автореферат диссертации по электротехнике, 05.09.03, диссертация на тему:Оптимизация электропривода тянуще-правильного устройства по критерию качества непрерывнолитых заготовок

На правах рукописи

ЛУКЬЯНОВ Сергей Иванович

ОПТИМИЗАЦИЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДА ТЯНУЩЕ-ПРАВИЛЬНОГО УСТРОЙСТВА ПО КРИТЕРИЮ КАЧЕСТВА НЕПРЕРЫВНОЛИТЫХ ЗАГОТОВОК

Специальность 05.09.03 - Электротехнические комплексы и системы

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Москва 2003

Работа выполнена на кафедре Автоматизированного электропривода Московского энергетического института (технического университета)

Научный консультант-доктор технических наук, профессор

ОСИПОВ О.И.

Официальные оппоненты - доктор технических наук, профессор

Кудрин Б. И.

- доктор технических наук, профессор Иванов Г. М.

- доктор технических наук, профессор Онищенко Г. Б.

Ведущее предприятие - ОАО «Магнитогорский металлургический комбинат»

Защита диссертации состоится "20" июня 2003 г. в 14 час. 00 мин. в аудитории М-611 на заседании диссертационного совета Д 212.157.02 при Московском энергетическом институте (Техническом университете) по адресу: 111250, г. Москва, ул. Красноказарменная, д. 13.

С диссертацией можно ознакомится в библиотеке МЭИ (ТУ).

Отзывы на автореферат (в двух экземплярах, заверенные печатью) просим направлять по адресу: 111250, г. Москва, ул. Красноказарменная, д. 14, Ученный совет МЭИ (ТУ).

Автореферат разослан «_»_2003 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета Д 212.157.02 канд.техн. наук, доцент

2.оо^Д

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В последние десятилетия в связи с кардинальным пересмотром технологии выплавки и разливки стали интенсивно развиваются и внедряются процессы непрерывной отливки стальных заготовок на предприятиях черной металлургии. Применение способа непрерывной разливки стали позволило организовать непрерывный, высокопроизводительный процесс производства литых заготовок по профилю и размерам пригодных для непосредственного использования их на сортовых и листовых прокатных станах. При непрерывной разливке существенно снижаются расход электрической энергии и топливно-энергетические затраты, снижается себестоимость продукции и, что особенно важно, значительно повышается выход годного металла из жидкой стали.

Технология непрерывной разливки стали и конструкция машин постоянно совершенствуются в направлении повышения качества отливаемой заготовки и производительности каждой машины. Увеличение производительности машины непрерывного литья заготовок (МНЛЗ) прямо связано с увеличением линейной скорости разливки. Задача повышения скорости разливки становится тем более актуальной с применением современных литейно-прокатных агрегатов.

По данным Международного института чугуна и стали основными причинами ограничения линейной скорости разливки являются: качество внутренней структуры заготовки и частота прорыва металла. Обусловлено это тем, что с увеличением скорости разливки возрастает интенсивность охлаждения заготовки и скорость её деформации, что неминуемо приводит к снижению качества внутренней структуры заготовки и увеличению вероятности прорыва корочки слитка. Поэтому в реальных промышленных условиях показатели средней скорости разливки стали значительно ниже проектных. Так, на МНЛЗ №1-4 ОАО "Магнитогорский металлургический комбинат" при номинальной проектной скорости разливки 1,5 м/мин среднегодовые показатели скорости за 10 лет эксплуатации МНЛЗ составили около 0,7 м/мин. О масштабах экономических потерь свидетельствует тот факт, что снижение скорости разливки на одном ручье только на 1% относительно проектного значения наносит ущерб около 1 миллиона рублей в год.

За последние десятилетия выполнен большой- объем технологических и конструкторских работ по совершенствованию установок МНЛЗ, подготовки стали к разливке и мягкого охлаждения слитка в зоне вторичного охлаждения (ЗВО) и кристаллизаторе. Однако, как отмечено на конгрессе сталеплавильщиков в 1995 г.: "Проводимые в последние годы в мире работы по совершенствованию установок непрерывной разливки при высоких капитальных затратах не дали принципиально нозых положительных результатов. Используя традиционные способы совершенствования процесса непрерывного литья (электромагнитное перемешивание, модернизацию участков ЗВО и системы охлаждения, методы активного воздействия на процесс кристаллизации и т.д.), не удалось существенно улучшить качество заготовок и повысить скорость литья. Это в значительной степени связано с наличием зоны вторичного охлаждения, в которой образуется большинство дефектов непрерывнолитой заготовки".

Среди всего многообразия-факторов, определяющих качество литой заготовки, выделяют схему приложения тянущего усилия, определяется электроприводом тянущих роликов ЗВО I*

электропривода тянущих роликов на процесс формирования непрерывного слитка и оказалось наименее ясным. Практически отсутствует оценка уровня требований к степени равномерного деления нагрузки вытягивания заготовки электродвигателями тянуще-правильного устройства (ТПУ) для ограничения растягивающих усилий в оболочке кристаллизующегося слитка. Слабо отражено влияние электропривода на качество макроструктуры слитка. Нет ясности и в целесообразном распределении управляемых и неуправляемых электроприводов тянущих роликов вдоль технологического канала ЗВО с позиций снижения дефектов в литой заготовке и увеличения скорости разливки. Имеющиеся методы технического диагностирования текущего состояния тянущих роликов и настройки роликовой проводки, существенно влияющие на процесс формирования слитка и регулирования его качества за счет электроприводов роликов, часто оказываются неоднозначными и противоречивыми. Проблема обеспечения качественной работы электропривода тянущих роликов ЗВО с позиций роста производительности МНЛЗ при сохранении качества слитка требует и более глубокого исследования электропривода на действующих объектах.

Диссертационная работа выполнялась в рамках хоздоговорных НИР между Магнитогорским государственным техническим университетом и ОАО "Магнитогорский металлургический комбинат". В 2000-2002 г.г. выполнение исследований велось при поддержке гранта "По фундаментальным исследованиям в области технических наук", финансируемых Министерством образования Российской Федерации (центр МЭИ) по направлению "Информатизация и организация металлургического производства".

Цель работы. Разработка автоматизированного электропривода тянуще-правильного устройства МНЛЗ, обеспечивающего увеличение производительности машины посредством увеличения скорости литья заготовки за счет улучшения качества внутренней структуры и уменьшения вероятности прорыва корочки непрерывнолитого слитка.

Достижение поставленной цели потребовало решения следующих задач:

- создания методики оценки влияния электропривода ТПУ на качество макроструктуры непрерывнолитого слитка;

- создания методики определения требуемого по технологии распределения моментов нагрузки по тянущим роликам ТПУ и методики оценки продольных усилий, создаваемых в слитке электроприводом ТПУ;

- определения показателей настройки электропривода ТПУ, позволяющих выполнить его оптимизацию по критерию качества макроструктуры непрерыв-нолитых заготовок;

- создания динамической модели электропривода ТПУ с учетом реальных параметров упругой связи электродвигатель - тянущий ролик, фрикционной связи тянущий ролик - слиток и условий контакта тянущие ролики - слиток;

- обоснования технологических требований к электроприводу ТПУ с позиций снижения неравномерности распределения нагрузок по электродвигателям тянущих роликов, максимальных значений статических и динамических продольных усилий в отливаемой заготовке и обеспечения стабильности протекания процесса литья заготовки в условиях автоколебаний скорости разливки;

■ - разработки методики и алгоритмов диагностирования текущего состояния тянущих роликов и настройки роликовой проводки, включая диагностику прогиба и износа бочки тянущих роликов, их буксовок с периодическим и случайным срывом контакта между тянущими роликами и слитком, выставки тя-

нущих роликов вдоль технологической линии ЗВО и рабочего состояния линий привода тянущих роликов;

- создания технических средств и алгоритмов управления автоматизированным электроприводом ТПУ, обеспечивающих оптимальное по критерию качества заготовок ограничение статических и динамических продольных усилий в слитке и уменьшение неравномерности распределения нагрузок по тянущим роликам;

- промышленной апробации и внедрения полученных результатов, оценки их технической и экономической эффективности и технико-экономического сравнительного анализа вариантов реализации технологических требований к электроприводу ТПУ.

Методы исследований. Теоретические исследования проводились с использованием аналитических и численных методов решения алгебраических и дифференциальных уравнений и систем, методов структурного моделирования. Результаты работы базировались.на большом объеме экспериментальных исследований, статистической обработке расчетных и экспериментальных материалов, полученных при исследовании типовой схемы электропривода ТПУ на МНЛЗ ОАО "ММК" и данных макротемплетной лаборатории по основным внутренним дефектам макроструктуры литой заготовки. Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций, подтверждается сопоставлением теоретических и экспериментальных результатов и результатами промышленных испытаний на действующих МНЛЗ №1-4 ОАО "ММК".

На защиту выносятся:

1. Математические модели распределения моментов нагрузки по электродвигателям тянущих роликов ЗВО и продольных усилий, создаваемых в слитке электроприводом ТПУ.

2. Методика статистической оценки влияния распределения токов нагрузки электродвигателей тянущих роликов и продольных усилий, создаваемых электроприводом ТПУ в отливаемой заготовке, на дефекты её макроструктуры.

3. Динамическая модель электропривода ТПУ, учитывающая реальные параметры упругой связи электродвигатель - тянущий ролик, фрикционную связь тянущий ролик - слиток и условия контакта тянущий ролик - слиток при наличии прогиба и износа тянущих роликов и их буксовок.

