Наукове обґрунтування і застосування мікрохвильової техніки для інформаційного забезпечення автоматизованих систем управління технологічними процесами в металургії

Коефіцієнт відображення шлаку має тенденцію до зменшення при збільшенні змісту компонентів, що розріджують шлак й сприяють його обезвуглецюванню та спіненню. Разом з цим, при збільшенні змісту основних окислів відбиття радіосигналів зростає. Інтенсивність відбиття радіосигналів від шлаку зменшується при зниженні поверхневого натягу, температури плавлення і щільності. Таким чином, з досить високою імовірністю величина відбитого сигналу може комплексно характеризувати склад, властивості, стан конвертерного шлаку і, отже, хід плавки. Отримані залежності визначені на чотирьох дослідних плавках і вимагають уточнення в ході промислових експериментів.

Контроль рівня розплаву при вакуумуванні сталі в ковші. Характерною рисою при ковшовій вакуумній дегазації металу є інтенсивне спінення розплаву з різкою зміною його рівня і викидами з ковша. У цьому зв'язку контроль рівня розплаву є найважливішою умовою нормального протікання процесу (особливо при недостатньому запасі висоти “вільного” борта ковша). З урахуванням відзначених особливостей, вихідні параметри системи контролю рівня були отримані нами шляхом математичного моделювання до пуску комплексу вакуумування сталі для ВАТ “Нижньодніпровський трубопрокатний завод” (НДТЗ). Моделювання поводження розплаву відбувалось з урахуванням погрішності визначення h_уп відстані до поверхні ванни, швидкості _п її підйому, часу введення керуючих впливів _уп, зміни рівня ванни на величину Н_max і постійної часу виміру Т_уп

, (25)

а також сумарної висоти підйому ванни H_p = h_i = V_ri / S_i при зміні висоти i-го шару металу на величину h_i з обсягом газу V_гi по площі S_i з масовим виходом газу (Q _mi + Q _{m Ar}) з i-го шару металу

, (26)

, (27)

, (28)

де _i і _{i Ar} - щільності газу, що видаляється з розплаву (водню), та інертного газу (аргону), що залежать від зміни зовнішнього тиску над поверхнею розплаву Р_вн(t) і тиску вище розташованих шарів металу Р_ст.; t_гi = h_i / _вспл - час виходу пузирів газу (аргону) з i-го шару металу, - швидкість спливання пузирів аргону, - поверхневий натяг, _ме - щільність металу. Встановлено, що при часі вакуумування до 6 хвилин і подачі аргону в інтервалі від 50 до 200 л/хв зміна рівня металу в ковші (тільки при урахуванні видалення водню) коливається від 0,22 м до 0,91 м. При зменшенні запасу висоти “вільного” борта ковша до 0,5 м процес вакуумування стає критичним. Раціональним керуванням є різке збільшення тиску у вакуум-камері, що викликає зниження рівня розплаву (щонайменше на 0,12 м) і потім набір вакууму до заданої величини при одночасному зниженні розходу аргону з 200 л/хв до 40 л/хв. При максимальній швидкості підйому ванни (_п = 5 мм/с) і величині _уп = Т_уп (прийнята рівної 5 с) припустима помилка системи складає 0,09 м.

Модернізований зразок радіолокаційної системи з опорним каналом для зниження погрішності виміру, обладнаний теплопилозахистним пристроєм, був впроваджений на НДТЗ у складі комплексу вакуумування сталі. Прив'язку всіх елементів системи до об'єкта за нашим завданням виконала фірма MESSO (Німеччина) як постачальник основного устаткування. Помилка виміру рівня складає не більш 0,02 м. Для зменшення перешкод система включає просторову фільтрацію (кут розкриву діаграми спрямованості антени 3), аналогову фільтрацію сигналів по відстані до 1,5 м, вузькополосний спектральний аналіз, коректування відстані по заданих точностних характеристиках опорного каналу. Відображення інформації здійснюється на дисплеї ЕОМ ходу процесу вакуумування. Ефективність системи підтверджується її промисловою експлуатацією з 1995 року без відмови.

