автореферат диссертации по металлургии, 05.16.05, диссертация на тему:Исследование и внедрение автоматизированной настройки широкополосового стана горячей прокатки

*0П'? 91?

ЛИПЕЦКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

На правах рукописи

БАСУРОВ Владимир Максимович

УДК 621. 771. 23

ИССЛЕДОВАНИЕ И ВНЕДРЕНИЕ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ НАСТРОЙКИ ШИРОКОПОЛОСОВОГО СТАНА ГОРЯЧЕЙ ПРОКАТКИ

Специальность 05. 16. 05.—«Обработка металлов давлением»

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Липецк — 1992

Работа выполнена в Липецком политехническом институте Научные руководители - доктор технических наук, профессор С. Л. Коцарь, кандидат технических наук, доцент Б. А. Поляков Официальные оппоненты - доктор технических наук, профессор Г.Г.Григорян, кандидат технических наук, доцент Ю, И Качановский

Ведущее предприятие - Череповецкий металлургический комбинат

Ращита состоится ^апреля 1992 г. на заседании специализированного совета К 064.22.01. в Липецком политехническом институте (398662, г. Липецк, ул. Зегедя.1), А - зал, ЗО^час.

С диссертацией моюга ознакомиться в библиотеке Липецкого политехнического института

Автореферат разослан 28 февраля 1392 г

о

Ученый секретарь специализированного совета'

в. С. Зайцев

' С7Е.Ч1 " ■

- . 1. БВЕДЕШГЕ

я.... дв'.г Актуальность работы. В последнее время Солыюе внимание уде-зртлдявтря вопросам интенсификации производства, причем основной упор делается на реконструкцию V модернизацию действуювдх производственных агрегатов, широкое применение систем автоматизированного управления на базе вычислительных комплексов. Повышение эффективности работы и качества продукции широкополосных станов горячей прокатки (ШСГП) невозможно без внедрения автоматизированных систем управления технологическим процессом (АСУТП). Внедрение вычислительной техники в технологический процесс в прокатном производстве позволяет повысить производительность станов, улучшить качество проката, осуществить экономию металла'» энергорёсурсов. В связи с .этим особую актуальность приобретает решение комплекса задач, связанных с разработкой и внедрением АСУТП на ШСГП, и в первую очередь, вопросов реализации автоматизированной настройки клетей от УЕМ на прокатку профилеразмера полос, что позволяет получить заданные геометрические размеры и фи-•зико - механические свойства прокатываемых полос при соблюдении всех технологических и конструкционных ограничений.

Цель работы. Исследование, разработка и внедрение автоматизированной настройки широкополосного стана горячей прокатки,' проведение теоретических и экспериментальных- исследований, связанных с разработкой и реализацией е АСУТП технологических моделей настройки клетей ШСГП от УШ, обеспечивающих выполнение заданных технологических параметров и геометрических размеров Прокатываемых полос.

Научная новизна. Теоретически обосновано понятие эквивалентной нагрузки клетей, что позволило создать безитерационную методику распределения обжатий в черновой и чистовой'группах широкополосного стана;горячей прокатки, которая обеспечивает настройку клетей равномерней относительно допустимых нагрузок главных приво-

дов с учетом энергосиловых ограничений и реального состояния оборудования стана.

Разработаны быстродействующие модели расчета технологических параметров настройки стана, позволяющие рассчитать зазор мелду рабочими валками, скорость холостого хода в&нксв и энергоснловые параметры при перестройке клетей от УВМ в режиме реального времени.

Разработаны алгоритмы адаптации, позволяющие уточнять коэффициенты как линейных, так и нелинейных моделей настройки, считая изменение каждого коэффициента пропорционально вкладу соответствующей переменной в ошибку этой модели.

Разработана модель настройки широкополосного стана, позволяющая настраивать стан на прокатку заданного профилеразмера полос по одному или нескольким критериям оптимизации, выстроенным по иерархическому принципу.

Практическая ' ценнооть. Разработанные модели настройки клетей внедрены в 1987 году в состаге АСУТП на стане 2000 НЛМК и работают до настоящего момента в режиме реального времени, что обеспечило повышение производительности стана за счет сокращения времени перестроек клетей при смене профилеразмера полоо и внеплановых простоев оборудования.

Внедрены алгоритмы коррекции и адаптации аалравочной скорости в составе АСУТП стана 2000 НЛМК.

Создан пакет программ для расчета на ЭВМ режимов прокатки на широкополосном стане 2500 НЛМК, допустимых по конструкционным и технологическим ограничениям и оптимальных по критерию максимальной производительности.

