автореферат диссертации по металлургии, 05.16.05, диссертация на тему:Адаптурная матричная модель для повышения точности непрерывной сортовой прокатки

р г б

На правах рукописи

1 5 ¡.

Моллер Александр Борисович

АДАПТИРУЕМАЯ МАТРИЧНАЯ ШДОЕЬ ДЛЯ ПОВШЕНИЯ ТОЧНОСТИ НЕПРЕРЫВНОЙ СОРТОВОЙ ПРОКАТКИ

Специальность 05.16.05 "Обработка металлов давлением"

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Магнитогорск - 1996

Работа выполнена в Магнитогорской государственной горно-мэ-гаялургической академии им. Г.И.Носова.

Научный руководитель:

доктор технических наук Тулупов с.А.

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Шилов В.А.

Ведущее предприятие:

кандидат технических наук надшевич К. Л.

АО "Бедорецкий металлурги-чйский комбинат"(г.Белорецк).

Защита состоится "Щ" Х//_ 1996 г. в 15-00 на заседании диссертационного совета Д 063.04.01 в Магнитогорской государственной горно-металлургической академии им. Г.И.Носова по адресу: 455000, г. Магнитогорск, пр. Ленина. 38. .МГМА, малый актовый вал.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Магнитогорской государственной горно-металлургической академии им. Г.И.Носова.

Автореферат разослан " " X/ 1996 года

Ученей секретарь

диссертационного совета. /

кандидат технических наук ^/Ь ¿¿Ау' Селиванов в,н-

Общая характеристика работы

Актуальность работы. Новые высокоскоростные и высокоточные технологические процессы сортовой прокатки являются чрезвычайно чувствительными к разного рода изменениям технологических факторов. Поэтому в инфраструктуре большинства металлургических предприятий СНГ современные станы не всегда обеспечивают стабильность технологического процесса и качественные показатели проката. Вместе с тем, применение существующих систем управления, в частности, системы минимальных натяжений позволяет эффективно стабилизировать технологический процесс формоизменения в калибрах лишь в крайне узком диапазоне отклонений поперечных размеров профиля (5-8%. плошдци сечения). На практике имеют место более существенные отклонения, вызванные колебаниями технологических параметров присатки. При этом вачсный технологический параметр - межвалковый зазор в отличие от скорости прокатки не используется для оперативной подстройки калибров о целью стабилизации формоизменения.

В диссертации найдены и представлены следующие решения:

- разработана адаптируемая модель регулирования поперечного сечения профиля целенаправленным изменением межвалкового зазора;

- алгоритм работы модели приведен к схеме, которая позволит применить модель в автоматизированном процессе настройки стана в реальном масштабе времени;

- обеспечена возможность совместного использования разработанной адаптируемой математической модели настройки стана с имжци-¿ися способами регулирования в рамках единой системы управления. Считывая вышесказанное диссертационная работа является актуальной.

Цель работы. Создание универсальной математической модели ¡астройки стана, адаптируемой к различным варианте« компоновки

оборудования, схем калибровки и изменения технологических параметров при прокатке профилей простой формы в результате целенаправленного изменения межвалковых зазоров. Разработка принципов объединения способов стабилизации формоизменения в единую систему повышения стабильности размеров поперечного сечения профиля.

Научная новизна. На базе ыатрично-статистической модели формоизменения в паре калибров впервые составлено матричное уравнение, позволяющее рассчитать формоизменение по стану с любым количеством клетей.

Доказана достаточность однозначного представления калибра простой формы при его износе 1/4 симметричной частью.

На основании опытных данных определено и записано в виде-линейных уравнений взаимное влияние прелзла текучести и температуры прокатки на элементы матричного уравнения формоизменения на стане.

В рамках разработанной матричной модели стана предложен адаптируемый к станам различной компоновки алгоритм автоматизированной коррекции формоизменения при непрерывной сортовой прокатке целенаправленным подбора значении мвлвалковыл зазоров, рвиотаюи^й в реальном масштабе времени.

