Семенов Юрій Станіславович, к.т.н., с.н.с., Інститут чорної металургії ім. З.І. Некрасова НАН України, площа Академіка Стародубова, 1, Дніпро, Україна, 49107. ORCID: 0000-0003-2299-5742. Е-mail: yuriy.semenov.isi@gmail.com

Шумельчик Євген Ігорович, к.т.н., ст.д., Інститут чорної металургії ім. З.І. Некрасова НАН України, площа Академіка Стародубова, 1, Дніпро, Україна, 49107. ORCID: 0000-0001-5350-6425

Горупаха Віктор Володимирович, Інститут чорної металургії ім. З.І. Некрасова НАН України, площа Академіка Стародубова, 1, Дніпро, Україна, 49107. ORCID: 0000-0003-0531-1871

Ващенко Сергій Володимирович, к.т.н., ст.д., Інститут чорної металургії ім. З.І. Некрасова НАН України, площа Академіка Стародубова, 1, Дніпро, Україна, 49107. ORCID: 0000-0001-8344-961X

Худяков Олександр Юрійович, к.т.н., ст.д., Інститут чорної металургії ім. З.І. Некрасова НАН України, площа Академіка Стародубова, 1, Дніпро, Україна, 49107. ORCID: 0000-0002-6507-1120

Єрмоліна Катерина Петрівна, Інститут чорної металургії ім. З.І. Некрасова НАН України, площа Академіка Стародубова, 1, Дніпро, Україна, 49107.

Семіон Ігор Юрійович, директор з технології та якості  ПрАТ “Камет-сталь”, м. Кам’янське, Дніпропетровська область, 51900

Чичов Ігор Володимирович, старший майстер виробництва з технології ПрАТ “Камет-сталь”, м. Кам’янське, Дніпропетровська область, 51900

ВПРОВАДЖЕННЯ СИСТЕМ ПІДТРИМКИ ПРИЙНЯТТЯ РІШЕНЬ ЩОДО УПРАВЛІННЯ ДОМЕННОЮ ПЛАВКОЮ В УМОВАХ МЕТАЛУРГІЙНОГО ВИРОБНИЦТВА ПрАТ ДКХЗ

Анотація. Метою роботи є підвищення рівня автоматизації доменного виробництва за рахунок розробки й впровадження нових систем підтримки прийняття рішень щодо управління доменною плавкою в змінних технологічних та паливно-сировинних умовах. Представлено опис трьох систем підтримки прийняття рішень (СППР) у режимі порадника технологічному персоналу доменних печей, які реалізовані ІЧМ або пройшли дослідно-промислове випробування у складі АСУ доменного цеху металургійного виробництва ПрАТ “ДКХЗ” (м.Кам’янське). Перша СППР з управління тепловим станом реалізована у 2021 р., включає весь перелік необхідної персоналу інформації у зручному та компактному вигляді, генерує рекомендації при відхиленнях технології та при неправильних діях персоналу сигналізує про необхідність здійснення коректних дій. Основні рекомендації системи полягають у коригуванні теоретичної температури горіння, витрати коксу при зміні його характеристик та рудного навантаження. Використання системи дозволяє як скоротити питому витрату коксу, так і запобігти неплановим простоям. Друга СППР з управління розподілом паливних добавок по фурмах заснована на інформації теплових навантажень, що визначаються на водоохолоджуваних елементах фурмених приладів. Основні рекомендації системи полягають у коригуванні на окремих фурмах кількості пиловугільного палива з метою забезпечення рівномірного розподілу теоретичної температури горіння по окружності доменної печі і, як наслідок, енергоефективності доменної плавки. Третя СППР з коригування параметрів режиму завантаження заснована на інформації засобів контролю температури газового потоку над поверхнею засипу в доменній печі. Функціонування даної системи полягає у визначенні еталонних кривих розподілу газового потоку по радіусах печі, відповідних мінімальній витраті коксу та максимальній продуктивності, і на пошуку рішень методами прямої та ітераційної оптимізації, які дозволяють шляхом коригування параметрів завантаження забезпечити раціональний розподіл шихтових матеріалів та газового потоку в доменній печі.

Ключові слова: доменна піч, системи підтримки прийняття рішень, управління доменною плавкою, тепловий стан, пиловугільне паливо, розподіл дуття, термозонд, система завантаження доменної печі.