Апробация работы. Материалы диссертации доложены на Всесоюзных научно-технических конференциях "Разработка и внедрение АСУТП в прокатном производстве^ г. Кривой Рог ,4987г.) и "Задачи техничес-

зг. черновой группой и на входе в чистовую, скорость полосы на выходе . чистовой группы.'

Разработанная структура модели настройки позволяет настраивать стан по одному или нескольким критериям оптимизации, выстроенным по иерархическому принципу, в зависимости от конкретной ситуации в цехе. На первом этапе (нулевой блок расчета) рассчитывают возможность получения полосы, заданных геометрических размеров при соблюдении энергосиловых н конструктивных ограничений, к которым относятся максимальные длины раскатов по проходам, допустимые нагрузки на оборудование, копуо скоростей приводов, максимальная толщина реаа металла ножницами. В случае соблюдения всех ограничений в нулевом блоке выполняют последовательно технологические ограничения, порядок которых зависит от выбранных приоритетов. Это может быть'темлература конца прокатки, температура смотки, температура входа в чистовую группу и т. д. При этом каждый следующий блок расчета учитывает результаты предыдущего. Обращение к предыдущим блокам возможно только при наличии запаса по управлению, то есть когда все предыдущие по приоритету параметры прокатки находятся внутри заданных ограничений. Если не выполняется какое-либо ограничение, то процесс вычисления заканчивают. После того как выполнены все технологические ограничения переходят непосредственно к оптимизации настройки стана по выбранному критерию.

Такая блок-схема позволяет на каждом этапе расчета получать определенное решение, которое позволяет прокатать полосу заданных геометрических размеров, избежать зацикливания расчета, легко изменять последовательность расчета в зависимости от прокатываемого профидеразмера, изменяя последовательность выполняемых ограничений. Пример оптимальных параметров настройки стана 2500 ЮШК по

- но -

критерию максимальной поизводительности приведен в таблиц* 3, в скобках - обычный режим прокатки, выбранный по аналогии о технологией прокатки на стане 2000 НЛМК.

Таблица 3

Оптимальные параметры настройки стана 2500 ЛШК по критерия максимальной производительности при прокатке прсфилераамера сечением 4 х 2300 мм, сталь Ст. Зсп

1.....1 1 N | п/п 1 Параметры | 1 1 i Величина |

1 1. 1 Толщина сляба, мм I 315 |

1 2. Ширина сляба, мм I 2350 |

1 3. Длина сляба , мм I 12500 1

1 4. Число работающих печей '| 4 I

1 5. Температура нагрева сляба, ос } 1200 ( 1250 ) |

1 6. Число проходов в реверсивной клети I 5 ' 1

1 7. Толщина подката в чистовую группу, мм| 24 ( 36 ) |

1 8-. Запрарочная скорость, м/с ' | 8. 25 ( 5. 40 ) I

1 9. Ускорение, м/с2 I 0.1 ( 0. 02 ) I

I 10. Температура конца прокатки, ос ■ | 810 |

1 11. Температура смотки, ос | 650 |

1 12. Бремя цикла печей, с | 88 ( 113 ) |

1 13. Время прокатки в реверсивной клети, с| 89 ( 75 ) |

1 14. Время- прокатки в чистовой группе, с I 89 ( 157 ) |

I 15. i Производительность, т/ч 1 2700 ( 1585 ) I 1

7. ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫЮДЫ

1. Разработана методика Оезитерационного расчета обжатий по клетям непрерывного широкополосного стана горячей прокатки,

кг а 1.14 0.00252 (Ъ? -950) - 0.0175 (Н„к -32), (26) среднеквадратичное отклонение - 0.024 °С/с, коэффициент множественной корреляции 0.92.

Коррекция заправочной скорости

А<Тг * Кк &Т5'4ТгГ , (27)

где - изменение заправочной скорости, Кк - эмпирический коэффициент пропорциональности, - 0.003; - фактическое значение заправочной скорости при прокатке предыдущей полосы.

Для повышения точности разработанных моделей настройки необходима их • адаптация в процессе работы. В работе разработан для различных видов функция алгоритм адаптации, позволяющий определять изменение коэффициентов модели &Сс на а - шаге из условия, что 'относительные? изменения "коэффициентов модели, _ считали пропорциональными "вкладу" кавдой переменной в ошибку этой модели АСрСР/ ¿Ср(п.-1) _ с^а-Одс^гО

АС^С^/йС^П.-!) ~ С„(п.-1)х>(п) (23)

При этих условиях получаемся алгоритм

= с^п-О* -—-±1— -0^0x^(29)

где ,С^(г1-1) - коэффициенты модели на п и п-1 шаге,

- переменные, значение функции на п - шаге, к - число

переменных.

