Вперше формалізовано задачу управління складним процесом виплавки сталі на основі його операційної декомпозиції. Сформовано цільові функції управління для окремих стадій технологічного процесу (ТП). Наведено математичний опис основних етапів електросталеплавильних процесів з використанням визначення активності компонентів шлаку як фази з колективізованими електронами та врахуванням розчинення компонентів футерівки, заправних матеріалів та угару шихти. Удосконалено експериментальні моделі рівноважного вмісту оксидів заліза в шлаку, а також розподілу сірки між металом і шлаком, представлених поліномами. Показано ефективність використання одержаних моделей для автоматизації розрахунків матеріального балансу стадій ТП. Вперше запропоновано принципову схему управління ітераційним процесом розв'язання загальної системи нелінійних рівнянь рівноваги та матеріального балансу операцій за допомогою нейронної мережі, що виконує функцію перемикачів для передачі на вхід об'єкта чергових наближень.

  Скачати повний текст

Обгрунтовано шляхи вирішення науково-технічної проблеми оптимізації режмів електросталеплавлення в дугових сталеплавильних печах трифазного струму з метою підвищення електроенергетичної й електротехнологічної ефективності процесу сталеплавлення та забезпечення електромагнітної сумісності режимів печі та електромережі. Розроблено ієрархічну структуру координатно-параметричного керування та багатоконтурні локальні підсистеми швидкодійного регулювання режимних координат електротехнологічного комплексу. Створено нові та удосконалено існуючі методики синтезу оптимального керування режимами на основі узагальненого функціонала мети керування, що комплексно враховує багатофакторність часткових критеріїв оптимальності режимів дугової печі й електромережі. Розроблено математичні та цифрові моделі повної системи живлення та багатоконтурних систем регулювання режимних координат комплексу, а також універсальні аналітичні методики для дослідження ефективності запропонованих рішень. На підставі вивчення результатів комп'ютерного стимулювання та експериментального дослідження режимів на діючих печах, встановлено, що їх впровадження сприяє підвищенню продуктивності печі та зниженню питомих витрат електроенергії, а також підвищенню динамічної точності стабілізації струмів та потужності дуг, реактивної потужності печі та зниженню дози флікеру напруги електромережі, а також поліпшенню інших показників комплексу.

  Скачати повний текст

Розроблено теоретичні засади технології виплавки вуглецевого напівпродукту на базі застосування процесу відновлення залізовмісних матеріалів у звідній камері дугової сталеплавильної печі за рахунок використання теплового та хімічного потенціалів пічних газів, які відходять, та їх подальшого плавлення у ванні печі. Обгрунтовано доцільність застосування газодинамічного розподільника для забезпечення оптимальних газодинамічних характеристик у звідній камері. Для формування оптимального балансу нагріву та відновлення в дуговій сталеплавильній печі розроблено спеціальну звідну камеру з обертовою тареллю, а також газодинамічний розподільник для формування спрямованого потоку пічних газів, що відходять, і газовідвідний патрубок з похилою газопроникною решіткою. За допомогою методів математичного та фізичного моделювання визначено оптимальні щодо відновлення котунів поля швидкостей газового потоку в звідній камері. Зазначено, що запропонована технологія дозволяє використовувати в процесі переробки відходи металургійного виробництва (окалину, шлами), знизити вміст домішок кольорових металів у виплавленій сталі та зменшити ступніть забруднення навколишнього середовища. Встановлено, що у разі застосування фізичного тепла газів, що відходять, для нагріву та відновлення суттєво підвищується енергетична ефективність дугової сталеплавильної печі. Результати наукового дослідження рекомендовано використовувати для реконструкції дугових сталеплавильних печей.