Разработан универсальный аналитический метод расчета контуров любых калибров простой формы, представленных в матричном ви-' де, при изменении величины меквалкового зазора.

Предложен новый критерий сценки калибровки - коэффициент технологичности настройки равный отноиенига суммарного отклонения профиля от заданного к суммарному изменению межвалковых зазров по клетям, компенсирующему это отклонение. Определена приоритетность влияния калибров неравноосного типа на формоизменение в клетях.

Аналитически определены диапазоны приоритетного использования управляющих факторов (скорости прокатки и межвалкового зазора)

- б -

в зависимости от степени заполнения калибров при совместном использовании разработанной модели с системой минимальных натяжений.

Практическая ценность. Разработан оценочный критерий - технологичность настройки. Созданы новые методики и алгоритмы для решения задач выбора калибровок и анализа технологических решений по настройке стана.

Выработаны самостоятельные варианты ("OFF LINE", "ON LINE") практической реализации адаптируемой математической модели настройки в зависимости от конфигурации стана и его технической оснащенности. В совокупности они представляют собой методику поэтапного внедрения разработанной модели в полностью автоматизированную систему управления.

На основе разработанной математической модели создана прикладная программа для IBM-совместимых компьютеров. Она позволяет моделировать формоизменение раската от первой до последней клети стана, определять количественное влияние основных технологических факторов при их возмущении и выдавать информацию по изменению параметров настроим (зазор, скорость), направленную на стабилизацию геометрических размеров профиля с заданной точностью.

Реализация предложенных режимов работы модели позволяет при проектировании, оценить и выбрать наиболее эффективный режим прокатки для конкретных условий работы; при внедрении, основываясь на данных первого приближения, обеспечить удовлетворительную стабилизацию размеров профиля; и при отлаженной работе стана создать условия для полного высокоэффективного автоматизированного управления прокаткой.

Реализация работы. На основе математической модели созданы и отлажены программные средства, разработаны практические режимы их использования. Итоги работы рассмотрены специалистами фирмы "Elp-

го.Аа" (Германия), дана положительная оценка предложенной математической модели настройки и разработанному способу ее использования совместно с системой регулирования минимальных натяжений.

Основные результаты работы переданы фирме Е1рго Ав для обоснованного сотрудничества с фирмой БКЕТ при проектировании новых и реконструкции действующих станов рада металлургических предприятий, в частности, в г.Макеевка, (Украина), г.Рыбница (Молдавия), г.Белорецк (Россия). Фирмой Е1рго АЗ, с использованием результатов работы, сформирован пакет, предлагаемых предприятиям систем управления для сортовых станов.

Прикладная программа и ее описание используются в учебном процессе кафедры ОВД МША в спецкурсе "Технология поцессоз про-" катки", подготовке курсовых заданий, длпломных проектов и работ.

Апробация работы. Основные положецкя работы изложены и обсуждены на Межгосударственных научно-технических конференциях: "Состояние и перспективы развития научно-техничесюто потенциала Южно-Уральского региона", Магнитогорск, 1994, " Проблемы развития металлургии Урала на рубеже XXI века", Ыагкптсгсрск, 1995, "Теория и технология процессов пластической дефорыации-96", Москва, 8-10 октября 1996г, на Международной научно-практической конференции "Новые ресурсосберегающие технологии и материалы", Челябинск 11-14 июня 1996, на регулярных научно-технических совещаниях со специалистами Е1рго (Германия) 1933-1996, на ежегодном конкурсе программных продуктов МГМЛ "Компыотер-96". Магнитогорск, 15 апреля 1996.

Публикации. Результаты работы отражены в 7 публикациях.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав- и заключения. Она содержит 1БЗ с. машинописного текста, 27 рис., табл., список литературы из 87 наименований и приложения.

Основное содержание^

1. Анализ известных моделей формоизменения в калибрах и современных способов стабилизации размеров профиля

Важным направлением развития сортопрокатного производства является улучшение качественных характеристик проката за счет совершенствования автоматических систем слежения и управления процессом.

