автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.06, диссертация на тему:Адаптивная система автоматического управления процессом охлаждения крупного стального слитка в ЗВО МНЛЗ: модели и алгоритмы

Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Национальный исследовательский технологический университет

«МИСиС»

На правах рукописи

Салихов Кирилл Зуфарович

Адаптивная система автоматического управления процессом охлаждения крупного стального слитка в ЗВО МНЛЗ: модели и алгоритмы

Специальность 05.13.06 - «Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами» (в металлургии)

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

4843786

Москва 2011 г.

4843786

Работа выполнена на кафедре «Компьютерные информационные и управляющие системы автоматики» Федерального государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС».

Ведущая организация: Государственное учреждение Министерства образования и науки «Московский государственный вечерний металлургический институт»

Защита состоится «23» марта 2011 г. В 14-00 на заседании Диссертационного совета Д 212.132.07 при Национальном исследовательском технологическом университете «Московский институт стали и сплавов» по адресу: 119049, г. Москва, Крымский вал, д. 3, аудитория К-325

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Национального исследовательского технологического университета «МИСиС».

Автореферат разослан «22» февраля 2011 г.

Отзывы и замечания по автореферату в 2-х экземплярах, заверенные печатью организации, просьба выслать по адресу: 119049. г.Москва, Ленинский пр-т. д.4 на имя ученого секретаря диссертационного совета.

Ученый секретарь

диссертационного совета Д 212.132.07,

Научный руководитель: Заслуженный деятель науки России,

доктор технических наук, профессор Салихов Зуфар Гарифуллович

Официальные оппоненты: доктор технических наук

Генкин Аркадий Львович

кандидат технических наук, Соболев Александр Иванович

кандидат технических наук, профессор

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы:

Традиционно применяемые САУ, реализующие форсуночное способы управления процессом охлаждения крупных стальных слитков непрерывного литья в МНЛЗ (радиального типа) базируются на использовании математических моделей, исходные параметры которых для расчета и формирования управляющих воздействий имеют нестационарный и вероятностный характер. Например, площадь факела форсунки, через которые подается хладагент на поверхность слитка, существенно зависит от давления или расхода хладагента, а параметры лунки с жидкой сталью внутри кристаллизирующегося металла вообще не контролируются. Принятые для моделирования коэффициенты теплопередачи изменяются в широких пределах из-за контакта хладагента с растворенными солями, взвесями, пылью, нефтепродуктами и окалиной, что в свою очередь может привести к полной потере управляемости процессом охлаждения слитка и авариям на МНЛЗ и снижению производительности последнего. Известно также, что расход охлаждающего агента при форсуночном способе значительно больше, чем теоретически требуется, т.е. велики расходы электроэнергии на перекачку хладагента через форсунки. Кроме того, до настоящего времени не изучены закономерности движения хладагента (воды и др.) на поверхностях слитка.

Безусловно, в условиях выхода России на мировой рынок с проектами прокладки газо-нефтепроводных стальных труб крупного размера, задача повышения качества и снижения их себестоимости приобретает особую важность для экономики России.

Отмеченная задача наиболее экономично и быстро может быть решена за счет модернизации принципов управления процессом охлаждения слитка, повышения информативности процесса и на их базе - задача создания прогрессивной системы автоматического управления (САУ) процессом охлаждения слитка в зоне вторичного охлаждения (ЗВО), является актуальной.

Актуальность решения задачи модернизации информационной части и принципов построения САУ процессом охлаждения непрерывно-литого стального слитка - сляба обусловлена значительным объемом брака до 20% заготовок из МНЛЗ, их низкой конкурентоспособностью и антисанитарными условиями обслуживания средств КИП и автоматики, а также низких сроков службы последних.

Цель работы: исследование и модернизация способов и средств автоматического контроля технологических параметров и управления процессом охлаждения стальных слитков в ЗВО МНЛЗ, обеспечивающих снижение объема некондиционных заготовок, расхода хладагента и электроэнергии, улучшение санитарно-гигиенических условий обслуживания МНЛЗ и повышение ее производительности за счет управляемости и контролируемости процесса охлаждения слитка.

Решение сформулированной актуальной научно-технической задачи и достижение цели работы, обеспечивается:

• исследованиями закономерности эффективного использования хладагента при форсуночном охлаждении слитка в ЗВО МНЛЗ;

• модернизацией способа и устройства охлаждения слитка и улучшения информационной части САУ на основе выдвинутой автором идеи прямого контроля в реальном времени коэффициентов теплоотдачи слитка охлаждающему агенту в зоне ЗВО и других ранее неконтролируемых параметров состояния объекта;

• разработкой: многозонных математических моделей нестационарности процессов форсуночного и роликового охлаждения движущегося слитка; идентификацией их моделей; разработкой алгоритмов формирования управляющих воздействий по новому способу и устройству теплосъема со слитка и функционирования компьютерного моделирования процесса взаимодействия охлаждающего агента с поверхностями слитка в ЗВО;

• созданием САУ процессом охлаждения слитка на основе модернизированных способов и средств теплосъема, новых математических моделей и алгоритмов, внедрение которых обеспечивает снижение объема некондиционных заготовок, улучшение санитарно-гигиенических условий обслуживания, снижение расхода охлаждающего агента и расхода электроэнергии на его транспортировку, а также повышение безаварийности и производительности МНЛЗ;

• подтверждением эффективности и работоспособности модернизированной САУ с новыми алгоритмами и математическими моделями ее функционирования.,

Автор выносит на защиту: математическую и физическую модели динамики движения охлаждающего агента при форсуночном охлаждении крупного стального слитка в ЗВО МНЛЗ и результаты исследования на них закономерностей использования хладагента и зоны изменения управляющих воздействий;

• новые способ и средства охлаждения слитка в ЗВО МНЛЗ;

• методологию математического моделирования нового процесса охлаждения слитка в ЗВО и математические зависимости для непрерывного контроля коэффициентов теплосъема и интенсивности охлаждения движущегося слитка;

• алгоритмы динамического компьютерного моделирования и идентификации математической модели модернизированного способа охлаждения слитка;

• адаптивную САУ модернизированным процессом охлаждения крупного стального слитка (сляба) в ЗВО и результат имитационного моделирования ее функционирования.

Научная новизна работы состоит: впервые разработаны: физическая и математическая модели динамики распределения охлаждающего агента (воды) при форсуночном охлаждении слитка в ЗВО МНЛЗ; алгоритмы идентификации математической модели и компьютерного моделирования;

• экспериментальными и теоретическими исследованиями выявлено, что подача хладагента через форсунки на поверхность крупного слитка образует ламинарный нетеплопроводный поток нагретого хладагента, резко снижающий чувствительность теплосъема к изменению управляющего воздействия - расхода воды и обуславливает снижение к.п.д. использования хладагента на (30 - 40)%;

• впервые установлено, что процессом охлаждения слитка можно управлять только в узком диапазоне изменения форсуночного охлаждения;

• впервые разработаны новый способ и средства охлаждения слитка в ЗВО, заключающиеся в том, что охлаждающий агент подают под давлением через направляющие ролики МНЛЗ, выполненные полыми и заполненные медными шариками, совокупность которых создают турбулентный поток охлаждающего агента, непрерывно измеряют температуру входного и выходного потока и по их разнице определяют в реальном времени фактические значения коэффициентов теплосъема, а по разнице температур выходных потоков хладагента из соседних полых роликов непрерывно определяют границы жидкой фазы слитка;

• впервые использован метод многозонного разбиения поперечного сечения слитка при разработке математической модели модернизированного роликового охлаждения слитка, обеспечивающая расчет материальных и тепловых потоков в сечениях

слитка при его непрерывном движении вдоль технологической оси МНЛЗ с учетом реальных значений коэффициентов теплосъема и интенсивности охлаждения слитка;

• на основе модернизированного способа охлаждения крупногабаритных непрерывнолитых слитков, создана адаптивная САУ, в состав структуры которой входят алгоритм управления температурным профилем слитка-сляба в ЗВО-Р и идентификатор моделью процесса охлаждения слитка полыми роликами с турбулентным потоком хладагента, выполняющий функции наблюдения и адаптации системы по результатам прямого контроля значений коэффициентов теплосъема в реальном времени движения слитка, а также непрерывного контроля размера границы жидкого и кристаллического состояния металла в слитке.

Практическая ценность работы. Созданные математическая и физическая модели форсуночного охлаждения слитков в ЗВО и алгоритм ее идентификации позволяют определить эффективность использования хладагента для конкретной МНЛЗ, а также научно обоснованное принятие решения о необходимости ее модернизации и оценки неэффективных зон управления процессом форсуночного охлаждения слитка.

Предложенный новый способ охлаждения позволяет практически полностью снять антисанитарные условия обслуживания процесса охлаждения крупных и малых слитков, обеспечивает переход от вероятностных методов управления процессом охлаждения к точным методам и повышать точность управления в 2 раза, что исключает возможность появления трещин и других дефектов на слитке. Снизить расход хладагента, стабилизировать его теплосъемные характеристики за счет отсутствия контакта с солями, пылью, нефтепродуктами и турбулентности потока в зоне съема тепла, обеспечивает экономию электроэнергии (на 30 - 40)%.

Предложенный в работе прямой контроль границы жидкой и кристаллизовавшейся части металла в слитке исключают опасные аварийные ситуации на МНЛЗ.

Созданная адаптивная САУ после заполнения ее базы знаний по результатам длительной эксплуатации может дополнительно выполнять функции тренинговой и интеллектуальной системы..

Реализация результатов. Проведено испытание адаптивной САУ, математических моделей и алгоритмов в имитационном режиме на опытной площадке ЗАО «КонСОМ СКС». Кроме того, результаты работы используются при подготовке высококвалифицированных специалистов в ВУЗах (имеются акты).

Методы исследования. Классические и авторские методы построения математических моделей, идентификация их численными и экспериментальными методами, и построением алгоритмов на основе математических зависимостей, полученных фундаментальными исследованиями автора с последующей проверкой их эффективности в составе испытанной адаптивной САУ.

Достоверность результатов. Обеспечивается строгостью применяемых математических аппаратов, теорий кристаллизации, ТАУ и подтверждается результатами численного и имитационного моделирования, а также испытаниями на физических моделях и патентами на изобретения России.

