Исследование возможности применения искусственных нейронных сетей для автоматического управления процессом металлизации

Открытое Акционерное Общество Оскольский электрометаллургический комбинат (ОАО "ОЭМК") - это частное предприятие, вышестоящим органом которого является собрание акционеров.

Адрес: 309500, Белгородская обл., г. Старый Оскол - 15.

E-mail: oemk@oskolnet.ru

http://www.oemk.oskol.ru

5.2.3 Характеристика предприятия и продукции

ОЭМК являет собой интегрированное (с полным циклом) металлургическое предприятие, предназначенное для производства высококачественной металлопродукции из стали, выплавленной из металлизованных окатышей (с добавкой металлолома), производство которых, как и производство окисленных окатышей, входит в состав комбината.

Основные достоинства ОЭМК:

1. Принципиально новая технология производства металла, основанная на прямом получении железа из руды по способу "Мидрекс", позволяет исключить из состава комбината такие сильные источники загрязнения атмосферы, как аглофабрика, коксохимическое производство, доменный цех. Практически отсутствуют выбросы в атмосферу серы, фенолов, цианидов и других вредных веществ. Исключение из процесса жидких высоконагретых продуктов при восстановлении окисленных окатышей улучшает условия труда рабочих.

2. Применение металлизованных окатышей в качестве основного шихтового материала для производства стали позволяет получать металл нового уровня качества, особо чистый по содержанию вредных примесей и примесей цветных металлов (в два-три раза ниже, чем в металле, выплавленном традиционными методами). Это особенно важно в связи с возрастающим загрязнением металлолома. Среднее содержание остаточных элементов в стали, выплавленной из металлизованных окатышей, составляет в процентах: серы - 0,006; фосфора - 0,008; никеля - 0,05; меди - 0,06. Впервые регламентировано содержание остаточных цветных металлов в процентах: свинца - менее 0,003; цинка - менее 0,004; сурьмы - менее 0,003; олова - менее 0,01; висмута - менее 0,005.

3. Выплавка высококачественной стали из металлизованных окатышей в сверхмощных электродуговых печах с непрерывной разливкой металла в заготовки сечением 300х360 мм. Выплавка производится в электропечах вместимостью 150 т. с трансформатором мощностью 90 МВА. Для снижения вредных воздействий на окружающую среду электропечь заключена в шумоизолирующий кожух. Материалы по программе подаются в печь или ковш, окатыши и известь в процессе плавки загружаются непрерывно через отверстие в своде печи.

4. Применение системы гидротранспорта для поставки железорудного концентрата (пульпы). Исключены железнодорожный транспорт, парк вагонов, операции погрузки и разгрузки, потери металлов, ручной труд. Процесс бесшумен, легко поддается контролю, регулированию и автоматизации. Транспорт не зависит от природы.

5. Использование для межцеховых и внутрицеховых перевозок не железнодорожного транспорта, а конвейерных систем и специального автотранспорта. Это позволило более компактно расположить цехи, повысить гибкость управления их работой.

6. Использование при обезвоживании концентрата блочной системы фильтрации, при которой каждый фильтр обслуживает отдельный вакуумный насос, что повышает качество фильтрации и стабильность работы оборудования при повышении энерговооруженности процесса.

7. Эксплуатация электро-газовых подстанций на 330/110 и 110/10 кВ повышает надежность работы оборудования и сокращает площади для подстанций. Использование современного оборудования, сырья нового качества и прогрессивных технологических приемов производства и контроля качества (металлизованные окатыши, внепечная обработка жидкого металла, защита от вторичного окисления металла на МНЛЗ, автоматическое поддержание уровня металла в кристаллизаторах, использование шиберных затворов на промежуточных ковшах, водовоздушное вторичное охлаждение заготовок, регламентированное охлаждение литой заготовки, термообработка, обточка, установки неразрушающего контроля проката) позволяют гарантированно получать металлопродукцию заданного высокого качества.