Для определения пригодности существующих методик к решению задачи промышленного регулирования точности профиля был проведен обзор ряда способов теоретического представления процесса формоизменения. К ним относятся методы описанных прямоугольников Б.П.Бахтинова, приведенных сечений М.С.Мутьева, соответственной полосы А.Ф.Головина, В.С.Смирнова, А.К.Григорьева, эквивалентной полосы Ю.Б.Бахтинова и др., которые классифицируются как методы с использованием приведенных контурных моделей. .Известны тагсле методики Бахтинова Б.П., Литовченко Н.В., Мутьева М.С., Курдюмо-вой В.А., разработанные на основе эмпирических зависимостей. Преимуществом этих методик является их простота. К недостаткам можно отнести отсутствие механизма целенаправленного изменения контуров калибров и возможности учитывать влияние колебаний технологических параметров (износ калибров и т.п) на конечное формоизменение.

Расчеты результатов конечного формоизменения в калибрах простой формы по формулам, полученным методами математической статистики, используются в работах В.Т.Жадана, В.С.Берковского. Однако эти расчеты не позволяют учитывать влияние элементов [калибров, а, следовательно, работа с вытяжными калибрами нетрадиционной формы не представляется возможной.

Усложнение задач, поставленных перед разработчиками (салибро-вок, связанное с влияйием многообразия факторов технологического

процесса на формоизменение металла, а также с необходимостью оптимизации и разработки САПР, повлекли за собой усложнение подхода к их решению. В работах В.К.Смирнова, В.А.Шилова, В.К.Воронцова, Г.Я.Гуна, А.Н.Скороходова и др. задачи о деформации металла в калибрах решены с привлечением механики сплошных сред.

Трудности, с которыми встретились исследователи и пользователи упомянутых методик - проблема достоверности задания граничных условий, точность получ-. чных результатов, сложность учета элементов формы калибров и задаваемого сечения, значительное время расчета и вынужденное уменьшение числа варьируемых параметров.

Признавая методы решения задач калибровки валков, основанные на принципах механики сплошных сред, как стратегически важное направление нельзя не отметить, что для целого класса задач, являющихся важными и актуальными, дсшны развиваться направления, создающие предпосылки для появления работоспособных моделей, отражающих действительные возмущения технологических параметров.

Методика, разработанная Тулуповым С.А., Курдюмовой В.А., основанная на расчете средних коэффициентов формоизменения в калибрах, позволяет рассчитывать параметры формоизменения с учетом особенностей элементов их оформления при конкретных значениях технологических параметров. Но в методике нет способа учета целенаправленного изменения элементов контуров калибров.

Необходимость решения задач АСУ ТП ставит вопрос о разработке достаточно простых моделей формоизменения в вытяжных калибрах, которые учитывали бы многообразие факторов процесса прокатки (форму и элементы калибра и задаваемого сечения, межклетевые условия, характеристики свойств деформируемого материала, и т.п), при необходимости определяли регулирующее воздействие и позволяли работать в реальном масштабе времени.

Задача создания модели регулирования размеров профиля особо

остро стоит из-за наличия вон развитого уширения и их специфического влияния (многократное обжатие) на процесс формоизменения.

Ввиду отсутствия моделей корректировки режима прокатки в результате изменения межвалкового зазора автоматизированное регулирование профиля в ответ на возмущение технологических параметров практически не осуществляется без ухудшения качества геометрии. Поэтому системы регулирования, предложенные Российскими и зарубежными фирмами, в большинстве своем, рассчитаны на жесткое соблюдение исходной (проектной) технологии. Данное обстоятельство лишает созданные системы универсальности и ограничивает возможность применения этих разработок на разных прокатных станах.

Среди фирм и ваводов, которые разрабатывают и изготовляют прокатное оборудование сортовых станов и имеют наибольший опыт работы, можно перечислить SCHLOMANN-SIEMAG, НКШ, DANIELI, SKET, ABB. Они осуществляют активный поиск технических решений по увеличению надежности работы основных (деформирующих и приводных) и вспомогательных (следящих и регулирующих) узлов прокатных станов.