  Скачати повний текст

Удосконалено теорію нестаціонарних електромагнітних процесів в електротехнічному обладнанні та системах з метою підвищення ефективності роботи та функціональної надійності електропостачання електротехнологічних комплексів у складі дугових сталеплавильних печей. Запропоновано багатопараметричний метод і розроблено математичні моделі для дослідження впливу сукупності параметрів різкозмінних навантажень на збуджувані ними нестаціонарні електромагнітні процеси в електротехнічному обладнанні. Дані розв'язки одержано у межах початкових і граничних умов, що відображають характерні риси електротехнологічних комплексів з урахуванням нелінійної залежності магнітної проникливості від напруженості магнітного поля. Розроблено методики аналізу та класифікації електричних параметрів різкозмінних навантажень за кратністю, тривалістю та характером, а також ефективні енерго- та масоощадні інженерні розв'язки та систему електромагнітного шунтування неактивних деталей, які підтверджено чисельними експериментальними дослідженнями та результатами впровадження на електрометалургійних підприємствах України.

  Скачати повний текст

Теоретично обгрунтований і розроблений спосіб легування сталей і сплавів азотом безпосередньо з газової фази в процесі дугошлакового переплаву. Уперше проведені систематичні дослідження термодинаміки та кінетики поглинання азоту розплавами в широкому діапазоні температур, тиску і концентрацій легуючих компонентів. Уперше теоретично розраховане значення величини парціальної стандартної ентропії азоту, яка дозволила оцінити достовірність отриманих термодинамічних констант і запропонувати рівняння для розрахунку рочинності азоту в будь-якому сплаві на основі заліза. Запропонована математична модель, що описує кінетику поглинання азоту розплавом на різних стадіях переплаву в залежності від основних технологічних параметрів ДШП. Розроблена технологія дугошлакового переплаву сталей, що містять азот і запропоновані рекомендації по вдосконаленню існуючого плавильного обладнання та створенню нових дугошлакових печей для виплавки злитків під надмірним тиском азоту.

  Скачати повний текст

Висвітлено питання розвитку теорії дуги змінного струму дугових сталеплавильних печей (ДСП) та фільтрів вищих гармонік струмів, розробки методів аналізу електромагнітних процесів систем електропостачання потужних ДСП, а також на їх базі створення адекватних математичних моделей цих систем із засобами для забезпечення електромагнітної сумісності й надійності електропостачання даних навантажень. Методами математичного моделювання проведено дослідження квазіусталених режимів і перехідних процесів комплексу, результати яких доводять ефективність розроблених засобів, що практично вирішують проблему обмеження гармонік струмів у системі електропостачання та забезпечують надійність пічних і силових трансформаторів, зумовлену їх вмиканням.

  Скачати повний текст

Наведено результати порівняння основних засобів електронно-променевої плавки (ЕПП) за ступенем рафінування, продуктивності, чаду металу та витрат електроенергії. Досліджено теплофізичні та фізико-хімічні процеси електронно-променевої плавки з проміжною ємністю (ЕППЄ). Надано математичний опис процесу рафінування, що враховує кінетичні особливості гетерогенних металургійних реакцій дегазації та випару. Узагальнено експериментальний матеріал з теорії та практики ЕПП і кристалізації розплаву стосовно конкретних сталей і сплавів. Виявлено взаємозв'язок фізико-хімічних процесів, що тривають у разі ЕППЄ, з якістю сталей і сплавів і рівнем їх службових характеристик. Розроблено технологію й устаткування електронно-променевої плавки сталей і сплавів з застосуванням проміжної ємності, а також конструкції лабораторних і промислових установок з проміжною ємністю. Надано оцінку економічної ефективності ЕППЄ.

  Скачати повний текст

Наведено результати теоретичних та експериментальних досліджень зміни параметрів вторинного струмопідводу за експлуатаційних нестаціонарних режимів роботи дугової печі. Встановлено, що ніпельне з'єднання є основним фактором впливу на якість динамічного функціонування вторинного електротехнічного тракту печі. Запропоновано для діагностування якості з'єднання використовувати динамічні амплітудні та фазові характеристики електродів, що дозволяють оцінити анізотропію, якість кристалографії, порушення морфології та інші показники. Для діагностування цих показників розроблено структури вимірювальних систем та експериментальний зразок вимірювача якості ніпельного з'єднання об'ємного типу.