Металлопродукция ОЭМК:

Окатыши металлизованные термически пассивированные

Непрерывнолитая заготовка сечением 300х360 мм, длиной 4,2-11,8 м

Квадратная заготовка для переката со стор. 70-125 мм, длин. 9,1-11,8м

Сортовой прокат диаметром 80-160 мм, длиной 4,5-5,9 м и 9,1-11,8 м

Трубная заготовка диаметром 80-160 мм, длиной 9,1-11,8 м

Основные преимущества металла ОЭМК:

Особая чистота металла по содержанию вредных примесей и газов (кислород, азот).

Высокая точность проката по диаметру и кривизне.

Высокая технологическая пластичность металла при горячей и холодной деформации, которая на 10-50% выше, чем на обычном металле, что позволяет обеспечить осадку в горячем и холодном состоянии до 1/4 первоначальной высоты и специальные виды технологических испытаний. Это дает возможность гарантировать отсутствие дефектов при изготовлении деталей у потребителей.

Особенно явно преимущества металла ОЭМК выявляются в мелкосортном и среднесортном прокате. Такой металл обеспечивает осадку на 80-85%, что не может быть достигнуто на любом другом металле и не нормируется ни в отечественных, ни в зарубежных стандартах. При переработке расход металла снижается на 150-200 кг/т, расход инструмента - в 1,3-2,5 раза.

Повышенные механические и пластические свойства (относительное удлинение и сужение выше на 10-20%, ударная вязкость - на 20%, особенно повышается ударная вязкость при пониженных температурах).

Высокая чистота поверхности проката.

Низкая прокаливаемость, суженные пределы по химическому составу обеспечивают лучшую технологичность при термической обработке металла у потребителей.

Повышенная долговечность деталей.

Редукторы заднего моста и коробки передач автомобилей с деталями из металла ОЭМК имеют изгибно-усталостную прочность шестерен на 20-30% выше, сопротивление усталости коленчатых валов из металла ОЭМК на 30% выше, чем на обычном металле.

Котельные трубы имеют долговечность на 50% выше, чем из обычного металла, стойкость колец подшипников и тел качения из непрерывно-литой заготовки ОЭМК значительно превышает нормируемый показатель.

Все потребители металла ОЭМК подтверждают его высокое качество и эффективность использования для уменьшения брака, снижения расхода металла и инструмента, повышения других показателей, отказа от закупок по импорту. Фирмой TUV CERT (Германия) сертифицированы:

система качества ОЭМК по Международному стандарту ИСО 9002;

непрерывнолитая заготовка, сортовой прокат и трубная заготовка по техническим правилам AD-WO\TRD 100;

арматурные марки стали на знак "U".

ОЭМК является одним из крупнейших в мире металлургических предприятий, производящих металлопродукцию на базе процесса прямого получения железа. Продукция ОАО "ОЭМК" хорошо известна не только на внутреннем, но и на внешнем рынке. Основными потребителями являются машиностроительные, экскаваторные, тракторные, автомобильные, трубные и подшипниковые заводы, в том числе такие крупные как ЗИЛ, ГАЗ, КАМАЗ, БелавтоМАЗ. Благодаря высокому качеству продукция комбината высоко ценится потребителями и уверенно выходит на мировой рынок металла. С 1989 года комбинат экспортирует продукцию в Южную Корею, Тайвань, США, Италию, Югославию и другие страны.

Основными потребителями металлопродукции комбината на внутреннем рынке являются предприятия топливно-энергетического комплекса, тяжелого и автомобильного машиностроения, подшипниковые заводы:

Первоуральский новотрубный завод (ПНТЗ)

Синарский трубный завод (СинТЗ)

Волжский трубный завод

Белорусский металлургический завод (БМЗ)

АвтоВАЗ

ГАЗ

УАЗ

Челябинский трубопрокатный завод (ЧТПЗ)

Орловский сталепрокатный завод (ОСПАЗ)

Череповецкий сталепрокатный завод (ЧСПЗ)

Из металла ОЭМК изготавливаются шестерни, коленчатые валы, оси, толкатели, втулки, подшипники, котельные трубы, трубы нефтяного сортамента и др. Особенно успешно металл применяется при производстве деталей методами холодной высадки (степень осадки 75%), горячей штамповки, формовки в условиях сложной пластической деформации. Высокопластичные стали эффективны для производства крепежных изделий методом холодной высадки без подготовительной термообработки сортового проката и термообработки готовой продукции.