Радіолокаційна система визначення рівня в проміжному ковші (промковші) була випробувана на машині безперервного лиття заготовок (МБЛЗ) Дніпровського меткомбінату. Виміри виконувалися з ретрансляцією сигналів під кутом 90 відносно горизонтальної вісі СБ. Температура металу складала 1500...1600С. Діапазон вимірюваних відстаней 2,5...4,0 м. Помилка виміру не перевищила 0,03 м. Динаміка рівня розплаву у промковші відповідала керуючим впливам. Так, при переході розливання металу з одного стальковша на інший показання системи чітко ідентифікували зміну і наступну стабілізацію рівня у промковші. На підставі випробованих рішень по застосуванню радіолокації металургійних розплавів розроблена також установка для контролю чавуну в міксеровозах меткомбінату “Запоріжсталь” з метою контролю зносу футеровки горловини та подини.

Визначення вологості мікрохвильовими методами досліджувалося для контролю сушіння футеровки сталь-ковшів (через випарні отвори) і при виробництві вогнетривких матеріалів. Макетний зразок вимірника вологості (частота випромінювання 37,5 ГГц, апертура антени 40 мм) був виготовлений за схемою НВЧ-вологомірів з опорним каналом і автоматичною підтримкою сталості коефіцієнта підсилення вимірювального каналу. Відповідно до умов застосування вимірника в металургії в основному досліджувалася можливість визначення вологості ( до 15 % ) при відбитті радіосигналу від матеріалу. У якості матеріалів використовувалися темплети (із гранями не менш як 50 мм і товщиною 20 2 мм) шамотного пінолегковага типу ШЛ-04, глини марки ПЛГ-2, шамотної та силікатної цеглин при зміні відстані (до 400 мм) і кута їхнього нахилу до 30 відносно осі антени.

У результаті досліджень встановлено, що діапазон обумовленої вимірником вологості не перевищує 14 %, що зв'язане з граничною його чутливістю (60 дБ). При 5 %-ній вологості величина відносної помилки її виміру складає 1,2 %, а при 13,4 %-ній вологості - 1,1 %, що не суперечить її величинам, що рекомендуються. Найбільш прийнятним рішенням (по конструктивному виконанню, умовам виміру, вимогам захисту й охолодження) є підведення МКХ випромінювання безпосередньо в зону контролю вологості з використанням хвилеводу (перетином 7,2 4,0 мм²) замість антени. У цьому варіанті стійкий прийом відбитого сигналу спостерігається на відстані до 4 мм при кутах нахилу до 5. Відносна помилка вимірів не більш 1,1 %.

ОСНОВНІ ВИСНОВКИ

У дисертації наведено теоретичне узагальнення і нове вирішення науково-прикладної проблеми створення радіолокаційних систем автоматичного контролю технологічних параметрів, що дозволило реалізувати запропоновані методи ідентифікації і вимірювання нових параметрів для інформаційного забезпечення АСУ ТП в металургії, які у сукупності підвищили якість металопродукції і забезпечили економію матеріальних та енергетичних ресурсів.

1. Аналіз стану автоматичного контролю і управління технологічними процесами в агломераційному, доменному, конвертерному виробництві, позапічної обробці і безперервного розливання сталі показав, що багато які актуальні задачі автоматичного управління не вирішені через відсутність безконтактних автоматичних вимірників рівня матеріалів, що переробляються в технологічних реакторах і накопичувальних ємкостях.

2. Аналіз умов експлуатації засобів контролю на металургійних об'єктах і досвід їх використання для контролю рівня матеріалів дозволив встановити, що найбільш доцільним є застосування МКХ вимірників. До нашої роботи МКХ техніка в металургії практично не використовувалася. Результати нашої роботи повністю підтвердили правильність такого висновку.

3. На основі узагальнення умов застосування мікрохвильових вимірників рівня на металургійних об'єктах розроблені технічні вимоги до радіолокаційного рівнеміру та технічні рішення для задач вимірювань рівня у стислих умовах металургійних об'єктів з високими температурами, викидами пари та пилу, бризок металу і шлаку.

4. Розроблені комп'ютерні програми для обробки та реєстрації сигналів радіолокаційних вимірників, включаючи їх спектральний аналіз, які використані для дослідження можливостей радіолокаційних приладів і визначення різних параметрів металургійних процесів. Уперше реалізовані фільтрація сигналу радіолокаційного вимірника у просторі частот шляхом віднімання з поточного спектру заздалегідь оціненого і запам'ятовуваного спектра фону, що забезпечило істотне підвищення стійкості вимірювань до перешкод.