На примере адаптации модели расчета заправочной скорости (13) в работе исследованы три вида алгоритмов адаптации: алгоритм Качмажа £ (С;(П-1)ЗС}(л1)

ЛС,(а)= Г Г г--(30)

алгоритм Еида (28) и упрощенный алгоритм о введением одного коэффициента адаптации

где У - коэффициент сглаживания невязки; ^(а^), ^(х^)- фактическое и расчетное значения модели на п - саге.

Получили наименьшее среднеквадратичное отклонение заправочной скорости для алгоритма адаптации (28) - 0.47 м/с, при этом коэффициент сглаживания невязки составил У - 0.05. Однако применение алгоритме ('¿8) в АСУТП стана 2000 не представляется возможным из-за отсутствие свободной оперативной памяти УЕМ. В связи с этш,; для адаптации заправочной скорости в АСУТП стана 2000 применили алгоритм адаптации (31) с У - 0.05. Среднеквадратичное отклонение составило 0.5 м/с, ошибка 6 X.

В работе провели исследование адаптации модели расчета ускорения (16) и суммарного тока (14) в чистоеой группе стана 2000 по

алгоритму (30). Среднеквадратичное отклонение ускорения - 0.0044 2

м/с , ошибка 12 7., среднеквадратичное отклонение суммарного тога 2. 5 кЛ, ошибка 10 2.

6. РАЗРАБОТКА СТРУКТУРУ МОДЕЛИ НАСТРОИЛИ ШИРОКОПОЛОСНОГО СТАНА ГОРЯЧЕЙ ПРОКАТКИ ОТ УВМ НЛ ПРОКАТКУ ЗАДАННОГО ¡РОЯЯПЕРАЗМЕРА ПОЛОС Данная' глава посвящена разработке технологических алгоритмов расчета настройки стана в целом, которые являются пдром математического обеспечения ЭВМ верхнего уровня АСУТП. Эти алгоритмы разработаны на примере проецируемого широкополосного стана 2500 НЛМК, так как этот стан имеет наиболее сложную с точки зрения автоматизации черновую группу, состоящую из двух отдельно стоящих клетей, реверсивной клети и непрерывной трехклетевой подгруппы. Под настройкой стана в целом понимали определение исходных технологических параметров прокатки полосы -на границах участков стана-температуры нагрева слябов, толщины, ширины и температуры подката

,эг.а

»гш. д^з

^ / ~ " ачя ^Ай «

л,г g ЗГ ' ■ (В)

где //7,и, h - толщина подюта и готоеой полосы; , uH-L - скорость н номинальнся скорость двигателя; UHi - поминальное напряжение • якоря двигателя, Jд¿ - эквивалентный допустимый ток двигателя,' П. - количество клетей.

Введение понятия зютталентного допустимого тока позволило получить прямопропорцйонэльнув зависимость (5) между логарифмом яытякки полосы и згапвалентпым допустимым током в данной глетн. Эквивалентный допустимый ток характеризует долю обжимной способности клети в общей облгашой способности Есей чистовой группы. Экивалентний допустимый ток заЕИсот от параметров двигателя .и полосы, 'от номера !{лети в группе

т3*5

Ai = РаААКг t«

где - конотанта для всех клетей чистовой группы, которую определили из условия . * гй5

L-*i toi ' '

С помощью введения понятия эквивалентного допустшого тока ¡слети получили зависимость для распределения обтатий, обеспечивающего равномерную загрузку клетей ijo току якоря главного привода

Для всего диапазона технологических параметров профилераз-меров полос стана 2000 Ш о помощью условно-точной нелинейной модели, адаптированной к условилм стана (точность расчета параметров про!сатки составляет 3 - В Z ), рассчитает эквивалентный допустимый ток (6) каждой клети, значения которого аппроксимировали линейной зависимостью от толщпш готовой полосы

Ошибка аппроксимации не более 6 2.