На ранее построенных станах нашел применение такой способ регулирования профиля, как прокатка с натяжением Этот способ частично стабилизирует прокатку, а,контрольные параметры легко поддаются измерению . и регулировке. Но такой подход к регулированию профиля влечет за собой неизбежные издержки ("переполненные концы", "утянутая середина") при переходных режимах.

Другим способом компенсации влияния различных факторов при непрерывной прокатке является прокатка с минимальными натя;,.ениами между клетями. Это очень прогрессивный'метод стабилизации процесса, направленный на повышение точности проката, характеризующийся отсутствием утянутых и переполненных участков раската. Использование этого способа регулирования затруднено гаэможностьга значительного отклонения технологических факторов, что приводит к

быстрому использованию всего диапазона синхронного регулирования скоростью и нарушению режима прокатки с минимальным натяжением, обеспечивающим точность геометрических размеров профиля.

Таким образом, можно говорить о существовании ниши именно в области целенаправленного регулирования поперечного сечения профиля с целью достижения задаваемых параметров его величины и стабильности. Причем просматривается большая полезность в создании моделей, не только определяющих регулирующее воздействие при изменении технологических факторов, но и приспосабливающихся к различным условиям работы сортопрокатных станов, различным схемам калибровки и компоновки оборудования за счет удовлетворения модели специальным требованиям (требования к адаптируемым моделям).

На кафедре ОЭД МГМА была разработана матрично-статистическая модель формоизменения в паре калибров, основанная на геометрическом представлении контура сечения замкнутой кривой, которая при рассмотрении в полярной системе координат представлена как совокупность точек пересечений базисных лучей с контуром.

Исходя из теоретических и практических достоинств матричного подхода к описанию ¡салибров и процесса формоизменения в целом, майю говорить о целесообразности его развития с целью создания модели для простого и эффективного регулирования формоизменения.

Учитывая вышесказанное, в работе поставлены следующие задачи:

- разработка адаптируемой модели формоизменения профиля на стане путем развития матричной модели формоизменения в паре калибров.

- создание механизма целенаправленного изменения формы контура калибра за счет регулирования межвалкового зазора;

- формирование единой универсальной методики анализа калибровки, компоновки оборудования и конфигурации системы управления станом с целью создания законченного, полноценного математического аппарата, используемого для принятия технологических решений;

- изучение возможности совместного применения разработанной мог дели настройки с используемой на сортовых станах системой регулирования минимальных натяжений с целью повышения точности профиля.

2. Адаптируемая математическая модель настройки сортового стана

В диссертации*^ с целью повышения точности профиля на сортовых и проволочных станах создана адаптируемая математическая модель, состоящая из пяти основных блотов: ввода исходных данных, расчета исходного формоизменения, расчета формоизменения с учетом возмущений процесса прокатки, определения поправок (скорость и межвалковые зазоры по клетям), компенсирующих отклонение профиля, вывода результатов.

Математическая модель названа адаптируемой, так как не требуется изменять ее структуру при замене моделируемого объекта:

- стана (количество и расположение подгрупп и клетей);

- профилеразмера (количество проходов и кантовок);

- калибровки (системы калибров, режимы прокатки).

При моделировании были приняты следующие допущения:

- износ рабочих валков по радиус-векторам, описывающим калибр, линейно.зависит от количества прокатанных тонн металла;

- влияние температуры и марки стали на уширение раската усреднено в пределах одной системы калибров;

- переполнение в последней клети группы более 1,5Х считать недопустимым для качественной прокатки металла;

Во всех технологических разработках диссертации и их теоретическом обосновании в качестве научного консультанта принимал участие кандидат технических наук, доцент Тулупов О.Н.

- условие деформации.раската без натяжения для удовлетворения современным требованиям закладывается изначально.