5. Розроблена методика кількісної оцінки відбивної здатності сипучих металургійних матеріалів, заснована на застосуванні еталонів. Уперше проведене дослідження відбивної здатності практично усіх поширених металургійних матеріалів (коксу, агломерату, окатишів, твердих, рідких, спінених шлаків, вапняку, вугілля, вогнетривких матеріалів та ін.) і встановлено, що їх відбивна здатність для радіохвиль довжиною 8 мм досить велика, що підтвердило універсальність радіолокаційного рівнеміра у вказаному діапазоні радіохвиль. Промислові випробування і застосування вказаних приладів на металургійних об'єктах також підтвердили цей висновок.

6. Вперше експериментально встановлений характер залежності потужності відбитого радіосигналу від кута нахилу поверхні сипучих матеріалів, що зондуються, що дозволило встановити можливість визначення рівня в зоні плями радіосигналу при різних кутах нахилу поверхні.

7. На основі випробувань радіолокаторів типу РДУ-Х1 та РДУ-Х2 встановлено, що вони забезпечують надійне вимірювання рівня сипучої середи на відстані до 30 м при погрішності вимірювання 0,05 м. Запиленість (до 300 г/м³) і температура (до 350°С) навколишнього середовища не впливають істотним чином на процес вимірювання рівня.

8. Розроблені основні технічні рішення радіолокаційної підсистеми контролю рівня матеріалів у відділенні сипучих для АСУ ТП киснево-конвертерного цеху металургійного комбінату "Запорожсталь", що забезпечить автоматизоване управління запасами сипучих добавок для ритмічної роботи цеху.

9. Уперше внаслідок радіолокаційного зондування рухомого шару матеріалу на фізичних моделях встановлені представницькі діагностичні ознаки відбитих сигналів, комплексний аналіз яких забезпечує надійну ідентифікацію розмірів шматків металургійних матеріалів в потоку. Такими ознаками є потужність і частота відбитого сигналу, відносна асиметрія та ексцес його амплітудно-частотного спектру. З цих досліджень і розробок, захищених двома патентами, витікає, що радіолокатор може бути використаний як для вимірювання відстані до поверхні шихти, так і для визначення її грануляційного складу з метою автоматичного управління шихтовкою доменної печі та економії коксу.

10. Розроблені нові методи визначення профілю поверхні засипу шихти на колошнику доменної печі при прямій видимості шихти та в обмежених умовах зору з використанням плоского і циліндричного перевідбивачів сигналу. Внаслідок фізичного моделювання контролю профілю скануючим радіолокатором встановлена принципова можливість та основні особливості профілеметрії при кутовому скануванні засипу: похибка вимірювання профілю менш допустимої ( 0,2 м); впевнене його вимірювання забезпечується при куті ковзання радіопроменя не менш за 15^о; відмінність у відбивній здатності різних шихтових матеріалів дозволяє ідентифікувати кокс та рудну частину шихти; тривалість сканування поверхні засипу не є обмежуючим чинником роботи системи. Розроблений і випробуваний алгоритм розрахунку профілю засипу шихти при скануванні у реальному часі, який дозволяє оперативно обробляти інформацію і представляти її операторам для управління завантаженням печі.

11. Вперше розроблена САУ профілю на основі “віяльного зондування” поверхні засипу шихти по двох взаємно перпендикулярних діаметрах колошника нерухомими радіолокаційними рівнемірами для доменних печей меткомбінатів “Криворіжсталь” та "Запоріжсталь" із завантажувальними пристроями конусного та безконусного типів. Алгоритмічне забезпечення системи дозволяє вперше визначати епюру швидкостей сходу і товщину шарів шихтових матеріалів у шахті печі, а також відхилення фактичного профілю засипу шихти від заданого для управління режимом завантаження печі.

