ПРИАЗОВСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

КРИВЕНКО ОЛЬГА ВІКТОРІВНА

УДК 622.788.36

РОЗРОБКА ДИНАМІЧНОЇ МОДЕЛІ ОГРУДКУВАННЯ

ТА ОПТИМІЗАЦІЯ НА ЇЇ ОСНОВІ ТЕХНОЛОГІЧНИХ

ПАРАМЕТРІВ АГЛОШИХТИ

05.16.02 - Металургія чорних металів

Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук

Маріуполь - 1998

Дисертацією є рукопис

Робота виконана в Приазовському державному технічному університеті (ПДТУ) Міністерства освіти України, м. Маріуполь

Науковий керівник: доктор технічних наук, професор

Тарасов Володимир Петрович,

Приазовський державний технічний

університет (м. Маріуполь), професор

Офіційні опоненти: доктор технічних наук, професор

Ковальов Дмитро Арсентійович,

Державна металургійна академія

України (м. Дніпропетровськ), професор

кандидат технічних наук, доцент

Ростовський Володимир Іванович,

Донецький державний технічний

університет, доцент

Провідна установа: Донецький науково-дослідний інститут чорної

металургії Міністерства промислової політики

України (м. Донецьк)

Захист відбудеться “ 04 ” лютого 1999 р. о 1400 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради К 12.052.01 при Приазовському державному технічному університеті за адресою: 341000, м. Маріуполь Донецької обл., провулок Республіки, 7

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Приазовського державного технічного університету: 341000, м. Маріуполь, вул. Апатова, 115

Автореферат розісланий “ 17 ” грудня 1998 р.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради

докт. техн. наук, професор В.О. Маслов

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Успішне протікання агломераційного процесу в основному залежить від газопроникності шару аглошихти. Однією з характеристик якості огрудкування агломераційної шихти (АШ) та газопроникності шару, що спікається, є порожність шару, яка в основному визначає витрати енергії для створення заданих швидкостей фільтрації газів. Крім того, порожність визначає питому поверхню теплообміну в шарі.

Барабани-огрудкувачі (БО) є об'єктами з розподіленими параметрами. Отже, для оптимального управління огрудкуванням АШ необхідно застосовувати достатньо складні математичні методи, теорію автоматичного управління, прийоми оптимізації динамічних систем з розподіленими пара-метрами. Тому ЕОМ необхідно використовувати як у дослідницькій практиці, так і в процесі управління огрудкуванням АШ.

АКТУАЛЬНІСТЬ ТЕМИ. В нинішній час собівартість чавуну, що виплавляється в доменних печах України, вище його відпускної ціни на міжнародних ринках. Однією з причин є висока собі-вартість агломерату, що визначається відносно низькою продуктивністю агломераційних машин і високою витратою палива. В основному це залежить від нестабільності огрудкування АШ у БО. В процесі підготовки АШ до спікання недостатньо повно розроблена комплексна математична модель спільного впливу вологості, гранулометричного складу, співвідношення кількості фракцій, що грудкують і грудкуються, на порожність шару огрудкованої АШ. Тому газопроникність АШ при спіканні не досягає своїх номінальних значень. Рішенню цих питань і присвячена дана дисертація.

ЗВ'ЯЗОК РОБОТИ З НАУКОВИМИ ПРОГРАМАМИ, ПЛАНАМИ, ТЕМАМИ. Дисертація відповідає науковим дослідженням кафедри металургії чавуну Приазовського державного технічного університету за темами: “Модернізувати і освоїти комплекс устаткування для подачі палива в розвантажувальний кінець барабанних огрудкувачів аглошихти” (тема 36/83); “Дослідити і розробити технологічні заходи, що усувають причини втрат виробництва і коливання якості агломерату” (тема 38/86); “Розробити і впровадити технологію підготовки аглоруди на агломераційній фабриці” (тема 61/90); “Розробка і впровадження нового способу управління огрудкуванням аглошихти” (тема 11/98).

МЕТА ТА ЗАДАЧІ ДОСЛІДЖЕННЯ. Розробити комплексну динамічну модель процесу огрудкування з визначенням порожності шару (КДМ), яка пов'язує технологічні параметри АШ на вході в БО і на виході з нього. Розробити новий спосіб управління огрудкуванням АШ по максимальній її порожності шару на виході з БО на основі оптимальних співвідношення кількості центрів накочування та частинок, що грудкуються, і вологості, розрахованих за допомогою КДМ.