4. Технологические требования к электроприводу ТПУ, обеспечивающие уменьшение дефектов макроструктуры в непрерывнолитых заготовках за счет снижения неравномерности распределения нагрузок по электродвигателям тянущих роликов, ограничения статических'и динамических продольных усилий в отливаемой заготовке и обеспечения стабильности процесса литья заготовки в условиях автоколебаний момента нагрузки.

5. Методика и алгоритмы диагностирования текущего состояния тянущих роликов и настройки роликовой проводки.

6. Технические решения и.алгоритмы управления электроприводом ТПУ, обеспечивающие оптимизацию статических и динамических продольных усилий в слитке по критерию качества внутренней структуры непрерывнолитых заготовок.

7. Результаты промышленного внедрения оптимизированного по критерию качества непрерывнолитых заготовок электропривода ТПУ. Оценка его эффективности.

Научная новизна:

1. Разработаны требования к автоматизированному электроприводу ТПУ и его системе управления с позиций улучшения качества литых заготовок за счет:

- ограничения статических и динамических продольных усилий в слитке автономным регулированием токов нагрузки электродвигателей тянущих роликов;

- снижения неравномерности распределения токов нагрузки электродвигателей внутри их групп за счет индивидуального регулирования средних значений токов нагрузки;

- стабилизации скорости литья заготовки в пределах ±2% при появлении гармонической составляющей в общем моменте сопротивления вытягиванию слитка.

2. Предложена методика статистической оценки влияния распределения токов нагрузки электродвигателей тянущих роликов и статических продольных усилий, создаваемых электроприводом ТПУ в отливаемой заготовке, на качество её макроструктуры. Методика базируется на разработанных математических моделях статических взаимосвязей электроприводов тянущих роликов через отливаемую заготовку.

3. Разработана динамическая модель электропривода ТПУ с учетом реальных параметров упругой связи электродвигатель - тянущий ролик, фрикционной связи тянущий ролик - слиток и условий контакта тянущий ролик - слиток при наличии прогиба и износа тянущих роликов и их буксовок.

4. Предложена методика и алгоритмы технического диагностирования текущего состояния тянущих роликов по виду изменения токов нагрузки их электродвигателей, позволяющие определить величины прогиба и износа тянущих роликов, выделить периодические и случайные буксовки электроприводов тянущих роликов, определить точность выставки тянущих роликов вдоль технологической линии ЗВО как факторов негативного влияния на качество макроструктуры заготовок..

5. Разработаны функциональные схемы и алгоритмы управления электроприводом ТПУ и электроприводами тянущих роликов, реализующие технологические требования по ограничению статических и динамических продольных усилий в отливаемой заготовке и стабилизации скорости разливки при появлении гармонической составляющей в общем моменте сопротивления вытягиванию заготовки.

Практическая ценность работы состоит в том, что в результате апробации опытно-промышленного варианта электропривода ТПУ на действующей МНЛЗ за счет снижения максимальных значений статических продольных усилий в отливаемой заготовке в 4 раза и показателей неравномерности распределения токов нагрузки электродвигателей тянущих роликов на 50% достигнуто улучшение качества макроструктуры по основным видам дефектов в среднем на 10%, что позволило увеличить скорость разливки и производительность на экспериментальном ручье на 3,8%. Внедрение системы компенсации гармонической составляющей общего момента сопротивления вытягиванию слитка при возникновении автоколебаний тока электропривода ТПУ обеспечило снижение изменения скорости разливки более чем в 3 раза, в результате чего качество макроструктуры непрерывнолитой заготовки улучшилось по четырем видам дефектов из шести при увеличении скорости разливки на 5%.

Разработаны технические решения по разделению силового питания электродвигателей радиального, криволинейного и двух групп горизонтального

участков ЗВО и индивидуальному регулированию электродвигателей радиального, криволинейного и горизонтального до смыкания фронтов кристаллизации участков ЗВО.

Оптимизированы и экспериментально подтверждены алгоритмы управления электроприводом ТПУ, обеспечивающие снижение неравномерности распределения нагрузок электродвигателей тянущих роликов и статических продольных усилий в слитке на неизменной скорости литья заготовки.

Созданы алгоритмы управления электроприводом тянущего ролика с позиций неизменности заданного усилия вытягивания заготовки при наличии прогиба и износа бочки тянущего ролика и снижения динамических продольных усилий в слитке при периодических и случайных буксовках тянущих роликов.

Предложены алгоритмы управления электроприводом ТПУ с целью стабилизации скорости литья заготовки при возникновении автоколебаний общего тока электропривода ТПУ.

Апробированы алгоритмы технического диагностирования текущего состояния линий привода тянущих роликов и их выставки вдоль технологической линии ЗВО.

Реализация результатов работы. Основные научные положения и практические рекомендации диссертационной работы внедрены в промышленность, использованы в научно-исследовательских, проектных и учебных институтах.

На MHJI3 №4 ОАО "ММК" внедрен опытно-промышленный вариант электропривода ТПУ. В результате за счет уменьшения неравномерности распределения токов нагрузки электродвигателей тянущих роликов и статических продольных усилий в слитке получено улучшение показателей качества макроструктуры непрерывнолитых заготовок, увеличение скорости разливки и производительности MHJ13.

На MHJ13 №3 ОАО "ММК" внедрен алгоритм компенсации переменной составляющей общего момента вытягивания слитка. В результате увеличилась точность поддержания скорости литья заготовки, что обеспечило улучшение качества литых заготовок, увеличение скорости разливки и производительности МНЛЗ.

Методика по проектированию автоматизированного электропривода ТПУ, функциональные схемы и алгоритмы системы управления электроприводом ТПУ и электроприводами тянущих роликов, алгоритмы системы технического диагностирования текущего состояния и настройки оборудования роликовой проводки ЗВО переданы ОАО "ММК" в виде технических заданий и приняты к внедрению в ходе проводимой ОАО "Уралмаш" реконструкции электрооборудования действующих МНЛЗ.

■Разработанные-математические модели, результаты теоретических и экспериментальных исследований находят практическое прнменение при проектировании новых автоматизированных электроприводов ТПУ МНЛЗ.

Результаты диссертационной работы используются в учебном процессе на кафедрах "Электроники и микроэлектроники" и "Электропривод и автоматизация промышленных установок" Магнитогорского государственного технического университета.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на И и III Международных (XIII и XIV Всероссийских) научно-технических конференциях по автоматизированному электроприводу (г. Ульяновск, 1998 г., г. Нижний Новгород, 2001 г.); Всероссийском элек-

тротехническом конгрессе с международным участием ВЭЛК-99 (Москва, 1999 г.); XIII Международной научной конференции "Математические методы в технике и технологиях" (ММТТ-2000, Санкт-Петербург, 2000 г.); IV Международной конференции "Электротехника, электромеханика и электротехнологии" (МКЭЭ-2000, г. Клязьма, 2000 г.); Международной конференции к 300-летию металлургии Урала "Теплофизика и информатика в металлургии" (г. Екатеринбург, 2000 г.); II Международной научно-технической конференции "Энергосбережение на промышленных предприятиях" (Магнитогорск, 2000 г.); IV Международном конгрессе прокатчиков (Магнитогорск, 2001 г.); VII Международном конгрессе сталеплавильщиков (Магнитогорск, 2002 г.); Международной научно-технической конференции "Измерение, контроль, информатизация" (Барнаул: АГТУ, 2000 г.); Всероссийской научно-практической конференции "Проблемы развития автоматизированного электропривода промышленных установок" (Новокузнецк, 2002 г.), а также республиканских, региональных, городских конференциях и семинарах.

Результаты работы докладывались на заседаниях и научно-технических семинарах кафедры автоматизированного электропривода МЭИ в 2000-2003 г.г., на объединенных научных семинарах энергетического, автоматики и вычислительной техники и химико-металлургического факультетов Магнитогорского государственного технического университета и на технических советах ОАО "ММК" и главного энергетика ОАО "ММК" в 2000-2003 г.г.

Публикации. Основное содержание диссертационной работы опубликовано в 63 печатных трудах, в том числе монографии, учебном пособии, 53 статьях и материалах конференций и 8 авторских свидетельствах и патентах.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, семи глав, заключения, списка литературы из 194 наименований и приложения объемом 35 страниц. Работа изложена на 426 страницах, содержит 119 рисунков и 57 таблиц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность, сформулированы цель и основные задачи работы.

В первой главе дан анализ технологических особенностей машин непрерывного литья заготовок и технологических требований к электроприводу тянуще-правильного устройства зоны вторичного охлаждения и возможностей их реализации известными техническими решениями. Показано, что электропривод ТПУ формирует один из основных технологических факторов, определяющих качество внутренней структуры непрерывнолитых заготовок и производительность агрегата. Выполнен анализ временных диаграмм токов нагрузки электропривода ТПУ и электродвигателей тянущих роликов.

Из-за технологических особенностей непрерывной разливки, связанных с высокой интенсивностью охлаждения заготовки, её непрерывным движением и деформацией в процессе кристаллизации при большом ферростатическом давлении жидкой стали в срединной части, изгибом и распрямлением неполностью затвердевшей заготовки, в теле последней образуются специфические внутренние дефекты макроструктуры металла. Наличие этих дефектов является ограничивающим фактором скорости разливки и, как следствие, производительности МНЛЗ.

Типовые технические решения конструкции МНЛЗ и электропривода тянущих роликов ЗВО разработки ОАО "Уралмаш", основного конструктора и

изготовителя слябовых МНЛЗ в России, странах СНГ и до недавнего времени в Европе и Азии, рассмотрены на примере МНЛЗ №1-4 ОАО "ММК". Это комбинированные двух, трех, четырехручьевые МНЛЗ криволинейного типа общей производительностью 5 млн. тонн заготовок в год, позволяющие производить отливку слябов сечением 250x750...2350 мм со скоростью 0,2-1,5 м/мин.