12. Експериментально на фізичній моделі коксо-рудной композиції, що рухається у шахті доменної печі, встановлена можливість застосування мікрохвильової системи для ідентифікації її поведінки, у тому числі, швидкості опускання, положення зони пластичності, що відкриває принципово нові можливості для автоматичного управління доменною плавкою з метою економії коксу і попередження аварійних режимів (сповзання гарнісажу, пошкодження фурм та ін.).

13. Вперше розроблена система радіолокаційного контролю рівня конвертерної ванни із застосуванням ЕОМ, в якій реалізований запатентований нами спосіб прогнозування керуючих впливів у конвертері. Успішна експлуатація системи на 150-тоних конвертерах Челябінського меткомбінату забезпечила економію металу на конвертерному переділі за рахунок зменшення викидів розплаву при продуванні. Позитивний досвід експлуатації системи був основою для включення її в проект 350-тоних конвертерів металургійного комбінату “Запоріжсталь”.

14. Вперше експериментально встановлений зв'язок параметрів радіолокаційних сигналів з фізико-хімічними характеристиками розплаву по ходу продування, що дає можливість кількісної оцінки складу, властивостей і стану конвертерного шлаку без повалки конвертера для відбору проб, рішення принципово нових задач автоматизації управління подачею сипучих добавок для забезпечення заданого хімскладу сталей.

15. Вперше розроблена математична модель процесу вакуумування сталі у ковші відносно параметра рівня, що контролюється радіолокатором розплаву. В результаті, для вакууматора Нижньодніпровського трубопрокатного заводу визначені параметри системи контролю рівня розплаву та управління процесом вакуумування, розроблена і впроваджена радіолокаційна система контролю рівня, яка надійно працює з 1995 р., забезпечуючи скорочення часу обробки і економію енергії.

16. Вперше розроблена і пройшла дослідно-промислову перевірку радіолокаційна система контролю рівня розплаву у проміжному ковші комплексу безперервного розливання сталі Дніпровського металургійного комбінату, в якій застосована пасивна трансляція радіосигналу в зону вимірювання, що забезпечило надійність вимірювань в обмежених умовах і рішення нової задачі автоматизації управління установкою -забезпечення її ритмічної роботи. Позитивні результати промислової перевірки дозволили застосувати цю систему в проекті комплексу безперервного розливання сталі та пересувних міксеровозів меткомбінату “Запоріжсталь”.

17. З використанням макетного зразка мікрохвильового вимірника вологості матеріалів уперше розроблені технічні рішення для контролю вологості футеровки сталерозливочних ковшів і вогнетривких виробів при їх сушінні, що дозволить підвищити стійкість вогнетривів.

18. На основі наукових досліджень і узагальнень розроблені технічні вимоги до радіолокаційної систем для металургії, які були використані науково-виробничим підприємством "Істок" (Росія) при створенні радіолокаційного вимірника рівня РДУ-Х2 широкого застосування, який поставлений на виробництво.

19. Результати дисертаційної роботи використані на металургійних комбінатах “Криворіжсталь”, “Запоріжсталь”, Дніпровському, Челябінському і Новолипецькому, металургійних заводах Нижньодніпровському, на ім'я Петровського і Молдавському. Економічна ефективність від впровадження результатів роботи склала більше за 800 тис. грн. на рік.

Основний зміст дисертації опублікований у наступних роботах

1. Праздников А.В., Клоцман Е.Я., Головко В.И. Системы шихтоподачи в доменном производстве. - М.: Металлургия, 1980. - 198 с.

2. Е.Я.Клоцман, В.И.Головко, И.Т.Хомич, Л.С.Сузиков. Прогнозирование расхода шихтовых материалов для доменной печи объемом 5000 м³ // Интенсификация процессов доменной плавки и освоение печей большого объема: Темат. отрасл. сб. науч. трудов. - М.: Металлургия, 1979. - С.64-67.

3. Клоцман Е.Я., Головко В.И., Иванча Н.Г. Оценка гранулометрических характеристик шихтовых материалов на колошнике // Вопросы производства чугуна в доменных печах. - М.: Металлургия, 1984. - С.66-67.

4. Управление сегрегационными процессами в весовом бункере шихтоподачи как резерв снижения удельного расхода кокса / Е.Я.Клоцман, Н.Г.Иванча, Н.М.Можаренко, В.И.Головко // Экономия кокса в доменных печах: Темат. сб. науч. трудов. - М.: Металлургия, 1986. - С.58-61.