В отличие от формоизменения в паре калибров процесс прокатки на стане представляет собой.поочередное формоизменение раасата в каждой клети с возможными кантовками между ними. Поэтому в модели формоизменения на стане имеющемся технологическим объектам и операциям поставлено в соответствие их матричное представление, связывающее отдельные математические объекты в единую систему:

| Бр|->|" Ai]->[j5i ->-ki - ->[~БГ|-> -> 5n-i|->[ Ап]-> [~Бп

В формализованном виде зааисывгеася:

b'i = САЗ i х СИ! i-i х bi_i, (1)

где CAlj х Ckl1_1 - матрица формоизменения с учетом кантовки раасата; i - номер клети по порядку.

Получение универсальной формулы (1) для описания формоизменения в каждой кяети позволяет представить процесс прокатки на стаче в виде циклически повторяющегося математического оператора.

Из анализа процесса прокатки видно, что величина вектора bi, описывающего выходящее сечение зависит от процесса формоизменения в i-ой клети стана и при отсутствии натяжения может регулироваться только изменением межвалкового зазора, что позволит компенсировать влияние аноса и других технологических факторов.

При рассмотрении различных схем износа калибров найдена пропорциональная зависимость между величиной износа верхних и нижних валков. Аппроксимация рассмотренной зависимости линейным' уравнением с вероятностью S5X является достаточной. Определена симметричность износа прачой и левой половик калибра при правильной установке проводгаЕой арматуры.' В результате, определена достаточ-

ность однозначного представления калибра простой формы при его износе 1/4 симметричной частью с соответствующими поправками. Доказана правомерность рассмотрения зависимости износа от количества прокатанного металла как линейной. Это позволило сохранить простоту математической модели при учете износа калибров, обеспечить адаптируемость к различным станам и калибровка, повысить точность работы модели.

Разработан универсальный метод расчета контура калибра при изменении межвалкового зазора, базирующийся на совместном использовании приемов аналитической геометрии и тригонометрических зависимостей при матричном описании контура калибра, поэтому правомерно назвать этот метод аналитическим. Анализ графической интерпретации предлагаемого метода для случаев'сведения и разведения валков показывает, что его применение в названных случаях с точки зрения точности описания процесса должно осуществляться по-разному. Различие состоит в том, что при определении величины каждого конкретного радиус-вектора п в случае сведения валков необходимо учитывать величину предыдущего п-1, а в случае разведения - последующего п+1 радиус-векторов.

Для определения величины радиус-векторов выведены формулы: при сведении валков:

. /,, , 10(п-1)я , . 10(п-2)л\ , , . ЮЛ Лг((Ьпз1п-—--Ьп-^Ш )- Ьп-гЬпзт—

Ьп =.

при разведении валков:

Ьп

Ь" =к ( Юпк ,

Ьп+1( СОБ-—г - сьв

.„/,, . 10(п-1)я

, . 10 п Л \ . , ' . 10" - - 1 - -

18С

Получена зависимость между изменением температуры и первым инвариантом матрицы формоизменения при различной прочности стали:

Д11 = кбт • ЛЬ. (2)

Зная физический смысл первого инварианта 1а, который однозначно связывает обжатие и уширение металла в калибре, полученное уравнение (2) позволяет определить; как изменение температуры и марки стали (бт) влияет на уширение (рис.1).

от температуры Ь для различных марок стали

1 бт - 240 МПа

300

.430

Рис. 1

По известным методикам найдены поправочные коэффициенты для учета влияния вариации диаметров валков на формоизменение раската.

Создана адаптируемая математическая модель настройки стана (рис. 2) при прокатке профилей.простой формы, позволяющая учитывать наиболее существенные технологические факторы (температура, марка стали, диаметр валков, износ калибров) и моделировать прокатку на различных сортовых станах в реальном, масштабе времени.

Разработанный алгоритм реализован в виде пакета прикладных программ на 1ВМ-совместимом компьютере. Этот пакет позволяет вести базу данных, выводить результаты в графическом и текстовйм форматах.