НАУКОВА НОВИЗНА ОТРИМАНИХ РЕЗУЛЬТАТІВ.

Розроблена комплексна динамічна модель процесу огрудкування з визначенням порожності шару по масовому гранулометричному складу, фізико-механічним властивостям аглошихти на вході в барабан-огрудкувач і кількості води, яка додається на зволоження.

Розроблена модель визначення порожності шару аглошихти різного фракційного складу шляхом укладки гранул на поверхню найбільшої з них і розбивання одержаного шару на піраміди.

Розроблена модель для опису масового і кількісного гранулометричних складів (МГС і КГС) багатокомпонентних аглошихт з урахуванням впливу вологості.

Розроблена динамічна модель швидкості подачі частинок аглошихти, що грудкуються, до поверхні центрів накочування по довжині барабана-огрудкувача з урахуванням поточної і заданої масової вологості аглошихти на виході з барабану-огрудкувача, поточного об'єму всіх частинок шихти, загального об'єму частинок, що грудкуються, і розподілу об'ємів накочуємих частинок, що грудкуються, і води пропорційно об'ємам інших фракцій.

Розроблена методика визначення кількості частинок (гранул) різного діаметру, що припадають на одну найбільшу з них, по розподілу масового гранулометричного складу для компоновки елементарного об’єму розбивання при моделюванні поведінки шару аглошихти у процесі огрудкування.

Розроблений новий спосіб управління огрудкуванням аглошихти по максимальній її порожності шару на виході з барабану-огрудкувача на основі оптимальних співвідношення кількості центрів накочування та частинок, що грудкуються, і вологості, розрахованих за допомогою КДМ.

ПРАКТИЧНЕ ЗНАЧЕННЯ ОТРИМАНИХ РЕЗУЛЬТАТІВ. Дослідження розробленої КДМ на аглофабриці ММК ім. Ілліча показало можливість суттєвого покращення техніко-економічних показників роботи аглофабрики шляхом регулювання співвідношення кількості фракцій, що грудкують і грудкуються, вхідної АШ і її вологості на виході з БО. При цьому продуктивність агломашини підвищиться на 24%, покращиться якість агломерату і знизиться витрата твердого палива на 1%. Очікуваний річний економічний ефект складе 89680 грн.

ОСОБИСТИЙ ВКЛАД ЗДОБУВАЧА. Автор організувала та провела дослідження МГС і КГС, вологості, уявної та насипної густин, еквівалентного діаметру гранул і порожності шару багатокомпонентної АШ на вході в БО і на виході з нього. Розробила і дослідила модель для опису МГС і КГС аглошихти з урахуванням впливу вологості. Розробила модель визначення порожності шару АШ різного фракційного складу. Розробила і дослідила динамічну модель швидкості подачі частинок АШ, що грудкуються, до поверхні центрів накочування по довжині БО. Розробила і дослідила динамічну модель процесу огрудкування з визначенням змін технологічних параметрів АШ по довжині БО. Розробила КДМ, яка пов’язує параметри АШ на вході в БО і на виході з нього. Розробила новий спосіб управління огрудкуванням АШ по максимальній її порожності шару на виході з БО на основі оптимальних співвідношення кількості центрів накочування та частинок, що грудкуються, і вологості, розрахованих за допомогою КДМ. Провела промислове дослідження розробленої КДМ на аглофабриці ММК ім. Ілліча.

АПРОБАЦІЯ РЕЗУЛЬТАТІВ ДИСЕРТАЦІЇ. Основні результати та положення дисертації доповідались та обговорювались на міжнародній науково-технічній конференції “Состояние и перспективы развития аглодоменного производства Украины” у м. Маріуполі в 1997 р. і регіональних науково-технічних конференціях у м. Маріуполі в 1995 р. і 1997 р.

ПУБЛІКАЦІЇ. Основні результати дисертації викладені в 10 публікаціях: 3 статтях в наукових журналах, 1 депонованої статті, 2 тезах доповідей на міжнародній науково-технічній конференції, 4 тезах доповідей на регіональних науково-технічних конференціях.