мерные, длины, приемный рольганг 7 и электропривод тянуще-правильного устройства 8 (рис. 1).

Технологический канал ЗВО МНЛЗ криволинейного типа разделен на три гладко состыкованных участка (рис. 1): радиальный участок, выполненный по дуге окружности с базовым радиусом криволинейный участок, построенный по специальной кривой с постоянно увеличивающимся радиусом кривизны от Я6 до бесконечности, обеспечивающий разгиб заготовки; горизонтальный участок.

Вытягивание слитка из ЗВО осуществляется тянуще-правильным устройством (ТПУ). В роликовой проводке ТПУ каждого ручья установлено по 98 пар роликов в верхнем и нижнем рядах. Все ролики верхнего ряда выполнены не приводными. В нижнем ряду располагаются как приводные (тянущие), так и не приводные ролики. При вытягивании узкого слитка, усилие вытягивания формируется 35 приводными роликами, а при вытягивании широкого слитка, соответственно, 70 приводными роликами.

К существующим электроприводам ТПУ МНЛЗ предъявляются следующие технологические требования: плавное регулирование частоты вращения электропривода в диапазоне 20:1 от номинальной частоты; автоматическое поддержание установленной частоты вращения с высокой точностью (до ±2%)

Рис. 1.

В состав оборудования МНЛЗ входят последовательно расположенные промежуточный ковш 1, обеспечивающий необходимый запас жидкого металла для непрерывной разливки при порциональном поступлении его от конвертера, • кристаллизатор 2, выполняющий первичное охлаждение жидкой стали и формирование по периметру слитка корочки затвердевшего металла, зона вторичного охлаждения в составе форсунок 3 распыления охладителя, с помощью которых осуществляется полная по сечению кристаллизация слитка, и неприводных 4 и приводных 5 удерживающих роликов, предназначенных для предотвращения прорыва корочки слитка и приложения к нему усилия вытягивания, устройство 6 для разделения слитка на

независимо от массы слитка, изменения сопротивления вытягиванию и других переменных параметров; плавность изменения скорости, разгон и торможение электропривода ТПУ при изменении скорости от нуля до номинальной в пределах от 20 до 60 с; рассредоточение приводных элементов вдоль технологической линии ЗВО и равномерное деление нагрузки между электродвигателями тянущих роликов с целью снижения продольных усилий в слитке.

В большинстве отечественных и зарубежных МНЛЗ применяется электропривод постоянного тока с силовым питанием всех электродвигателей от одного или двух ТП (рис. 1). Системы управления строятся по принципу подчиненного регулирования с внутренним астатическим контуром регулирования тока и внешним статическим контуром регулирования скорости вращения одного или нескольких электродвигателей тянущих роликов или напряжения с выхода ТП. В существующих системах управления электроприводом ТПУ отсутствует возможность плавного регулирования распределения нагрузок по электродвигателям тянущих роликов. Выравнивание нагрузок между электродвигателями осуществляется, смягчением их механических характеристик за счет включения в цепь якоря каждого электродвигателя добавочных сопротивлений Лд.

Для отображения загрузки электродвигателей тянущих роликов и диагностирования состояния оборудования роликовой зоны используется автоматизированная система токовой диагностики (АСТД) разработки ОАО "Уралмаш". По характеру и составу нагрузочных диаграмм токов электродвигателей тянущих роликов диагностируются: прогиб бочки тянущего ролика; повреждения подшипников ролика и редуктора линии привода; целостность приводных роликов; контроль выставки приводных роликов по технологической оси ЗВО.

Анализ влияния различных факторов на качество непрерывнолитой заготовки и производительность МНЛЗ показал, что из всего многообразия факторов, определяющих качество литой заготовки, весьма недостаточно рассмотрены вопросы влияния электропривода ТПУ, формирующего один из основных технологических факторов - схему приложения тянущего усилия, на процесс кристаллизации слитка и образование дефектов макроструктуры литой заготовки. В литературных источниках указано, что тянущие ролики в процессе вытягивания заготовки формируют в последней дополнительные продольные усилия, которые являются одной из причин образования дефектов. Однако, конкретная оценка значений этих продольных усилий, изменения их вдоль ЗВО и влияния на качество непрерывнолитой заготовки отсутствует. Отсутствует и четкое обоснование одного из базовых требований к электроприводу ТПУ -равномерного деления нагрузки вытягивания заготовки между электродвигателями тянущих роликов для ограничения растягивающих усилий в оболочке кристаллизирующегося слитка. Ограничены исследования степени влияния электропривода ТПУ и показателей его работы и настройки на качество литой заготовки. Отсутствует методика оценки показателей работы электропривода ТПУ и методы целесообразного управления этими показателями с позиций снижения дефектов в литой заготовке и увеличения производительности МНЛЗ. Существует пробел в обосновании необходимости применения группового электропривода ТПУ и целесообразности распределения управляемых и неуправляемых электроприводов тянущих роликов вдоль ЗВО. Нет информации по изменению статических и динамических нагрузок на электропривод тянущих роликов и слиток в процессе литья заготовки.

1,А

Рис. 2.

—-1 I

• \ ' *, ' / /О ' / \ ' ^ — 15

.......32|

и

100

200

300

I, А V, м/мин

Исследования временных диаграмм скорости разливки, общего тока электропривода ТГГУ и токов электродвигателей тянущих роликов на неизменном установившемся уровне задания скорости литья заготовки показали, что имеют место два различных режима работы электропривода ТПУ. В первом - при практически неизменных скорости разливки V, общем токе электропривода ТПУ и большинстве токов нагрузки 1к электродвигателей тянущих роликов на ряде электродвигателей имеют место явно выраженные, устойчивые за цикл разливки, колебания токов (рис. 2). Во втором -имеют место устойчивые колебания (автоколебания) токов нагрузки всех электродвигателей тянущих' роликов, а также общего тока электропривода ТПУ и скорости разливки V (рис. 3).

В результате статистического анализа временных диаграмм рис. 2" установлено, что распределение токов нагрузки отдельных электродвигателей тянущих роликов во времени для различных форм изменения токов соответствует нормальному закону распределения, а в качестве оценок изменения токов электродвигателей целесообразно применять их цифровые характеристики - математическое ожидание 1к и

дисперсии; рассеяния . Для большинства временных диаграмм изменения токов электродвигателей тянущих роликов за длительный период времени отклонения в математических ожиданиях токов незначительны, а дисперсии рассеяния однородны. Доказано отсутствие взаимного влияния между изменениями токов нагрузки соседних электродвигателей и между изменениями токов отдельных электродвигателей и общим током электропривода ТПУ (нормированные взаимные корреляционные функции изменяются существенно во времени в диапазоне от -1 до 1). Это позволяет принять в качестве оценки распределения общего усилия вытягивания слитка по тянущим роликам ЗВО и группам приводов за длительный период времени (/¡¡> 2ТР, где ТР - период вращения ролика) числовую характеристику тока нагрузки отдельного электродвигателя, а именно, математическое ожидание тока.

Анализ временных диаграмм токов и скорости рис. 3 показал, что при наличии автоколебаний в электроприводе ТПУ изменение скорости разливки достигает 13% от заданного значения, что противоречит одному из основных требований к электроприводу ТПУ - поддержания скорости разливки с точностью ±2%. Между изменениями токов отдельных электродвигателей тянущих роликов различного диаметра и изменением общего тока электропривода ТПУ существует тесная корреляционная связь (значения нормированных взаимных корреляционных функций близки 1). Следовательно, изменения токов отдель-

100 200 . Рис. 3.

ных электродвигателей и общего тока электропривода ТПУ отражают общий колебательный процесс в электромеханической системе электропривод ТПУ -роликовая проводка - слиток и в качестве адекватного отражения автоколебаний в электроприводе ТПУ достаточно использовать изменение общего тока электропривода ТПУ.

Сравнительный анализ двух режимов работы электропривода ТПУ на неизменном уровне задания скорости разливки показал, что изменения токов отражают различные физические явления, происходящие в электромеханической системе привода тянущих роликов. Поэтому исследования электропривода ТПУ, его влияния на качество непрерывнолитой заготовки и анализ причин возникновения колебаний токов целесообразно выполнять отдельно для случая .разливки стали на неизменной скорости и для случая автоколебаний скорости разливки.

Во второй главе выполнен анализ временных характеристик колебательного изменения мгновенных значений токов на ряде электродвигателей тянущих роликов на неизменной скорости разливки.

Определено, что для всех электродвигателей тянущих роликов с колебательным характером изменения токов в процессе вытягивания слитка на установившейся скорости значения периодов изменения токов во всех случаях меньше расчетных значений периодов вращения тянущих роликов различного : диаметра.

Для анализа причин подобного расхождения периодов выполнено экспериментальное измерение износа тянущих роликов и величины коэффициента фрикционной связи вдоль технологической линии ЗВО, характеризующего рабочее проскальзывание тянущего ролика по горячему слитку в процессе передачи тянущего усилия.

Показано^ что при плавном синусоидальном изменении тока электродвигателя (привод №5,11, рис. 2) на неизменной скорости литья заготовки отклонение экспериментально определенного значения периода вращения ролика от расчетного объясняется погрешностью в канале измерения скорости, износом . тянущего ролика и наличием фрикционной связи между роликом и слитком. В случае же колебательного характера изменения тока (привод №47,52,67, рис. 2) при условии, что за цикл вращения ролика величина тока достигает значения тока холостого хода. Изменение тока обусловлено буксовками тянущих роликов с периодическим срывом с последующим восстановлением контакта между тянущими роликами и слитком. Поскольку колебания тока носят устойчивый за цикл разливки и неизменный по числовым характеристикам характер, нет взаимного влияния между изменениями токов соседних электродвигателей и между изменениями токов отдельных электродвигателей и общим рабочим током электропривода ТПУ, возможно регулирование эквивалентного за два периода вращения ролика тока электродвигателя.