  Скачати повний текст

Проаналізовано вплив мікроскладу сталі на її технологічні та механічні властивості. Досліджено особливості впливу поверхнево-активних елементів і домішок кольорових металів на характер формування структури та властивості сталі. Наведено адсорбційну модель поверхневої активності елементів, яка дає можливість виконувати кількісні аналізи оцінки впливу даних елементів. На підставі цього запропоновано ряд поверхневої активності елементів щодо заліза. Науково обгрунтовано й експериментально доведено механізми поведінки вуглецю й оксидів заліза під час переплаву металізованих котунів. Запропоновано та досліджено новий вид шихти для електроплавки - заготовку з чавуну і матеріалів, що містять залізо або флюси.

  Скачати повний текст

Дисертація присвячена питанню розробки економнолегованого електродного матеріалу і технології механізованого наплавлення електроерозійностійкого сплаву. Розроблені установка і методика випробувань на електроерозійний знос. Досліджено вплив складу і структури мідного сплаву на електроерозійну стійкість, електропровідність і механічні властивості. Розроблений склад порошкового електрода, що забезпечє наплавлення хромо-залізної бронзи зміцненої сигма-фазою. Проведені порівняльні випробування наплавлювального матеріалу з композиційними матеріалами, які у своєму складі мають до 15% (за обсягом) карбідної фази таких систем: мідь-карбід хрому, мідь-карбід молібдену, мідь-карбід вольфраму. Проведені дослідження впливу режиму наплавлювання на продуктивність і санітарно-гігієнічні умови дозволили оптимізувати їх.

  Скачати повний текст

  Скачати повний текст

Удосконалено теоретичні засади дослідження електромагнітних полів, утворених сумісною дією індуктора та системи електричних дуг, що дало змогу визначити розподіл електромагнітних полів та електродинамічних сил у порожнині печі. Вперше обгрунтовано доцільність поєднання в одному електротехнічному комплексі індукційного та дугового способів перетворення електричної енергії в теплову, що сприяє скороченню використання електричної енергії та підвищенню якісних показників електросталеплавлення. З застосуванням математичної моделі одержано залежності розподілу електромагнітної індукції та густини струмів в шихті й розплаві, на підставі яких розширено уявлення про векторні поля у перерізі поверхневого шару розплаву металу, що є базою для аналізу різнонаправлених рухів розплаву. Одержано раціональні співвідношення потужностей індуктора й електричних дуг, за реалізації яких підвищується ефективність використання електричної енергії та продуктивності комплексу, що є основою для розробки теоретичних аспектів оптимізації процесу перетворення електричної енергії в технологічне тепло у комплексі.

  Скачати повний текст

  Скачати повний текст

  Скачати повний текст

Розроблено алгоритми прямого цифрового керування на базі промислових контролерів з динамічною корекцією структури регулятора потужності. Одержано алгоритм динамічної корекції параметрів енергетично ефективних електро- і технологічних процесів перетворення електричної енергії й енергетичних альтернативних ресурсів у теплову енергію плавлення металу. Створено математичну модель оцінювання статистичного критерію оптимальності, що дозволяє провести динамічну оптимізацію параметрів регулювання і реалізувати оптимальну динамічну структуру регулятора потужності за координатами навантаження. Розроблено математичну модель побудови оптимальних оцінок вектора стану системи на основі детермінованих параметрів контуру регулювання напруги пічного трансформатора і стохастичних параметрів контуру струму дуги. Досягнуто економію споживання електричної енергії у розмірі 2,5 % за рахунок оптимізації режиму пічного трансформатора і зниження нерегулярних коливань і середнього значення струму дуги.

