АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ КОНВЕРТИРОВАНИЯ В ЦВЕТНОЙ МЕТАЛЛУРГИИ. Диплом_Фокина. Группа Дипломная работа Автоматизированная система управления процессом конвертирования в цветной металлургии Пояснительная записка Зав кафедрой

• Название: Группа Дипломная работа Автоматизированная система управления процессом конвертирования в цветной металлургии Пояснительная записка Зав кафедрой
• Анкор: АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ КОНВЕРТИРОВАНИЯ В ЦВЕТНОЙ МЕТАЛЛУРГИИ
• Дата: 16.05.2023
• Размер: 467.5 Kb.
• Имя файла: Диплом_Фокина.doc
• Тип: Диплом; #1135326
• страница: 2 из 8

1 Анализ систем управления процессом
конвертирования штейнов

Для переработки медьсодержащего сырья применяют как гидро- так и пирометаллургические процессы. В общем объеме производства меди на долю пирометаллургических способов приходится около 85% выпуска этого металла.

Пирометаллургическая технология предусматривает переработку исходного сырья на черновую медь с последующим его рафинированием. Если принять во внимание, что основная масса медной руды или концентрата состоит из сульфидов меди и железа, то конечная цель пирометаллургии меди – получение черновой меди – достигается за счет полного удаления пустой породы, железа и серы.

В мире насчитывается более двух десятков способов плавки сульфидного сырья с получением белого матта или черновой меди в одном агрегате или комплексе, получивших промышленное внедрение или прошедших этап крупномасштабных испытаний [1-7].

Задача получения черновой меди в настоящее время повсеместно решается путем окисления железа и серы продувкой через слой расплавленного штейна воздуха или дутья, обогащенного кислородом. Такой процесс получил название «конвертирование». Продувка штейна сопровождается переводом оксидов железа в шлак, а SO₂ в газы.

В существующих системах управления ведущая роль по оценке информации и принятию решений принадлежит оператору (мастеру смены). При этом управление осуществляется на основе субъективного анализа ведения процесса и показаний КИПиА и химических лабораторий. Сбор большой части из общего количества необходимой информации также осуществляется автоматизированными способами, т.е. с участием человека.

Трудности, возникающие при создании совершенной системы автоматического управления конвертерным процессом, связаны в основном с отсутствием измерительных средств для точного автоматического непрерывного контроля параметров ванны и адекватной математической модели процесса [8].

Исходя из этого, можно сделать вывод о том, что от эффективности работы операторов существенно зависят технико-экономические результаты всего производства. Поэтому необходимо использовать новые информационные технологии для исследования металлургических процессов, обучения рабочих и получения дополнительной информации для принятия тех или иных решений при управлении процессом конвертирования. В качестве таких технологий выступают автоматизированные системы поддержки принятия решений (СППР) при управлении, реализованные на персональных ЭВМ.

Прежде чем приступать к исследованию действующих систем управления процессом конвертирования медных штейнов, следует рассмотреть особенности самого процесса.

1.1 Технологический процесс конвертирования штейнов

Для конвертирования штейнов используют агрегаты называемые горизонтальными конвертерами, которые представляют собой цилиндрические поворотные аппараты периодического действия. Конвертер имеет сварной кожух из стальных листов толщиной 20  25 мм, футерованный хромомагнезитовым кирпичом. Вблизи торцевых днищ на корпусе конвертера закреплены два опорных бандажа. Рядом с одним из них установлен зубчатый венец, соединенный через редуктор с электродвигателем. С помощью этого устройства конвертер поворачивается вокруг горизонтальной оси. Схема устройства горизонтального конвертера приведена на рисунке 1.1.

В верхней части конвертера имеется горловина, через которую заливают жидкий штейн, загружают холодные материалы, отводят газы и сливают конвертерный шлак и черновую медь.

Для подачи дутья в штейновый расплав на одной из сторон конвертера по образующей установлены фурмы.

1 – электродвигатель; 2 – редуктор; 3 – опорные бандажи; 4 – фурма-коллектор; 5 – фурменная трубка; 6 – горловина. Рисунок 1.1 – Схема устройства горизонтального конвертера

Воздух в конвертер подается под избыточным давлением
0,10,12 МПа. Чтобы фурмы не заливались расплавом, скорость истечения воздуха из сопла должна составлять 120  150 м/с.

В современной практике медной промышленности используют горизонтальные конвертеры вместимостью по меди 40, 75, 80 и 100 т. На них установлено от 32 до 62 фурм диаметрам 38  52 мм. Длина конвертеров
6  10 м, диаметр 3  4 м.

Процесс конвертирования начинается с заливки в предварительно хорошо разогретый конвертер нескольких ковшей жидкого штейна, расплав при этом должен занимать чуть меньше половины объема конвертера. Для приема штейна конвертер поворачивают таким образом, чтобы фурмы находились над расплавом. После приема штейна конвертер ставят в рабочее положение и фурмы погружаются в расплав на 300  500 мм. Перед погружением фурм в расплав начинают подачу дутья.

Основными рабочими положениями конвертера (рисунок 1.2) в зависимости от угла его поворота вокруг горизонтальной оси являются: I – заливка штейна, II – продувка штейна (фурмы погружены в расплав), III – слив конвертерного шлака, IV – разлив черновой меди.

I	II	III	IV
Рисунок 1.2 – Рабочие положения конвертера

Изложенные общие положения работы конвертера позволяют выявить основные преимущества и недостатки конвертеров.

Основные преимущества конвертеров:

• 
  отсутствие расхода топлива и электроэнергии во время протекания процесса;
  
• 
  высокий коэффициент технического использования (до 80%) и большая производительность;
  
• 
  высокая степень удаления железа, серы и других примесей;
  
• 
  получением газов с высоким содержанием SO₂, позволяющим утилизировать их для производства серной кислоты;
  
• 
  возможность переработки холодных материалов штейна, корок, руды.
  

Основные недостатки конвертеров:

• 
  несовершенство процесса шлакообразования и невозможность получения отвального шлака, пониженное прямое извлечение металлов;
  
• 
  трудоемкость операций прочистки фурм;
  
• 
  большой расход воздуха высокого давления;
  
• 
  периодичность процесса и потребность частых остановок конвертера;
  
• 
  сложность автоматизации.
  

Анализ процесса конвертирования показывает, что для поддержания оптимального режима необходимы контроль параметров процесса и автоматизация процесса в целом.

Едва ли не самым серьезным обстоятельством, затрудняющим управление процессом, является его периодичность. Она связана с большими затратами времени на зарядку конвертера и слив конвертерного шлака и черновой меди. Сравнительно большое время занимает выход конвертера на нормальный технологический режим. Слив и зарядка конвертера через горловину требуют поворота агрегата.

Однако создание современных автоматизированных систем управления весьма сложно, поскольку процесс конвертирования протекает в высокотемпературной и агрессивной среде, что не позволяет оперативно контролировать изменение параметров по ходу процесса.

Из выше сказанного следует, что разработка информационно-измерительной системы, позволяющей вести оперативный контроль за ходом процесса конвертирования, является неотъемлемой задачей данной дипломной работы.