СТРУКТУРА ТА ОБ’ЄМ РОБОТИ. Дисертація складається з вступу, 4 розділів, загальних висновків і рекомендацій, викладена на 151 сторінках машинописного тексту та включає 36 малюнків, 11 таблиць, список літератури (110 найменувань), 2 додатки.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

РОЗДІЛ 1. СТАН МАТЕМАТИЧНОГО МОДЕЛЮВАННЯ ТА

АВТОМАТИЗАЦІЇ ПРОЦЕСУ ОГРУДКУВАННЯ

У першому розділі проведений огляд літературних джерел за станом математичного моделювання та автоматизації процесу огрудкування. Проаналізовані математичні моделі взаємодії між частинками і гранулами при огрудкуванні АШ; існуючі моделі для визначення порожності шару і способи управління огрудкуванням АШ.

У результаті огляду встановлено, що більшість існуючих моделей процесу огрудкування придатна для вузького діапазону пошуку технологічних параметрів і не можуть бути пов'язані між собою із-за різниці підходів до проблеми, що вирішується. У зв'язку з цим зроблено висновок про необхідність розробки КДМ для визначення спільного впливу вологості, гранулометричного складу, співвідношення кількості фракцій, що грудкують і грудкуються, на порожність шару огрудкованої АШ, а також нового способу управління огрудкуванням АШ на основі КДМ, яка пов’язує вхідні і вихідні технологічні параметри.

РОЗДІЛ 2. ДОСЛІДЖЕННЯ ПРОЦЕСУ ОГРУДКУВАННЯ

АГЛОМЕРАЦІЙНОЇ ШИХТИ

У другому розділі наведена методика та результати досліджень гранулометричного складу, уявної та насипної густин, еквівалентного діаметру гранул, вологості та порожності шару АШ на вході в БО і на виході з нього (рис.1).

Рис.1. - Результати експериментів, моделювання і апроксимації

технологічних параметрів агломераційної шихти:

о - експериментальні значення; - результати моделювання;

плавні криви - результати апроксимації

Для опису МГС і КГС багатокомпонентних АШ вираз Вейбулла розкладено у ряд експонент. Перша експонента виконувала роль релейної функції та впливала на поведінку інших експоненціальних залежностей у граничних умовах. Одержаний вираз у виді трьох експоненціальних функцій достатньо точно описував розподіл гранулометричного складу при будь-якому наборі складових АШ і мав вигляд:

, (1)

де m=Di/D0 - відношення i-го діаметру частинок (гранул) до діаметру найбільшої частинки (гранули) (D0 =10 мм);

W - масова вологість АШ, кг/кг;

K1, ..., K8 - емпіричні коефіцієнти, отримані в результаті апроксимації експериментальних даних з урахуванням наступних умов: 1) сумарна площа під характеристикою розподілу дорівнює 1; 2) площа під характеристикою розподілу на інтервалі від Di-1 до Di дорівнює масовій долі матеріалу, що залишився на ситі з номером Di-1; 3) похибка апроксимації характеристики розподілу по даним експерименту не перевищувала 3-5%.

Закономірність змін МГС аглошихти у залежності від її вологості представлена на рис.2.

Рис.2. - Характеристики розподілу масового

гранулометричного складу аглошихти

По кількості N0 і масовій долі [M0] частинок (гранул) найбільшого діаметру визначена кількість частинок (гранул) Ni i-го діаметру, що припадають на одну найбільшу з них (N0=1), для компоновки елементарного об’єму

(2)

і розрахований КГС аглошихти (рис.3). Одержано, що для певної вологості максимум характеристики КГС зміщений в область дрібних фракцій у порівнянні з максимумом характеристики МГС.

Рис.3. - Характеристики розподілу кількісного

гранулометричного складу агломераційної шихти

РОЗДІЛ 3. КОМПЛЕКСНА ДИНАМІЧНА МОДЕЛЬ ПРОЦЕСУ

ОГРУДКУВАННЯ З ВИЗНАЧЕННЯМ ПОРОЖНОСТІ ШАРУ

Розроблена КДМ призначена для визначення технологічних параметрів АШ у динаміці по довжині БО і розрахунку оптимальних параметрів процесу огрудкування. Вона включала модель для опису МГС аглошихти, що надходить у БО; динамічну модель процесу огрудкування і модель визначення порожності шару. Вхідними даними для КДМ є початкова та задана вологості АШ; уявна густина та дані розсіву АШ на вході в БО; продуктивність і довжина БО; час перебування матеріалу в БО; довжина установки для зволоження АШ.