Апробация работы. Результаты диссертации докладывались и обсуждались на 5-ти международных и всероссийских конференциях, научно-практических семинарах (приведены в составе источников литературы) и всероссийских выставках (получена золотая медаль).

Публикации. По теме опубликовано 12 работ, в том числе, в изданиях входящих в перечень ВАК - 3 работы и 3 патента на изобретения России.

Диссертация состоит из 4-х глав, заключения и списка литературы.

Личный вклад соискателя. Основные положения выносимые на защиту, новые математические модели, алгоритмы, основные подходы к построению адаптивной САУ процессом модернизированного охлаждения и результаты имитационного моделирования принадлежат аспиранту. Изобретения созданы с его творческим участием на базе результатов исследований аспиранта.

Краткое содержание работы

Во введении дано обоснование актуальности и важности темы диссертации, сформулированы цель и вопросы исследования, научная новизна и практическая значимость работы, основные положения и результаты, выносимые на защиту.

В первой главе диссертации приводится анализ методов, моделей, принципов построения САУ процессом охлаждения непрерывнолитых крупных стальных слитков в ЗВО. Анализируется мировой опыт построения математических моделей для прогноза кристаллизации и способы охлаждения жидкого металла в слитке. Особое внимание уделяется на отсутствии прямых методов и средств контроля параметров жидкой фазы

слитка, определению границ затвердевшей его части и нестационарности характеристик форсуночного способа и средств (форсунок) распределения хладагента по поверхностям непрерывно движущегося слитка. Отмечается, что САУ, построенные на базе прогнозирующих моделей и эмпирических зависимостей не всегда могут с необходимой точностью обеспечить охлаждение слитков, особенно крупных, из условия получения требуемого качества заготовок. Объем бракованных заготовок доходит до 30%, а потери хладагента до 30 — 40%, что обуславливает перерасход значительного количества электроэнергии, повышает себестоимость и снижает конкурентоспособность стальных изделий. Потеря управляемости и контролируемости процесса охлаждения слитка иногда приводит к опасным авариям. В результате анализа выдвинута идея непрерывного высокоточного контроля: коэффициентов теплосъема слитка, границ кристаллизации жидкой стали внутри слитка и температуры и интенсивности ее изменения на поверхностях движущегося слитка-сляба на МНЛЗ.

В заключительной части 1-ой главы сформулированы вопросы исследования диссертанта, предполагающие, что совокупность решения этих вопросов позволяет решить сформулированную актуальную научно-техническую задачу.

Во второй главе исследованы закономерности распределения хладагента на плоских поверхностях крупных стальных слитков-слябов в процессе их охлаждения в ЗВО с форсуночным способом охлаждения. Такие исследования при анализе состояния техники не выявлены и наши предварительные экспериментальные исследования показали, что динамика распределения хладагента при форсуночной его подаче весьма неравномерна и существенно влияет на качество заготовки. Для более глубокого изучения этого процесса, в рамках диссертационного исследования были разработаны физическая и математическая модели процесса форсуночного охлаждения плоского слитка в ЗВО, произведена идентификация модели и предложены алгоритмы компьютерной ее реализации и идентификации. Разработан программный модуль, реализующий численные расчеты динамики массы хладагента на поверхности заготовки, его температуры в каждой зоне рассматриваемого участка ЗВО.

Охлаждающий агент (вода), попадая на верхнюю поверхность слитка создает пограничный слой, который обеспечивает ламинарное течение в дальнейшем. Вода беспрепятственно стекает по плоской поверхности слитка, постепенно нагревается и испаряется, однако ей не дает полностью испариться вновь поступающая охлаждающая

вода из форсунок. В результате значительная часть охлаждающей воды не испаряется, а нагревается и стекает с поверхности слитка, т.е. не в полной мере выполняет свое предназначение. Согласно предложенной на рис. 2.3* схеме, было составлено математическое описание динамики распределения хладагента на поверхности, которое подробно описано в наших работах [1, 3]. При разработке математической модели была использована методика многозонного моделирования, что позволило разработать вычислительный комплекс, осуществляющий расчет распределения масс слоев хладагента и значения их температур по всей длине выбранной секции ЗВО МНЛЗ. Точность расчетов обеспечивается за счет тонкой настройки параметров математической модели по экспериментальным данным, полученным на разработанной автором физической модели водоструйного охлаждения.

Рис.2.3. Схема распределения хладагента по поверхности слитка при форсуночном водном

охлаждении

Параметрическая идентификация проведено на методе стохастической аппроксимации по критерию минимизации квадратичной ошибки. С учетом регламентированности объема автореферата, промежуточные математические выражения из диссертации не приводятся, а приводится блок-схема алгоритма идентификации и численного моделирования динамики охлаждающей воды на поверхности слитка (рис.2.7). Данный программный модуль будет применен в качестве дополнения к существующим САУ для оценки эффективности способов охлаждения в ЗВО МНЛЗ, а также для использования в качестве исследовательской модели при определении необходимости модернизации способов и средств управления процессом охлаждения слитка в ЗВО.

' Обозначения, номера рисунков и формул совпадают с обозначениями в диссертации.

7

Рис. 2.6 Схема физической модели

Анализ результатов компьютерного моделирования процесса движения хладагента по поверхности слитка при форсуночном охлаждении:

• из графиков на рис. 2.8 видно: с увеличением расхода охладителя на поверхность слитка с меньшим радиусом толщина образующегося теплоизолирующего слоя растет, а температура этого слоя уменьшается, т.е. чувствительность температурного поля слитка к росту охладителя снижается;

• эффективность использования или к.п.д. охладителя подаваемого через форсунки на поверхность слитка меньшего радиуса кривизны снижается на 30 - 40 % с увеличением расхода охладителя. Такое явление подтверждает выдвинутую идею автора о том, что форсуночное охлаждение слитка ограничено узким диапазоном изменения управляющего воздействия, т.е. при увеличении расхода охладителя происходит снижение эффективности его воздействия на съем тепла со слитка, а при уменьшении существенно нарушается требуемая равномерность распределения

охладителя из-за изменения формы факела форсунки, т.е. в обоих случаях снижается

возможность управления качеством получаемой заготовки;

Рис. 2.7 - Блок-схема алгоритма идентификации математической модели динамики охлаждающей воды

0.4 0.6

Расстояние от ролика, м

Рис. 2.8 - Диаграмма изменения толщины слоев горячей и холодной воды в межроликовом пространстве при расходе хладагента через форсунки: а) 2 м3/ч; б) 4 м3/ч; в) 6 м3/ч

• подтверждается необходимость совершенствовании способов и средств подачи охладителя на слиток.

Разработанная математическая модель полезна для определения технологически и экономически (сокращение электроэнергии на управляемую подачу охладителя на процесс охлаждения) допустимых пределов изменения расхода охладителя слитка в ЗВО МНЛЗ.

Модель также полезна для обоснования необходимости и оценки эффективности модернизации любой МНЛЗ с форсуночным охлаждением.

В главе 3 приводятся материалы о новых способе и устройстве управления процессом охлаждения слитка на основе контактного метода съема тепла и разработка математической модели (модернизированного) процесса охлаждения слитка в ЗВО.

Из результатов исследований главы 1 сделан вывод, что одной из основных причин низкого качества крупных слитков после охлаждения в ЗВО является ограниченность управления форсуночным охлаждением. Возникает необходимость поиска альтернативных способов охлаждения слитка, а также расширения зон управления. На первом этапе реализации нового способа и средств теплосъема следует их рассматривать как дополнительные составляющие системы управления процессом охлаждения слитка в ЗВО; и только по мере освоения новых разработок, придать им соответствующие приоритеты. В главе 3 предлагается новые способ и средства охлаждения и измерения параметров охлаждения, математическая модель процесса нового - роликового охлаждения слитка и методика идентификации математической модели усовершенствованной системы управления процессом охлаждения слитка в ЗВО МНЛЗ; алгоритм численного динамического моделирования теплового состояния слитка, движущегося вдоль технологической оси МНЛЗ, который используется при формировании управляющих воздействий на процесс охлаждения слитка по новому способу охлаждения.

В работе [2] предложен новый принцип построения САУ процессом охлаждения заготовки в ЗВО МНЛЗ, согласно которому сначала (до начала литья заготовки) определяют расчетным путем или с использованием известной математической модели вероятностной кристаллизации слитка «БЫТОК» (разработка фирмы «УРАЛМАШ-ИНЖИНИРИНГ МО») - температурное поле слитка вдоль технологической оси ЗВО. Затем, вне реального времени, с учетом заданного состава и температуры заливаемого жидкого металла, определяют регламентную траекторию изменения интенсивности

теплообмена из условия вероятного обеспечения необходимого качества заготовки при исходных условиях процесса ее литья и скоростях разливки, движения слитка по направляющим и вытягивающим роликам. После этого, из условия выполнения регламентной интенсивности охлаждения слитка, рассчитывают расходы охладителя по охлаждающим слиток элементам ЗВО. При этом в качестве модернизированных охлаящающих заготовку элементов используют полые направляющие и/или вытягивающие ролики, расположенные в ЗВО вдоль по технологической линии МНЛЗ. Для испытания эффективности этой операции стандартные упомянутые цельные или водоохлаждаемые (с проточками) ролики заменяют на полые ролики и в полость под напором 2-8 кгс/см2, подают охладитель (воду, жидкий азот и т.д.) и создают тем самым поток охладителя для одновременного охлаждения заготовки и элементов (самих роликов, подшипников и т.д.). Охладитель находится в циркулирующей схеме через холодильник или внецеховой теплообменник, поэтому охладитель практически не загрязняется и не теряется.

