В 1998 г. было проведено опробование работы термодинамической модели (системы ОРАКУЛ) в составе АСУТП агрегата печь-ковш ММЗ, по результатам которого были отмечены следующие факторы:

• достаточная для управления процессом точность прогноза химического состава и температуры металла по ходу внепечной обработки;
• устойчивость работы системы;
• способность системы к параметрической оптимизации технологии;
• возможность получения экономического эффекта.

На основании полученных результатов было принято решение об использовании системы ОРАКУЛ в качестве основы системы управления и оптимизации технологии на выплавке и внепечной обработке металла.
В октябре 1999 г. на ММЗ началось выполнение работ по разработке и внедрению программного обеспечения на базе моделей пакета ОРАКУЛ для системы АСУТП выплавки стали на ДСП-2.
В сентябре 2001 г. система ОРАКУЛ была сдана в промышленную эксплуатацию в составе АСУТП ДСП-2 ММЗ. Внедренные модули системы ОРАКУЛ осуществляют:

• прогноз химического состава металла и шлака по ходу плавки; >>
• прогноз средней температуры металла по ходу плавки; >>
• проектирование хода процесса выплавки стали и работы механизмов и устройств печи; >>
• автоматическое управление трактом отдачи сыпучих материалов в ДСП-2, стеновыми газокислородными горелками, регулятором Simelt (ведение электрического режима плавки), установкой Stein для подачи порошкообразного коксика; >>
• создание и редактирование первичных шаблонов плавки; >>
• информационное сопровождение процесса выплавки стали. >>

Исходными данными для модуля прогноза химического состава металла и шлака являются:

• информация о количестве и видах шихтовых материалов;
• информация о количестве и составе «болота» металла и шлака, оставшихся с предыдущей плавки;
• текущая информация о количествах и видах вводимых энергоносителей, кислорода и сыпучих материалов;
• расчетная средняя температура металла и шлака;
• расчетная масса жидкого металла и нерасплавленного лома в печи.

Точность расчетов полностью определяется достоверностью получаемой фактической информации и в условиях ММЗ вполне достаточна для работы системы проектирования и управления ходом технологического процесса.

Система ОРАКУЛ оснащена модулем автоматической адаптации алгоритмов, который отслеживает медленные изменения параметров технологического процесса (например, связанные с изменением футеровки в течение кампании, сезонные изменения, изменения химического состава лома и т.п.) и корректирует настроечные коэффициенты моделей.

Задание для проектирования хода плавки содержится в технологической карте. Основные элементы задания на плавку:

• целевой химический состав;
• требуемая температура стали на выпуске;
• доступные для ведения плавки материалы, энергоносители, механизмы и устройства;
• ограничения техники безопасности и принятой технологии по использованию материалов, механизмов и устройств.

Проектирование плавки осуществляется каждые 5 секунд от момента получения задания на плавку до окончания слива с учетом информации о фактическом ходе процесса. Результатами каждого расчета являются (от текущего момента до окончания плавки):

• графики отдачи сыпучих материалов и ввода энергоносителей;
• время подвалок, начала рафинирования и слива металла;
• график изменения средней температуры металла;
• график плавления лома, образования и схода шлака;
• график изменения химического состава металла и шлака;
• расчетная длительность и себестоимость плавки.

На основании перечисленных выше графиков осуществляется выдача управляющих воздействий механизмам и устройствам, участвующим в ходе плавки. В качестве обратной связи в системе ОРАКУЛ используется информация о фактическом поступлении в печь материалов и энергоносителей.

Автоматическое управление механизмами и устройствами обеспечено, прежде всего, за счет интеграции системы ОРАКУЛ в комплексную АСУТП «ДСП-2».

Автоматическое управление трактом сыпучих подразумевает своевременную отдачу шлакообразующих и вспенивающих материалов, которое в итоге должно обеспечить:

• достижение целевого химического состава при рациональных затратах времени, шихтовых материалов и энергоресурсов;
• создание «щадящего» режима для элементов печи;
• рациональные условия горения и закрытия дуг;
• соблюдение требований технической и экологической безопасности.

Отдачей мощности трансформатора в печь управляет регулятор, для чего АСУТП «ДСП-2» передает ему соответствующие уставки, характеризующие необходимое сопротивление дуг. По существу, АСУТП «ДСП-2» задает электрический режим, но не имеет возможности влиять на точность и качество его исполнения.

Управление стеновыми горелками заключается в выдаче в любой момент плавки уставки расхода кислорода и газа. Эффективность использования стеновых горелок зависит, прежде всего, от точности расчета уровня шихты в печи относительно плоскости факелов.

Управление установкой Stein заключается в выдаче уставок интенсивности вдувания коксика по каждому инжектору. Непосредственное управление установкой осуществляется контроллером. Коксик применяется, прежде всего, для вспенивания шлака и закрытия дуги.

Первичный шаблон плавки в условиях ММЗ предназначен для формализации принципов использования основного и вспомогательного оборудования сталеплавильного агрегата, описанных в технологической карте.

В процессе работы были созданы так называемые «Редактор хода плавки» и «Редактор шаблона плавки». Это программное обеспечение позволяет технологическому персоналу «подсказать или заставить» систему ОРАКУЛ вести конкретную плавку или все плавки той или иной марки стали по описанной технологии. Фактически, это инструмент, позволяющий описать различные варианты ведения плавки и использования материалов, механизмов и устройств.

Предоставляется так же возможность автоматически создать первичный шаблон на основании проведенной ранее «хорошей» плавки, независимо от того, проведена ли была она системой ОРАКУЛ или сталеваром. Созданный таким образом шаблон в дальнейшем может быть отредактирован с помощью «Редактора шаблона плавки».

Система ОРАКУЛ во взаимодействии с имеющейся АСУТП и технологической базой данных ЭСПЦ осуществляет сбор информации о ходе процесса выплавки стали и состоянии механизмов и устройств, участвующих в нем. Проводится нормализация данных и фильтрация заведомо недостоверной информации, результаты которой и служат в дальнейшем для расчетов. Вся собранная информация, результаты фильтрации и нормализации, а так же результаты расчетов документируются с интервалом в 5 секунд. В настоящее время документированию подлежит порядка 900 параметров, начиная от вида и количества материалов и заканчивая гармоническими составляющими напряжения и тока дуги. Пакет программ системы ОРАКУЛ позволяет осуществить отображение на экране всех параметров оперативными и историческими графиками и таблицами, а также вывод их на печать.

Принципиальная особенность предлагаемой системы визуализации — наглядность отображения влияния различных параметров друг на друга.