  Скачати повний текст

На підставі аналізу основних напрямків досвіду промислово розвинених країн у галузі енергетичної ефективності виробництва на сталеливарних інтегрованих і сталеплавильних міні-заводах, а також безвитратних (маловитратних) заходів і синтезу систематичних факторів і енерготехнологічних парамерів практичної реалізації основних етапів Енергетичної програми України в електрометалургії досліджено та експериментально підтверджено алгоритми розробки схемотехнічних характеристик динамічної якості параметричної ідентифікації та екстраполярної оптимізації систем керування режимами роботи та регулювання координат електротехнічних комплексів потужних дугових сталеплавильних печей (ємністю 50 - 200 т) на основі багатофакторного інтегрального критерію енергоощадження. Створено математичне забезпечення процесів енергоощадження, а також функціональні та структурно-алгоритмічні схеми системи оптимізації процесів електросталеплавлення в потужних електропечах на основі алгоритмів варіаційного аналізу та частотного синтезу теорії автоматичного регулювання. Отримано оптимальні за енергозбереженням функціональні та алгоритмічні структури системи регулювання довжини та режимів горіння електричної дуги. Розроблено та практично реалізовано енергоощадні системи "короткої мережі" вторинного струмопідводу та диференційного механізму переміщення графитованих електродів регулятора електричної потужності, а також номограми проектування електротехнічних параметрів потужних енергоощадних комплексів електросталеплавлення за технологією вищого рівня.

  Скачати повний текст

Дисертація присвячена питанням створення комплексу нових і удосконалення існуючих технологічних процесів виробництва кислої електросталі (плавки, розливання, футеровки), які забезпечують підвищення продуктивності, економічності і якості. Робота включає в себе теоретичне обгрунтування, дослідження, розробку і впровадження високопродуктивної і економічної технології виплавки сталі в кислих дугових електропечах з підвищеним вмістом кремнію в шихті, технології розкислення феромарганцем у ковші кислої сталі, виплавленої в дугових електропечах у взаємозв'язку з температурним режимом розливання; раціональної технології виплавки сталі в індукційних печах середньої частоти; монолітної футеровки сталеплавильних печей і сталерозливних ковшів. Проведено порівняльне дослідження якості сталі, виплавленої за традиційною (активним процесом) і новою (з підвищеним вмістом кремнію в шихті) технологією. Експериментальними і традиційними дослідженнями встановлено, що при підвищеному вмісті кремнію в шихті кількість кисню і неметалічних включень у сталі набагато менша, а вміст залишкового алюмінію і механічні властивості - вищий. Розроблено методи комплексної оцінки магнітних властивостей сталі. Виконано теоретичне узагальнення формування міцності, технологічних властивостей і вогнетривкості мас для монолітної футеровки електросталеплавильних печей і сталерозливних ковшів. Основні результати роботи знайшли промислове впровадження на 78 підприємствах СНД (на 222 дугових печах).

  Скачати повний текст

Для обгрунтування вибору режиму розкислення сталі алюмінієм проведено комплекс рентгеноспектральних, фізико-хімічних досліджень та фракційний газовий аналіз. Вивчено процеси дефосфорації та зневуглецювання у напрямку досягнення високого ступеня дефосфорації сталевої ванни. Виконано термодинамічний аналіз даних і реакцій розкислення сталі 110Г13Л вуглецем, марганцем, кремнієм, а також кінцевого розкислення алюмінієм. Визначено вміст кисню у модельованому сплаві та вплив вмісту залишкового алюмінію на формування неметалевих включень сталі 110Г13Л, проведено їх експериментальне дослідження, на підставі яких встановлено залежність морфології та виду неметалевих включень від залишкового вмісту алюмінію. Теоретично обгрунтовано та експериментально підтверджено результати, які забезпечують підвищення якості сталі. За промислових умов реалізовано технічні рішення щодо удосконалення режиму розкислювання, підбору хімічного складу, які дозволяють одержати першу та другу групи якості. З використанням математичних методів планування експериментів і статистичної обробки результатів установлено обмеження на хімічний склад для одержання сталі 110Г13Л першої або другої групи якості. Економічний ефект одержано від зниження витрат коштовного ресурсу алюмінію з 5 кг/т до 1 кг/т.

  Скачати повний текст