Установлено, что распределение общего рабоче-

I, л

V- '-■....................г:..:;-.............

радиальным участок

криволинейный участок

40 50 60 горизонтальный участок

Рис. 4.

70 №дв

го тока и общего тока холостого хода электропривода ТПУ по электродвигателям тянущих роликов явно неравное (рис. 4). На различных ручьях МНЛЗ №1-4 вид неравномерности распределения рабочих токов /д. и токов холостого хода IXX, к вдоль ЗВО различный и установить какие-либо общие аналитические закономерности распределения токов и ¡хх.к не представлялось возможным.

Доля значений токов холостого хода в общем рабочем токе электропривода ТПУ существенна и достигает 60%, поэтому оценку реального усилия, развиваемого конкретным электродвигателем на контакте его тянущего ролика со слитком, необходимо выполнять за вычетом тока холостого хода. При изменении скорости разливки и по истечении времени с момента проведения капитальных работ происходит существенное перераспределение тока электропривода ТПУ между электродвигателями тянущих роликов. Следовательно, сравнительную оценку распределения токов, на различных ручьях необходимо выполнять для конкретного момента времени на конкретной скорости разливки.

Таким образом, существующая схема электропривода ТПУ (рис. 1) не обеспечивает равномерного деления общего тока нагрузки между электродвигателями тянущих роликов. .

Анализ временных диаграмм изменения рабочих токов позволил обосновать методику оценки распределения по электродвигателям тянущих роликов. общего тока нагрузки электропривода ТПУ, создающего тянущее усилие в. слитке, за вычетом токов холостого хода, которые определяются усилиями в механической части привода. Методика учитывает колебательный характер изменения токов на части электродвигателей тянущих роликов.

Статистический анализ реализации случайного процесса распределения мгновенных значений рабочих токов на участках ЗВО показал, что распределение токов вдоль ЗВО соответствует нормальному 'закону и выборочные диспер-. сии распределения мгновенных значений токов, определенные в различные моменты времени, однородны. В цикле разливки на установившейся скорости распределение общего рабочего тока электропривода ТПУ по электродвигателям тянущих роликов является стационарным и числовые характеристики его (математическое ожидание и дисперсия) неизменны. Поэтому в качестве оценки неравномерности распределения токов нагрузки применен коэффициент вариации:

(1)

где: 5/ - среднее квадратическое отклонение значений токов электродвигателей от математического ожидания I тока нагрузки группы электродвигателей.

Интегральный коэффициент вариации v, (1) математических ожиданий токов нагрузки отдельных электродвигателей тянущих роликов относительно математического ожидания токов группы электродвигателей даже при существенном изменении числовых характеристик изменения токов нескольких электродвигателей в течение цикла разливки изменяется незначительно. Следовательно, его значение, определенное за относительно короткий отрезок времени, соответствующий двум периодам вращения тянущего ролика, можно принять в качестве показателя неравномерного распределения токов нагрузки электродвигателей ТПУ в пределах всего цикла разливки.

Тянущие ролики зоны вторичного охлаждения МНЛЗ криволинейного типа по технологическим условиям работы можно разделить на четыре группы. Первые две группы составляют ролики радиального и криволинейного участ-

ков. Третью группу составляют ролики первых секций горизонтального участка, в которых происходит формирование осевой зоны слитка-и осуществляется закрытие лунки жидкой фазы. Четвертую группу составляют ролики последующих секций горизонтального участка, которые осуществляют транспортировку полностью застывшей по сечению заготовки к агрегату резки.

Анализ распределения общего тока нагрузки электропривода ТПУ по указанным четырем группам тянущих роликов показал, что распределение общего тока по группам тянущих роликов на различных ручьях МНЛЗ №1-4 при идентичных технологических параметрах литья заготовки существенно отличаются между собой. На радиальном участке доля нагрузки изменяется в пределах 3...14%, на криволинейном - 33...44%, на горизонтальном участке в первой группе электродвигателей - от 10% до 19% и во второй группе составляет от 31% до 44%.

Сравнительный анализ показателей неравномерности у, (1) распределения общего тока нагрузки электропривода ТПУ в четырех группах тянущих роликов установил, что на различных ручьях МНЛЗ №1-4 показатели распределения токов нагрузки внутри групп электродвигателей существенно отличаются. Так, на радиальном участке величина коэффициента вариации V / изменяется в диапазоне от 0,68 до 2,82, на криволинейном от 0,39 до 0,8 и на горизонтальном в первой группе электродвигателей от 0,26 до 1,25 и во второй от 0,3 до 0,99. При этом наибольшие и наименьшие значения показателей в группах электродвигателей принадлежат различным ручьям и установить общий ранг ручья по показателям неравномерности не представляется возможным. Поэтому при исследовании влияния электропривода ТПУ на качество литой заготовки целесообразно определять степень влияния каждой группы электродвигателей, а не электропривода ТПУ в целом, на отдельные виды дефектов литой заготовки.

Анализ влияния технологических факторов на показатели неравномерности распределения токов нагрузки показал, что при изменении ширины отливаемой, заготовки показатели неравномерности V¡, рассчитанные для четырех групп, электродвигателей тянущих роликов, изменяются незначительно (до 5%) и этим фактором можно пренебречь. При изменении же скорости разливки и времени эксплуатации МНЛЗ после проведения капитального ремонта показатели неравномерности изменяются существенно (в 2 раза и более). Эти факторы необходимо учитывать при исследовании влияния электропривода ТПУ на качество литой заготовки.

В третьей главе на основании анализа известных методик расчета усилий сопротивления вытягиванию слитка и общих математических соотношений для технологических условий и параметров МНЛЗ №1-4 ОАО "ММК" составлена методика расчета требуемых по технологии значений моментов нагрузки на тянущих роликах ТПУ; доказана адекватность экспериментальным данным результатов расчета требуемого по технологии общего момента вытягивания слитка; выполнен анализ влияния технологических факторов на величину общего момента вытягивания слитка, моментов нагрузки групп тянущих роликов и значения моментов нагрузки на тянущих роликах ТПУ. На основании равенства реальных и расчетных значений общего момента вытягивания слитка предложена методика оценки распределения, вдоль технологического канала ЗВО статических продольных усилий, создаваемых в слитке электроприводом ТПУ. Выполнен анализ распределения статических продольных усилий в слитке на различных ручьях МНЛЗ №1-4.

Расчет требуемого статического общего момента вытягивания слитка Мвыт, развиваемого всеми тянущими роликами ТПУ на установившейся скорости разливки, выполняется из условия, что от тянущих роликов ТПУ должны приложить к слитку суммарное усилие вытягивания Рвыт, необходимое и достаточное для преодоления сил сопротивления протягиванию застывающей заготовки через N пар роликов верхнего и нижнего ряда роликовой проводки ЗВО. Это условие обусловлено тем, что в роликовой проводке применяются приводные и неприводные ролики различного диаметра.

Требуемое суммарное усилие вытягивания слитка вычисляется по выражению:

Рвыт (2)

Усилие /•]. сопротивления вытягиванию заготовки в одном межроликовом пространстве ЗВО для МНЛЗ криволинейного типа определяется из выражения:

^ = ?кр + У] (Рф, +. Со, + 0Р, + Рт + Рш) + Рш„ - СТ,, (3) где: Ркр - усилие вытягивания слитка из кристаллизатора; - эквивалентный коэффициент трения, обусловленный трением качения ролика по слитку и трением в подшипниках опор роликов; РФ1 - усилие ферростатического давления на ролики; — нормальная составляющая силы тяжести части слитка в межроликовом пространстве; йп - тангенциальная или продольная составляющая силы тяжести слитка; - сила тяжести / -того ролика; РПР1 - усилие давления на ролик, обусловленное правкой слитка на криволинейном участке ЗВО; Рш -усилие давления на ролики от температурных поводок непрерывнолитой заготовки; Рвыт - усилие сопротивления вытягиванию выпученной корки заготовки из / -той пары роликов.

При расчете составляющих усилия ^ приняты следующие допущения: на каждом участке роликовой проводки, расположенном между роликами /-1 и I, заготовка имеет постоянную толщину корки 81 в поперечном и продольном сечениях и равномерное ферростатическое давление жидкой сердцевины на корку; усилием сопротивления, вызванным деформацией затвердевшей загот товки в роликовых парах горизонтального участка можно пренебречь (обжатие заготовки отсутствует).

Усилие вытягивания на приводных роликах РШТ1 определяется как сумма усилий на данном ] -том приводном ролике и на неприводных роликах перед ним до ближайшего другого j -1 приводного ролика.

Требуемое значение.момента вытягивания.слитка.на /-том тянущем ролике вычисляется из, условия свободного вытягивания заготовки, при котором у -й тянущий ролик должен передавать на слиток усилие Рвыт^ равное усилию сопротивления вытягиванию слитка из участка роликовой проводки между — 1 и ] тянущими роликами, не создавая в слитке дополнительных продольных усилий: /*} •_) = 0.

Требуемое по технологии значение момента вытягивания МВЫТ] на у -том тянущем ролике вычисляется по выражению:

Л/вита. хН-м

4 7 10 13 16 19 22 25.28 31 34 37 40 43 46 49 52 55 58 61 64 67 70

N прив. ролика

радиальный криволинейный

группа 1

группа 1

горизонтальный

где Rj =Dpjj2 - радиус, у ролика.