Метод моделювання неперервного утворення кулястих гранул заснований на розбиванні БО по довжині на елементарні ділянки, розглянуті як мікрооб’єкти з технологічними параметрами, розподіленими в просторі та часі. Весь процес представлений багатовимірним масивом чисел, довжина якого відображала технологічний простір БО, а ширина визначена числом параметрів, що обчислюються.

При моделюванні процесу огрудкування для кожного перетину БО визначені МГС (рис.4) і КГС, еквівалентний діаметр грудок, уявна густина та вологість АШ; витрати води і АШ, що зволожується; об’єми частинок, що грудкуються, і гранул i-го діаметру АШ і їхній загальний об’єм. Порожність шару та насипна густина АШ визначені на виході з БО.

Для певного перетину БО збільшення об'єму фракцій i-го діаметру Vi(, L) за рахунок накочування об'єму частинок, що грудкуються, дорівнює:

, м3, (3)

де [Ni](, L) - поточна кількісна доля частинок i-го діаметру;

Vi (-, L-L) - об'єм частинок АШ з Di на попередньому перетині БО, м3.

Рис.4. - Характеристики розподілу масового

гранулометричного складу в динаміці для заданої

вологості агломераційної шихти на виході з БО - 8,0%

Об'єм води розподілений пропорційно об'ємам фракцій із i-ми діаметрами

, м3, (4)

де уш і уш(, L) - відповідно, уявна густина сухої АШ і поточна, кг/м3;

W(, L) - поточна масова вологість АШ, кг/кг.

Новий об'єм фракцій i-тих діаметрів АШ, що зволожується, рівний сумі Vi(-, L-L), Vi(, L) і Viв(, L). Після цього визначені нові об'ємна доля і діаметр кожної фракції, КГС і еквівалентний діаметр гранул АШ.

В результаті експериментів і моделювання встановлено, що найбільші максимуми характеристик МГС і КГС розміщені в області низької крупності при малої вологості АШ. У процесі огрудкування при поступовому збільшенні вологості АШ характеристики зміщувались в область більш високої крупності і екстремуми знижувались. Характеристика розподілу КГС у порівнянні з відповідною характеристикою розподілу МГС мала максимум, зміщений у область дрібних фракцій. У процесі огрудкування по довжині БО еквівалентний діаметр гранул АШ неперервно збільшувався в зв'язку зі зменшенням кількості дрібних фракцій, тобто гранулометричний склад матеріалу, що грудкується, постійно змінювався в сторону зростання кількості великих фракцій. Уявна густина АШ із доданням води дещо знижувалася.

Для визначення інтенсивності огрудкування АШ розроблена модель швидкості подачі частинок, що грудкуються, до поверхні центрів накочування. Накочуваний за час d об’єм частинок, що грудкуються:

, м3, (5)

де г - функція розподілу об'ємної долі частинок, що грудкуються, які накочувалися за час d,

; (6)

Vгз - загальний об'єм частинок, що грудкуються, м3;

n - час перебування АШ у БО, с;

W(n) - задана масова вологість АШ на виході з БО, кг/кг;

К1,..., К4 - емпіричні коефіцієнти, підібрані у результаті досліджень (К1=22, К2=4 і К4=0,002, а за допомогою К3 визначена інтенсивність огрудкування по еквівалентному діаметру грудок АШ на виході з БО).

У результаті апроксимації К3 як функції від вологості АШ:

. (7)

Одержано, що при збільшенні вологості АШ на виході з БО від 6,0% до 8,5% об'єм частинок, що накочувались, збільшувався (рис.5). На початку процесу огрудкування відбувалося значне

Рис.5. - Характеристики змін вмісту частинок агломераційної

шихти, що грудкуються, в процесі огрудкування

зменшення об'єму дрібних частинок, а в подальшому інтенсивність накочування знижувалась.