Известно, что коэффициент теплоотдачи от стали к медной поверхности равна 62,8 кВт/(м2-К), а к водной всего 8 кВт/(м2,к). Поэтому полые ролики для охлаждения слитка изготавливают из меди, что почти в 8 раз увеличивает скорость теплосъема охлаждающим роликом по сравнению с водяными форсунками. Этот технический результат с одной стороны дает возможность увеличить темп и коэффициенты теплосъема со слитка, т.е. позволяет увеличение диапазона изменения и быстродействие управляющего воздействия. Эти положительные технические эффекты более усиливаются когда полости охлаждающих роликов заполняют медными шариками, обеспечивающие высокую турбулентность потока охладителя и уменьшить коэффициент теплосъема при низких скоростях вращения роликов за счет неполного использования охладителя. В последнем случае нижняя часть расслоенного потока охладителя меньше будет снимать тепло с заготовки, т.к. охладитель больше снимет тепло с элементов самого охлаждающего ролика, причем, это произойдет за счет саморегулирования. По предлагаемому принципу построения САУ процессом охлаждения [2], непрерывно измеряют температуру хладагента на входе и выходе полого охлаждающего ролика и по их разности определяют интенсивность процесса охлаждения слитка. Полученное значение интенсивности охлаждения слитка сравнивают с регламентным его значением, соответствующим заданным в функции установившихся

величин скорости литья и места расположения соответствующих полых охлаждающих роликов от зеркала кристаллизатора. В случае отсутствия равенства сравниваемых величин, устраняют отклонение путем увеличения или уменьшения расхода охладителя через соответствующие месту установки полых охлаждающих роликов. Перечисленные операции прямого измерения разности температур охладителя на входе и выходе полого охлаждающего ролика, а также сравнение получаемой при этом информации о темпе снятия в единицу времени тепла со слитка и его сравнение происходят с высокой точностью, а ошибка управления процессом охлаждения устраняется практически 8-ми кратным быстродействием.

Для непрерывного формирования сигнала (информации) об изменяющейся величине коэффициента теплоотдачи предложено значения хладагента на входе и на выходе достаточно просто и точно контролировать типовыми быстродействующими термометрами сопротивления. Измерение разности температур на выходах соседних охлаждающих роликов позволяет точно определить характеристики процесса, например, темпа кристаллизации, время завершения кристаллизации слитка и объективно формировать величину технологически допустимой скорости вытяжки и темпа его охлаждения слитка в ЗВО.

Для разработки системы численного моделирования охлаждения по новому способу, была составлена структурная модель слитка, движущегося вдоль технологической оси ЗВО, рис.3.4.

При этом состояние слитка будет определяться толщиной каждой из подзон (/¿¡ш, й,1л, й/п, /г/1"), а также температурой металла в этих подзонах (Г,11", Т'л, Г/™, 7,/Пл). Для описания состояния слитка в классической форме представления задач тепло- и массообмена и используем массу подзон

(б/11, С,1л, б/™, О,'1") вместо толщины, рассчитываемую согласно выражению:

где с!-высота зоны, / - длина зоны, р(7/?) - плотность металла.

На основании схем массо- (рис. 3.6) и теплообмена (рис. 3.7) были составлены балансовые дифференциальные уравнения, подробно описанные в наших работах [3-4].

Р (Т?)

(3-1)

радиус

IIя - подзона левой твердой фазы; 1л - подзона левой жидкой фазы; I" - подзона правой жидкой фазы; II" - подзона правой твердой фазы.

Рис.3.4. Макроструктурные подзоны в объеме слитка 11л 1л 1п Пп

1-1 АШ |ф;-1 ,Фм ,Фн

1 \ 1 Ф,1ш I 1 фПЬ 1 — 1 1

1+1 Тфш Тф1" 1 ▼ф'п

Рис.3.6. Схема массообмена металла от зоны к зоне, происходящего в слитке

11л Ь 1п 11п

/

I

1+1

Рис.3.7. Схема теплообмена между зонами и подзонами внутри слитка Согласно технологической схеме непрерывной разливки стали, основной поток металла в слитке (на интересующем нас участке) движется сверху вниз. Для отдельной зоны это движение определяется величинами: потока металла [кг/сек] (Ф '-1, Ф , Ф 1, Ф ), передаваемого из вышестоящей зоны, для каждой подзоны отдельно; а также потока металла [кг/сек] (Ф ^, Ф, Ф |п, Ф ^), передаваемого в нижестоящую зону, также по каждой подзоне. Параллельно, в границах каждой зоны, часть металла кристаллизуется, т.е. переходит из жидкой фазы в твердую. Причем, как мы уже отмечали, это происходит с разной интенсивностью для левой и правой части слитка. Тогда поперечное движение металла характеризуется величинами: ф|11л- поток металла [кг/сек], кристаллизовавшегося металла из подзоны левой жидкой фазы, Ф?11" - поток металла [кг/сек], кристаллизовавшегося металла из подзоны правой жидкой фазы.

Полученные уравнения материального и теплового баланса имеют классическую структуру, поэтому не приведены в автореферате. Рассмотрим наиболее важные для данного диссертационного исследования, слагаемые балансовых уравнений, описывающих теплообмен. Для вертикального движения тепла присущ как конвективный (так как металл движется), так и кондуктивный теплообмен. Тогда уравнения, характеризующие вертикальное движение тепла, будут иметь вид:

= (Т!ъ - ) + СрФ,ш7;ш , (3.2)

Ф = А^а?-Т&) + СрФ?Т? , (3.3)

Ф = + СрФ^ , (3.4)

.Й-1 011п 1

1 _а1Ил ^ 1 дШ дШ 1 QllnB 1

(3.5)

где А - коэффициент теплоотдачи, Дж/(м2-с-К), - площадь поперечного сечения

отдельной подзоны,

м2,

удельная теплоемкость, Дж/(кг-К);

Ф\, ц - {1л, 1п, Пл, Пп} - поток металла, по каждой подзоне, кг/с; Т? - температура каждой подзоны, К.

В зависимости от того, с какой средой контактирует металл (воздух или теплоотвотводящий ролик), возможны два варианта - радиационное и контактное.

Определение теплоотвода происходящего за счет радиационного охлаждения осуществляется с помощью формулы:

еГ=а

пПлВ _ 1

Тоо

/у

4 (т > 4"

I100;

(3.26)

(3.27)

где 7|Пп, 7)Пл - температуры левой и правой подзоны твердой фазы, К; Гср - температура среды, К; ст — коэффициент пропорциональности от степени черноты слитка.

Оценка потоков тепла, отводимого от поверхности слитка с помощью охлаждающих роликов, производится на основании значений температуры и расходы хладагента, измеряемых датчиками на входе и выходе его из ролика, и определяется с помощью формул:

йПпВ = СрГкир(Ткпр2 -Т^) (3.28)

аШВ = СрГклл{Ткл*2 - Г;,р1), (3.29)

где С - удельная теплоемкость воды, Дж/(кг К); р - плотность воды, кг/м3;

ГР - расход воды на правом и левом роликах м3/с; 7Ур|, Т^1 - температуры на входе в правый и левый ролик, Г/р2, Г/р2 - температуры на выходе, К; к - номер ролика; /' -индекс зоны, соответствующей роликовому охлаждению, рассчитываемый как к умноженный на количество зон между двумя смежными роликами. Описание методики параметрической идентификации модели модернизированного управления процессом

охлаждения слитка в ЗВО МНЛЗ подробно приведено в материалах диссертации, а ее алгоритм схож по принципам с алгоритмом, приведенным на рис 2.7.

В четвертой главе дается описание разработки адаптивной системы автоматического управления модернизированным процессом роликового охлаждения слитка в ЗВО МНЛЗ. Результаты исследований, приведенные в предыдущих главах диссертации, пополнили объем достоверной информации о процессе и позволили, при нестационарности самих объектов управления, формировать более точные управляющие воздействия за счет предложенных модернизаций информационной части САУ.

На НТС ОАО «Уралмаш» и ОАО «ММК» было решено вести посекционную замену форсуночного охлаждения на роликовое, начиная от тянущих роликов в сторону кристаллизатора. На рис.4.1 показано такое разделение объекта управления на ЗВО-Ф -форсуночное и ЗВО-Р - роликовое управление охлаждением слитка в ЗВО.

В главе 4 приведены функциональная схема объекта с элементами КИП и автоматикой, сгруппированные векторы управляемых и контролируемых внешних и внутренних параметров объекта ЗВО-Р, совокупность которых позволил составить схему координат состояния объекта. Далее теоретическими исследованиями получены аналоговые и дискретные выражения для ошибки и критерии управления с ограничениями. Разработана адаптивная САУ (далее АСАУ) модернизированным охлаждением слитка ЗВО-Р. Получены также математические выражения для формирования управляющих воздействий и заданий для локальных подсистем управления [10 - 11]. Дается общая функциональная схема АСАУ, затем подробное описание работы каждого элемента или модуля. На примере одного из охлаждающих роликов показана методика настройки быстродействующих регуляторов в составе АСАУ. На основе теоретических исследований сформулированной задачи управления нестационарным многокоординатным объектом разработан алгоритм управления температурным профилем слитка в ЗВО-Р и имитационным моделированием управления объектами ЗВО-Ф и ЗВО-Р получены наглядные оценки качества управления при различных способах охлаждения.

Вписывая новый подход в существующую концепцию управления процессом вторичного охлаждения, и было предложено разделить ЗВО на два участка (рис. 4.1).

Как показано на рис 4.З., процесс вторичного охлаждения разделен на два этапа: 1) в ЗВО-Ф - неконтролируемое и управляемое в разомкнутом контуре охлаждение форсунками; 2) в ЗВО-Р - контролируемое по температуре поверхности слитка и

интенсивности теплоотвода, управляемое в замкнутом контуре, охлаждение роликами. Очевидно, что при выборе идеологии управления, при наличии новых средств охлаждения, предпочтение было отдано оперативному управлению. В таком случае, с точки зрения оперативного управления, первый участок ЗВО является не объектом управления, а возмущающим фактором, который приводит к существенным отклонениям случайного характера фактической температурной кривой от регламентной [5 - 6].

-N ЗВО-Р (ОУ) д -►

ЗВО-Ф А -✓

-✓ -Р

Рис. 4.3. Общая блок-схема комплексного (форсуночного + роликового) способа управления охлаждением слитка в ЗВО

В такой схеме система охлаждения ЗВО-Ф функционирует как отдельный объект управления (принципы управления форсуночным охлаждением подробно рассмотрены в первой главе диссертации). Существующие модели форсуночным охлаждением (например «БГЛЮК») предоставляют прогноз фазового и теплового состояния слитка вдоль технологической оси МНЛЗ. Это позволяет по модели рассчитать для границы участков ЗВО-Ф и ЗВО-Р прогнозируемые значения толщины корки, температуру твердой и жидкой фазы. При известной скорости вытяжки и, в соответствии с рассуждениями из п. 3.2., эти данные в совокупности можно интерпретировать как начальные условия для ЗВО-Р по материальному (70 и тепловому Т0 балансу:

Рассмотрев внешние воздействия на ЗВО-Р, перейдем к описанию его внутренней структуры и принципов функционирования. Функциональная схема объекта управления представлена на рис. 4.4.