Имея, зависимости (8) и <"0), можно рассчитать обжатия в чистовой Группе при любом известном законе _распределения допустимой вагруаки клетей, например, при ограничениях нагрузок отдельных клетей из-за неисправностей электро-механооборудования, или при ограничениях по условиям профиля и Форш полосы. Для этого необ-, ходимо для каждой клети ввести свой индивидуальный коэффициент допустимой нагрузки Кд1, 0 < Кд1 < 1, ограничив, тем самым, эквивалентный допустимый ток клети. Ошибка результатов расчета режима обжатий по (в) и по теоретической условно-точной модели стана составляет не более 3.6 X.

Основным назначением АСУТП чистовой группы является выдача уставок скоростей холостого хода и зазора между валками перед прокаткой первой полосы профилерззмера. Зазор между рабочими валками рассчитывали по известной формуле Симоа-Головина

Р</Мк1 + Р*1/Мк1 (Ю) .

где Pi - усилие прокатки., ^ - усилие "забоя" валков, Мк1 - модуль '»еоткооти клети.

Для того,, чтобы исключить неточность в определении нуля установки датчика еазора, который зависит от усилия "забоя" валков, а такие изменения атого нуля в зависимости от износа и теплового расширения валков, перестройку клетей осуществляли в приращениях. Рассчитывали текущий профшеразмер, затем, новый профилераамер, определяли разности еаеоров валков и складывали эти разности о соответствующими фактическими значениями зазоров, которые были при прокатке последней полосы текуиэго профилеразмера.

Скорость холостого хода валков

где ~ просадка скорости валков под нагрузкой,

- опережение полосы.

Усилие прокатки определили нй основании равенства момента . Прокатки и момента, развиваемого двигателем, пренебрегая потерями в приводе .-

. Яг . ш

где СФ1 - электрическая постоянная двигателя, - ток якоря главного привода, 1р[ - передаточное число редуктора, - аб-» солютное обжатие, - радиус рабочих валков, У - коэффициент плеча приложения равнодействующей усилия прокатки, приняли в .расчетах У - 0.5.

Ток якоря главного привода определяли по (1), коэффициент загрузки _ / л _

(13)

где - суммарный приведенный ток чистовой группы.

Уравнение для расчета суммарного приведеного тока получили статистической обработкой рассчитанных по теоретической условно-точной модели значений

П2 = ХА КгКь В£п(Нпк//1 ) • (14) где К^КН,КТ - коэффициенты, зависящие от марки стали, толшины подката и готовой полосы, температуры подката и конца прокатки.

Среднеквадратичное отклонение составило 1.4 кА, максимальная ошибка не более 5 X.

Заправочную скорость и ускорение О. определяли из условия получения и поддержания по длине полосы заданной температуры конца прокатки. Для стана 2000 НЛМК искомые вавис:шости подучили статистической обработкой экспериментальных данных в виде

К*пк Ктпк. Кгкл Км (15)

среднеквадратичное отклонение составило 0.45 и/о, коэффициент множественной корреляции - 0.86; здесь , , , А/у -

коэффициенты, характеризующие зависимость заправочной скорости

соответствено от толщины полосы и подката, температуры подката п

конца прокатки, от марки стали; , г '

-2.5)5 - 0.2425 П +■ О. ОС923 h

а = е

do

среднеквадратичное отклонение составило 0.00-1 t.:/c.2

В черновой группе непрерывного широкополосного стана 2000 ЮШК в качестве главных приводов прямэкля? синхрона е дьиг .тели. • Время прокатки полосы в каждой клети значительно меньше Бремени цикла прокатки. Поэтому настройку горизонтальных клетей черновой группы момю осуществлять равномерно относительно допустимых мощностей, тем более, что нагруз.са по мощности контролируется операторами поста управления черновой группой га.етей.

Применив методику, разработанную для клетей чистоьой группы, получили fe _ ¿n жв

hii ~ f Д/?<а AL

где Ис - толщина сляба, fr-- Ai

,Э Кй '

N¿1 - эквивалентная допустимая мощность экй

^ = BiPcihú iS,i Ki . . («)

здесь /Vj(- - допустимая мощность клети, - константа для всех

горизонтальных клетей черновой группы, которую определяли из

условия ¿ AJ3KB — //

(}»

Статистической обработкой расчетных данных, полученных но условно-точной модели стана, оависимооть(18) аппроксимировали уравнением прямой линии

f/A*"*Q2i+UsiHnK (20)"

ошибка аппроксимации не более 5 X.

С помощью введения понятия аквив'алентной допустимой мощности

клети получили зависимость для распределена обжатий, обеспечива-ющэе равномерную загрузку горизонтальных клетей черновой группа относительно допустимых мощюстей £ A/ÎKÎ /5 Л/зка

Л; ="с «■>

Отклонение значений, рассчитанных по (21) и по условно-точной модели стана не более 2 %.