5. Определение отражения микроволнового излучения металлургическими материалами / О.Н.Кукушкин, В.И.Головко, В.В.Смоктий, А.В.Потапов, А.Ф.Хасянов, Г.Ю. Воронин, И.Г.Муравьева, П.Г.Прокопенко // Фундаментальные и прикладные проблемы черной металлургии: Сб. науч. трудов. - К.: Наукова думка, 1995. - С.171-175.

6. Исследование принципиальной возможности микроволнового мониторинга состава и свойств конвертерного шлака / В.В.Смоктий, В.И.Головко, Л.А.Головко, О.Н.Кукушкин, Н.В.Михайловский, А.В.Потапов, А.Ф.Хамхотько, А.Ф.Хасянов, Н.И.Хохлова // Науч.-техн. сб.: Электронная техника. - Сер.1,- М.: ЦНИИ "Электроника", 1998. - С.25-30.

7. Смешивание шихтовых материалов в условиях системи шихтоподачи доменной печи №9 завода "Криворожсталь" / Е.Я.Клоцман, В.И.Головко, Н.Г.Иванча, Е.Я.Яровинский, А.Н.Городецкий, Л.М.Арист // Металлургическая и горнорудная промышленность. - 1982. - №3. - С.3-4.

8. Золотницкая Г.Д., Френкель М.М., Гуров А.С., Головко В.И. Автоматическое управление от УВМ механизмами шихтоподачи // Металлург.-1983.- №2.- С.13-15.

9. Системи измерения уровня различных расплавов и твердых материалов на основе СВЧ-техники / В.В.Смоктий, В.И.Головко, О.Н.Кукушкин, А.В.Потапов, А.Ф.Хасянов, В.И.Лубенец, А.Г.Лукович, И.Ф.Вяткин//Сталь.-1993.-№10.-С.28-32.

10. Возможности использования микроволновых методов измерения для контроля технологических процессов в черной металлургии / К.Г.Грачев, В.С.Харахулах, В.В.Смоктий, О.Н.Кукушкин, В.И.Головко, Н.В.Михайловский, А.В.Потапов // Металлургическая и горнорудная промышленность. - 1995. - №3. - С.11-13.

11. Система измерения уровня расплава в ковшевом вакууматоре / В.В.Смоктий, В.И.Головко, В.К.Гулый, Н.В.Михайловский, О.Н.Кукушкин, А.В.Потапов, С.Л.Григорьев // Металлург. - 1996. - №10. - С.22-23.

12. Контроль уровня расплава в ковшевом вакууматоре / В.В.Смоктий, В.И.Головко, В.К.Гулый, Н.В.Михайловский, О.Н.Кукушкин, А.В.Потапов, С.Л.Григорьев // Сталь. - 1996. - №12. - С.20-21.

13. Точность радиолокационного контроля уровня ванны в вакууматоре / О.Н.Кукушкин, В.И.Головко, В.В.Смоктий, Н.В.Михайловский, С.В.Бейцун // Металлургическая и горнорудная промышленность. - 1999. - №1. - С.86-89.

14. Смоктий В.В., Капулкин А.М., Головко В.И., Михайловский Н.В. Оценка плотности электронов в конвертерном газе- 1999. - №6. - С.19-21.

15. Фильтрация дискретных сигналов в EXCEL с применением преобразования Фурье /С.В.Бейцун, В.И.Головко, О.Н.Кукушкин, Н.В.Михайловский //Транспорт: Математичне моделювання в iнженерних та економiчних задачах транспорту. Сб. наук. праць ДДТУЗТ. - Днiпропетровськ: Сiч, 1999. - С.60-65.

16. Оценка эффективности удаления импульсных помех медианным фильтром / С.И.Бейцун, В.И.Головко, О.Н.Кукушкин, Н.В.Михайловский, Г.А.Папанов // Системнi технологiї: Сб. наук. праць НМетАУ.- Днiпропетровськ: Сiч, 1999.- Вип.1(9).- С.84-89.

