуществляется требуемое воздействие на технологический процесс:

• механизм перемещения и поворота свода, осуществляющий подъем свода для доступа к ванне печи,
• механизм наклона печи, осуществляющий наклон печи для слива металла и шлака,
• ДГРсЭУ  С2Р-1250-32, устройство преобразующее электрический сигнал регулятора в изменение давления в гидравлической системе,
• механизм перемещения электродов, устройство преобразующее изменение давления в гидравлической системе в перемещение электрода,
• быстродействующий клапан, устройство перекрывающее гидравлическую систему, в случае возникновения аварийных ситуаций.

     Часть этих датчиков и исполнительных механизмов (в основном осуществляющих контроль за состоянием печи ) обслуживаются системой следующего уровня – программируемыми контроллерами с логической функцией ASEA PLC 700. ASEA PLC 700 представляет собой электронную систему для контроля за двоичными элементами, такими как соленоиды, включатели двигателей, контакторами и указательными лампами. Эти системы контролируются по схеме или последовательности, определяемыми входными сигналами, поступающими от нажимных кнопок, максимальных выключателей, реле давления и т.д. С помощью этой системы осуществляется контроль за состоянием печи и выполняются действия над ней.