Благодаря высокому качеству продукция комбината высоко ценится потребителями и уверенно выходит на мировой рынок металла.

5.2.4. План производства

Производство окисленных окатышей

Цех окомкования производит окисленные окатыши из железорудного концентрата Лебединского горнообогатительного комбината, транспортируемого на комбинат по пульпопроводу в виде пульпы на расстояние 26,5 км.Из пульпы на дисковых вакуумных фильтрах получают кек, из которого в свою очередь получают окатыши.

Обжиг окатышей производится на конвейерной машине площадью 480 м2. Производительность цеха окомкования 2600 тыс. т. в год. Окисленные окатыши имеют размер 5-20 мм, содержание железа в окатышах не менее 67%, кремнезема - не более 3,3%, прочность - не менее 250 кг/окатыш.

Производство металлизованных окатышей

Окисленные окатыши по транспортерам поступают в шахтные печи цеха металлизации. Цех металлизации производит металлизованные окатыши из окисленных окатышей по технологии Мидрекс - нагретым восстановительным газом, полученным из природного газа после его конверсии в реформерах. В цехе имеются четыре установки металлизации общей производительностью 1800 тыс. тонн в год, на которых производятся пассивированные металлизованные окатыши, которые передаются в электросталеплавильный цех комбината, и отгружаются другим металлургическим заводам, а также на экспорт. Они пригодны для перевозки в открытых вагонах, речным и морским транспортом. Таким образом, план производства продукции представлен на рис. 6.1.

Металлизованные термически пассивированные окатыши ОЭМК - это высококачественное металлургическое сырье, полученное в установках металлизации по специальной технологии, обеспечивающей низкую склонность к вторичному окислению при увлажнении. Владельцем "ноу-хау" технологии пассивации металлизованных окатышей является ОЭМК.

Достоинством окатышей являются:

высокое содержание железа;

широкий диапазон регулирования степени металлизации и содержания углерода;

низкое содержание серы, фосфора и цветных металлов;

низкая склонность к вторичному окислению.

Рис. 5.1. План производства продукции ОЭМК

Таблица 5.1. Химический состав металлизованных окатышей, вес %:

Содержание остаточных элементов и примесей цветных металлов (Cu, Ni, As, Sn, Pb, Zn, Sb, Biи т.д.) в металлизованных окатышах в10 и более раз ниже, чем в металлоломе.

Таблица 5.2. Физические свойства:

5.2.5 Вспомогательные цеха и службы

Работа основных цехов комбината обеспечивается энергетическим и ремонтно-механическим хозяйством в составе электроэнергоремонтных и механоремонтных цехов.

Техническое управление охватывает все основные производства комбината, оснащено современным химико-аналитическим, контрольно-испытательным, металлографическим и специальным исследовательским оборудованием, изготовленным ведущими фирмами ФРГ, Японии и др., и имеет большие возможности для проведения исследований по различным направлениям.

5.2.6 Автоматизация производства

ОЭМК - это высокоавтоматизированное производство. Интегрированная автоматизированная система управления комбинатом является многоуровневой и построена по иерархическому принципу.

Верхний уровень управления комбинатом поддерживается информационной системой класса ERP на базе R/3 SAP, которая совместно с локальными цеховыми системами обеспечивает выполнение основных бизнес-процессов.

Цеховые системы автоматизации, в свою очередь, имеют три уровня:

на уровне цеховых АСУ решаются задачи сменно-суточного планирования выплавки стали и производства проката, слежения за металлом на всех переделах производства, формирования базы данных по технологическим маршрутам обработки металла, анализа данных, выдачи отчетных документов;

на следующем уровне реализуются программы автоматизированного управления технологическими процессами и основными агрегатами (электродуговыми и термическими печами, машинами непрерывной разливки стали, прокатными клетями и т.д.);

на уровне базисной автоматизации решаются задачи локального управления и регулирования, а также сбора и первичной обработки информации о ходе технологического процесса и сопряжения с другими системами.