17. Микроволновые методы контроля технологических параметров / О.Н.Кукушкин, В.И.Головко, В.В.Смоктий, А.В.Потапов, А.Ф.Хасянов, Н.В.Михайловский, С.В.Бейцун // Современные проблемы металлургии. Науч. труды ГМетАУ. - Вып. 1. - Днепропетровск, ГметАУ, 1999. - С.279-296.

18. Головко В.И. Применение радара в доменном производстве // Производство чугуна на рубеже столетий: Труды международ. конгресса доменщиков. Днепропетровск-Кривой Рог. - Днепропетровск: ГМетАУ, 1999. - С.428-431.

19. Головко В.И. Радарный контроль распределения шихты на колошнике доменной печи // Производство чугуна на рубеже столетий: Труды междунар. конгресса доменщиков. Днепропетровск-Кривой Рог. - Днепропетровск: ГМетАУ, 1999. - С.425-428.

20. Головко В.И. Определение профиля поверхности сыпучих материалов с помощью радара // Металлургическая и горнорудная промышленность. - 2000. - №6. - С.15-17.

21. Применение радиолокационных методов контроля в металлургических процессах / В.И.Головко, О.Н.Кукушкин, Н.В.Михайловский, А.А.Дударенко, А.В.Потапов, И.Г.Тригуб // Теория и практика металлургии. - Днепропетровск: НМетАУ, 2000. - №4(18). - С.54-58.

22. Состояние и перспективы создания радиолокационных профилемеров для доменных печей / В.И.Головко, О.Н.Кукушкин, Н.В. Михайловский, И.Г.Муравьева, А.К.Тараканов, И.Г.Тригуб // Современные проблемы металлургии: Науч. труды НМетАУ. - Днепропетровск, 2001. - Т.3. - С.173 - 191.

23. Разработка и применение средств радиолокационного контроля технологических процессов / А.Г.Величко, В.И.Головко, О.Н.Кукушкин, Н.В.Михайловский, А.В.Потапов // Сб. науч. тр. Национальной горной академии Украины. - № 11. - Т.2. - Днепропетровск: РИК НГА, 2001. - С.177-180.

24. Структурно-параметрическое моделирование контроля и управления процессом вакуумирования стали / О.Н.Кукушкин, Б.М.Бойченко, В.И.Головко, Н.В.Михайловский, И.Г.Тригуб // Металлургическая и горнорудная промышленность. - 2002. - №7(213). - С.244-249.

25. Устройство дозирования шихтовых материалов: А.С.954421 СССР, МКИ³ С21 В7/20 / Е.Я.Клоцман, В.И.Головко (СССР). - №2878238; Заявлено 06.02.80; Опубл. 30.08.82, Бюл. №32. - 3 с.

26. Способ загрузки доменной печи: А.С. 1036749 СССР, МКИ³ С21 В7/20 / Е.Я.Клоцман, В.И.Головко, Иванча Н.Г., А.Е.Завадский (СССР). - №3407118; Заявлено 17.03.82; Опубл. 23.08.83, Бюл. №31. - 3 с.

27. Способ управления механизмами транспортерной шихтоподачи доменных печей: А.С. 1049549 СССР, МКИ³ С21 В7/20 / Г.Д.Золотницкая, М.М.Френкель, В.И.Головко, Ю.И.Бургутин, Б.Г.Гарбуз, Е.Я.Клоцман, А.С.Гуров (СССР). - №3358183; Заявлено 26.11.81; Опубл. 23.10.83, Бюл. №39. - 3 с.

28. Система контроля количества металла в ковше: А.С. 1329911 СССР, МКИ B22 D39/00 / А.С.Горовицкий, В.И.Головко, А.С.Кожевников, И.Л.Носов, В.А.Махницкий, В.Ф.Карпов, Ю.В.Егоров, Г.Г.Матухно, В.Л.Шаповал (СССР). - №4001484; Заявлено 06.01.86; Опубл. 15.08.87, Бюл. №30. - 4 с.

29. Патент 1789566 России. Способ прогнозирования управляющих воздействий в конвертере и устройство для его осуществления / Ю.Ф.Вяткин, В.И.Головко, О.Н.Кукушкин, А.Ф.Хасянов, В.И.Скопин, А.Б.Кузнецов, В.А.Кравченко, В.В.Смоктий, А.В.Потапов, М.В.Малахов, В.И.Лубенец, А.Г.Лукович. - № 4860182; Заявлено 23.08.90; Опубл. 23.01.93, Бюл. №3. - 4 с.

