مدل استاندارد غیرخطی برای بهینه‌سازی مواد بار کوره‌های ذوب بوته‌ای و القایی

نوع مقاله : مقاله کامل علمی پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار، دانشکده مهندسی مواد و متالورژی، دانشگاه صنعتی امیرکبیر

2 دانشجوی کارشناسی دانشکده مهندسی مواد و متالورژی، دانشگاه صنعتی امیرکبیر

3 دانشجوی کارشناسی، دانشکده مهندسی مواد و متالورژی، دانشگاه صنعتی امیرکبیر

10.22034/frj.2022.330310.1152

چکیده

محاسبه وزن مواد بار کوره‌های ذوب، اغلب از راه موازنه جرم ساده عناصر آلیاژی در مواد ورودی و مذاب خروجی انجام می‌شود. اما در فرایندهای ذوب، پیچیدگی‌ها و پدیده‌های گوناگونی هست که اغلب در محاسبات موازنه جرم نادیده گرفته می‌شود و سبب عدم اطمینان در محاسبه بار کوره می‌گردد. خطای محاسبه، باعث اصلاح چندباره ذوب، تأخیر در تخلیه، افزایش هزینه و کاهش کیفیت مذاب می‌شود. در پژوهش حاضر تلاش بر این بوده که پیچیدگی‌ها و جنبه‌های مهم مساله ذوب، که اغلب نادیده گرفته شده، در کوره شناسایی و در یک مدل ریاضی مناسب درنظر گرفته شود. هدف پژوهش حاضر توسعه مدلی است، که نه‌تنها وزن مواد اولیه برای ترکیب شیمیایی ذوب هدف را بهینه‌سازی کند، بلکه هدررفت ناهمگن عناصر آلیاژی، ناخالصی‌های غیرفلزی مواد بار، و اصلاح ذوب اولیه در کوره را نیز درنظر بگیرد. این مقاله، یک مدل بهینه‌سازی استاندارد و یک الگوریتم حلقه‌ی تکرار برای موازنه جرم غیرخطی مساله ذوب ارایه می‌کند. یک مساله ذوب آلیاژ برنج با 7 عنصر آلیاژی و 8 نوع مواد بار در مقیاس صنعتی طرح و بررسی گردید، تا کارکرد مدل را مورد آزمایش قرار دهد. نتایج عددی مدل کسر وزنی مواد اولیه، و وزن و ترکیب شیمیایی ذوب اصلاح‌شده را با کمترین هزینه مواد نشان می‌دهد. تحلیل بهینه بودن جواب، تایید کرد که کمترین مقدار هزینه به دست آمده است. مدل استاندارد غیرخطی، ابزاری قابل‌اعتماد و سریع برای بهینه‌سازی هزینه و محاسبه بار کوره است که پتانسیل‌های قابل‌توجهی برای کاهش هزینه و تسهیل اتوماسیون صنعتی فرایند ذوب ایجاد می‌کند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


  • تاریخ دریافت: 29 بهمن 1400
  • تاریخ بازنگری: 12 اسفند 1400
  • تاریخ پذیرش: 14 اسفند 1400
  • تاریخ اولین انتشار: 14 اسفند 1400