Так как контролируемым параметром прокатки полосы в вертикальных вадглх черновой группы является ток якоря двигателя, то настройку вертикальных валков ста.ча 2000 НЛЫК в работе предлокено осуществлять равномерно относительно допустимых токов, применив методику, разработанную для чистовой группы плетей.

Получили зависимость для расчета абсолютного обжатия в вертикальных валках Aß? S

где Jßi - эквивалентный допустимый ток, Лонеобходимый сгем

ширины полосы в черновой группе ^ п

Л02 = Зс - Впк + 2 Aßet I (23)

о п 1=1 1-1

здесь Оа , Dp к - сирина сляба и подката, дВй1> Д&&1~ е°тес'г~

венное и вшузденное упирение полосы в горизонтальных валках.

Эквивалентный допустимый уок вертикальных клетей получили с помощью условно-точной модели и статистической обработкой расчетных данных в виде

« Û^ + Qsi //юг . (24)

ошибка аппроксимации не более 4 %. •'

Усилие и момент прокатки в черновой группе рассчитывали по известным иа теории прокатки зависимостям.

4.' РЕЗУЛЬТАТЫ ВНЕДРЕНИЯ ВДЕЛЕЛ НАСТРОЙКИ ЧИСТОВОЙ ГРУППЫ КЛЕТЕЙ ШИРОКОПОЛОСНОГО СТАНА Разработанные технологические подели настройки вошли в состав внедренной в 1087 году АСУТП непрерывного иирокополосного стана

- 14 -

2000 ШМК. . .

Внедрение автоматизированной настройки наряду с другими мероприятиями позволило увеличить производительность стада ка 0. 82 % в 1988 году и на 1.75 X в 1989 году. За 4 года работы автоматизированной настройки в режиме реального времени не было отмечено ни одной аварийной ситуации при перестройке клетей от У2М. Более тоге, зафиксирован случай, когда в течение нескольких суток осуществляли перестройку чистовой группа при двух неработающих клетях и наполовину выведенной из работы третьей клети. Это говорит о выаокой надежности системы. Коэффициент использования системы более 99

Анализ .более 300 первых полос профилеразмеров, прокатанных о помощью УВМ показал, что 6.3 X полос имели отклонение по толщине переднего конца, превышающее заданный допуск. Около 98 X первых полос профилераэыеров имели среднюю толщину, не превышающую заданный диапазон, Среднеквадратичное отклонение температуры конца прокатки от среднего по длине значения составило 3-10 °С.' Средняя температура конца- прокатки первой полосы профилеразмера находилась в заданном диапазоне. Менее 9 X первых полос профилераз-меров имели отклонение температуры конца прокатки н.а переднем участке, превышающее регламентированный диапазон. По ' данным, опубликованным в отчете ЦЛК комбината аа 1988 - 89 годы снижения качества горячекатаных полоо не отмечено, зафиксирована стабильность физика-механических свойств всей исследованной продукции.

Б. РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ АЛГОРИТМОВ КОРРЕКЦИИ И АДАПТАЦИИ МОДЕЛЕЙ НАСТРОЙКИ ЧИСТОВОЙ ГРУППЫ КЛЕТЕЙ ШИРОКОПОЛОСНОГО. СТАНА ГОРЯЧЕЙ ПРОКАТКИ Для повышения точности настройки еще при разработке автоматизированной системы планировали ввести в состав АСУТП все необходимые модели коррекции й адаптации. Однако, ввиду отсутствия

- 1Б -

достоверных технологических датчиков в системе сбора информации на стане, удалось внедрить с достаточной степенью надежности только коррекцию параметров настройки в зависимости от отклонения • температуры подката от расчетной, которое происходит как 8а счет изменения температурного режима в нагревательных печах и черновой группе' клетей, так и вынужденной задержки раската на промежуточном рольганге. Расчеты показывает, что в случае, если изменение •температуры подката за черновой группой не превышает 60 (V (табл.1), или задержка • подката на промежуточном рольганге ¡¿С менее 40 с (табл. 2), параметры перестройки клетей изменяются несущественно и ими можно пренебречь, необходимо тблько скорректировать величину заправочной скорости.

