Разработка системы контроля состояния огнеупорной футеровки индукционной тигельной сталеплавильной печи
И.Ю. Долгих, М.Г. Марков
Вестник ИГЭУ, 2019 г. выпуск 5, сс. 58—66
Скачать PDF
Состояние вопроса. Широкий спектр технологических преимуществ индукционных тигельных плавильных печей делает актуальным их использование в различных отраслях металлургического производства. Однако тяжелые условия работы огнеупорной футеровки таких печей обусловливают необходимость осуществления постоянного контроля за ее состоянием, ориентированного на продление срока службы тигля и предотвращение возникновения аварийных ситуаций. При этом традиционные методы, основанные на использовании подового электрода и индикации утечки тока на землю, не обеспечивают непрерывного отображения степени разрушения футеровки и дают возможность регистрации только критического уровня, требующего аварийного отключения и опорожнения печи. Указанное обстоятельство требует разработки и внедрения специализированных электротехнических комплексов с системой мониторинга и управления, обеспечивающей определение и визуализацию уровня износа футеровки и в случае необходимости аварийное отключение оборудования от источника питания.
Материалы и методы. В основе разрабатываемого комплекса лежит микропроцессорная система, осуществляющая непрерывное измерение температуры в контрольных точках на границе слоев подины и основания тигля и сравнение полученных значений с уставками, которые определяются предварительно на двумерной осесимметричной модели проектируемой печи путем решения стационарного уравнения теплопроводности при различном уровне разрушения футеровки.
Результаты. Разработаны структура, схема и программа для микропроцессорной системы мониторинга и аварийного отключения индукционной печи, а также математическая модель объекта управления, позволяющая определять уставки по температуре. Достоверность результатов подтверждается адекватностью моделей реальным объектам, а также отладкой микропроцессорной части в программах MPLab-Sim и Proteus.
Выводы. Полученные результаты могут быть использованы при практической реализации системы мониторинга и аварийного отключения индукционных плавильных печей, позволяющей повысить безопасность их эксплуатации и продлить срок службы футеровки за счет своевременного ремонта.
1. Теоретические основы и аспекты электротехнологий. Физические принципы и реализация. Интенсивный курс. Основы I. – СПб.: Изд-во СПбГЭТУ «ЛЭТИ», 2013. – 359 с.
2. Кукарцев В.А. Выплавка чугуна и стали в индукционных тигельных печах промышленной частоты // Сталь. – 2016. – № 5. – С. 26–28.
3. Фомин Н.И., Затуловский Л.М. Электрические печи и установки индукционного нагрева. – М.: Металлургия, 1979. – 247 с.
4. Сидоров А.В. Технико-экономическое обоснование эффективности плавки металла индукционным методом // Вестник Самарского государственного технического университета. – 2006. – № 41. – С. 165–168.
5. Лузгин В.И., Петров А.Ю. Современные технологии переработки лома черных и цветных металлов // Металлург. – 2008. – № 4. – С. 39–43.
6. Кувалдин А.Б., Погребисский М.Я., Федин М.А. Особенности расчета и управления индукционными плавильными тигельными печами и миксерами // Сборник докладов научно-технического семинара «Электротехнология в первом десятилетии XXI века». – М.: Изд. дом МЭИ, 2013. – С. 227–241.
7. Оптимизация и управление электротехнологическими системами. Интенсивный курс. Специализация III. – СПб.: Изд-во СПбГЭТУ «ЛЭТИ», 2013. – 266 с.
8. Федин М.А. Возможности управления плавкой в индукционных тигельных печах // Автоматизация в электроэнергетике и электротехнике. – 2015. – Т. 1. – С. 290–296.
9. Костюкова А.П. Информационное обеспечение мониторинга процесса плавки в индукционных тигельных печах // Современные наукоемкие технологии. – 2018. – № 6. – С. 96–100.
10. Кукарцев В.А., Трунова А.И., Кукарцев А.В. Термический анализ кварцита, используемого для футеровки индукционной тигельной печи промышленной частоты // Новые огнеупоры. – 2014. – № 5. – С. 33–35.
11. Зинченко Ю.А. Оптимизация состава футеровки плавильных печей // Вестник Донского государственного технического университета. – 2009. – № 3(42). – С. 481–491.
12. Прахт В.А., Дмитриевский В.А., Сарапулов Ф.Н. Моделирование тепловых и электромагнитных процессов в электротехнических установках. – М.: Изд-во «Спутник+», 2011. – 158 с.
13. Сойфер В.М. Выплавка стали в кислых электропечах. – М.: Машиностроение, 2009. – 480 с.
14. Шило В.Л. Популярные цифровые микросхемы: справочник. – 2-е изд., исправленное. – М.: Радио и связь, 1989. – 352 с.