Для технологических условий и параметров МНЛЗ №1-4 ОАО "ММК" и средних значений технологических факторов и коэффициентов выполнен расчет МВЬщ. Графическая иллюстрация распределения общего момента вытягивания слитка Мвыт по тянущим роликам ЗВО приведена на рис. 5.

Анализ распределения общего момента Мвыт по тянущим роликам позволяет сделать принципиальные выводы:

- требуемое по технологии распределение моментов не соответствует равномерному распределению;

- значения моментов нагрузки на тянущих роликах, расположенных на различных участках ЗВО, существенно отличаются и

1 я Рр еа Яр ра яя Од 1я рр ря р г„п,п| целесообразно дальнейшие исследования выполнять для четырех групп тянущих роликов (рис. 5).

Исследование на ма-' , тематической модели влия-

ли0-->• ния таких технологических

факторов, как коэффициент трения качения ролика по слитку, коэффициент /трения в опорах роликов, ширина слитка, предел текучести стали, скорость литья заготовки, на величину общего момента вытягивания слитка, моментов нагрузки четырех групп тянущих роликов и моментов нагрузки на тянущих роли-;'ках ТПУ показало^что:

- изменение всех технологических факторов в различной степени вызывает ■ значимое изменение в абсолютных единицах общего момента вытягивания

слитка и моментов нагрузки на тянущих роликах ТПУ;

- изменение доли моментов нагрузки тянущих роликов четырех групп от . общего момента вытягивания слитка и доли моментов нагрузки конкретных тянущих роликов относительно момента нагрузки соответствующей группы тянущих роликов при изменении таких технологических факторов, как коэффициент трения качения ролика по слитку, коэффициент трения в опорах роликов, предел текучести стали и ширина отливаемой заготовки незначительно. Ввиду отсутствия технической возможности в реальных промышленных условиях измерить текущие значения указанных технологических факторов (кроме ширины слитка) требуемое распределение моментов следует определять не в абсолютных значениях ;по предложенной методике расчета моментов нагрузки тянущих роликов ТПУ, а в относительных единицах от текущего значения общего момента в соотношениях, указанных в заранее рассчитанных таблицах;

- за базовое распределение общего момента вытягивания слитка по группам тянущих роликов и распределения моментов нагрузки по конкретным роликам внутри групп целесообразно принять относительное распределение моментов, рассчитанное для средних значений указанных технологических факторов;

- изменение скорости литья заготовки заметно влияет на относительное распределение общего момента вытягивания слитка по группам тянущих роликов и распределение момента нагрузки в первой группе горизонтального участка по конкретным тянущим роликам. Поэтому целесообразно в рабочем диапазоне скоростей литья заготовки проводить коррекцию относительного распределения общего момента вытягивания слитка по группам тянущих роликов и момента нагрузки в первой группе горизонтального участка по конкретным тянущим роликам в функции установившейся скорости разливки по заранее рассчитанным таблицам относительного распределения.

Из сравнения между собой значений относительного распределения реальных и требуемых по технологии общих моментов вытягивания заготовки по группам тянущих роликов сделан вывод, что в реальных условиях литья заготовки тянущие ролики радиального, криволинейного, и первой группы горизонтального участков всегда загружены менее требуемых значений. Напротив, ролики второй группы горизонтального участка существенно (33,3...45,1% вместо требуемых 3,0...6,0%) в реальных условиях загружены более требуемых по технологии значений. Следовательно, тянущие ролики второй группы горизонтального участка создают в слитке статические продольные усилия (натяжение) и посредством этого разгружают тянущие ролики остальных групп ТПУ. При этом дополнительное продольное усилие в слитке передается от последующих тянущих-роликов к предыдущим, накапливаясь в направлении,- противоположном движению слитка, и расходуется на приводных роликах радиального, криволинейного и первой-группы горизонтального участков ЗВО, компенсируя недостающую разность усилий вытягивания слитка в межроликовых пространствах этих групп тянущих роликов и обеспечивая тем самым равенство и неизменность скорости движения слитка во всех его сечениях в ЗВО.

На основании равенства реальных и расчетных значений общего момента вытягивания слитка, развиваемого всеми приводными, роликами электропривода ТПУ, разработана методика оценки распределения вдоль технологической линии ЗВО статических продольных усилий в слитке при несоответствии реального (рис. 4) и требуемого (рис. 5) по технологии распределений моментов (токов) нагрузки по приводным роликам ЗВО: Рп-и = Ррп ~ Рш'

= К-и + (Ррп-1 ~ ) >

ъ-и = ш), (5)

3

где: ~ статическое продольное усиление, создаваемое в слитке электро-

приводом ТПУ, в пространстве между / -1 и г -тым приводными роликами; Рр, - реальное усилие вытягивания слитка, развиваемое /'-тым тянущим роликом; - требуемое по технологии усилие вытягивания слитка, рассчитанное на модели распределения моментов по приводным роликам ЗВО, необходимое и достаточное для транспортировки слитка в соответствующем ((/-/)-/)-ом межроликовом промежутке.

Графическая иллюстрация распределения статических продольных усилий в слитке на примере ручья 3, 4 МНЛЗ №1 приведена на рис. 6, из которой следует, что электроприводом ТПУ в отливаемой заготовке создаются существенные знакопеременные продольные усилия. На радиальном участке имеют место отрицательные продольные усилия (подпор), а на криволинейном и горизонтальном участках положи-Р, кН тельные (натяжение). Вели-

чина растягивающих усилий в заготовке достигает существенных значений (375 кН) в месте закрытия лунки жидкой фазы (между 64 и 65 роликами).

Анализ распределения продольных усилий в слитке вдоль ЗВО для различных ручьев МНЛЗ №1-4 ОАО "ММК" показал, что на различных ручьях, находящихся в идентичных технологических условиях,

450 350 250 150 50 -50

11

16 21 25 29 33 37 41 45 49 57 63 69 77 83 89 93 97

номер ролика горизонтальный участок

радиальным криволинеиныи

участок

участок

Рис.6.

распределение продольных усилий в слитке по абсолютной величине и характеру изменения вдоль ЗВО значительно отличаются друг от друга. На горизонтальном участке в зоне закрытия жидкой фазы обнаружены значительные изменения максимальных значений натяжения в слитке от 186 кН до 622 кН. Кроме этого, на радиальном и криволинейном участках возможно образование подпора в слитке.

В результате исследования влияния технологических факторов на распределение продольных усилий в слитке установлено:

- при изменении скорости разливки V, ширины отливаемой заготовки В и после проведения ремонтных работ в роликовой проводке ЗВО происходит существенное изменение максимальных значений и вида распределения статических продольных усилий; в пределах же сроков межремонтного периода эксплуатации МНЛЗ при фиксированных скорости V и ширине слитка В изменение продольных усилий незначительны (менее 5%);

- исследование влияния продольных усилий, создаваемых в слитке электроприводом ТПУ, на качество литой заготовки целесообразно проводить в пределах сроков межремонтного периода каждой МНЛЗ для идентичных по скорости литья и ширине отливаемой заготовки технологических условий.

С целью оценки исходного требования к электроприводу ТПУ на действующей МНЛЗ - выравнивания нагрузок на электродвигателях тянущих роликов для ограничения продольных усилий в слитке - выполнен расчет распределения требуемых моментов нагрузки Мк, по тянущим роликам ЗВО (рис. 5) и при условии идеального выравнивания моментов

17 23 28 33 38 43 48 57 6-1 73 80 89 94

р ^ номер ролика

на всех тянущих роликах на уровне Мм СР расчет статических продольных усилий в заготовке (рис. 7). Величина Ммср определялась как среднее арифметическое общего момента нагрузки на всех тянущих роликах, отнесенное к их числу.

Согласно рис. 7 при формальном выравнивании моментов нагрузки на всех тянущих роликах электроприводом ТПУ создаются в слитке существенные продольные усилия: подпор до 120 кН и натяжение до 330 кН. Следовательно, одно из основных требований к электроприводу ТПУ — ограничения продольных усилий в заготовке посредством выравнивания нагрузок на тянущих роликах - требует доработки и коррекции.

В четвертой главе рассмотрено влияние электропривода ТПУ на качество макроструктуры непрерывнолитой заготовки, определены требования к электроприводу тянущих роликов зоны вторичного охлаждения.

Задача оценки влияния электропривода тянущих роликов на качество литой заготовки потребовала решения следующих вопросов: анализа причин образования дефектов в непрерывнолитой. заготовке; исследования и отбора видов дефектов макроструктуры заготовки, возникающих под действием тянущих усилий электропривода ТПУ; анализа сопутствующих факторов, определяющих образование дефектов макроструктуры; выбора показателей качества литой заготовки для статистического анализа влияния электропривода тянущих роликов на качество литой заготовки.

К внутренним дефектам (дефектам макроструктуры непрерывнолитой заготовки) в промежуточной зоне заготовки относятся, гнездообразные и перпендикулярные трещины и точечная неоднородность? а к осевым: осевая химическая неоднородность, осевая рыхлость и осевые трещины.

На основании обзора видов дефектов непрерывнолитой заготовки и причин их образования сделаны следующие выводы:

- в зоне вторичного охлаждения образуются характерные для технологии непрерывной разливки и весьма опасные дефекты макроструктуры в промежуточной и осевой зонах заготовок;

- фактор вытягивания заготовки, формируемый электроприводом ТПУ, в зоне вторичного охлаждения является одним из основных механических факторов, определяющим качество макроструктуры заготовки по таким видам дефектов, как осевые, гнездообразные и перпендикулярные трещины и осевая рыхлость;

- фактор стабилизации скорости разливки также является одним из основных механических факторов, определяющим качество литой заготовки по всем указанным дефектам в промежуточной и осевой зонах заготовки;

- исследование влияния неравномерности распределения общего тока нагрузки электропривода-ТПУ-по электродвигателям тянущих роликов и статических продольных усилий в отливаемой заготовке, создаваемых электроприводом ТПУ, на качество литой заготовки необходимо проводить на хтабильной скорости разливки, на идентичных по конфигурации роликовой проводки и условиям охлаждения и обслуживания МНЛЗ для обеспечения равных условий по факторам металлургического, теплотехнического характера и остальным механическим факторам. Объем выборки исследования качества макроструктуры должен превышать один месяц эксплуатации МНЛЗ для обеспечения идентичности условий эксперимента по фактору состояния роликовой проводки.