На стане 2000 1ШК, ввиду недостаточной достоверности датчика температуры полосы, расположенного перед ножницами, коррекцию заправочной скорооти осуществили по изменению приведенной температуры подката за черновой группой клетей

ДТ/-АТ5 + Кг ДГ , (25)

где ¿5 = 5? - разность фактической температуры подката за черновой группой корректируемой полосы и предыдущей полосы 7} при смене профилераэмера, которая вычисляется как среднее значение фактической температуры металла за черновой группой для трех-пяти последних полос предыдущего профилеразмера; ДС3 ^т " ^н ~ разность фактического и номинального времени транспортирования переднего конца, полосы по промежуточному рольгангу от - черновой группы до ножниц; К? - коэффициент передачи, характеризующий изменение температуры металла на промежуточном рольганге в единицу времени. •

Величину коэффициента Кц определяли на сснове теоретических и экспериментальных исследований теплопередачи при горячей прокатке, статистической овработкой расчетных данных получили

Таблица 1

Коррекция параметров настройки клетей чистовой группы стана 2000 на прокатку полосы сечением 8.0 х 1500 мм из стали Ст. Зсп., Нпк - 40 м,.1 при изменении температуры подюта с 1050 до 1000 ос (ЛЪ' - 0 )

1..... 1 | Параметры | | перестрой::!! | I клетей | Номер мети чистовой группы 1

о/л i 1 | 2 1 i i i 3 | 4 | 5 | 6 i i i 1 7 I

| Изменение ус- | | тавки зазора | | валков Д 61, мм | 0 1 1 -0.3 I-О.з 1 1 1 1 1 1 1 1 -0.2 1-0.2 1-0.1 1-0:2 1 1 1 1 1 1 -0.1 |

| Изменение ус- | I тавки скорости| | холостого хода1 | валков ЛС^, м/с | | I 0.02 1 1 1 -0. 02|-0.02 1 1 1 1 1 I I 1 1 1 0 1 0 i 0 1 0.02 1 1 1 1 1 1 0. 02| 1

Примечание: о/л - окалиноломатель.

Таблица 2

Коррекция параметров настройки клетей чистовой группы ' стана 2000 на прокатку полосы сечением 2.5 х 1500 мм из стали 08ПС, Пик - 32 мы при транспортной задержке раската на промежуточном рольганге Л £* »40 секунд

1 . 1 I Параметры | I перестройки | | клетей | Номер 1'лети чистовой группы • 1

о/л i i i i i i 1 1 1 2 | 3(4 | 5 | i i i i i i 6 1 1 1 7 1

| Изменение уо- | | тавки зазора | | валков Д51, мм | 0 1 1 1 1 1 1 I I 1 I I 1 1-0.4 1-0.4 1-0.3 1-0.3 1-0.2 0.3 1-0.2 |

| Изменение ус- | | тавки скорости| | холостого хода| | валков м/с | 1 .. -- 0 1 0 1 0 | 0 Í 0 | 0 | J-1—1-1 ...i i i 0 I 0.02| 1.....:

широкополосным станом;

- обеспечить достаточное быстродействие и точяооть предлагаемых алгоритмов настройки клетей для работи в режиме реального времени;

- провести экспериментальные исследования работоспособности, предлагаемых алгоритмов и разработать алгоритмы коррекции и адаптации моделей настройки клетей;

разработать модель настройки широкополосного стана на прокатку заданного профилеразмера полос.

3. МОДЕЛИ НЛСТРОйКИ КЛЕТЕЙ ЧЙСТОВОЯ й- ЧЕРНОВОЙ ГРУППЫ • ШИРОКОПОЛОСНОГО СТАНА ГОРЯЧЕЙ ПРОКАТКИ, УПРАВЛЯЕМОГО ОТ УЕМ

Наиболее слокнш участком сирокополосного стана горячей прсгатки является чистовая непрерывная группа клетей. Под настройкой клетей чистовой группы на прокатку . полосы понимали установку зазоров м-зхду валками ¡слетей, направляющими линейками и скоростей холостого хода главного привода с целью получения проката с заданными геометрическими размерами и фпзико-механи-'ческими свойствами.

Существует достаточно много критериев настройки чистовой группы стача. Проанализировав достоинства и недостатки ¡самого из критериев, в работе выбрали для настройки чистовой группы' критерий равномерной загрузки. Наотройка тестовой группы по этому критерию обеспечивает равный запао на регулирование технологических параметров по длине полосы и равный запас для клетей в случае поточной настройкл, одинаковый износ оборудования, простоту контроля критерия со стороны технологического персонала.