Посилання для цитування: Семенов Ю. С., Шумельчик Є. І., Горупаха В. В., Ващенко С. В., Худяков О. Ю., Єрмоліна К. П., Семіон І. Ю., Чичов І. В. Впровадження систем підтримки прийняття рішень щодо управління доменною плавкою в умовах металургійного виробництва ПрАТ “ДКХЗ”. Фундаментальні та прикладні проблеми чорної металургії. 2021. Вип. 35. С. 78-94. (In Ukrainian).

DOI: 10.52150/2522-9117-2021-35-78-94

Перелік посилань

  1. Semenov Yu. S., Shumelchik E. I., Vishnyakov V. I., Nasledov A. V., Semion I. Yu., Zubenko A. V. Model system for selecting and correcting charging programs for blast furnaces equipped with a bell-less charging apparatus. Metallurgist. 2013. Vol. 56. Issue 9-10. P. 652-657.
  2. Semenov Yu. S., Shumelchik E. I., Horupakha V. V. Expert Module of the Thermal Probe System for Blast Furnace Charging Control. Steel in Translation. Vol. 48. No. 12. P. 802-806.
  3. Semenov Yu. S., Shumelchik E. I., Horupakha V. V. Blast Furnace Shaft Thermal State Monitoring System. Steel in Translation. 2017. Vol. No. 11. Р. 728-731.
  4. Ivancha N. G., Murav’eva I. G., Shumel’chik E. I., Vishnyakov V. I., Semenov Yu. S. Complex Mathematical Model of the Distribution of Multicomponent Charge in a Blast Furnace. Metallurgist. 2018. Vol. 62. Issue 1-2. P. 95-100.
  5. Gasparini V. M., Andrade de Castro L. F., Bitarães Quintas A. C. Thermo-chemical model for blast furnace process control with the prediction of carbon consumption. Journal of Materials Research and Technology. 2017. Vol. Issue 3. Р. 220-225.
  6. Agrawal A., Agarwal M. K., Kothari A. K., Mallick S. A mathematical model to control thermal stability of blast furnace using proactive thermal indicator. Ironmaking & Steelmaking. 2017. Vol. 46. Issue P. 133 – 140.
  7. Семенов Ю. С., Шумельчик Е. И., Горупаха В. В. Діагностика та управління доменною плавкою в змінних паливно-сировинних умовах. Дніпро : Домінанта Прiнт, 2018. 260 с.
  8. Agrawal A., Kothari A. K., Kumar A., Kumar S. M., Kumar D. S., Ramna R. et al. Advances in thermal level measurement techniques using mathematical models, statistical models and decision support systems in blast furnace. Metallurgical Research and Technology. 2019. Vol. 116, 421. Р. 16. https://doi.org/10.1051/metal/2019019
  9. Zhang R., Lu J., Zhang G. A knowledge-based multi-role decision support system for ore blending cost optimization of blast furnaces. European Journal of Operational Research. Vol. 215. Issue 1. Р. 194-203.
  10. Wright B. D., Zulli P. Application of decision support system for thermal balance control in the ironmaking blast furnace. Chemeca 2011: Engineering a Better World: Sydney Hilton Hotel, NSW, Australia, 18-21, September 2011. Р.
  11. Lavrov V., Spirin N. A., Gurin I. A., Rybolovlev V. Yu., Krasnobaev A. V. Software for decision-making support in blast-furnace operation. Steel in Translation. 2017. Vol. 47. No. 8. Р. 538-543. https://doi.org/10.3103/ S0967091217080071.
  12. Semenov Yu. S., Podkorytov A. L., Shumelchik E. I., Horupakha V. V., Semion I. Yu., Orobtsev A. Yu. Decision Support System for Controlling Thermal State of Blast Furnace Smelting. Steel in Translation. 2021. Vol. 51. No. 4. Р. 261-266. https://doi.org/10.3103/S
  13. Товаровский И. Г. Познание процессов и развитие технологии доменной плавки. Днепропетровск : Журфонд, 2015. 912 с.
  14. Ивко В. В., Крупий В. Г., Руденко Ю. Р. и др. Анализ эффективности применения промывочных материалов для борьбы с загромождениями горнов доменных печей. Металлургическая и горнорудная промышленность. 2009. № 3. С. 17–19.
  15. Kurunov I. F., Bol’shakova O. G. Briquets for washing blast furnaces. Metallurgist. 2007. Vol. 51. Issue 5-6. P. 253-261. https://doi.org/10.1007/s11015-007-0048-7
  16. Kurunov I. F., Shcheglov E. M., Emel’yanov V. L., Titov V. N., Bol’shakova O. G. Washing the hearth of blast furnaces with briquets made from scale. Metallurgist. 2007. Vol. 51. Issue 5-6. P. 306-311. https://doi.org/10.1007/s11015-007-0057-6.