Управление температурным состоянием слитка осуществляется с помощью регулирования расхода (ДГ/ или ДК*") охлаждающего агента, пропускаемого через охлаждающие ролики. Измеряя температуру охлаждающего агента на входе (7У" или 77') и выходе (7/2 или Тк"2) из ролика, при контролируемом его расходе (К/ или Ук") рассчитывается, согласно выражениям (3.28) и (3.29), величина интенсивности тенлоотвода [7 - 9].

Проведя группировку управляющих и измеряемых величин получены наборы векторов, которые в пересчете на теплосьем, согласно математическому описанию процесса охлаждения, определяет температурное и фазовое состояние непрерывно движущегося слитка по всей длине технологической оси. Данные величины, характеризующие внутреннее состояние движущегося объекта управления, оцениваются с помощью разработанной математической модели для модернизированного способа охлаждения.

Критерий управления для правой и левой группы охлаждающих роликов примет

вид:

е/у^лИ /--п1 /~тп11 1

о = °0 °0 )'

— (тлП Т*л1 т^пГ 7тп11 |

0 — V о 7 о 'о 'о )•

(4.3)

(4.2)

-> 111111

(4.13)

Рис. 4.4. Функциональная схема объекта управления (ЗВО-Р) при следующих ограничениях на управление:

УЫп<У/<Утзх; (4.14) Утт<У?<Утт, (4.15) < Гкр ; (4.16)

Гф^<Гкр; (4.17) ^.-фд^, (4.18)

где [^т1п,Гтах] - рабочий диапазон по расходам для правой и левой группы охлаждающих роликов; Гкр - температура поверхности, соответствующая закрытию жидкой лунки; Д7"кр -критическая разность температур поверхности на малом и большом радиусе. При выходе за ограничения необходимо переводить работу МНЛЗ в аварийный режим и уменьшать скорость разливки.

Таким образом, первый и второй контуры образуют САУ контактным охлаждением на участке ЗВО-Р, а третий контур включен в общую АСУТП в качестве системы-советчика. Схема САУ и ее место в АСУТП представлены на рис. 4.6.

20

АРМ

Г

17,

АСАУ ЗВО-Р

6Ф

БУТП

О

а

дс>

к

и, и 1 V

ЗВО-Р (ОУ)

1 , Цху)

БТК

вф

Тф

[________________I

Рис. 4.6. Блок-схема АСАУ процессом охлаждения слитка в ЗВО-Р

Перед описанием работы АСАУ сделаем одно важное замечание.

В силу существенной нестационарности процесса охлаждения в ЗВО МНЛЗ при непрерывной разливке, работу АСАУ целесообразно осуществлять в режиме постоянной автоматической адаптации. Тогда в блок управления тепловым профилем необходимо включить идентификатор с моделью (математические основы которых изложены в п. 3.2 и п. 3.3), осуществляющий функцию наблюдения и коррекции работы системы исходя из текущих свойств конкретной плавки, разливаемой в МНЛЗ. По тем же причинам контроллер роликового охлаждения должен выполнять также функции самонастройки своих параметров исходя из теплопроводящих свойств отливаемой стали.

Таким образом, работа системы осуществляется по следующей схеме: БТК по измеренной температуре поверхности слитка формирует фактический температурный профиль 7ф, который сопоставляется с регламентным температурным профилем Т' в БУТП, где по их расхождению формируются задание на теплоотвод Q3 по каждому

охлаждающему ролику. Это задание подается на контроллер периодически (с периодом Дт, рассчитанным исходя из динамических характеристик охлаждающего ролика, см. п. 4.3.2), контроллер их отрабатывает путем изменения расхода охлаждающего агента на отдельных роликах. Результаты работы контроллера в виде значений фактического теплоотвода по каждому ролику постоянно передаются в БУТП, где они вместе с фактическим температурным профилем 7ф используются для непрерывной идентификации процесса и адаптации работы системы. Параллельно в АРМ передается матрица отклонений ДО», по которой оператор может оценить положение «хвоста» жидкой лунки, и, в случае необходимости, изменить скоростной режим разливки. Далее в работе дается детализация принципов функционирования отдельных узлов созданной АСАУ, целевые функции управления, блок-схемы каждого модуля, методы оцени температуры в каждом сегменте слитка и математические выражения для динамической идентификации математических моделей и многокоординатного непрерывного идентификатора их по реальным значениям ошибки по температуре слитка на участке ЗВО-Р. Для программной реализации АСАУ, на рис. 4.12 приведена блок-схема алгоритма управления температурным профилем в ЗВО-Р.

Как видно из графиков, иллюстрирующих результаты имитационного моделирования работы системы (рис. 4.15), построение АСАУ на базе нового вторичного охлаждения позволяет добиться существенного снижения как общей интегральной ошибки на участке ЗВО-Р, так и его пороговых значений (в 2,5 раза). Это дает возможность говорить о существенном снижении температурных градиентов на поверхности слитка и повышению равномерности процесса охлаждения в целом, что по известным работам приводит к улучшению качества поверхности и макроструктуры слитка.

Заключение и общие выводы по диссертационной работе

Исследованиями установлено, что применение форсуночного охлаждения имеет достаточно ограниченную зону изменения основного управляющего воздействия - расхода воды на форсунки. Характеристики факелов форсунок и охлаждающего агента существенно нестабильны, наблюдаемость и контролируемость некоторых параметров объекта управления вообще невозможна. Имеющиеся математические модели имеют только вероятностные характеристики. Поэтому, в настоящее время получение качественных заготовок, особенно крупных слябов для трубопроводов большого размера, - проблематично.

Рис. 4.12. Блок-схема алгоритма управления температурным профилем слитка в ЗВО-Р

и новом способе вторичного охлаждения приведены при работе АСАУ

В результате компьютерных исследований разработанных в диссертации математических моделей, созданных автором на основе новых методов их построения и предложенных модернизированных способов охлаждения слитка в ЗВО, методами прямого непрерывного контроля основных параметров, важных для построения САУ, придать ей свойства адаптации и накопления знаний в реальном масштабе времени.

Имитационным и физическим моделированием в работе показано, что совокупность решенных автором вопросов позволил достаточно эффективно решить актуальную научно-техническую задачу создания САУ процессом охлаждения крупного слитка в ЗВО и устранить основные причины брака непрерывнолитых заготовок, а также устранить многие негативные факторы процесса форсуночного охлаждения на качество заготовок. Создание адапной САУ и совершенствование информационной ее базы позволили снизить значения градиентов температур на поверхности слитка не менее 2,5 раза, снизить расход хладагента на 30% и создать хорошие санитарные условия обслуживания МНЛЗ и увеличить сроки службы элементов автоматики и электротехники, а также значительно снизить выход некондиционных слитков-слябов и исключить аварийные ситуации.

Подробное описание общих выводов по работе приведены в диссертации, а основные - отмечены в начале текста автореферата.

Основные положения и выводы диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Салихов З.Г., Ишметьев E.H., Газимов Р.Т., Салихов К.З. Математическое описание механизма использования охлаждающей воды в зоне вторичного охлаждения MHJI3 // Изв. Вузов «Черная металлургия». 2010. №3. С. 59 - 62.

2. Салихов З.Г., Ишметьев E.H., Салихов К.З., Глебов А.Г., Романенко В.П., Газимов Р.Т. Способ охлаждения заготовок на машинах непрерывного литья. Патент на изобретение РФ по заявке №2009116182 от 24.04.2009 г.Решение Роспатента о выдаче и регистрации патента от 11 января 2011 г.

3. Z.G. Salikhov, E.N. Ishmet'ev, R.T. Gazimov, and K.Z. Salikhov / Effective Use of Cooling Water in the Secondary Cooling Zone of a Continuous Casting Machine // Steel in Translation, 2010, Vol. 40, No 3, pp. 229 - 232.

4. Салихов З.Г., Газимов P.T., Салихов K.3. Теоретические основы компьютерного оценивания и управления осевой асимметрией макроструктуры сляба в зоне вторичного охлаждения MHJI3 // Известия ВУЗов «Черная металлургия», 2010 г., №9, с.

5. Z.G. Salikhov, R.T. Gazimov, and K.Z. Salikhov / New method for cooling slabs in the secondary cooling zone of continuous casters that allows computer control of the slab crystallization process // Metallurgist, Vol. 54, Nos. 5 - 6,2010, pp. 295 - 298.

6. Салихов З.Г., Газимов P.T., Салихов K.3. / Новый способ охлаждения слябов в зоне вторичного охлаждения MHJI3, обеспечивающий компьютерное управление процессом кристаллизации сляба // Металлург, 2010, №5. С. 50 - 52.

7. К.З. Салихов. / Использование водноохлаждаемых роликов в системе корректирующего управления процессом формирования слитка в ЗВО МНЛЗ // Моделирование, идентификация, синтез систем управления: Сборник тезисов тринадцатой международной научно-технической конференции, 2010. С. 173 - 175.

8. Салихов К.З., Ишметьев E.H., Салихов З.Г., Газимов Р.Т. Принцип оперативного управления охлаждением заготовки на МНЛЗ радиального типа // Моделирование, идентификация, синтез систем управления: Сборник тезисов двенадцатой международной научно-технической конференции, 2009. С. 152 - 153.

9. Салихов К.З. Исследование проблемы эффективного управления охлаждением слитка в зоне вторичного охлаждения MHJI3 // 65-е дни науки студентов МИСиС: международные, межвузовские и институтские научно-технические конференции, 2010, с. 597.

10. Салихов З.Г., Газимов Р.Т., Салихов К.З. Инженерные основы компьютерного управления процессом кристаллизации сляба в зоне вторичного охлаждения MHJI3. // V Международная научно-практическая конференция «Энергосберегающие технологии в промышленности. Печные агрегаты. Экология. Безопасность технологических процессов», Москва НИТУ «МИСиС», 27 сентября - 2 октября 2010г.