Так как клети чистовой группы работают фактически в непрерывном режиме, то основным юштролкруешм параметром загрузкл клети является загрузка по току якоря двигателя, который определяет его нагрев. Поэтому' равномерность загрузки клетей проверяли от-

- -.

носительно допустимых токов главного привода. Необходимо отметить, что-при ручной настройке вальцовщики стремятся к выравниванию нагрузки по току якоря.

Стержнем автоматизированной настройки является распределение обжатий по клетям чистовой группы. Известные Оезитерационные методики распределения обжатий в чистовой группе клетей не обеспечивали равномерную загрузку главных двигателей по току якоря. В данной работе разработана Сезитерационная методика, позволяющая • распределить обжатия по клетям чистоеой группы таким образом, чтобы о учетом реальной ситуации на стане получить заданные геометрические размеры и качество полосы и при этом загрузить «тети равномерно относительно допустимых токов якорей двигателей главного привода

= Цдс , (1)

где Л^- коэффициент загрузки, одинаковый для всех I'лотей чистовой группы,

,'Цдь " ток 11 допустимый ток якоря двигателя 1 -ой клети. Известно, что мощность деформации при прокатке полосы в 1 -ой клети А,-

Л/^Абй^Л'&^Г. . . (2)

л Л.

где ¡->с1 - среднее удельное давление металла на валки,- о^- ширина полосы, £ - скорость полосы на выходе клети, А>1 ' " толщина полосы на входе .и выходе клети.

Пренебрегая потерями в приводе, можно записать

„ - = Л-л.0д£и.1 , ' . ' (3)-

где - напряжение на якоре двигателя. Иа уравнений (2) и (3). учитывая, что

2 ы я Сп (4)

и для условий заправки полосы в группу скорости двигателей глав-нш приводов, как правило, меньше номинальных 111 ~ ^^

кого перевооружения листопро!сатного производства" (г, Днепропетровск, 198?г,), на Международной научно-технической конференции "Современные достижения теории и практики тонколистовой прокатки" (г, Липецк, 1990г.).

По теме диссертационной работы опубликовано 7 статей и тезисов докладов.

Объем' работы. Диссертация состоит из введения, б разделов, списка литературы, приложения, изложена на 105 страницах машинописного текста, содержит 32 рисунка, 34 таблицы, список литературы включает 94 наименования.

2. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА

Повышение качества проката на широкополосных станах горячей прокатки обеспечивается применением автоматизированных систем начальной 'настройки и управления размерными параметрами прокатки полос в составе АСУТП стана. Большинство разработчиков АСУТП прокатного стана для увеличения быстродействия алгоритмов пргмэ-гакя регрессионные модели расчета параметров, полученные стилистической обработкой как . экспериментальных, так и расчетных данных. Основным недостатком таких' зависимостей является отсутствие достаточной точности расчета при изменяющихся условиях состояния оборудования на стане, например, при существенных-ограничениях нагрузок в отдельных клетях или неполном составе работающих клетей. За рубежом на широкополосных станах горячей прокатки созданы и функционируют АСУТП в полной объеме. Внедрение АСУТП увеличивает .производительность станов, повышает качество проката, улучшает условия работы обслуживагйзего персонала Однако, воспользоваться • технологическими алгоритмами настройки зарубежных исследователей не представляется возможным, так как это является секретом фирмы. Существует достаточно мйого критериев и моделей настройки черновой и чистовой групп клэтей,

в

использовать которые в АСУТЙ широ!юпслосного стана затруднительно ввиду их сложности и громоздкости или недостаточного быстродействия, недостаточной точности при изменении ситуаг.т* на стане. Для функционирования отечественных АСУ ТИ не, мрско.ю- • лосных станах горячей прокатки требуются быстродействующие .технологические модели настройки, позволяющие осуществлять настройку клетей черновой и чистовой групп от УВМ по заданному критерий и при этом с учетом реальной ситуации на стане получ:.;ь ваданниэ •геометрические размеры к качество прокатываемых полос.

Точность начальной настройки стана определяется точностью расчета и отработки уставок скорости холостого хода и положения нажимных винтов. В случае отклонения параметров подката от заданных необходимо использовать алгоритмы коррекции начальной настройки, позволяющие компенсировать отклонение фактических параметров от расчетных значений.

С течением времени параметры стана и условия работы изменяются. В связи о этим требуется для сохранения точности расчетов , настройки стана разработать алгоритмы адаптации, позволяющие ком-" пенсировать изменения, происходящие на стане с течением времени.