  17. Semenov Yu. S., Horupakha V. V., Shumelchik Ye. I. Measures for Preventing Disruption in the Blast Furnace Operation under Use of Pulverized Coal. Steel in Translation. Vol. 50. No. 2. P. 100-106. https://doi.org/10.3103/ S0967091220020096
  18. Семенов Ю. С., Горупаха В. В., Ващенко С. В., Худяков А. Ю., Шумельчик Е. И. Реализация комплекса промывок доменных печей при вдувании ПУТ и использовании шихтовых материалов переменного качества. Черная металлургия : Бюл. НТИ. 2021. № 12. С. 1239–1252. https://doi.org/ 32339/0135-5910-2021-12-1239-1252
  19. Семенов Ю.С., Подкоритов О.Л., Горупаха В.В. та ін. Нові наукові і прикладні результати досліджень ефективності використання пиловугільного палива при виробництві чавуну і випалі вапняку. Метал та лиття України. № 2. С. 15 – 26. https://doi.org/10.15407/steelcast2020.02.015
  20. Семенов Ю. С., Горупаха В. В., Семион И. Ю. и др. Эффективность реализации окружной неравномерности распределения ПУТ по воздушным фурмам доменной печи. Черные металлы. 2019. № 10. С. 11–16.
  21. Semenov Yu. S., Horupakha V. V., Shumelchik E. I., Alter M. A. Blast Furnace Operation Improvement by Forming Uniform Circular Distribution of Raceway’s Thermal Mode. AISTech 2021 – Proceedings of the Iron & Steel Technology Conference, 29 June–1 July 2021, Nashville, Tenn., USA, P. 184–192. https://doi.org/10.33313/382/018
  22. Semenov Yu. S., Gorupakha V. V., Kuznetsov A. M. et al. Experience of Using Manganese-Containing Materials in Blast-Furnace Charge. Metallurgist. Vol. 63. Iss. 9-10. P. 1013–1023. https://doi.org/10.1007/s11015-020-00920-1.
  23. Канаев В. В., Кобеза И. И., Бузоверя М. Т. и др. Контроль распределения дутья по воздушным фурмам доменной печи. Металлургическая и горнорудная промышленность. № 2. С. 69–71.
  24. Bol’shakov V. I., Shuliko S. T., Kanaev V. V. et al. Investigation of gas Distribution in a Large–Volume Blast Furnace. Steel in Translation. 1999. Т. № 12. P. 1–5.
  25. Bol’shakov V. I., Shuliko S. T., Kanaev V. V. et al. Study of the charge and gas–flow distributions in a large blast furnace with a bell-less charging apparatus. Metallurgist. 1997. Vol. Iss. 12. P. 389–390.
  26. Bolshakov V. I., Semenov Yu. S., Kuznetsov A. M. The Experience of the Implementation of Modern Blast Furnace Equipped with Bell-Less Top Charging Device under Conditions of Changing Quality of Charge Materials. Metallurgical and Mining Industry. Vol. 5. No. 2. P. 56–64.
  27. Semenov Yu. S., Shumelchik E. I., Horupakha V. V. et al. Using Thermal Probes to Regulate the Batch Distribution in a Blast Furnace with Pulverized-Coal Injection. Steel in Translation. 2017. Vol. No. 6. Р. 389–393.
  28. Semenov Yu. S., Shumel’chik E. I., Gorupakha V. V. Efficient Management of the Charging of Blast Furnaces and the Application of Contemporary Means of Control Over the Variable Technological Conditions. Metallurgist. 2018. Vol. Iss. 11–12. Р. 950–958. https://doi.org/10.1007/s11015-018-0591-4
  29. Semenov Yu. S. Temperature Distribution of the Gas Flux in Blast Furnaces. Steel in Translation. 2017. Vol. No. 7. P. 473–477. https://doi.org/10.3103/ S0967091217070117
  30. Shumelchyk Ye., Semenov Yu., Horupakha V. et al. Model-Based Decision Support System for the Blast Furnace Charge of Burden Materials. Applied Condition Monitoring. 2021. P. 340–351. https://doi.org/10.1007/978-3-030-82110-4_18.
  31. Семенов Ю. С. Разработка и реализация новых подходов к диагностике и управлению доменной плавкой. Черная металлургия. Бюл. НТИ. 2020. № С. 123–131. https://doi.org/10.32339/0135-5910-2020-2-123-131
  32. Семенов Ю. С. Использование информации термозондов для управления загрузкой доменной печи. Металлургическая и горнорудная промышленность. № 7. С. 208–215.