30. Патент 6458 України. Спосiб прогнозування керуючих дiй у конверторi та пристрiй для його здiйснення / Ю.Ф.Вяткiн, В.I.Головко, О.М.Кукушкiн, А.Ф.Хасянов, О.В.Потапов, М.В.Малахов, В.I.Лубенец, А.Г.Луковiч. - № 4860172/02; Заявлено 23.08.90; Оприлюднено 29.12.94, Бюл. №8-1. - 4 с.

31. Патент 2089617 России, С21 В7/24. Способ определения параметров засыпи шихты в доменной печи / О.Н.Кукушкин, В.И.Головко, К.Г.Грачев, А.В.Потапов, В.В.Смоктий, А.Ф.Хасянов, И.Г.Муравьева, Г.Ю.Воронин, А.Н.Черемисинов - № 94040925; Заявлено 08.11.94; Опубл. 10.09.97. Бюл. № 25. - 3 с.

32. Спосiб визначення параметрiв засипки шихти в доменнiй печi: Декларацiйний патент України № 43970А, С21 В7/24, G01 R27/04 / О.Н.Кукушкін, В.I.Головко, М.В.Михайловський, М.М.Ізюмський, І.Г.Муравйова, І.Г.Тригуб - № 2000084615; Заявлено 01.08.2000; Оприлюднено 15.01.2002, Бюл. № 1. - 4 с.

33. Разработка и использование систем измерения уровня расплавов и твердых материалов на основе СВЧ-техники / В.В.Смоктий, В.И.Головко, О.Н.Кукушкин, А.В.Потапов, А.Ф.Хасянов, В.И.Лубенец, А.Г.Лукович // Труды I-го конгресса сталеплавильщиков. - М.: Черметинформация, 1993. - С.81-84.

34. Применение МКВ техники для контроля технологических процессов при производстве стали / В.В.Смоктий, В.И.Головко, О.Н.Кукушкин, А.В.Потапов, А.Ф.Хасянов // Тр. междунар. конф. "Черная металлургия России и стран СНГ в ХХI веке". - М.: Металлургия, 1994. - С.180-182.

35. Промышленная эксплуатация системи измерения конверторной ванны на основе СВЧ-техники / В.В.Смоктий, В.И.Головко, А.Ф.Хасянов, О.Н.Кукушкин, А.В.Потапов, В.И.Лубенец, А.Г.Лукович // Труды 2-го конгресса сталеплавильщиков. - М.: Черметинформация, 1994. - С.101-102.

36. Применение МКВ техники для определения физико-химических свойств шлака по ходу продувки в конвертере / В.В.Смоктий, В.И.Головко, О.Н.Кукушкин, А.Ф.Хамхотько, А.Ф.Хасянов, Н.В.Михайловский, Н.И.Хохлова, Л.А.Головко // Труды 3-го конгресса сталеплавильщиков.- М.: Черметинформация,1996.- С.128-131.

АНОТАЦІЇ

Головко В.И. Наукове обґрунтування і застосування мікрохвильової техніки для інформаційного забезпечення АСУ ТП в металургії. - Рукопис.

Дисертація на здобуття вченого ступеня доктора технічних наук зі спеціальності 05.13.07 - автоматизація технологічних процесів. Національний гірничий університет, Дніпропетровськ, 2005. Дисертація спрямована на створення нового покоління уніфікованих систем автоматичного контролю технологічних параметрів у металургії на базі засобів ближньої радіолокації. Обґрунтовано, розроблено та реалізовано комплекс науково-технічних рішень і заходів для широкого застосування мікрохвильової техніки для керування металургійними процесами. Результати досліджень і промислові випробування забезпечили розв'язання важливої науково-технічної проблеми створення радіолокаційний систем контролю технологічних параметрів для заміни радіоізотопної техніки на екологічно чисті засоби вимірювання рівня, профилеметрії засипки шихти на колошнику, оцінки місцезнаходження зони пластичності у шахті доменної печі, моніторингу та оцінки динаміки розплавів при керуванні конвертерною плавкою, рафінуванням, розливкою і транспортуванням рідкого металу. Вивчені взаємозв'язки та зміни у часі складу, властивостей і співвідношення металевої, шлакової і газової фаз стосовно до конвертерної плавки. Розроблені рішення для визначення крупності компонентів шихти у потоці та оперативної оцінки вологості при сушінні вогнетривкого покриття розливних ковшів.

