ФГБОУ ВО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г. И. Носова», Магнитогорск, Россия:
А. А. Николаев, канд. техн. наук, зав. кафедрой автоматизированного электропривода и мехатроники, доцент, эл. почта: aa.nikolaev@magtu.ru
Г. П. Корнилов, докт. техн. наук, зав. кафедрой электроснабжения промышленных предприятий, профессор, эл. почта: korn.mgn@mail.ru
П. Г. Тулупов, аспирант кафедры автоматизированного электропривода и мехатроники, эл. почта: tulupov.pg@mail.ru
+Г. В. Никифоров, докт. техн. наук, профессор кафедры электроснабжения промышленных предприятий

Исследованы возможности повышения эффективности работы электродуговых сталеплавильных печей за счет применения усовершенствованных алгоритмов управления электрическими режимами. Установлено, что, несмотря на общность структуры системы управления электрическим режимом, а также подхода к диагностике стадии протекания технологического процесса, критерии перехода с одного сочетания ступени печного трансформатора и номера рабочей кривой на другое для дуговых сталеплавильных печей (ДСП) и агрегатов ковш-печь (АКП) являются различными. Так, для ДСП целесообразно использование системы с применением раздельного анализа сигналов относительного действующего значения суммарных четных и нечетных гармоник токов (напряжений) дуг. При этом на начальной стадии плавки для решения задачи диагностики стадии технологического процесса следует применять сигнал относительного действующего значения суммарных четных гармоник токов (напряжений) дуг, а на поздней — нечетных гармоник токов и напряжений дуг. В свою очередь, при протекании плавки в АКП значительную роль играет режим аргонной продувки, а также шлаковый режим. Интенсивные режимы продувки приводят к появлению зеркала металла с возникновением всплесков, которые закорачивают электрическую дугу и приводят к неоптимальному режиму работы установки. По результатам анализа сформированы рекомендации, которые могут иметь практическое применение при модернизации систем управления современных электротехнологических агрегатов, направленной на оптимизацию производственных энергозатрат и снижение удельной себестоимости конечного продукта металлургического цикла. Подтвержденный технический эффект от внедрения описанных мероприятий на действующих электросталеплавильных агрегатах (на 125-т ДСП шахтного типа 85 МВА и на АКП 25 МВА) составил: 2,5 % по уменьшению удельного расхода электроэнергии и 2 % — по снижению удельного расхода электродов относительно исходных режимов работы. С учетом высокой энергоемкости современных электросталеплавильных цехов данный технический эффект является значимым.

Работа выполнена при финансовой поддержке Министерства науки и высшего образования РФ (проект № FZRU-2020-0011).

1. Пат. 176106 РФ. Система управления электрическим режимом дуговой сталеплавильной печи / А. А. Николаев, П. Г. Тулупов, А. В. Ануфриев ; заявл. 13.06.2017 ; опубл. 09.01.2018, Бюл. № 1.
2. Николаев А. А., Руссо Ж. Ж., Сцымански В., Тулупов П. Г. Экспериментальное исследование гармонического состава токов дуг для дуговых сталеплавильных печей различной мощности // Вестник Магнитогорского гос. техн. ун-та им. Г. И. Носова. 2016. № 3. С. 106–120.
3. Cassie A. M. Nouvelle théorie des arcs de rupture et rigidité du circuit (New theory of breaker arcs and circuit rigidity) // CIGRE Report. 1939. No. 102. Р. 588–608.
4. Bowman B., Krüger K. Arc Furnace Physics // Verlag Stahleisen GmbH. Düsseldorf, 2009. — 246 p.
5. Матросов А. П., Миронов Ю. М. Компьютерное моделирование процессов в электрических цепях дуговых печей // Электрометаллургия. 2006. № 6. С. 27–32.
6. Mees H., Hohl J., Krüger K. Dynamic Condition-Based Scrap Melt Control: Results of the Application at Thyssenkrupp Nirosta in Bochum // 10^th European Electric Steelmaking Conference. Graz, 25–28 Sep., 2012. P. 253–259.
7. Тулуевский Ю. Н., Зинуров И. Ю. Инновации для дуговых сталеплавильных печей. Научные основы выбора : монография / Серия монографий «Современные электротехнологии». Т. 12. — Новосибирск : Изд-во НГТУ, 2010. — 347 с.
8. Dorndorf M., Wichert W., Schubert M. Holistic Control of EAF’s Energy and Material Flows // 3rd International Steel Conference on Developments in Metallurgical Process Technologies. Düsseldorf, June 11–15, 2007. P. 513–520.
9. Кун Р. Оптимизация издержек и производительности путем устранения «горячих пятен» и излучения дуги в дуговых сталеплавильных печах // Черные металлы. 2004. № 2. С. 35–38.
10. Миронов Ю. М. Закономерности электрических режимов дуговых сталеплавильных печей // Электричество. 2006. № 6. С. 56–62.
11. Игнатов И. И., Хаинсон А. В. Расчет электрических параметров и режимов дуговых сталеплавильных печей // Электричество. 1983. № 8. С. 62–65.
12. Jansen T., Krüger K., Schliephake H. et al. Advanced Foaming Slag Control // 10th European Electric Steelmaking Conference. Graz, 25–28 Sep., 2012. P. 385–390.
13. Янсен Т., Крюгер К., Шлипхаке Х., Детмер Б., Ден Ц. Регулирование мощности в электродуговой печи с использованием акустической системы распознавания вспененного шлака // Черные металлы. 2011. № 2. С. 20–25.
14. Николаев А. А. Повышение эффективности работы дуговых сталеплавильных печей и установок ковш-печь за счет применения усовершенствованных алгоритмов управления электрическими режимами. — Магнитогорск : МГТУ им. Г. И. Носова, 2015. — 161 с.