11. Салихов З.Г., Афанасьев А.Г., Ишметьев E.H., Салихов К.З., Орешкин С.А. Способ контроля верхнего уровня шлаковой фазы и границы раздела шлаковой и металлической фазы в ванне металлургической печи // Патент на изобретение №2368853. Бюлл. изобретений №27 от 27.09.2009.

12. Салихов З.Г., Ишметьев E.H., Щетинин А.П., Салихов К.З., Усачев М.В. Устройство контроля температуры в электродуговой печи. II Патент на изобретение России по заявке № 2009125355 от 03.07.2009 г. Решение Роспатента о выдаче патента от 27.01.2011г.

Формат 60 х 90 'Лб Тираж 100 экз. Объем 1,75 п.л. Заказ 3016

Отпечатано с готовых оригинал-макетов в типографии Издательского Дома МИСиС, 119049, Москва, Ленинский пр-т, 4 Тел. (499) 236-76-17, тел./факс (499) 236-76-35

Введение.

Глава 1. Анализ состояния теории и практики управления процессом охлаждения стального слитка в зоне вторичного охлаждения (ЗВО) машин непрерывного литья заготовок (МНЛЗ).

Введение к главе 1.

1.1. Наиболее распространенные типы МНЛЗ.

1.2 Анализ подходов к построению математических моделей процессов кристаллизации металла при охлаждении слитка в ЗВО и основные причины снижения качества заготовок.

1.3. Анализ наиболее широко применяемых известных способов охлаждения слитка в ЗВО.

1.3.1. Водно-струйный способ охлаждения слитка.

1.3.2. Контактный способ охлаждения слитка.

1.3.3. Радиационное охлаждение слитка.

1.4. Принципы управления процессом охлаждения слитка в ЗВО.

1.4.1. Принципы построения САУ процессом охлаждения слитка в ЗВО с использованием его математической модели.

1.4.2. Статические и динамические способы управления охлаждением.

1.5. Выводы по главе 1.

Глава 2. Разработка физической и математической модели динамики движения хладагента при форсуночном способе охлаждения слитка в ЗВО, разработка алгоритмов идентификации модели и компьютерного исследования эффективности использования охлаждающего агента (воды).

Введение к главе 2.

2.1. Математическое описание динамики охлаждающей воды в ЗВО МНЛЗ [91].

2.2 Математические зависимости для оценки эффективности охлаждения.

2.3. Идентификация математической модели поведения динамики охлаждающего агента в ЗВО и исследование эффективности работы форсуночного охлаждения слитка.

2.3.1. Анализ математического описания для моделирования динамики поведения охладителя на поверхности слитка.

2.3.2. Идентификация математической модели с помощью лабораторной установки (физической модели).

2.4. Выводы по главе 2.

Глава 3. Новый способ и устройство управления процессом охлаждения слитка на основе контактного метода съема тепла и разработка математической модели модернизированного процесса охлаждения слитка в ЗВО.

Введение к главе 3.

3.1. Модернизированные способ и средство охлаждения слитка.

3.2. Разработка математической модели модернизированного способа управления процессом охлаждения слитка в ЗВО.

3.3. Параметрическая идентификация модели модернизированного управления процессом охлаждения слитка в ЗВО МНЛЗ.

3.4. Выводы по главе 3.

Глава 4. Разработка адаптивной системы автоматического управления (АСАУ) модернизированным охлаждением слитка.

Введение к главе 4.

4.1. Анализ ЗВО как объекта управления.

4.2. Разработка адаптивной системы автоматического управления (АСАУ) модернизированным процессом роликового охлаждения слитка в ЗВО-Р.

4.3. Описание структуры и функционирования контроллера контактного охлаждения слитка.

4.3.1. Описание структуры и функционирования блока регулирования работы охлаждающего ролика.

4.3.2. Принцип настройки локального(ых) регулятора(ов).

4.4. Описание структуры и функционирования блока управления температурным профилем движущегося слитка-сляба.

4.5. Выводы по главе 4.

Анализом состояния техники в наиболее технически развитых странах установлено, что традиционно применяемые форсуночные способы управления процессом охлаждения крупных стальных слитков непрерывного литья в МНЛЗ (радиального типа) базируются на использовании математических моделях, основные параметры которых нестационарны, исходные параметры для расчета и формирования управляющих воздействий имеют существенно нестационарный и вероятностный характер.

Например, площадь факела, форсунки, через которые подается хладагент на поверхность слитка, существенно зависит от давления или расхода хладагента, а параметры лунки с жидкой сталью внутри кристаллизирующего металла вообще не контролируется в процессе непрерывного движения слитка. Принятые для моделирования коэффициенты теплопередачи изменяются в широких пределах из-за контакта хладагента с растворенными солями, взвесями, пылью, нефтепродуктами и окалиной, что в свою очередь может привести к полной потере управляемости процессом охлаждения слитка и авариям на МНЛЗ и снижению производительности последнего. Известно также, что расход охлаждающего агента при форсуночном способе значительно больше, чем теоретически требуется, т.е. велики расходы электроэнергии на перекачку хладагента через форсунки.

Кроме того, до настоящего времени не изучены закономерности движения хладагента (воды и др.) на поверхностях слитка, в частности, при достижении определенных расходов воды подаваемых через форсунки (форсуночное охлаждение), температура поверхности слитка или темп его охлаждения становится нечувствительным и изменению расхода воды -управляющего воздействия. Наличие перечисленных факторов приводит к значительному количеству получаемых из МНЛЗ стальных заготовок — особенно крупных заготовок - слябов для прокатных станов 5000.

Безусловно, в условиях выхода России на мировой рынок с проектами прокладки газо-нефтепроводных стальных труб крупного размера, задача повышения качества и их снижения себестоимости приобретает особую актуальность.

По мнению автора, отмеченная задача наиболее экономично и быстро может быть решена за счет актуальной задачи модернизации принципов управления процессом охлаждения слитка в динамике движения его вдоль технологической оси МНЛЗ, повышения информативности процесса и на их базе - создание прогрессивной системы автоматического управления (САУ).

Таким образом, актуальность решения задачи модернизации информационной части и принципов построения САУ процессом охлаждения непрерывно-литого стального слитка — сляба обусловлена значительным объемом брака до 20% заготовок из МНЛЗ, их неконкурентоспособностью и антисанитарными условиями обслуживания средств КИП и автоматики, а также низких сроков их службы.

Цель работы: исследование и модернизация способов и средств автоматического контроля технологических параметров и управления процессом охлаждения стальных слитков в зоне вторичного охлаждения МНЛЗ, обеспечивающих снижение объема некондиционных заготовок, расхода хладагента, улучшение санитарно-гигиенических условий обслуживания МНЛЗ и повышение ее производительности за счет управляемости и контролируемости процесса охлаждения слитка.

Решение сформулированной актуальной научно-технической задачи и достижение цели работы, обеспечивается:

• созданием физической и математической модели динамики движения охлаждающей жидкости при традиционном форсуночном способе подачи на поверхность слитка в ЗВО, разработкой алгоритмов ее идентификации и исследованиями закономерности эффективного использования форсуночного охлаждения за счет изменения охлаждающей жидкости (воды и т.д.);

• предложением нового способа и устройства охлаждения слитка на основе выдвинутой автором идеи прямого контроля в реальном времени коэффициента теплоотдачи слитка охлаждающему агенту в зоне ЗВО и других ранее неконтролируемых параметров состояния объекта;

• разработкой: математической модели процесса охлаждения слитка новым способом и алгоритмом идентификации этой модели; алгоритм формирования управляющих воздействий по новому способу и устройству теплосъема со слитка и алгоритма функционирования компьютерного моделирования процесса взаимодействия охлаждающего агента с поверхностями слитка в ЗВО в условиях неконтролируемых нестационарных возмущений;

• на основе модернизированных способов и средств теплосъема, разработать новые математические модели и алгоритмы, разработать САУ процессом охлаждения слитка, обеспечивающей качество готовой заготовки, улучшение санитарно-гигиенических условий обслуживания, снижение расхода охлаждающего агента и расхода электроэнергии на его транспортировку, а также повышение безаварийности и производительности МНЛЗ;

• испытаниями подтвердить эффективность и работоспособность модернизированной САУ с новыми алгоритмами и математическими моделями ее функционирования.

Автор выносит на защиту:

• математическую и физическую модели динамики движения охлаждающего агента при форсуночном охлаждении крупного стального слитка в ЗВО МНЛЗ и результаты исследования на них закономерностей использования хладагента и зоны изменения управляющих воздействий;

• новые способ и средства охлаждения слитка в ЗВО МНЛЗ;

• методологию математического моделирования нового процесса охлаждения слитка в ЗВО и математические зависимости для непрерывного контроля коэффициентов теплосъема и интенсивности охлаждения движущегося слитка;

• алгоритмы динамического компьютерного моделирования и идентификации математической модели модернизированного способа охлаждения слитка;

• структуру адаптивной САУ процессом охлаждения крупного стального слитка (сляба) в ЗВО и результат имитационного его моделирования.

Научная новизна работы состоит в следующем:

• впервые разработаны: физическая и математическая модели динамики движения охлаждающего агента (воды) при форсуночном охлаждении слитка в ЗВО МНЛЗ; алгоритмы идентификации математической модели и работы комплексного моделирования;

• экспериментальными и теоретическими исследованиями выявлено, что подача хладагента через форсунки на поверхность крупного слитка образует ламинарный теплонепроводный поток нагретого хладагента, резко снижающий чувствительность теплосъема к изменению управляющего воздействия - расхода воды и обуславливает снижение к.п.д. использования хладагента на (30 - 40)%;

• впервые установлено, что процессом охлаждения слитка можно управлять только в узком диапазоне изменения форсуночного охлаждения;

• впервые разработаны новый способ и средства охлаждения слитка в ЗВО, заключающиеся в том, что охлаждающий агент подают давлением через направляющие ролики МНЛЗ, выполненные полыми и заполненные медными шариками, создают тем самым турбулентный поток охлаждающего агента, непрерывно измеряют температуру входного и выходного потока и по их разнице определяют в реальном времени фактические значения коэффициентов теплосъема, а по разнице температур выходных потоков хладагента из соседних полых роликов непрерывно определяют границы жидкой фазы слитка;

• впервые использован метод многозонного разбиения поперечного сечения слитка при разработке математической модели модернизированного роликового охлаждения слитка, обеспечивающая расчет материальных и тепловых потоков в сечениях слитка при его непрерывном двиении вдоль технологической оси МНЛЗ с учетом реальных значений коэффициентов теплосъема и интенсивности охлаждения слитка;

• на основе модернизированного способа охлаждения крупногабаритных непрерывнолитых слитков, создана адаптивная САУ, в состав структуры которой входят алгоритм управления температурным профилем слитка-сляба в ЗВО-Р и идентификатор разработанных моделей процесса охлаждения слитка полыми роликами с турбулентным потоком хладагента, выполняющий функции наблюдения и адаптации системы по результатам прямого контроля значений коэффициентов теплосъема в реальном времени движения слитка, а также непрерывного контроля размера границы жидкого и кристаллического состояния металла в слитке.