Модель визначення порожності шару призначена для розрахунку порожності шару АШ на основі упаковки шароподібних гранул із різними діаметрами в просторі. У відповідності з характеристикою розподілу КГС аглошихти створювався масив кількості гранул кожного діаметру. З одержаного масиву випадковим чином вибирались гранули і одночасно визначали їхню кількість, що залишилася. Причому, вибірку гранул можна здійснювати по будь-якому закону. Укладка гранул у шар здійснена по рівням у шароподібне тіло навколо самої більшої з них, щоб одержати найбільший об'єм тіла, що формується, при мінімальній поверхні (рис.6). Гранули розміщені в тривимірній системі координат. Координати центрів гранул занесени в масив. Для зручності розрахунків прийнято, що центр самої великої гранули співпадал з початком координат. Сформований шар розбивався на піраміди (рис.7), верхівки яких є центрами самої великої гранули та трьох гранул, що лежать на її поверхні. Для одержання більш щільної укладки в порожнини пірамід вписані гранули. Після цього розрахований еквівалентний діаметр шару, який приймався за вихідний. По аналогії заповнений наступний шар. Укладка здійснена до того часу, доки гранули в масиві не буяли вибрані повністю.

Порожність шару АШ на виході з БО дорівнює

, (8)

де K - емпіричний коефіцієнт, що враховує фізико-механічні властивості АШ;

- об’єм порожнин у шарі, м3;

- загальний об’єм шару, м3.

Рис.6. - Укладка кулястих гранул у шароподібне тіло

Рис.7. - Утворення порожнин при укладці шароподібних тіл у піраміду

Об’єм порожнини кожної піраміди знайдений по формулі

, м3, (9)

де Vпір - об'єм піраміди, м3;

Vi - об'єми часток гранул, що утворюють піраміду, м3;

Vвп - об'єм гранули, вписаної у порожнину піраміди, м3.

Для підтвердження достовірності результатів розрахунку за допомогою моделі визначення порожності шару обчислена порожність шару з рівних куль, що склала 38,41%. По результатах експериментів відомо, що для однакових, вільно насипаних скляних куль порожність змінювалась в досить вузьких межах 38,0-40,0%. Таким чином, розрахована порожність відповідала експериментальній.

За допомогою КДМ одержано, що при збільшенні вологості АШ на виході з БО від 6,5% до 8,0% порожність шару змінювалася від 24% до 33%, а при більшій вологості порожність знижувалась (рис.1). Із збільшенням вологості АШ на виході з БО кількість гранул в одержаному шароподібному тілі і його еквівалентний діаметр зменшувались.

РОЗДІЛ 4. ПРОМИСЛОВЕ ВИКОРИСТАННЯ КОМПЛЕКСНОЇ ДИНАМІЧНОЇ МОДЕЛІ ПРОЦЕСУ ОГРУДКУВАННЯ З ВИЗНАЧЕННЯМ ПОРОЖНОСТІ ШАРУ АГЛОШИХТИ

На аглофабриці ММК ім. Ілліча досліджені вологість, МГС, еквівалентний діаметр гранул на вході в БО і на виході з нього, порожність шару (рис.8) і насипна густина огрудкованої АШ, а також параметри роботи агломашини. Відбір і аналіз проб АШ здійснені по ДСТУ.

Показано, що зміни технологічних параметрів вхідної АШ приводять до їх значних коливань на виході з БО, погіршення якості огрудкування, а, отже, і процесу спікання АШ (зниження газопроникності та висоти шару, що спікається).

По наявним виробничим технологічним параметрам АШ на виході з БО визначені їх оптимальні значення за допомогою розробленої КДМ. Процес агломерації на ММК ім. Ілліча рекомендовано оптимізувати по вологості огрудкованої АШ і співвідношенню кількості центрів накочування та частинок, що грудкуються, вхідної АШ. В результаті цього, висоту шару АШ, що спікається, можна збільшити до 370 мм замість 260 мм. Одержана висота шару, що спікається, відповідала оптимальним умовам, які важко одержати у виробничих умовах. Тому приймалося середнє збільшення, яке можна гарантувати в цих умовах.