Ключові слова: радіолокація, автоматизація, контроль, металургія, мікрохвильова техніка, інформація, моделювання, алгоритм, система.

Головко В.И. Научное обоснование и применение микроволновой техники для информационного обеспечения АСУ ТП в металлургии. - Рукопись. Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук по специальности 05.13.07 - автоматизация технологических процессов. - Национальный горный университет, Днепропетровск, 2005.

Диссертация направлена на создание нового поколения унифицированных систем автоматического контроля технологических параметров в металлургии на базе средств ближней радиолокации. Обоснован, разработан и реализован комплекс научно-технических решений и мероприятий для широкого применения микроволновой техники для управления металлургическими процессами.

Результаты исследований и промышленные испытания обеспечили решение важной научно-технической проблемы создания радиолокационных систем контроля технологических параметров для замены радиоизотопной техники на экологически чистые средства измерения уровня, профилеметрии засыпи шихты на колошнике, оценки положения зоны пластичности в шахте доменной печи, мониторинга и оценки динамики расплавов при управлении конвертерной плавкой, рафинированием, разливкой и транспортированием жидкого металла. Изучены взаимосвязи и изменения во времени состава, свойств и соотношения металлической, шлаковой и газовой фаз применительно к конвертерной плавке.

Разработаны экологически чистые радиолокационные системы дистанционного (до 30 м) контроля уровня материалов и расплавов с безопасной мощностью излучения (до 50 мВт) различного назначения, в частности для замены радиоизотопных средств; системы радиолокационного измерения уровня сыпучих материалов и металлургических расплавов для наиболее сложных условий их функционирования: по ходу продувки на 150-тонном конвертере, при ковшевом вакуумировании стали, в промежуточном ковше машины непрерывного литья заготовок, в ковше миксеровоза, при обжиге известняка в шахтной печи; способ прогнозирования управляющих воздействий в кислородном конверторе и устройство для его осуществления; системы определения профиля засыпи шихтовых материалов при радиолокационном веерном зондировании и угловом сканировании поверхности. Результаты работы использованы в проектах сталеплавильного комплекса металлургического комбината “Запорожсталь”, капитального ремонта доменных печей комбинатов “Криворожсталь”, “Запорожсталь”, “Азовсталь”, при разработке и постановке на производство радиолокационного дальномера-уровнемера РДУ-Х2 широкого назначения.

Ключевые слова: радиолокация, автоматизация, контроль, металлургия, микроволновая техника, информация, моделирование, алгоритм, система.

Golovko V.I. Scientific basing and application of microwave engineering for information guaranteeing to ACE TP to metallurgy. - Manuscript.

Dissertation on competition learned doctor degree of technical sciences on speciality 05.13.07 - automation of technological processes. - National mountain university, Dnepropetrovsk, 2005. Dissertation is directed to creation of new generation of unified systems of automatic control of technological parameters in metallurgy on the basis of funds of fellow creature radio-location. It is grounded, worked up and brought the complex of scientific and technical decisions and arrangements for wide application of microwave engineering for management by metallurgical processes. The results of researches and industrial trials provided working out the important scientific and technical problem of creation of radio-locating control systems of technological parameters for replacement radio-isotope engineering on environmentally friendly funds of level measuring, profile measurement of charge surface on top, plasticity zone regulation estimations in mine of blast-furnace, monitoring and estimation of melt dynamics attached to management by converter melting, by refining, by pouring, and by portage of liquid metal. There are studied the intercommunications and the change on-line of composition, properties and correlation of phases metallic, slag and gas conformably to converter melting.

There are worked up the decisions for determination of components of charge in stream and an efficient humidity estimation attached to drying of fireproof coverage of casting scoops. Key words: radio-location, automation, control, metallurgy, microwave technique, information, modeling, algorithm, system.

Размещено на Allbest.ru