Практическая ценность работы.

Созданные математическая и физическая модели форсуночного охлаждения слитков в ЗВО и алгоритм ее идентификации позволяют определить эффективность использования хладагента для конкретной МНЛЗ, а также научно обоснованное принятие решения о необходимости ее модернизации и оценки неэффективных зон управления процессом охлаждения слитка форсуночным охлаждением.

Предложенная модернизация роликового способа охлаждения позволяет практически полностью снять антисанитарные условия обслуживания процесса охлаждения крупных и малых слитков, обеспечивает переход от вероятностных методов управления процессом охлаждения к точным методам — с контролем основных параметров управляемого процесса, за счет адаптации системы управления повышать точность в 2,5 раза, что исключает возможность появления трещин и других дефектов на слитке - значительно снизить брак по его качеству. Снизить расход хладагента, стабилизировать его теплосъемные характеристики за счет отсутствия контакта с солями, пылью, нефтепродуктами и турбулентности потока в зоне съема тепла. Последние факторы безусловно обеспечивают снижение электроэнергии за счет отсутствия транспортировки не эффективного (на 30 — 40)% использования хладагента, а также сокращения его за счет испарения при контакте с горячим слитком.

Предложенный в работе прямой и достаточно простой контроль границы жидкой и кристаллизовавшейся части металла в слитке исключают опасные аварийные ситуации на МНЛЗ и расширяет возможности увеличения ее производительности.

Созданная адаптивная САУ после заполнения ее базы знаний по результатам длительной эксплуатации может дополнительно выполнять качество тренинговой системы.

Внедрение результатов.

Проведено испытание адаптивной САУ математических моделей и алгоритмов в имитационном режиме на опытной площадке ЗАО «КонСОМ СКС». Используются при подготовке специалистов в ВУЗах и в проектах модернизации МНЛЗ №1 и №4 на ОАО «ММК» и на ЮМЗе.

Методы исследования.

Классические и авторские методы построения математических методов, идентификация их численными и экспериментальными методами, и построением алгоритмов на основе зависимостей полученных фундаментальными исследованиями автора с последующей проверкой их эффективности в составе испытанных адаптивных САУ.

Достоверность результатов.

Обеспечивается строгостью применения математического аппарата, теорией кристаллизации, ТАУ и подтверждается результатами численного и имитационного моделирования, а также испытаниями на физических моделях и патентами на изобретения России.

Апробация работы.

Результаты диссертации докладывались и обсуждались на 5-ти международных и всероссийских конференциях и научно-практических семинарах (приведены в составе источников литературы).

Публикации.

По теме опубликовано 12 работ, в том числе, в изданиях входящих в перечень ВАК 3 работ и 3 патентов на изобретения России.

Диссертация состоит из 4-х глав, заключения, списка литературы, актов и Протоколов об использовании результатов.

Личный вклад соискателя.

Основные положения выносимые на защиту, новые математические модели, алгоритмы, основные подходы к построению адаптивной САУ процессом охлаждения и результаты имитационного моделирования принадлежат соискателю. Изобретения созданы с его творческим участием на базе результатов исследований соискателя.

Общие выводы по работе

1. Из анализа состояния техники в области управления процессом охлаждения непрерывнолитых слитков в ЗВО следует, что: информационное обеспечение этого процесса недостаточно изучено; существующие математические модели и способы управления основаны на вероятностных технологических и управляющих параметрах, что не позволяет реализовать САУ, обеспечивающих получение качественных заготовок, т.е. требуется коренная модернизация как информационной части, так и управляющей части системы автоматического управления (САУ) охлаждением слитка в зоне вторичного охлаждения (ЗВО) МНЛЗ.

2. Впервые разработаны: физическая и математическая модели динамики движения охлаждающего агента (воды) при форсуночном охлаждении слитка в ЗВО МНЛЗ; алгоритмы идентификации математической модели и функционирования компьютерного моделирования.

3. Исследованиями на разработанной математической модели доказано, что форсуночный способ управления процессом охлаждения имеет ранее не выявленный существенный недостаток, а именно - подача хладагента через форсунки на поверхность слитка образует ламинарный теплонепроводящий поток нагретого хладагента между направляющими роликами, который снижает к.п.д. использования охлаждающего агента до (30 — 40)%. Кроме того, подтверждена идея автора о том, что использование форсуночного способа охлаждения позволяет регулировать величину расхода охлаждающего агента на процесс охлаждения в ЗВО только в узких пределах, не всегда соответствующих требованиям обеспечения равномерности распределения охладителя на поверхности слитка из регламентных условий обеспечения интенсивности процесса охлаждения слитка в ЗВО, т.е. качество заготовки не всегда может быть обеспечено при форсуночном охлаждении.

4. Разработаны новые способ и средства охлаждения слитка в ЗВО МНЛЗ, заключающиеся в том, что охлаждающий агент (холодная вода, жидкий азот, и др.) подают под давлением через направляющие ролики МНЛЗ, выполненные полыми и заполненные медными шариками, и создают тем самым турбулентный поток охлаждающего агента, измеряют температуру входного и выходного потока и по ним непрерывно и непосредственно определяют фактические значения коэффициентов теплосъема со слитка, а по разнице температур выходных потоков соседних роликов определяют границы жидкой фазы слитка.

5. Разработана математическая модель модернизированного способа охлаждения слитка в ЗВО, при которой впервые использован принцип многозонного разбиения поперечного сечения слитка, обеспечивающая расчет материальных и тепловых потоков в сечениях слитка при его движении вдоль технологической оси МНЛЗ и непрерывном контроле фактических значений коэффициентов теплосъема и интенсивности охлаждения слитка.

6. Впервые разработаны алгоритм динамического компьютерного моделирования процесса роликового охлаждения и методология процедуры динамической идентификации модели модернизированного процесса охлаждения слитка при его непрерывном движении вдоль технологической линии МНЛЗ.

7. Впервые, на основе модернизированного способа охлаждения крупногабаритных непрерывнолитых слитков в МНЛЗ, создана 3-х контурная АСАУ, в структуру которой включен многокоординатный идентификатор процесса охлаждения слитка полыми роликами с турбулентным потоком охлаждающего агента, выполняющий функции наблюдения и адаптации системы по результатам прямого контроля значений коэффициентов теплосъема в реальном времени движения слитка, а также непрерывного контроля размера границы жидкого и кристаллического состояния металла в слитке.

8. Впервые доказано имитационным моделированием, что реализация созданной АСАУ, обеспечивает повышение точности управления в 2,5 раза при выполнении заданной или регламентной траектории охлаждения слитка в ЗВО-Р, удовлетворяющего условиям получения качественных крупных стальных заготовок, т.е. снизить количество бракованных непрерывнолитых заготовок в 1,5-2 раза (рис. 4.15).

Заключение и общие выводы по диссертационной работе

В результате проведенного анализа мировой теории и практики управления процессом охлаждения слитка в ЗВО МНЛЗ установлено, что применение форсуночного охлаждения имеет достаточно ограниченную зону изменения основного управляющего воздействия - расхода воды на форсунки. Характеристики факелов форсунок и охлаждающего агента существенно нестабильны, наблюдаемость и контролируемость, а некоторых параметров объекта управления вообще невозможна. Имеющиеся математические модели имеют только вероятностные характеристики. Поэтому, в настоящее время получение качественных заготовок, особенно крупных слябов для трубопроводов большого размера, - проблематично.

В результате разработанных в диссертации математических моделей на основе новых методов, их построения и модернизированных способов охлаждения слитка в ЗВО, автором предложены методы прямого непрерывного контроля некоторых параметров и алгоритмов, важных для построения САУ, придать им свойства адаптации и накопления знаний в реальном масштабе времени.

Имитационным и физическим моделированием в работе показано, что совокупность решенных автором вопросов позволила достаточно эффективно решить актуальную научно-техническую задачу создания САУ процессом охлаждения крупного слитка в ЗВО и устранить основные причины брака непрерывнолитых заготовок и снизить расход хладагента на 30 - 40 %, а также устранить многие негативные факторы в работе форсуночного охлаждения, и обеспечить точность управления процессом охлаждения крупных слитков в ЗВО на 2,5 раза, что позволяет существенно (ориентировочно в 2 раза) снизить объем некондиционных заготовок на выходе МНЛЗ.

1. Бровман М.Я. Непрерывная разливка металлов. — М.: «ЭКОМЕТ», 2007.-484 с.

2. Лукин С.В., Плашенков В.В., Образцов М.А., Зимин С.А., Шалкин А.П. Исследование теплоотдачи в зоне вторичного охлаждения сортовой машины непрерывного литья заготовок // Изв. Вузов «черная металлургия», №1, 2009г., с. 47-51.

3. A. Warren, W.J. Boettinger, С. Beckermann, and A. Karma. Phase-field simulation of solidification Annu. Rev. Mater. Res. 2002. 32:163 194.

4. X. Tong, C. Beckermann. A diffusion boundary layer model of microsegregation Journal of Crystal Growth 187 (1998) 289302.

5. B.G. Thomas, «Continuous Casting: Modeling,» The Encyclopedia of Advanced Materials, (J. Dantzig, A. Greenwell, J. Michalczyk, eds.) Pergamon Elsevier Science Ltd., Oxford, UK, Vol.2, 2001, 8p., (Revision 3, Oct. 12, 1999).