На основе корреляционного анализа предложена методика статистической оценки влияния распределения токов нагрузки электродвигателей тянущих роликов и статических продольных усилий в непрерывнолитом слитке на показатели качества макроструктуры заготовки. В качестве показателей дефектов макроструктуры приняты частота возникновения трещин в заготовке на участках ЗВО и частота снижения сортности заготовок по видам дефектов.

Установлена тесная корреляционная связь между показателями неравномерности распределения токов нагрузки электродвигателей тянущих роликов первой группы горизонтального участка (коэффициента вариации vгор) и показателями качества осевой зоны слитка. Показано, чем выше показатели неравномерности v Г0Р, тем выше относительная частота снижения сортности литой заготовки по осевым трещинам и осевой рыхлости (коэффициенты парной корреляции Я составили соответственно 0,93 и 0,75).

Кроме этого, существует тесная корреляционная связь на радиальном, криволинейном и горизонтальном участках ЗВО между показателями статических продольных усилий в слитке на участках и частотой возникновения перпендикулярных и гнездообразных трещин. Причем, чем выше показатели величины продольных усилий в слитке, тем выше частота возникновения трещин (коэффициенты парной корреляции соответственно составили 0,88, 0,92 и 0,77).

На основании анализа влияния электропривода ТПУ на качество макроструктуры слитка при условии разливки металла на стабильной скорости определены общие требования к электроприводу тянущих роликов зоны вторичного охлаждения:

1. Электропривод ТПУ должен иметь возможность автономного регулирования токов нагрузки групп тянущих роликов с целью снижения статических продольных усилий в слитке, что требует раздельного силового питания групп электродвигателей от отдельных источников питания.

2. Электропривод тянущих роликов радиального и криволинейного участков и горизонтального участка до смыкания фронтов кристаллизации должен иметь возможность индивидуального регулирования токов нагрузки, что требует индивидуального силового питания электродвигателей.

Дана оценка реального влияния автоколебаний общего тока нагрузки электропривода ТПУ и скорости разливки (рис. 3) на качество макроструктуры литой заготовки. Для обеспечения идентичных условий по прочим факторам металлургического, теплотехнического и механического характера исследование проводилось на одной МНЛЗ в пределах одного межремонтного периода экс-плуагации машины для идентичных значений ширины отливаемого слитка, скорости разливки и химического состава слитков.

За исследуемый период времени диапазон автоколебаний общего тока электропривода ТПУ составлял от 10 до 50 А, а изменения скорости разливки доходили до 10% от заданного значения.

Установлено, что при наличии автоколебаний в роликовой проводке ЗВО происходит ухудшение качества макроструктуры литой заготовки по всем шести видам дефектов: точечной неоднородности (ТН), осевым (ОТ), гнездообраз-ным (ГТ) и перпендикулярным (ПТ) трещинам, осевой рыхлости (ОР) и осевой химической неоднородности (ОХН) (рис. 8).

Таким образом, существующая система управления электроприводом ТПУ (рис.1) не выполняет одно из основных требований к электроприводу тянущих роликов - стабилизацию скорости разливки. Исследование причин возник-

_Балл

Щ- при автоколебаниях □ - без автоколебаний Рис. 8.

Вид дефекта

новения автоколебаний общего тока нагрузки электропривода ТПУ и скорости разливки, а также разработку системы управления, позволяющей стабилизировать скорость, целесообразно проводить на динамической модели многосвязной электромеханической системы электропривода ТПУ.

В пятой главе разработана динамическая модель электропривода ТПУ с учетом реальных параметров упругой связи якорь электродвигателя - тянущий ролик и фрикционной связи тянущий ролик - слиток. Доказана её адекватность экспериментальным данным. Выполнены анализ причин возникновения автоколебаний в электроприводе ТПУ и исследование значимости влияния текущего состояния тянущих роликов и условий контакта тянущий ролик - слиток на изменение усилия вытягивания слитка в существующей системе управления электроприводом ТПУ. Определены требования к электроприводу тянущих роликов с позиций стабилизации скорости разливки и усилия вытягивания слитка на заданном уровне и ограничения статических и динамических продольных усилий, создаваемых в слитке электроприводом тянущих роликов при восстановлении контакта между тянущими роликами и слитком, износе и прогибе бочки тянущих роликов.

Структурная схема динамической модели электромеханической системы электропривод ТПУ - тянущий ролик - слиток приведена на рис. 9. Здесь: -

сф

1Я1.

г.-Р+1

¡»1 Ь

рн

иен { ист Т

РТ тп

Т*р+1 Ктп

Гн7"Р

Ко»

Кот

н

сО

Рис. 9.

приведенный момент инерции слитка; и ~ соответственно приведенные моменты инерции тянущего ролика и неприводного ролика; кф - коэффициент фрикционной связи; т - число линий привода электродвигатель - тянущий ро-; лик; N - число неприводных удерживающих роликов; Мс - момент сопротивления вытягиванию заготовки на стабильной скорости разливки.

Взаимная связь между приводными и неприводными роликами и слитком определена как:

М1=кф(ар1-ам), (6)

где: М{, сор1 - соответственно момент сопротивления и угловая частота вращения / -того ролика; соЛ/ - приведенная угловая частота скорости слитка.

Исследования на динамической модели электропривода ТПУ показали, что . с использованием • расчетных- значений податливости линии привода якорь электродвигателя - тянущий ролик динамические показатели изменения тока значительно выше изменения тока в реальных условиях. Выполнено экспериментальное исследование периодов колебаний упругой связи якорь электродви-, гателя - тянущий ролик. Установлено, что значения реальных периодов упругих колебаний (внешних линий привода 4,4<7}2 <5,3с, внутренних 5,8<Тп <6,2с) в 1,5 раза больше расчетных значений,(внешних - Тп =3,1 с и внутренних-Т12 =4,1 с).

После коррекции значений податливости линий привода в динамической модели реальные и рассчитанные на модели переходные'процессы изменения, токов электродвигателей при срыве и восстановлении контакта между тянущими роликами и слитком практически совпали, что свидетельствует о достаточной адекватности модели объекту исследования.'

Выполнен анализ.причин возникновения автоколебаний в электроприводе ТПУ (рис. 3). Установлено, что колебания скорости литья заготовки и общего .тока нагрузки вызваны не взаимодействием собственных инерционных звеньев электромеханической системы привода ТПУ (рис. 9) и принужденных источников возмущений, таких, как качание кристаллизатора, прогиб бочки тянущего ролика и сопровождающие его буксовки, а периодическим появлением в общем моменте Мс сопротивления вытягиванию заготовки колебательной составляющей ДМс с периодом изменения, равным периоду ТР вращения тянущего ролика наибольшего диаметра:

; М'с = Мс + АМС ■ ля—/(7)

| _______________ _______Тр

Даны рекомендации- по стабилизации скорости разливки при появлении колебательной составляющей в общем моменте сопротивления вытягиванию заготовки, включающие в себя:1) применение астатического регулятора скорости литья заготовки; 2) применение инвариантной к нагрузке системы управления электроприводом ТПУ, компенсирующей влияние колебательной составляющей момента сопротивления на изменение скорости разливки.

Задача исследования влияния текущего состояния тянущих роликов (износ и прогиб бочки) и условий контакта тянущий ролик - слиток на изменение усилия вытягивания слитка в существующей системе управления электроприводом ТПУ потребовала выполнения следующих экспериментальных и теоретических

исследований: исследования износа и прогиба бочки тянущих роликов; исследования возможности появления случайных и периодических буксовок тянущих роликов на различных участках ЗВО; создания математической модели изменения угловой скорости вращения приводного ролика с прогибом его бочки; исследования и оценки изменения динамических продольных усилий в слитке, создаваемых электродвигателями тянущих роликов с периодическими и случайными буксовками последних.

В результате исследований установлено:

1. Наиболее подвержены износу тянущие ролики криволинейного и первой секции горизонтального участков ЗВО (до 8 мм). На тянущих роликах остальных секций ЗВО износ ДО не превышает 2 мм. Получены зависимости влияния износа тянущих роликов на изменение тока Ы электродвигателя и усилия вытягивания AF заготовки на контакте тянущий ролик - слиток в существующей групповой схеме силового питания электродвигателей тянущих роликов от единого тиристорного преобразователя, с помощью которых определены граничные значения ADr.

Износ тянущих роликов более ADr вызывает значимое изменение усилия вытягивания AF слитка (>5%) и при ДО = 8 мм изменение AF достигает 34%. Если же в процессе эксплуатации MHJI3 по мере износа тянущих роликов поддерживать ток нагрузки неизменным, то изменение усилия AF не превышает 5%.