Алгоритм работы модели настройки стана

Исходные данные используемой / _ калибровки х

Расчет формоизменения для идеальной калибровки

[ Изменение технологических параметров"]

I I 1 I I

Моделирование износа

Изменение температуры

Изменение марки стали

Изменение диаметра валка

авка ора

_____завка

вектора

авка ора

Расчет поправочного инварианта 1

Расчет формоизменения с учетом поправок вектора и инварианта

Расчет скорости

X

Расчет температуры I 1 "

Настройка стана

Изменение шага настройки[

Выдача рекомендуемых параметров настройки Х-

/ Мемвалковые зазоры / / Скорости по клетям/7

Рис. 2

Соблюдение рассчитанных■параметров настройки стана обеспечивает " прокатку с минимальным натяжением между клетями.

0. Применение разработанной модели настрой™ при анализе технологических режимов сортовой прокатки •

Тестовый вариант системы настройки в составе бааи данник, где происходит сбор и обработка информации, накопленной первона-

чально и поступающей в процессе работы; модели процесса, проектирующего настройку, причем, модель обменивается информацией как с базами данных, так и с пользователем; сравнительно-аналитического блока, который заключает в себе работу по оценке способности модели адекватно реагировать на вносимые изменения технологических факторов, позволил по разработанной математической модели провести комплексное исследование по следующим ситуациям:

- традиционная прокатка при варьировании технологических факторов (тоннаж, t, Db. бт);

- использование калибровки для прокатки близкого сортамента (прокатка профиля круглой формы 0 8 мм на калибровке профиля 0 10 мм) в условиях стана 150 БМК;

- применение различных калибровок для формирования конкретного профиля (определение предпочтительной схемы прокатки).

Результатами работы прикладной программы являются рекомендации по установке межвалковых зазоров и скорости прокатки,, обеспечивающей отсутствие натяжения, данные по температурному режиму.

Совпадение результатов расчетов, выполненных с использованием созданных программных средств, с действиями технологического персонала станов 250-2 ММК- и 150 БМК дает основание считать разработанную модель настройки стана работоспособной и достоверной.

Предложенный в данной работе новый критерий, характеризующий рациональность использования той или иной последовательности калибров и их геометрических размеров, определен как "коэффициент технологичности настройки" Ктн, дополняющий систему матричных критериев анализа калибровки:

суммарное отклонение профиля

Ктн " 1 •

суммарное изменение межвалковых зазоров

Параметр Ктн показывает устойчивость рассматриваемой калиб-

ровки к возмущениям технологических параметров и несет дополнительную информацию, необходимую в случае предоставления выбора одной из нескольких схем прокатки.

Сформулированы основные ограничения работы модели:

- отсутствие в ряду используемых калибров гладкой бочки;

- кантовка раската или клетей только на 90°;

- изменение температуры в диапазоне 870..1280°С;

- учет прочности прокатываемой стали - бт * 230..480 МПз;

- изменение межвалкового зазора в пределах г/4 < х < 2г.

При использовании специального режима работы модели (тест с

отключением различных клетей из настрой™) определено, что наибольшее влияние на настройку стана оказывают клети с неравноосными калибрами вне зависимости от причин, вызвавших отклонение геометрических размеров профиля.

4. Варианты практического применения модели настройки

Для принятия решений на этапе проектирования режимов прокатки и определения наиболее значимых в формировании профиля участков стана разработана универсальная методика предварительного анализа калибровки, компоновки оборудования и конфигурации системы управления прокатным станом. Структура обработки, анализа и выдачи рекомендаций представляет собой поэтапное формирование оценки калибровки от выбора варианта кадиброЕки до выявления подгрупп стана и нескольких конкретных калибров в ьыбранных подгруппах, оказывающих максимальное влияние на формирование профиля.

Анализ калибровок валков и проектных решений по компоновке оборудования при помощи разработанной методики и прогрллмних средств модели настройки является принципиально ноьым инструмен-

том для выработки эффективных решений при проектировании новых и совершенствовании действующих схем сортовой прокатки.