6. Bogdan Filipi, Erkki Laitinen Model-Based Tuning of Process Parameters for Steady-State Steel Casting // Informática 29 (2005) 491 496.

7. W.R. Irving: Continuous Casting of Steel, Institute of Metals, London, 1993, pp. 182-85.

8. Prof. John Campbell's Ten Rules for Making Reliable Castings 2005 May JOM: p.19.

9. R. Dautov, R. Kadyrov, E. Laitinen, A. Lapin, J. Pieska, V. Toivonen on 3d dynamic control of secondary cooling in continuous casting process Lobachevskii Journal of Mathematics Vol. 13, 2003, 3-13.

10. S.E. Royzman Shrinking stresses in a solidifying continuous slab Steel Technology International. 2000: 123-130.

11. S. Mazumdar and S.K. Ray. Solidification control in continuous casting of steel Sadhana, Vol.26, Parts 1 & 2, February April 2001, pp. 179 - 198.

12. Буланов JI.B., Корзункин Л.Г., Парфенов Е.П., Юровский В.Ю., Авдодин

13. B.Ю. Машины непрерывного литья заготовок. Теория и расчет. // Под общей редакцией Шалаева Г.А. Екатеринбург: Уральский центр ПР и рекламы, 2003, с.320.

14. Тавадзе Ф.Н. и др.. Основные направления развития процесса непрерывного литья // М: Наука. 1982. С. 217.

15. Парфенов Е.П., Смирнов А.А. Об управлении вторичным охлаждением слитка при работе МНЛЗ по динамическому режиму // Сталь. 1996. №7.1. C.21 -22.

16. Парфенов Е.П., Смирнов А.А., Антонов А.А. Вторичное охлаждение непрерывнолитых заготовок в переходных режимах: Труды второго конгресса сталеплавильщиков / М. 1994. С. 317 — 318.

17. Парфенов Е.П., Смирнов А. А., Кошкин А.В., Корзунин Л.Г. Динамическая система вторичного охлаждения для машины непрерывного литья заготовок // Металлург. 1999. №11. С.53 — 54.

18. Френкель Я.Н. Кинетическая теория жидкостей. М.: Наука. 1975. -С. 158.

19. Попандопуло И.К., Михневич Ю.Ф. / Непрерывная разливка стали: Учебник для СПТУ М.: Металлургия, 1990 - 296 с.

20. Ray S.K. 2001 Effect of chemistry and solidification behaviour on quality of cast slabs and rolled products of stainless steel. J. Mater. Performance (accepted).

21. Ray S.K., Mukhopadhyay В., Bhattacharyya S.K. 1996 effect of chemistry on solidification and quality of stainless steel. Presented at Annu. Tech. Mtg. of Indian Inst. Metals, Jamshedpur, 14-17 Nov. 1999/

22. Szekeres E.S. 1996 Overview of mould oscillation in continuous casting. Iron Steel Eng. July: 29 37.

23. Sengupta I., Tomas B.G. and Wells M.A. The Use of Water Cooling during the Continuous Casting of Steel and Aluminum Alloys / Metallurgical and materials transactions A.

24. Lodin В., Laustsen Т.К., Kjaer A., Weiss J., Preteel H., Juza P. Slab caster automation upgrade at dansteel, denmark. Revue de Metallurgi, 2000, 97(6): 753 -761 (in France).

25. Галенко П.К. Дендритное и зеренное структурообразование при компьютерном моделировании переохлажденных сплавов // Проблемы кристаллизации сплавов и компьютерное моделирование. — Ижевск: 1990. — 276 с.

26. Девятов Д.Х., Демиденко JI.JI. Оптимальные параметры зоны тепловой обработки непрерывнолитого слитка в MHJI3 // Изв. Вузов. «Черная металлургия». 1995. - № 2. - С. 6264.

27. Демиденко JI.JI. Совершенствование процесса охлаждения непрерывнолитых слябов с целью обеспечения прямой прокатки: Дис. канд. техн. наук. — Магнитогорск: МГТУ, 1999. 130 с.

28. Евтеев Д.П., Колыбанов И.Н. Непрерывное литье. М.: Металлургия, 1984.-218 с.

29. Емельянов В.А. Тепловая работа машин непрерывного литья заготовок. -М.: Металлургия, 1988. 144 с.

30. Шестаков H.H., Калягин Ю.А., Лукин C.B. // Металлы. 2003. № 5. С. 22-25.

31. Шестаков Н.И., Калягин Ю.А., Манько О.В. и др. // Изв. Вузов «Черная металлургия», 2003. №3, с. 59-61.

32. Л.Л. Демиденко, Ю.А. Демиденко. Математическое моделирование охлаждения непрерывнолитого слитка с использованием зоны теплоизолирования // Известия Челябинского научного центра, вып. 1 (14), 2002. С. 3639.

33. Лапотышкин Н.М., Лейтес A.B. Трещины в литых слитках. М.: Металлургия, 1969. - 111 с.

34. Лукин C.B., Мухин В.В., Осипов Е.Б. и др. // Изв. Вузов «Черная металлургия». 2008. № 5. С 31 35.

35. Лисиенко В.Г., Самойлович Ю.А. Теплотехнические основы технологии и конструирования машин непрерывного литья заготовок. — Красноярск: Изд-во Красноярск. Ун-та, 1986. 327 с.

36. Лисин B.C., Селянинов A.A. Модели и алгоритмы расчета термомеханических характеристик совмещенных литейно-прокатных процессов: науч. изд. -М.: Высшая школа, 1995. 144 с.

37. Bast J., Bouhouche S. Mathematishe modellierung einer strangiebanlage. Freiberger Forschungshefte, Automatisierung in der Montanindudtrie Freiberg Germany A839,1997. 37 50 (in France).

38. Математическое моделирование термонапряженного слитка / В.В. Белоусов, Л.И. Круптман, Ф.В. Недопекин и др.// Теоретическая и прикладная механика. — Киев: Техника, 1987. Вып. 18. — С.123 — 127.

39. Моисеев Н.Н., Иванилов Ю.П., Столяров Е.М. Методы оптимизации. -М.: Наука, 1978.

40. Мищенко И.О., Дуб А.В., Макарычева Е.В., Ламухин A.M., Ордин В.Г. Моделирование и оптимизация температурного поля непрерывнолитого слитка // Известия вуз. «Черная металлургия». — 2006. — №3. С.15 - 21.

41. Моделирование и оптимизация режимов затвердевания и напряженного состояния непрерывного слитка / Клявинь Я.Я., Позняк А.А., Якубович Е.А. // Гидромех. И тепломассообмен при получ. матер. — М.:.1990. — С.178 — 191.

42. Недопекин Ф.В., Белоусов В.В., Солонар А.Е. Математическое моделирование термоупругих напряжений в затвердевающем стальном слитке // Промышленная теплотехника, 1988. Т.10, №1. - С.48 -52.

43. Недопекин Ф.В., Бородин B.C., Белоусов В.В. Донецкая школа моделирования гидродинамики и тепломассопереноса в металлургических процессах // Кристаллизация и компьютерные модели: Тр. V Междунар. Науч.-техн. Конференции. Ижевск, 1990. — 276 с.

44. Li С., Thomas B.G.: Proceedings of the Brimacombe Memorial Symposium. Vancouver. ВС, Oct 1 4, 2000. TMS, Warrendale, PA. 2000, pp. 595 - 611.

45. Sengupta J., Cockcroft S., Maijer D., Wells M., Larouche A.: Metall. Mater Trans. B, 2004, vol. 35B, pp. 523 40.

46. Sengupta J.: Ph.D. Thesis, University of British Columbia, Vancouver, 2002.

47. Huang X., Thomas B.G. and Najjar F.M.: Metall. Mater Trans. B. 1992, vol. 23B, pp. 339 56.

48. Baker P.W. and McGiade P.T.: in Light Metals 2001, J.L. Anjier, ed., TMS. Warrendate, PA, 2001, pp. 855 62.

49. Ткаченко B.H., Иванова А.Л. Анализ температурных полей криволинейной МНЛЗ на основе математического моделирования // Материалы 3-ей международной научно-практической конференции.

50. Прогрессивные технологии в металлургии стали. Донецк: ДонНТУ. — 2007. — С. 242 249.

51. Ткаченко В.Н. Математическое моделирование, идентификация и управление технологическими процессами тепловой обработки материалов. Издание НАН Украины. Институт прикладной математики и механики. Том 13. Киев. «Наукова думка», 2008. С. 243.

52. Bouhouche S., Lahreche M., Bast J. Control of Heat Transfer in Continuous Casting Process Using Neural Networks.

53. Bouhouche S. Contribution to Quality and Process Optimisation Using Mathematical Modelling Ph.D. dissertation., Institute fur Maschinenbau, 2002.

54. Девятов Д.Х. Математическое моделирование и оптимальное управление в металлургии. Монография. Магнитогорск: ГОУ ВПО «МГТУ», 2007. -С.350.

55. Самойлович Ю.А. Микрокомпьютер в решении задач кристаллизации слитка. -М.: Металлургия, 1988. 182 с.

56. Генкин А.Л. Оптимизация температурно-скоростного режима горячей прокатки полос: модели, методы, системы // Диссертация на соискание д.т.н. ИПУ РАН, М. 2009г.

57. Скрябин В.Г. Математическое моделирование процессов для АСУ выплавки и разливки стали в системе стабилизации качества заготовок МНЛЗ // www/oracul.org.

58. Сладкоштеев В.Т., Ахтырский В.И., Потанин Р.в. Качество стали при непрерывной разливке. — М.: Металлургия, 1963. 230 с.

59. Соболев В.В., Трефилов П.М. Процессы тепломассопереноса при затвердевании непрерывных слитков. Красноярск: Изд-во Красноярск. Унта, 1984.-352 с.

60. Смирнов А.Н., Пилюшенко В.Л., Минаев А.А. / Машины непрерывного литья слябовых заготовок // Донецк: Дон НТУ, 2002. — 536 с.

61. Теория двухфазной зоны и ее применение к задачам непрерывного слитка / Борисов В.Т., Голиков И.Н., Манохин А.И., Уразаев Р.А. // Непрерывная разливка стали. М.: Металлургия, 1974. - № 2. - С. 5 — 15.