Для функционирования . ЭВМ верхнего уровня ДСУТП необходимы технологические алгоритмы настройки стана в целом, которые позволяют настраивать стан на прокатку заданного профилеразмера полос по одному или нескольким критериям оптимизации.

Исходя из изложенного, для достижения поставленной цели, в работе ставили следующие задачи:

- исследовать технологические . режимы прокатки полоо на непрерывном широкополосном стане;

- разработать модели наогройки черновой и чистовой групп клетей широкополосного отана;

-внедрить разработанные додели настройки в систему управления

позволяющая настраивать стан на прокатку полосы по критерию равномерной загрузки относительно допустимых нагрузок.

Я. Разработаны н внедрены в составе АСУГП стана 2000 Ш£& быстродействующие алгоритмы расчета параметров перестройки клетей чистовой группы в режиме реального времени от УЕМ при смене профилеразмера полос. Опыт эксплуатации моделей настройки в-составе ЛСУТП в течение нескольких лет показал достаточное быстродействие и точность алгоритмов настройки, безаварийность' работы стана при перестройке клетей от УВЫ. Внедрение моделей настройки клетей чистовой группы позволило аа счет повышения качества горячекатаного подката получить долевой экономический эффект в размере 76 тыс. рублей.

3. Разработаны быстродействующие алгоритмы расчета параметров настройки вертикальных и горизонтальных клетей черновой группы стана' 2000 ШШ по критерию равномерной загрузки. Опробование алгоритмов на стане в режиме советчика показало возможность их применения в составе АСУГП черновой группы клетей.

4. Разработаны алгоритмы коррекции и адаптации параметров и моделей настройки клетей при изменении температуры подката на входе в чистовую группу. В составе АСУГП чистовой группы стана 2000 нлмк внедрены алгоритмы коррекции и адаптации заправочной скорости. ■ ■

5. Разработана структура алгоритма настройки непрерывного широкополосного стана горячей прогатки, позволяются определить оптимальные параметры прокатки заданного профилеразмера полос по выбранному критерию оптимизации.

Основное содержание диссертации опубликовано в работах:

1. Перестройка чистовой группы клетей НШС от УВЫ в режиме советчика / ЕР.Барыпев, ЕЙБасуров, М.КПзел и др. // В сб.: Тонколистовая прокатка - Воронеж; ВШ, 1981 - с. 3 - 7.

2. Расчет настройки Н11С по минимуму расхода топлива/Ы. И. Псел,

B. Г. Барышев, Б. А. Поляков, Е М. Басуров // Алгоритмы и программы отраслевого Фонда. Вып. 5, ДСП, Шсква,1982, ГИВЦ, МинЧерМет СССР.

3. Быстродействующий алгоритм настройки непрерывного широкополосного стана / Б. А. Поляков,В. Г. Барышев,В. И. Халэев, В. Ы. Басуров // В кн. ¡Тезисы докладов Всесоюзной научно-технической конференции "Разработка и внедрение АСУТП в прокатном производстве". Кривой Рог, 1987 - М.: ЦНИИТЭИ приборостроения, 1987 - с. 28.

4. Структура алгоритма настройки непрерывного широкополосного стана (НШС) горячей прокатки от. УЕМ /Б. А. Поляков,В. Г. Барышев,В. М. Басуров//В кн. Тезисы докладов Всесоюзной научно-технической конференции "Раг. аботка и внедрение АСУТП в прокатном производстве". Кривой Рог, 1987 - М.: ЦНИИТЭИ приборостроении, 1987 - с. 36.

б. Распределение нагрузки по линии НШС горячей прокатки по критерию минимума энергозатрат/С. Л Ко царь, Б. А. Поляков, Н. 3. Третьякова, В.М.Басуров //В кн. ¡Тезисы докладов Всесоюзной научно-технической конференции "Задачи технического перевооружения листопрокатного производства". Днепропетровск, 1987-М. ¡ЩШИГИЧМ, 1987- с. 5.

6. Опыт разработки и внедрения систем автоматизации широкополосного стана горячей прокатки / А. Д. Белянский, Б. А. Поляков,

C. Л-Коцарь, В.М. Басуров // В кн. ¡Тезисы докладов Международной научно-технической конференции. "Современные достижения теории н практики тонколистовой прокатки". Липецк, 1990 - о. 7.

7. Структур:! модели настройки непрерывного широкополосного стана горячей прокатки от УВМ/Б. А. Поляков,С. Л Коцарь.Е Г. Барышев, Е М. Басуров // Изв. вузов. Черная металлургия, N6,1989 - с. 44 - 48.