Интеграцию всех автоматизированных систем в единое информационное пространство обеспечивает отказоустойчивая и высокоскоростная корпоративная оптоволоконная сеть.

5.2.7 Персонал и управление

Центральное место в материальном стимулировании результатов труда занимает организация заработной платы. Организация заработной платы производится в соответствии с требованиями ряда объективных экономических законов (в частности, закона повышения производительности труда).

Статьей 132 КЗоТ закреплено положение о том, что размер оплаты труда работника зависит только от его личного трудового вклада, качества труда и не ограничивается максимум. На предприятиях и в организациях всех отраслей промышленности России действует государственный документ - "Единый тарифно-квалификационный справочник работ и профессий" (ЕТКС).

Организационная структура управления цехом окомкования и металлизации представлена на рис. 6.2.

5.2.8 Финансовый план

При определении экономического аспекта эффективности капитальных вложений должен достигаться наиболее полный учет затрат в основные и смежные производства, должна быть выявлена общая сумма эффекта от этих затрат как у производителя, так и у потребителя.

Общая экономическая эффективность определяется как отношение эффекта к капитальным затратам, вызвавшим этот эффект.

Сравнение различных вариантов инвестиционного проекта и выбор лучшего из них рекомендуется производить с использованием различных показателей, к которым относятся:

а) чистый дисконтированный доход (ЧДД) или интегральный эффект;

б) индекс доходности (ИД);

в) внутренняя норма дисконта (ВНД);

г) срок окупаемости;

Чистый дисконтированный доход -- превышение интегральных результатов над интегральными затратами. Определяется как сумма текущих эффектов за весь расчетный период, приведенная к начальному шагу.

Если в течение расчетного периода не происходит инфляционного изменения цен или расчет производится в базовых ценах, то величина ЧДД для постоянной нормы дисконта вычисляется по формуле:

(6.1)

где Дt -- результаты, достигаемые на t-ом шаге расчета;

Рt -- затраты, осуществляемые на том же шаге;

? - норма дисконта (?=0.18);

Дt - Рt - эффект достигаемый на t-ом шаге.

Если ЧДД инвестиционного проекта положителен, то проект является эффективным (при данной норме дисконта), и может рассматриваться вопрос о его принятии. Чем больше ЧДД, тем эффективнее проект. Если инвестиционный проект будет осуществлен при отрицательном ЧДД, инвестор понесет убытки (проект неэффективен).

Индекс доходности -- представляет собой отношение суммы приведенных эффектов к величине капитальных вложений:

(6.2)

Индекс доходности строится из тех же элементов, что и ЧДД. Если ЧДД положителен, то ИД > 1 и наоборот.

Внутренняя норма дисконта представляет собой ту норму дисконта ?, при которой значение приведенных эффектов равно приведенным капитальным вложениям.

ВНД является решением уравнения:

(6.3)

Расчет ЧДД инвестиционного проекта показывает, является ли он эффективным при некоторой заданной норме дисконта ; ВНД проекта определяется в процессе расчета и затем сравнивается с требуемой инвестором нормой дохода на вкладываемый капитал.

Срок окупаемости -- минимальный временной интервал (от начала осуществления проекта), за пределами которого интегральный эффект становится и в дальнейшем остается неотрицательным, т.е. это период (измеряемый в месяцах, кварталах или годах), начиная с которого первоначальные вложения и другие затраты, связанные с инвестиционным проектом, покрываются суммарными результатами его осуществления.

Внедрение разработанной системы управления ведет к повышению производительности шахтных печей. Расчет экономической эффективности будет производиться для повышения производительности на 0,2 % и снижения расхода природного газа на 0,1 % в год по мере улучшения функционирования системы, хотя по прогнозам эффект может быть значительно больше. В таблице 6.1 приведены себестоимости 1 т металлизованных окатышей до и после внедрения системы. До внедрения производительность одного модуля составляла 450 000 т. в год.

Таблица 6.3. Калькуляция себестоимости 1 т металлизованных окатышей до и после внедрения

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8