62. Теория квазиравновесной кристаллизации металлических сплавов / Борисов В.Т., Виноградов В.В., Ефимов В.А., Журавлев В.Т., Клявинь Я.Я. // Кристаллизация и компьютерные модели. Ижевск, 1996. - С.5 - 8.

63. Паршин В.М., Чертов А.Д. / Управление качеством непрерывнолитой заготовки // Сталь. 2005. №1, с. 20 - 29.

64. Чалмерс Б. Теория затвердевания / Пер. с англ. Алексеева В.А. М.: Металлургия, 1968. - 286 с.

65. Рутес B.C., Аскольдов В.И., Евтеев В.И. и др. // М.: Металлургия, 1971. -296 с.

66. Шмрга JI. Затвердевание и кристаллизация слитков / Пер. с чешек. Погребайло В.М. М.: Металлургия, 1985. - 248 с.

67. Pascon F., & al. Modélisation des phenomenes thermomecaniques dans une lingotiere de coulee continue, Mecanique Industrielle, vol. 1, pp. 61 70, (2000).

68. Patrick В., & al. Practical Aspects of the Design, Operation and Performance of Caster Spray Systems, La Revue de Metallurgie-CIT, vol.4, pp. 383 390, (2001).

69. Sahoo P.P., Basu S., Use of a Multisensor Techniquer to Monitor the Mould Oscillation in a Continuous Billet Caster, IS1J International, vol.46, №2, pp. 219 -225, (2006).

70. Schwerdtfeger K., Heat Withdrawal in the Mold in Continuous Casting of Steel. Review and Analysis, Steel Research int., vol.77, № 12, pp. 911 920, (2006).

71. Thomas B.G. Modeling of continuous casting of steel past, present and future, Metallurgical and Materials Trans. B, vol.33B, p.795, (2002).

72. Lee J.E., & al. Prediction of cracks in continuously cast steel beam blank through fully coupled analysis of fluid flow, heat transfer and deformationbehavior of solidifying shell, Metallurgical and Materials Trans. A, vol.31 A, p.225, (2000).

73. Суков С.Ф., Бояров Д.В. (Украина, Донецк, ДонНТУ) Комплексная автоматизированная система локального управления технологическими процессами в МНЛЗ, 2007. с. 174.

74. Карлинский С.Е. направления развития MHJ13 ведущих зарубежных фирм // М.: Изд. ЦНИИТЭИТЯЖМАШ, 1987. 44 с.

75. Самойлович Ю.А. и др. Тепловые процессы при непрерывном литье стали. М.: Металлургия, 1982. С. 152.

76. Карабутов H.H. Структурная идентификация систем: Анализ информационных структур. М.: Книжный дом «Либроком». 2009. - 176 с.

77. Дюдкин Д.А. Качество непрерывнолитой стальной заготовки // Киев: Техника. 1988.-253 с.

78. Таке К.Г. Кондуктивное электромагнитные перемешивание на МНЛЗ // М.: Черные металлы. 1981. №2. - С. 20 - 22.

79. Патент RU №2185927 от 18.10.1999, кл. 7 В 22 D 11/22/ Кошкин A.B., Парфенов Е.П., Лобанов Е.П., Смирнов A.A., Куроедов В.Д., Маевский В.В., опубл. 27.07.2002 Бюл. № 21.

80. Патент RU №2232666 от 24.07.2003, кл. 7 В 22 D 11/22, 11/124/ Лукин C.B., Калягин Ю.А., Орлов A.A., Шестаков Н.И., Манушин A.A., Габелая Д.И., Солдатов C.B., Синицин H.H., Цветков А.Д., Богданов C.B., опубл. 20.07.2004 Бюл. №20.

81. М. Яухола, Э. Кивеля, Ю. Конттинен, Э. Лайтенен и С. Лоухенкилпи. Динамическая модель системы охлаждения вторичной зоны для машин непрерывного литья заготовок // Сталь. 1995. №2. С.25 — 29.

82. В.Ю. Авдонин, Л.В. Буланов, H.A. Юровский, Е.П. Парфенов, Л.Г. Корзунин, А.Б. Дернягин, A.A. Смирнов. Система управления качеством непрерывнолитых заготовок // Сборник трудов конференций и семинаров Недели металлов в Москве 14-18 ноября 2005 г.

83. Буланов Л.В., Корзунин Л.Г., Парфенов Е.П., Юровский H.A., Авдонин В.Ю. Машины непрерывного литья заготовок. Теория и расчет. — Екатеринбург: Уральский центр Пр и рекламы «Марат», 2004. 320 с.

84. Патент РФ №2243062 от 04.11.2003г. кл. 7 В 22 D 11/22 / Авдонин В.Ю., Парфенов Е.П., Буланов Л.В., Корзунин Л.Г., Смирнов A.A., опубл. 27.12.2003г. Бюл.№36.

85. А.Е. Батраева, Б.Н. Парсункин, E.H. Ишметьев, С.М. Андреев, З.Г. Салихов, А.Ю. Светлов. Динамическое управление температурным состоянием заготовок MHJI3 // Известия вуз. «Черная металлургия». 2007. — №11.

86. Батраева А.Е. Оптимизация процесса управления охлаждением заготовок для получения заданного качества. Кандидатская диссертация. Магнитогорск, МГТУ им. Г.И. Носова. 2008.

87. Исаев О.Б. Создание комплексной технологии улучшения внутреннего строения непрерывнолитого сляба из низколигированных сталей. Докторская диссертация. Москва, ФГУП ЦНИИчермет им. И.П. Бардина. 2010 г.

88. Харсте К., Банненберг, Бегрман Б., Шпицер К. Оптимизация процесса непрерывного литья стали и наблюдение за его ходом // Черные металлы. 1993. №7. С. 16-25.

89. Масальский С.С., Селиванов В.Н. Оптимизация вторичного охлаждения непрерывнолитых слитков. Изв. Вузов «Черная металлургия». 2000. С.57.

90. Салихов З.Г., Ишметьев E.H., Газимов Р.Т., Салихов К.З. Математическое описание механизма использования охлаждающей воды в зоне вторичного охлаждения МНЛЗ // Изв. Вузов «Черная металлургия». 2010. №3. С. 59-62.

91. Лисиенко В.Г., Салихов З.Г., Гусев O.A. Моделирование объектов с распределенными параметрами на примере трехуровневых АСУ нагревом материала. Учебное пособие // Екатеринбург: УГТУ-УПИ. М.: МИСиС. 2004. -С.163.

92. Z.G. Salikhov, E.N. Ishmet'ev, R.T. Gazimov, and K.Z. Salikhov / Effective Use of Cooling Water in the Secondary Cooling Zone of a Continuous Casting Machine // Steel in Translation, 2010, Vol. 40, No 3, pp. 229 232.

93. Егоренков Д.Л., Фрадков А.Л., Харламов В.Ю. Основы математического моделирования. Построение и анализ модели с примерами на языке Matlab. — С.-Петербург: Изд-во Балт. гос. техн. ун-та. 1994.

94. Салихов З.Г., Газимов Р.Т., Салихов К.З. Теоретические основы компьютерного оценивания и управления осевой асимметрией макроструктуры сляба в зоне вторичного охлаждения МНЛЗ // Известия ВУЗов «Черная металлургия», 2010 г., №9, с.

95. Z.G. Salikhov, R.T. Gazimov, and K.Z. Salikhov / New method for cooling slabs in the secondary cooling zone of continuous casters that allows computer control of the slab crystallization process // Metallurgist, Vol. 54, Nos. 5 6, 2010, pp. 295-298.

96. Салихов З.Г., Газимов P.T., Салихов К.З. / Новый способ охлаждения слябов в зоне вторичного охлаждения МНЛЗ, обеспечивающий компьютерное управление процессом кристаллизации сляба // Металлург, 2010, №5. С. 50-52.

97. Вержбицкий В.М. Основы численных методов // М.: Высшая школа. 2005 840 с.

98. Корнейчук Н.П. Сплайны в теории приближений. М.: Наука. 1984. — 380 с.

99. Васильев Ф.П. Численные методы решения экстремальных задач. М.: Наука. 1988.

100. Бахвалов Н.С. Численные методы. М.: Лаборатория базовых знаний. 2001.

101. Салихов З.Г., Рутковский JI.A., Арунянц Г.Г. Системы оптимального управления сложными технологическими объектами. // М.: Теплоэнергетик, 2004 496 с.

102. Салихов З.Г., Рутковский A.JL, Арунянц Г.Г., Столбовскйй. Об одном методе повышения эффективности расчета динамических характеристик объектов управления // М.: ИЛУ РАН «Автоматика и Телемеханика», №4, 2005.-С. 60-99.

103. Салихов К.З. Исследование проблемы эффективного управления охлаждением слитка в зоне вторичного охлаждения MHJI3 // 65-е дни науки студентов МИСиС: международные, межвузовские и институтские научно-технические конференции, 2010, с. 597.

104. Салихов З.Г., Салихов К.З. Способ управления процессом обжига материала во вращающейся печи // Патент на изобретение №2249775. Бюлл. изобретений №10 от 10.04.2005.

105. Эйкхофф П. Основы идентификации систем управления. Оценивание параметров и состояния. Перевод с английского. — М.: Мир. 1975.

106. Лотоцкий В.А., Максимов Е.М., Валиахметов Р.Т., Бахтадзе H.H. Модели ассоциативного потока в производственных системах // Автоматизация в промышленности. М.: ИПУ РАН. №10. С.19 - 21.

107. Бахтадзе H.H., Лотоцкий В.А. Современные методы управления производственными процессами // Проблемы управления. ИПУ РАН. 2009. №3, с. 56 64.

108. Салихов З.Г., Ишметьев E.H., Щетинин А.П., Салихов К.З., Усачев М.В. Устройство контроля температуры в электродуговой печи. // Патент на изобретение России по заявке № 2009125355 от 03.07.2009 г. Решение Роспатента о выдаче патента от 27.01.2011г.

109. Соболев А.И., Приходько , Чернов П.П., Разносилин В.В., Сергеенко A.A. и др. Система автоматического регулирования плоскостности полос и температуры с использованием бесконтактных методов // М.: «Сталь» №3, 2009 г.

110. Соболев А.И. Разработка усовершенствованной системы управления главных электроприводов реверсивных обжимных станов диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук.