где Р_акт, Р_фут, Р_г, Р_в, Р_лег, Р_э.п, – активная мощность, мощность тепловых потоков с отходящими газами, через футеровку теплопроводностью, с охлаждающей водой, на нагрев и расплавление легирующих и шлакообразующих, мощность электрических потерь, соответственно;

с_ме – теплоемкость, зависящая от марки стали;

M_ме – масса металла в ковше.

В случае измерения температуры стали с помощью термопары, измеренное значение берется в качестве начального в последующих расчетах. Конечным результатом расчета является необходимая температура перед подачей ковша на машину непрерывного литья заготовок.

Оценка адекватности модели проводилась с использованием заводских данных путем сравнения температуры металла, рассчитанной с применением вышеизложенной математической модели и фактически определяемой температуры в тот же момент времени с помощью термопары. Установлено, что стандартное отклонение расчетной температуры металла по разработанной модели от измеренной с помощью термопары по результатам 30 плавок составляет: s = 4,7 °С, что является достаточным для процессов обработки металла в агрегате комплексной обработки стали.

В связи с тем, что предлагаемая модель позволяет с достаточной точностью контролировать температуру металла, можно сократить количество замеров термопарой. В результате чего произойдет экономия на термопарах и уменьшение времени обработки в АКОС.

Результаты моделирования основных параметров теплового состояния АКОС показали, что данная модель позволяет контролировать не только температуру металла, но и такие параметры, как скорость нагрева металла, изменение теплосодержания металла, перегрев над линией ликвидус, теплоусвоение металла и энергетический КПД по ходу внепечной обработки с учетом таких технологических факторов, как расход аргона на продувку, толщина шлака и количество присадок.

Математическая модель теплового состояния АКОС является основой подсистемы оценки температуры металла, которая может быть использована для обеспечения эффективного управления тепловыми и технологическими процессами внепечной обработки стали с подогревом ее трехфазными дугами переменного тока.

Для технической реализация подсистемы оценки температуры металла предлагается использовать измеряющий преобразователь PQ300 для измерения и деления активной и реактивной мощности в трех проводных системах. Он непосредственно связан с линией трансформатор - электроды. PQ300 измеряет мощность потребляемую электродами и выдает сигнал в миллиамперах пропорционально потребляемой мощности. К выходу PQ300 подключается модуль аналогового ввода I-7017, которым можно дистанционно управлять при помощи набора команд. Он преобразует токовый сигнал в цифровой код. Для сопряжения модуля I-7017 с ЭВМ предлагается использовать модуль I-7520, который осуществляет преобразование интерфейса RS-485 в RS-232, который находится в ЭВМ.

Для сохранения результатов расчета и измерения температуры металла была разработана информационная система. Эта система осуществляет формирование и архивирование данных по каждой плавке, что позволяет производить анализ технологического процесса. Структура базы данных представлена на рис. 2.

Рис. 2. Структура базы данных

Таким образом автоматизация процедуры оценки температуры металла в агрегате комплексной обработки стали позволяет в целом совершенствовать технологический режим производства и уменьшить материальные затраты на процесс внепечной обработки стали.