Разработан способ поэтапной адаптации модели к конкретному объекту, заключающийся в двухуровневом подходе, где на первом уровне адаптация модели осуществляется пользователем, а на втором (верхнем) уровне осуществляется самоадаптация модели за счет поправочных коэффициентов. Погрешность работы модели проверяется соответствием выходных параметров модели реальным их значениям, полученным датчиками в контрольных точках стана.

Для практического применения модели настройки непосредственно в условиях производства созданы два режима работы модели.

1. Работа в режиме "OFF LINE "- (разомкнутая линия) предполагает задействование модели как источника выработки параметров настройки, которые в качестве рекомендаций доводятся до технологического персонала. Режим рассчитан на случаи:

- применение модели настройки-на устаревших станах;

- временное задействование модели настройки на новых станах в период пусконаладочных работ и на реконструируемых станах.

2. Работа в режиме "ON LINE" - (замкнутая система управления), предполагает использование модели настройки стана в современных высоко автоматизированных системах с элементами адаптивного управления процессами. Режим целесообразен в следующих ситуациях:

- применение модели настройки в качестве советчика на модернизированных станах при параллельном внедрении современных информационных .систем;

- применение разработанной модели наряду с другими в рамках -единой системы управления на современных станах, оборудованных информационными сетями и автоматизированными исполнительными устройствами.

Оба варианта АСУ настройки сортопрокатного стана ("OFF LINE" и "ON LIME") повышают эффективность работы производственного персонала (страховка от случайных ошибок) и технолопгческого оборудования (рациональные эксплуатация" и использование'мощностей). Они могут рассматриваться как отдельные способы эксплуатации модели и в то же время как последовательные взаимосвязанные этапы внедрения адаптивной АСУ настройки в сортопрокатное производство.

С целью достижения наибольшего эффекта повышения точности от применения созданной адаптируемой модели настройки стана разработан алгоритм ее взаимодействия с системой регулирования минимальных натяжений при управлении станом.

Основным-параметром, связывающим эти две системы, является скорость двигателя главного привода каждой про!итной клети. С одной стороны, рекомендуемые скорости двигателей являются одним из результирующих параметров настройки, с другой стороны, фактические значения.скоростей при корректировании их системой минимальных натяжений играют роль входного параметра' (возмущающего воздействия) для алгоритма настройки зазоров. Определенные пороговые значения скоростей в системе регулирования натяжений инициируют з'аочейпе системы регулирования зазоров.

Рассчитаны конкретные диапазоны эффективного регулирования скоростью и межвалковкм зазором, обеспечивающие рацнаналыюе использование технических средств и позволяющие максимально стаби-лнзпэовать точность готового профиля.

Разработанный алгоритм взаимодействия модели регулирования зазоров и системы минимальных натяжений лег в основу концепции системы управления сортоЕкми и проволочными станами, которая разрабатывается при участии автора группой специалистов кафедры ОМД совместно с фирмой El pro AG (Германия).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ И ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

В процессе решения поставленных в диссертации задач по созданию работоспособной адаптируемой математической модели настройки стана с целью повышения точности профиля были получены результаты. которые можно подытожить следующим образом.

1. На базе матрично-статистической модели формоизменения в паре калибров впервые составлено матричное уравнение, позволяющее рассчитать формоизменение по стану с любым количеством клетей. При этом каждому технологическому объекту или операции соответствует математическая запись матричного вида.

Статистической обработкой экспериментальных данных доказана достаточность однозначного представления калибра простой формы 1/4 симметричной частью как на новых валках, так й при износе калибров .

На основании опытных данных определено и записано в виде линейных уравнений взаимное влияние предела текучести и температуры прокатки на элементы матричного уравнения формоизменения на стане.

2. В рамках разработанной матричной модели стана предложен алгоритм автоматизированной коррекции формоизменения при непрерывной сортовой прокатке за счет целенаправленного подбора значений межвалковых зазоров методом итераций с контрольным расчетом формоизменения профиля на каждом шаге работы алгоритма, работающий в реальном масштабе времени.