2. Прогиб бочки 5 тянущих роликов может иметь место на всех участках ЗВО и достигать величины 5мм. В существующем электроприводе ТПУ прогиб бочки с учетом полученной зависимости изменения угловой скорости вращения ролика вызывает колебательное изменение тока нагрузки /(i) электродвигателя

и значимое (до 105%) изменение за один оборот ролика усилия F(t) вытягивания слитка (рис. 10). Получены аналитические зависимости влияния прогиба б ролика на изменение усилия AF, с помощью которых определены граничные значения 8Г для роликов различного диаметра, превышение которых вызывает заметное (>5%) изменение усилия вытягивания слитка. Установлено, что если за период вращения тянущего ролика поддерживать на неизменном уровне мгновенные значения токов нагрузки электродвигателей тянущих роликов {1 = const), то при величине прогиба 5i < 3,6 мм (О = 240 мм), б) <4,2 мм

(£> = 270 мм) и 8 <5 мм роликов £> = 330 мм изменение усилия вытягивания *

F\ (t) (рис.10) не превышает 5%. Для стабилизации усилия F(t) в пределах 5% при прогибе роликов диаметром 240 и 270 мм более 5j и при отсутствии технической возможности стабилизации мгновенных значений токов нагрузки (возможность срыва контакта) необходимо согласно графика ДI'(t) (рис. 10) выполнить принудительное регулирование мгновенных значений токов нагрузки. В этом случае достижима полная стабилизация усилия вытягивания (AF = 0).

I, A F, кН

40 60 80

Рис. 10.

3. Периодические и случайные буксовки тянущих роликов возникают на горизонтальном и криволинейном участках ЗВО. При восстановлении контакта тянущих, роликов со слитком, в последнем создаются существенные динамические продольные усилия (до 100 кН). Наличие этих усилий приводит к снижению качества осевой зоны слитка.

4. Неконтролируемое колебательное изменение токов нагрузки /; (рис. 11,а) в группе электродвигателей тянущих роликов горизонтального участка ЗВО создает в осевой зоне слитка дополнительные динамические продольные усилия (до 100 кН). Экспериментально доказано, что в периоды времени отсутствия контакта между тянущими роликами и слитком возможна регулировка длительности низкого значения тока нагрузки, за счет увеличения и уменьшения частоты вращения электродвигателя посредством изменения, например, напряжения на его якоре. Это позволяет регулировать фазы изменения токов относительно друг друга (рис. 11,6) за счет чего более чем в 2 раза (рис. 11,в) снизить максимальные значения динамических продольных усилий в осевой зоне слитка. Разработаны математические выражения, позволяющие установить требуемый сдвиг фаз колебаний токов нагрузки электродвигателей.

Определены конкретные технологические требования к электроприводу тянущих роликов и его системе управления по участкам ЗВО с позиций ограничения статических и динамических продольных усилий в слитке:

1. Электропривод тянущих роликов должен иметь автономное регулирование токов нагрузки четырех групп электродвигателей радиального, криволинейного и двух групп горизонтального участков ЗВО в соответствии с рассчитанными по предложенной методике таблицами относительного распределения нагрузки электропривода ТПУ по группам электродвигателей.

2. Электропривод тянущих роликов радиального участка ЗВО должен иметь возможность индивидуального регулирования мгновенных значений токов нагрузки электродвигателей:

а) путем их стабилизации на заданном уровне в соответствии с рассчитанными по предложенной методике таблицами относительного-распределения моментов нагрузки при прогибе тянущих роликов более граничных значений 5Г или износе более ADr;

б) посредством их принудительного изменения относительно заданного среднего значения по разработанной зависимости при прогибе бочки тянущего ролика диаметром £>= 240 мм более 3,6 мм и D= 270 мм более 4,2 мм.

3. Электропривод тянущих роликов криволинейного участка ЗВО должен иметь возможность индивидуального регулирования:

а) мгновенных значений токов нагрузки электродвигателей путем их стабилизации на заданном уровне в соответствии с рассчитанными по предложенной методике таблицами относительного распределения моментов нагрузки при прогибе бочки или износе тянущего ролика более граничных значений;

б) частоты вращения электродвигателей тянущих роликов при срыве контакта ролик - слиток (случайные буксовки).

4. Электропривод тянущих роликов первой группы горизонтального участка ЗВО в зоне закрытия лунки жидкой фазы должен иметь возможность индивидуального регулирования:

а) средних значений токов нагрузки электродвигателей в соответствии с рассчитанными по предложенной методике таблицами относительного распределения нагрузок с позиций снижения неравномерности распределения токов нагрузки по электродвигателям тянущих роликов;

б) мгновенных значений токов нагрузки электродвигателей путем их стабилизации на заданном уровне при условии неизменности контакта тянущий ролик - слиток и при появлении прогиба бочки тянущего ролика более граничных значений;

в) частоты вращения электродвигателей тянущих роликов при появлении случайных и периодических буксовок для ограничения ударных динамических нагрузок в заготовке при восстановлении контакта ролик - слиток и для регулировки по разработанной методике фаз колебательного изменения токов нагрузки групп электродвигателей.

5. В электроприводе ТПУ должна быть предусмотрена возможность стабилизации скорости литья заготовки в пределах ±2 % при возникновении колебательной составляющей в общем моменте сопротивления вытягиванию слитка.

6. Система управления электроприводом ТПУ по виду изменения средних и мгновенных значений токов нагрузки электродвигателей тянущих роликов должна выполнять следующие диагностические функции: определять износ тянущих роликов более 1 мм; определять прогиб бочки тянущих роликов радиального участка более 0,2 мм и криволинейного и горизонтального участков ЗВО более 0,3 мм; выделять появление случайных и периодических буксовок тянущих роликов криволинейного и горизонтального участков ЗВО; осуществлять контроль исправности электрического и механического оборудования линий привода тянущих роликов; определять появление автоколебаний скорости и тока в электроприводе ТПУ; осуществлять контроль точности выставки роликовой проводки ЗВО; выполнять расчет показателей настройки электропривода ТПУ: неравномерности распределения токов нагрузки электродвигателей и распределения продольных усилий, создаваемых в слитке электроприводом ТПУ, вдоль технологической линии ЗВО

В шестой главе разработаны функциональные схемы вариантов реализации силовой части электропривода ТПУ и алгоритмы управления автоматизированным электроприводом тянущих роликов; структурная схема и алгоритм стабилизации скорости разливки при появлении колебательной составляющей в общем моменте вытягивания слитка; алгоритмы системы диагностики, как неотъемлемой составляющей системы автоматического управления электроприводом ТПУ.

В соответствии с разработанными технологическими требованиями обоснован выбор и предложены три варианта реализации силовой части электропривода ТПУ с целью снижения максимальных значений статических продольных усилий в отливаемой заготовке и равномерного распределения нагрузок по электродвигателям тянущих роликов на участках ЗВО (кроме второй группы электродвигателей горизонтального участка):

1) индивидуальный электропривод тянущих роликов;

2) групповой электропривод всех тянущих роликов с активными регуляторами нагрузки в якорных цепях каждого электродвигателя тянущего ролика;

3) групповой электропривод тянущих роликов радиального, криволинейного и двух групп горизонтального участков ЗВО от четырех тиристорных преобразователей с включением в якорные цепи электродвигателей радиального, криволинейного и первой группы горизонтального участков ЗВО активных регуляторов нагрузки (рис. 12).

Рис. 12.

Достоинством второго варианта реализации силовой части электропривода ТПУ является то, что внедрение данного варианта электропривода не требует значительных капитальных затрат на реконструкцию машинного зала действующей МНЛЗ. Регуляторы нагрузки предложено выполнить по принципу ши-ротно-импульсной модуляции. Оригинальность данного технического решения состоит в том, что ШИМ-регуляторы включены последовательно регулируемому напряжению с выхода тиристорного преобразователя. При этом регулирование скорости разливки и её стабилизацию выполняет тиристорный преобразо-

ватель, а регулирование токов нагрузки согласно разработанных требований выполняют регуляторы нагрузки. При выходе из строя одного или нескольких регуляторов нагрузки электродвигатель продолжит выполнять вытягивание заготовки с нерегулируемой нагрузкой на его валу до замены регулятора.

Техническое решение электропривода ТПУ согласно рис. 12 позволяет выполнять независимое регулирование распределения общего тока нагрузки по группам электродвигателей тянущих роликов и внутри каждой группы при реализации новых технологических требований:

- с целью снижения максимальных значений статических продольных усилий в слитке выполняется автономное регулирование моментов групп электродвигателей тянущих роликов от отдельных ТП;

- с целью снижения неравномерности распределения токов нагрузки внутри групп электродвигателей и ограничения динамических продольных усилий в слитке выполняется индивидуальное регулирование моментов электродвигателей тянущих роликов.

Доказана возможность и целесообразность применения на радиальном участке ЗВО регулируемых как индивидуальных, так группового источников тока (момента). Применение данного технического решения обусловлено надежностью контакта между тянущими роликами и слитком и естественным выполнением требования ограничения изменения усилия на контакте тянущий ролик - слиток при износе и прогибе бочки тянущих роликов.

Разработка предлагаемых технических решений электропривода ТПУ выполнена в рамках программы реконструкции действующих МНЛЗ № 2-3.ОАО "ММК" с целью повышения качества макроструктуры литых заготовок и повышения производительности МНЛЗ.

Разработан общий алгоритм управления электроприводом ТПУ для технологических условий литья заготовки на МНЛЗ ОАО "ММК". В алгоритме предусмотрена возможность компенсации гармонической составляющей общего момента вытягивания слитка при появлении автоколебаний скорости литья заготовки, превышающих требуемую точность её стабилизации. Также учтена необходимость коррекции требуемых, значений токов (моментов) нагрузки с учетом текущего состояния тянущих роликов и коррекции их числа в соответствии с точностью выставки тянущих роликов по технологической оси ЗВО и исправностью электрического и механического оборудования линий привода тянущих роликов. В состав системы управления электроприводом ТПУ включена система диагностики текущего состояния и настройки оборудования роликовой проводки.