Встановлено, що вологість, еквівалентний діаметр, порожність огрудкованої АШ і висота

Рис.8. - Порожність шару огрудкованої агломераційної шихти аглофабрики ММК ім. Ілліча:

1 - фактична; 2 - оптимальна по вологості; 3 - оптимальна по гранулометричному складу

вхідної шихти; - математичне сподівання відповідної порожності

шару, що спікається, після оптимізації вище відповідних виробничих.

При промисловому випробуванні КДМ похибка моделювання не перевищила 3-5%, що цілком допустимо для подібних розрахунків.

ВИСНОВКИ

1. В результаті аналізу літературних джерел і промислових умов встановлено, що низькі техніко-економічні показники агломераційного процесу зумовлені головним чином відсутністю комплексної динамічної моделі для визначення спільного впливу вологості, гранулометричного складу, співвідношення кількості фракцій, що грудкують і грудкуються, на порожність шару огрудкованої аглошихти.

2. На основі досліджень установлено, що при збільшенні вологості агломераційної шихти на виході з барабану-огрудкувача від 5,0% до 8,5% об'єм накочуємих частинок, що грудкуються, склав, відповідно, від 5,02% до 73,61% від загального об'єму частинок, що грудкуються. Максимальна порожність шару становила 33% при вологості 8,0%.

3. В результаті досліджень на аглофабриці ММК ім. Ілліча встановлені значні коливання технологічних параметрів шихти на вході в барабан-огрудкувач. Найбільше математичне сподівання мала фракція 0-1,6 мм - 47,53%; найменше - фракція >8 мм. Співвідношення кількості центрів на-кочування і фракції, що грудкується, на вході в БО склало 0,80%-2,28%. Середнє значення еквівалентного діаметру становило 0,88 мм, середньоквадратичне відхилення - 0,09 мм. Математичне сподівання вологості вхідної аглошихти - 6,44% і середньоквадратичне відхилення - 0,29%.

4. Встановлені також значні коливання параметрів огрудкованої аглошихти. Так, фракція 3-5 мм мала найбільше математичне сподівання 36,67% і середньоквадратичне відхилення 10,77%. Математичне сподівання фракції 1,6-3 мм становило 14,97%, фракції 5-10 мм - 19,53%. Вологість огрудкованої аглошихти мала математичне сподівання 7,15%; еквівалентний діаметр - 2,23 мм; порожність шару - 20,39%, насипна густина - 1998 кг/м3 і висота шару, що спікається, - 256 мм.

5. В результаті оптимізації по вологості шихти на виході з барабану-огрудкувача аглофабрики ММК ім. Ілліча з використанням розробленої комплексної динамічної моделі процесу огрудкування з визначенням порожності шару одержано, що фракція 5-10 мм мала найбільше математичне сподівання 42,31%, а фракції 0-1,6 мм і +10 мм - найменші, відповідно, 6,57% і 2,15%. Середні значення становили, відповідно: вологості - 7,71%; еквівалентного діаметру - 2,73 мм; порожності шару - 23,60%; насипної густини - 1879 кг/м3. Висота шару аглошихти, що спікається, в цих умовах збільшиться до 312 мм.

6. Встановлено також, що в результаті оптимізації по вологості і співвідношенню кількості центрів накочування та частинок, що грудкуються, за допомогою комплексної динамічної моделі математичне сподівання вологості огрудкованої шихти становило 7,74%; еквівалентного діаметру - 3,25 мм; порожності шару - 26%; насипної густини - 1723 кг/м3. Оптимальне співвідношення кількості центрів накочування та частинок, що грудкуються, становило 0,83% - 3,52%. Висота шару аглошихти, що спікається, збільшилася до 370 мм.

7. При впровадженні нового способу управління огрудкуванням агломераційної шихти по технологічним параметрам на вході в барабан-огрудкувач продуктивність агломашини підвищиться на 24% при одночасному зниженні витрати палива на 1%. Очікуваний річний економічний ефект складе 89680 грн.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ РОБІТ ЗДОБУВАЧА ПО ТЕМІ ДИСЕРТАЦІЇ:

1. Власюк Ю.Н., Нелюбова О.В. К вопросу о пористости сыпучей среды // Вестник Приазов. госуд. техн. ун-та: сб. научн. тр. Вып.1.- Мариуполь, 1995. - С.217 - 219.