Разработан оригинальный аналитическим метод расчета контуров любих калибров простой формы, представленных в матричном виде, при изменении величины межвалкового зазора.

3. Предложен новый критерий оценки калибровки - коаффициен-г •к^.чпологичности настройки равный отношению суммарного отклонения

профиля от заданного к суммарному изменению межвалковых зазров по клетям, компенсирующему это отклонение. Установлена разная степень влияния равноосных и неравноосных калибров на технологичность настройки стана.

4. Аналитически определены диапазоны приоритетного использования управляющих факторов: скорости прокатки и мелсвалкового зазора в зависимости от степени заполнения калибров при совместном использовании разработанной, адаптируемой модели с системой минимальных натяжений.

В целом, создана законченная адаптируемая математическая модель для принятия технологических решений, позволяющая использовать ее на этапах проектирования (машиностроительные предприятия, калибровочные бюро), внедрения и непосредственно производственной вксплуатацви на различных сортовых и проволочных станах.

Основное содержание диссертации опубликовано в работах:

1. Тулупов С.А., Тулупов О.Н., Моллер А.Б. / Моделирование влияния износа калибров на формоизменение металла при сортовой прокатке с использованием векторно-матричного подхода./ Магнитогорск. гос. горно-металлург. акад. - Магнитогорск, 1994. - 26 с. Деп в ВИНИТИ, М2551-В94.

2. Тулупов С.А. Тулупов О.Н., Моллер A.B. Математическая модель для автоматизированной настройки сортового стана на базе векторно-матричного представления процесса прокатки // Состояние и перспективы развития научно-технического потенциала Уральского региона: Тез.докл. Межгосударств, научн.-техн. конференции 16-21 нгя 1994. Магнитогорск, 1994. С. 110-111.

3. Моделирование влияния теплового режима прокатки, марки стали и изменения диаметров валков на геометрию прокатываемого прсфют с

применением векторно-матричного подхода. Тулупов С.А., Тулупов О.Н., Моллер A.B., Зайцев A.A., Трахтенгерц В.Л.; Магнитогорск, гос. горно-металлург, акад. - Магнитогорск, 1995. - 25 с. Деп в ВИНИТИ, N876-В95.

4. 'Применение векторно-матричной модели настройки в качестве математического обеспечения автоматизированной системы управления сортопрокатным станом. Тулупов С.А., Тулупов О.Н., Моллер A.B., Зайцев A.A. Магнитогорск, гос. горно-металлург, акад. - Магнитогорск, 1995. - 34 с. Деп в ВИНИТИ, N 1862-В95.

5. Тулупов С.А., Тулупов О.Н., моллер A.B., Зайцев A.A. Развитие матричного подхода к описанию процессов ОМД с целью адаптивного управления формоизменением // Проблемы развития металлургии Урала на рубеже XXI века: Тез. докл. Меетосударств. научн.-техн. конф. Магнитогорск, 14-17 мая 1996. Магнитогорск, 1996. С. 67-68.

6. Тулупов О.Н., Моллер A.B., Зайцев A.A., Брандт В. Разработка адаптивной математической модели, настройки, сортового стала,и принципов ее применения в системах управления // Новые редурсос-берегающие технологии и материалы: Тез. докл. Международная научно- практическая конф. Челябинск 11-14 июня 1996.

7. Тулупов О.Н., Зайцев А-А., Моллер A.B. "Настройка сортовых станов." Пакет программ ежегодного конкурса программных продуктов МГМА "Компьютер-96". Магнитогорск, 15 апреля 1996. Аттестован в МГМА : Приказ N24/0 от 7 Mail 1996 г.

Подписано в печать 23.10.96 Формат 60x84 1/16 Бумага тип. !'< 2 Плоская печать Усл.пач.л.1,00 Тираж 100 экз.

Заказ 403 Бесплатно

455000, Магнитогорск, пр.Ленина, 38 Ротапринт МША