КейсыСегодня кейсов в Базе - 66

В металлургии одной из проблем на пути повышения качества стали, является проблема обнаружения шлака в струе металла, переливаемого из одной емкости в другую [1].

Шлак портит оборудование и ухудшает качество стали. Поэтому уменьшение количества шлака, пропущенного через выпускное отверстие конвертера, может сократить издержки производства и улучшить качество металла. В большинстве случаев обнаружение шлака в струе металла происходит визуально. Например, при переливе металла из конвертора в стальковш оператор, управляющий сливом конвертера, наблюдает за струей металла и по изменению ее цвета, а также по изменению шума, создаваемого падающей струей, судит о проникновении шлака и поворачивает конвертер в исходное, вертикальное положение (см. Рис.1).

Результат в данном случае сильно зависит от квалификации оператора, и зачастую условия процесса (марка шлака и др.) не позволяют точно определить момент проникновения шлака даже опытному оператору».

Как повысить точность и автоматизировать процесс обнаружения шлака?

Подсказка 1 [Тип задачи]

Это задача об обнаружении вещества.
Попробуйте применить Стандарты на Обнаружение и Измерение Систем.

Подсказка 2 [Вепольная Модель Задачи]
Шлак – В1
Поток Стали – В2
Шум или Отраженный свет при визуальном наблюдении – Поля, неэффективные для точного обнаружения шлака в заданных производственных условиях.
Нашу задачу можно описать в виде неполного измерительного веполя с неэффективным полем на выходе (Акустическим или Световым) (см. Рис.2).

Подсказка 3 [Применение “Измерительного” Стандарта]
По стандарту 4.2.1. [2] (“Если невепольная система плохо поддается обнаружению или измерению, задачу решают, достраивая простой или двойной веполь с полем на выходе”) необходимо достроить веполь, подав на вход системы более чувствительное поле к изменению плотности потока стали (см. Рис.3).

Подсказка 4 [Какое Поле?]
Одна из линий развития технических систем в ТРИЗ – Переход к использованию более управляемых и высокоэффективных полей [2].
В соответствии с этой линией для повышения эффективности и управляемости технической системы надо вместо Механических и Акустических полей использовать Электрические, Электромагнитные и Магнитные поля.
Попробуйте применить электромагнитное поле для решения задачи (см. Рис.4).

Решение 1

«Электромагнитный метод предполагает установку в зоне струи металла чувствительного элемента, состоящего из одной или нескольких обмоток (см. Рис.5).

Обмотка возбуждения создает электромагнитное поле и при изменениях в струе металла, связанные с проникновением в нее шлака, происходят изменения параметров поля, которые фиксируются измерительной обмоткой.

Основным недостатком данного метода является необходимость располагать чувствительный элемент в горячей зоне (особенно в конверторе), что накладывает на него специальные требования. В настоящее время эта проблема решена при использовании специальных жаропрочных материалов.

По данным фирмы Amepa за последние 10 лет системы обнаружения шлака, построенные с применением электромагнитного метода, установлены на 58 конвертерах, 7 электропечах и 1758 стальковшах».

«Электромагнитный способ детектирования шлака является наиболее эффективным и поэтому наиболее часто применяется».

Можно также получить и другие интересные решения, если применить другие Поля из Линии перехода к более эффективным полям.

Литература

1. «Анализ эффективности раннего обнаружения шлака при сливе металла из одних металлургических емкостей в другие»
2. Г.С.Альтшуллер, Б.Л.Злотин, А.В.Зусман, В.И.Филатов, Поиск новых идей: от озарения к технологии (Теория и практика решения изобретательских задач) – Кишинев: Картя Молдовеняскэ, 1989.