بخشی از مقاله
چکیده
ایجاد سرباره پفکی در کوره هاي قوس الکتریکی به دلیل مزایاي برجسته اي مانند کاهش مصارف انرژي، نسوز و الکترود، حفاظت پانلهاي خنک کننده ،کاهش آلودگی صوتی و افزایش راندمان تولید مهم ترین شاخص عملکرد در کوره محسوب می شود. روش اصلی پفکی نمودن سرباره، تولیدگازهاي حاصل از واکنش کربن ازطریق تزریق گرافیت درون سرباره است.
ازآنجاییکه مدل فرآیندي ساده و مدونی بین میزان پفکی شدن سرباره، حجم گازهاي تولید شده و مقدار گرافیت تزریق شده در دست نمیباشد، استفاده از روشهاي کنترل اتوماتیک معمول، امکان پذیر نیست. از این رو در این پروژه، پویا نمودن سرعت تزریق گرافیت براساس شرایط سرباره توسط منطق فازي پیاده سازي گردید. نتایج اجراي پروژه در کوره شماره سه فولاد مبارکه نمایانگر موفقیت ایده مذکور می باشد.
مقدمه
سرباره مهم ترین عامل پایداري فولاد است و نقش کلیدي در افزایش راندمان کوره قوس الکتریکی برعهده دارد. عمل نمودن به عنوان لایه پوششی قوس، جلوگیري از نفوذ گازهایی مانند نیتروژن و هیدروژن به درون مذاب، کاهش تلفات حرارتی و محافظت از دیواره و سقف کوره دربرابر تشعشع قوس، جذب ناخالصی هاي اکسیدي و سولفیدي از داخل ذوب، آماده نمودن شرایط مطلوب جهت حذف سولفور و فسفر، از جمله وظایف سرباره ذوب است. بهره گیري از این مزایا مستلزم تولید سرباره مناسب از نظر بازیسیته، میزان اکسید آهن، سیالیت و روانی، و پفکی بودن آن است.
سرباره اي که به صورت پفکی ایجاد می شود، به خوبی قوس الکتریکی را پوشش میدهد.بنابرین سبب بهبود پایداري قوس،کاهش تلفات انرژي و محافظت از نسوز و دیواره کوره میگردد.همچنین کاهش زمان ذوب، کاهش مصرف الکترود، وکاهش گازهاي محلول در فولاد از مزایاي دیگر تولید سرباره پفکی است.
تاثیر گرافیت در ایجاد سرباره پفکی
یکی از عوامل ایجادسرباره پفکی، تولید و حفظ گاز - حباب - در سرباره است که بیشتر به ترمCO و اندکی به CO2 وابسته است.
تزریق اکسیژن به تنهایی، معمولا سرباره پفکی ضعیفی را تولید میکند. زیرا باعث افزایش FeO می شود که وسیکوزیته سرباره را به شدت کاهش میدهد. میزان FeO از طریق رقابت بین میزان FeO حاصل از تزریق اکسیژن - 3 - و میزان FeO کاسته شده درنتیجه تزریق کربن - - 4 است. بنابرین برقراري بالانس بین اکسیژن و کربن مهم است. این موضوع اهمیت دقت در کنترل کننده تزریق گرافیت با رعایت رنج مجاز را موردتاکید قرار میدهد.
هارمونیک ها به عنوان شاخص وضعیت سرباره
هر موج متناوب به صورت مجموعه اي از موجهاي سینوسی قابل بیان است. از دیدگاه ریاضی این مجموعه توسط سري فوریه معین می گردد. فرکانس هر یک از موجهاي سینوسی این مجموعه، مضرب صحیحی از فرکانس موج متناوب اصلی است؛ بنابرین هر بخش از این سري، بهعنوان یک هارمونیک فرکانس پایه تعریف میشود.
بخش اول که فرکانس آن برابر با فرکانس موج متناوب است، هارمونیک اول یا اصلی نامیده میشود. بخش دوم که فرکانس آن دو برابر فرکانس پایه است، هارمونیک دوم و به همین صورت بقیه هارمونیکها نامگذاري میشوند. براین اساس،در یک شبکه قدرت با فرکانس f برابربا 50Hz، هارمونیک هاي دوم، سوم، چهارم با فرکانس هاي 100،150،200 از هم متمایز می گردند.
یک کوره قوس ، که توان الکتریکی خود را از شبکه قدرت و از طریق ترانسفورماتور دریافت می-کند، به علت مشخصه غیرخطی ولتاژ-جریان آن، تولید هارمونیک می نماید. درحالیکه ولتاژ اعمال شده به کوره قوس، سینوسی است جریان آن بصورت غیر سینوسی و شامل هارمونیک هاي متعدد می باشد. به عبارت دیگر کوره هاي قوس ، یک منبع هارمونیک جریان به شمار میروند. شکل 1، نمودار هارمونیکهاي دوم، سوم وچهارم ولتاژ فاز A در کوره قوس را نمایش میدهد.
به منظور ارزیابی کلی هارمونیکهاي ایجاد شده در کوره قوس، شاخص کلی اعوجاج هارمونیکها، THD به شکل زیر تعریف میگردد:
در واقع بار غیرخطی- را نسبت به شکل موج سینوسی اصلی بیان مینماید که از نسبت مجذور مجموع مربعات هارمونیک ها به هارمونیک اصلی حاصل میشود. شکل 2، نمودار THD سه فاز را در طول یک ذوب نمایش می دهد.
رابطه هارمونیک ها و سرباره در کوره قوس
با بهبود شرایط سرباره پفکی در کوره قوس، پوشش قوس به خوبی صورت گرفته و شرایط پایداري در برقراري قوس الکتریکی ایجاد میگردد. در نتیجه، دامنه هارمونیک ها و همچنین شاخص THD کاهش مییابد. شکل هاي 3 تا 5 نمودار THD هرسه فاز را در یک کوره قوس با کیفیت هاي متفاوت سرباره نمایش میدهد که بیانگر رابطه معنادار بین هارمونیک ها و کیفیت سرباره است. بنابرین میتوان THD را به عنوان شاخص مناسبی براي وضعیت سرباره درنظر گرفت. حال سوال این است که این رابطه بین هارمونیک ها و کیفیت سرباره چگونه فرمول بندي گردد. ازآنجاییکه ارتباط دقیق ودست کم سادهاي بین آنها در دست نیست، از روش هاي محاسبات نرم مانند منطق فازي بهره میگیریم.