2. Власюк Ю.Н., Русских В.П., Кривенко О.В., Кривенко С.В. Исследование распределения концентраций от фракционного состава компонентов аглошихты // Вестник Приазов. госуд. техн. ун-та: сб. научн. тр. Вып.3. - Мариуполь, 1997. - С.17 - 21.

3. Власюк Ю.Н., Кривенко О.В. Расчет порозности слоя агломерационной шихты при её оптимальной укладке // Вестник Приазов. госуд. техн. ун-та: сб. научн. тр. Вып.3. - Мариуполь, 1997. - С.10 - 16.

4. Власюк Ю.Н., Кривенко О.В. Математическое моделирование динамики процесса окомкования шихты / Мариуп. металлург. ин-т. - Мариуполь,1993. - 22 с. - Деп. в УкрИНТЭИ, 15.11.93, №2257 - Ук93.

5. Власюк Ю.Н., Русских В.П., Нелюбова О.В., Кривенко С.В. Моделирование и программа укладки частиц в процессах перемешивания и окомкования сыпучих материалов. - Состояние и перспективы развития аглодоменного производства Украины (труды). Международная научно-техническая конференция, Мариуполь, 1997, С.150 - 151.

6. Власюк Ю.Н., Нелюбова О.В. Моделирование окомкования агломерационной шихты. - Состояние и перспективы развития аглодоменного производства Украины (труды). Международная научно-техническая конференция, Мариуполь, 1997, С.149.

7. Власюк Ю.Н., Русских В.П., Нелюбова О.В., Кривенко С.В. Моделирование фракционного состава компонентов аглошихты. - Метал-лур-гия. Тезисы докладов IV региональной научно-технической конференции, Мариуполь, Приазов. госуд. техн. ун-т, 1997, С.16.

8. Власюк Ю.Н., Нелюбова О.В. Математическое моделирование процесса увлажнения шихтовых материалов - Электроэнергетика. Промышленная энергетика и экология. Сварочное производство. Тезисы докладов III региональной научно-технической конференции, Мариуполь, ПГТУ, 1995, С.36.

9. Власюк Ю.Н., Нелюбова О.В. Методики расчетов пористости сыпучих сред шаровидной формы - Электроэнергетика. Промышленная энергетика и экология. Сварочное производство. Тезисы докладов III региональной научно-технической конференции, Мариуполь, Приазов. госуд. техн. ун-т, 1995, №3, С.37.

10. Власюк Ю.Н., Нелюбова О.В., Кривенко С.В. Моделирование порозности слоя, образованного шаровидными частицами, при любой их укладке - Металлургия. Тезисы докладов IV региональной научно-технической конференции, Мариуполь, Приазов. госуд. техн. ун-т, 1997, С.15.

АНОТАЦІЯ

Кривенко О.В. Розробка динамічної моделі огрудкування і оптимізація на її основі технологічних параметрів аглошихти. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.16.02 - металургія чорних металів. - Приазовський державний технічний університет, Маріуполь, 1998.

Дисертація присвячена питанням підвищення продуктивності агломераційних машин та зниження витрати палива за рахунок покращення якості огрудкування шихти. Розроблена та досліджена комплексна динамічна модель процесу огрудкування з визначенням порожності шару по масовому гранулометричному складу, фізико-механічним властивостям аглошихти на вході в барабан-огрудкувач і кількості води, що додається на зволоження. Розроблений новий спосіб управління огрудкуванням аглошихти по максимальній її порожності шару на виході з барабану-огрудкувача на основі оптимальних співвідношення кількості центрів накочування і частинок, що грудкуються, і вологості, розрахованих за допомогою даної моделі.

Ключові слова: шихта, гранулометричний склад, огрудкування, вологість, укладка гранул, порожність, моделювання, оптимізація.

ANNOTATION

Кrivenko O.V. Formulation of pelletizing dynamic model and optimization on the basis it of technological parameters of sintering mix.- Manuscript.

The dissertation for the award of the degree of candidate of technical sciences on the speciality 05.16.02 - metallurgy of ferrous metals, Priazov state technical University, Mariupol, 1998.

The dissertation is devoted to questions of sintering machines productivity increase and fuel expenditure reduction at the expense of mix pelletizing quality improvement. Сomplex dynamic model of pelletizing process with definition of layer fractional void on mass granulometric composition, physics-mechanical qualities of mix at input to moistening drum and addition water quantity on moistening. New control method by mix pelletizing are formulated at maximum fractional void of layer at output from moistening drum on the basis of optimum ratio of quantities of pelletizing centres and crumpled particles and moisture, which calculation with the help of present model.

Key words: mix, granulometric composition, pelletizing, moisture, granule packing, fractional void, modeling, optimization.

АННОТАЦИЯ

Кривенко О.В. Разработка динамической модели окомкования и оптимизация на ее основе технологических параметров аглошихты.- Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.16.02 - металлургия черных металлов.- Приазовский государственный технический университет, Мариуполь, 1998.

Диссертация посвящена вопросам повышения производительности агломерационных машин и снижения расхода топлива за счет улучшения качества окомкования аглошихты.

Проведен обзор литературных источников по состоянию математического описания и автоматизации процесса окомкования.

Разработана модель для описания массового и количественного гранулометрических составов многокомпонентных аглошихт с учетом влияния влажности.

По количеству и массовой доле частиц (гранул) наибольшего диаметра определено количество частиц (гранул) i-го диаметра, приходящихся на одену наибольшую, для компоновки элементарного объема и рассчитан количественный гранулометрический состав аглошихты.

Разработана комплексная динамическая модель процесса окомкования с определением порозности слоя, предназначенная для определения технологических параметров аглошихты в динамике по длине барабана-окомкователя и расчета оптимальных параметров процесса окомкования. Она включает модель для описания массового гранулометрического состава аглошихты, поступающей в барабан-окомкователь; динамическую модель процесса окомкования и модель определения порозности слоя. Метод моделирования непрерывного образования шарообразных гранул основан на разбиении барабана-окомкователя по длине на элементарные участки. Для каждого сечения барабана-окомкователя определены массовый и количественный гранулометрические составы, эквивалентный диаметр комков, кажущаяся плотность и влажность аглошихты; расходы воды и увлажняемой аглошихты; объемы комкуемых частиц и гранул i-го диаметра и их общий объем. Порозность слоя и насыпная плотность аглошихты определены на выходе из барабана-окомкователя.

Разработана динамическая модель скорости подачи комкуемых частиц АШ к поверхности центров накатывания по длине БО с учетом текущей и заданной массовой влажности АШ на выходе из БО, текущего объема всех частиц АШ и общего объема комкуемых частиц.

Разработана модель определения порозности слоя АШ различного фракционного состава путем укладки гранул на поверхность наибольшей из них и разбиения полученного слоя на пирамиды.

Получено, что порозность слоя изменялась от 24% до 33% при увеличении влажности аглошихты на выходе из барабана-окомкователя от 6,5% до 8,0%.

На аглофабрике ММК им. Ильича исследованы влажность, массовый гранулометрический состав, эквивалентный диаметр гранул на входе в барабан-окомкователь и на выходе из него, порозность слоя и насыпная плотность окомкованной шихты, а также параметры работы агломашины. Показано, что изменения технологических параметров исходной шихты приводят к их значительным колебаниям на выходе из барабана, ухудшению качества окомкования, а, следовательно, и процесса спекания аглошихты (понижению газопроницаемости и высоты спекаемого слоя).

По имеющимся производственным технологическим параметрам шихты на выходе из барабана-окомкователя определены их оптимальные значения. Процесс агломерации на ММК им. Ильича рекомендовано оптимизировать по влажности окомкованной шихты и соотношению количеств центров накатывания и комкуемых частиц исходной шихты. Получено, что влажность, эквивалентный диаметр, порозность окомкованной шихты и высота спекаемого слоя после оптимизации выше соответствующих производственных.

Разработан новый способ управления окомкованием аглошихты по максимальной ее порозности слоя на выходе из барабана-окомкователя на основе оптимальных соотношения количеств центров накатывания и комкуемых частиц и влажности, рассчитанных с помощью данной модели.

Ключевые слова: шихта, гранулометрический состав, окомкование, влажность, укладка гранул, порозность, моделирование, оптимизация.

Підп. до друку 16.12.98 Офсетний друк. Тираж 100. Замовлення № 201

ПДТУ, 341000, Маріуполь, провулок Республіки, 7