Разработан алгоритм управления электроприводом тянущих роликов ЗВО с учетом логики смены режимов работы МНЛЗ и необходимости коррекции числа тянущих роликов за счет исключения электроприводов, не имеющих контакта между роликом и слитком, и неисправных линий привода, с последующим перераспределением нагрузки между остальными электроприводами. Алгоритм обеспечивает расчет и поддержание требуемого по технологии относительного распределения общего момента вытягивания слитка по группам электродвигателей радиального, криволинейного и двух групп горизонтального участков ЗВО с целью снижения максимальных значений статических продольных усилий в слитке, расчет и поддержание относительного распределения момента нагрузки группы электродвигателей по электродвигателям тянущих роликов с целью снижения неравномерности распределения токов нагрузки. Особенностью алгоритма является регулирование при постоянстве в каждый

момент времени общего момента (тока) вытягивания слитка, что обеспечивает неизменность скорости литья заготовки в процессе перераспределения моментов по роликам и их группам.- Требуемое относительное распределение общего момента вытягивания слитка по группам тянущих роликов и по конкретным роликам внутри групп задается в соответствии с заранее рассчитанными таблицами. ■

Разработаны алгоритмы управления электроприводом тянущего ролика с учетом текущего состояния роликов, а именно, износа и прогиба их бочки и появления периодических и случайных буксовок тянущих роликов. Структурная схема электропривода тянущего ролика при реализации электропривода ТПУ по второму и третьему вариантам приведена на рис. 13. В-блоке анализа БА (системе диагностики) по изменению тока электродвигателя / определяется величина текущего износа ДО и прогиба 5 бочки тянущего ролика и наличие буксовки. Если между тянущим роликом и слитком буксовка-отсутствует, и значения ДО и 5 не.превышают граничных АОг и 5Г, то на выходе вычислительного устройства ВУ' вырабатывается управляющее напряжение и3~и3, прямо пропорциональное величине задания требуемого значения момента М3, поступающего из общего алгоритма управления электроприводом ТПУ (алгоритмический блок 1). В противном случае, с помощью алгоритмических блоков 2-4 обеспечивается стабилизация усилия на контакте тянущий ролик - слиток при наличии прогиба более граничного значения 5Г (блок 2) или износа более Д£>г (блок 3) и ограничение динамических продольных усилий в слитке при восстановлении контакта тянущий ролик-слиток (блок 4).

Разработан алгоритм регулировки фаз колебательного изменения токов на- : грузки соседних электродвигателей тянущих роликов горизонтального участка •ЗВО, включающий операции выделения первых гармоник колебаний токов нагрузки посредством разложения изменения мгновенных значений токов в ряд Фурье, определения требуемого сдвига фаз между изменениями токов с помощью математического аппарата векторной алгебры с целью £/ = 0, регулирования фаз изменения токов электродвигателей в период "времени отсутствия контакта между тянущими роликами и слитком согласно требуемых значений.

Алгоритм обеспечивает ограничение динамических продольных усилий в осевой зоне.заготовки, вызванных колебательным изменением токов нагрузки электродвигателей из-за периодических буксовок группы тянущих роликов (рис.11). -

В пятой главе сделан вывод о достаточности стабилизации скорости разливки для предотвращения негативного влияния колебаний общего момента вытягивания слитка на качество литой заготовки.

Естественным и известным техническим решением этой задачи является применение астатического регулятора скорости в системе регулирования элек-

Рис, 13.

тропривода ТПУ. Однако для технологических условий работы роликовой проводки ото решение неприемлемо. Обратная связь по скорости литья заготовки формируется от одного или нескольких электродвигателей тянущих роликов. При условии неизбежного для технологии непрерывной разливки прогиба бочки тянущего ролика и возможных срывов контакта между тянущими роликами и слитком применение астатического регулятора приводит к существенным колебаниям скорости разливки.

Для компенсации влияния колебательной составляющей момента нагрузки электропривода ТПУ на скорость разливки согласно принципу Понселе достаточно на вход системы регулирования добавить к управляющему сигналу задания на напряжение сигнал, пропорциональный колебательной составляющей момента (тока) нагрузки. Однако применение положительной обратной связи по току сопряжено с изменением динамических показателей регулирования и

может привести к потере устойчивости системы.

Поэтому разработана структурная схема стабилизации скорости разливки косвенного типа (рис. 14) и алгоритм стабилизации скорости разливки при появлении колебательной составляющей в общем моменте вытягивания слитка. В вычислительном устройстве ВУ при условии, что изменение общего тока электропривода ТПУ превышает 10А, выделяется и за период времени, равный периоду вращения ролика 7>, запоминается гармоническая составляющая общего тока Al(t). Затем, с задержкой по времени на величину Tp+At, на дополнительный вход регулятора напряжения выводится управляющее напряжение AU3(t), пропорциональное величине Al(t). При этом изменение напряжения AU3(t) происходит со сдвигом по фазе на величину Дф относительно изменения гармонической составляющей Al(t) общего тока, обеспечивая тем самым стабилизацию скорости литья заготовки.

Разработан общий алгоритм и алгоритмы отдельных функций системы диагностики текущего состояния тянущих роликов, контроля точности их выставки вдоль технологической линии ЗВО и исправности электрического и механического оборудования линий привода тянущих роликов. Предложенная система диагностики отличается от известной увеличением выполняемых функций диагностики с 5 до 10. Функция диагностики прогиба бочки тянущего ролика отличается достоверностью определения величины прогиба. Разработаны новые алгоритмы диагностики: буксовки тянущих роликов; автоколебаний общего момента вытягивания слитка; износа бочки тянущих роликов; продольных усилий, создаваемых электроприводом ТПУ в слитке; неравномерности распределения токов нагрузки электродвигателей тянущих роликов. Предложена более

Рис. 14.

точная и корректная функция контроля правильной выставки приводных роликов по технологической оси ЗВО с учетом особенностей работы и настройки электропривода тянущих роликов.

На основные технические решения по автоматизированному электроприводу ТПУ и алгоритмам его управления получены два патента РФ и четыре свидетельства на полезную модель.

В седьмой главе представлены результаты экспериментальных исследований и внедрения разработанных электроприводов ТПУ и систем управления. Выполнен технико-экономический анализ разработанных вариантов электропривода ТПУ.

С целью определения реального влияния распределения нагрузок вдоль технологической оси ЗВО на качество макроструктуры непрерывнолитой заготовки и производительность МНЛЗ была разработана опытно-промышленная система, ручного регулирования токов нагрузки электродвигателей, позволяющая непосредственно в ходе вытягивания слитка регулировать распределение моментов по электродвигателям тянущих роликов. В цепь якоря каждого из 70 электродвигателей тянущих роликов ручья 13-14 действующей МНЛЗ №4 был включен транзисторный регулятор, позволяющий изменять якорный ток электродвигателя посредством изменения жесткости механической, характеристики электродвигателя.

Была выполнена регулировка с помощью регуляторов нагрузки распределения токов по приводным роликам ручьев 13-14 с последующей коррекцией распределения в течение двух межремонтных периодов (8 месяцев). Графики распределения токов до и после регулировки приведены на рис. 15. На основании данных распределения токов (рис. 15) были рассчитаны и построены графики изменения продольных усилий в отливаемом слитке вдоль технологической оси ЗВО до и после регулировки распределения токов (рис. 16).

Регулирование токов электродвигателей тянущих. роликов позволило снизить величину статического натяжения в осевой зоне слитка (в районе 64,тянущего ролика) в четыре раза (с уровня 281 кН до уровня '"! 66 кН). Также получено суще" Ч ственное снижение показателей "; неравномерности распределе-: I ния нагрузок электродвигателей тянущих роликов по участкам ЗВО в среднем на 50%.

Анализ влияния показателей настройки электропривода ТПУ на качество макроструктуры литой заготовки по данным

10 20 30 40 50

Рис. 15.

60 70 N дв

Р, кН

_с011 -.6 21 23 31 36 41 48.51 .56.61'.65 7.1 76.81.66.91.55'

Рис.16. Итян.рол.

Таблица 1 Числовые характеристики качества макроструктуры отлитых слябов

Вид дефек- Ручей Ручей 14

та 15 до рег. после рег.

N 600 256 335

V, м/мин 0,7 0,69 0,72

1—н 1 0,37 0,42 0,27

2 10 13 3

3 0,29 0,36 0,19

Н С 1 1,22 1,24 1,21

2 60 63 51

3 1,45 1,38 1,39

1 0,34 0,32 0,26

н Г) 2 6,4 6,5 2,7

3 0,38 0,35 0,26

1 1,37 1,39 1,29

си О •2 64 63 52

3 1,41 1,46 1,30

1 - средний балл; 2 - доля темплетов с баллами 1,5-2,5(%); 3 - средний балл для I группы марок стали; N - объем выборки

макротемплетной лаборатории ЦЛК ОАО "ММК" выполнен на экспериментальном ручье 13-14и контрольном ручье 1516 МНЛЗ №4, работающих за исследуемый период времени в идентичных технологических условиях (табл. 1). Оценка качества макроструктуры проводилась для осевой рыхлости (ОР) и гнездообразных (ГТ), перпендикулярных (ОТ) и осевых (ОТ) трещин за четыре периода времени между капитальными ремонтами МНЛЗ №4. Во время третьего и четвертого периодов на ручье 1314 действовала опытно-промышленная система регулирования нагрузок.

В результате снижения максимальных значений продольных усилий в слитке и неравномерности распределения токов нагрузки электродвигателей тянущих роликов за счет регулирования распределения

токов электропривода ТПУ ручья 13-14 МНЛЗ №4 произошло повышение качества макроструктуры литых заготовок по всем видам дефектов в среднем на 10% при увеличении средней скорости разливки на 3,8%. Экономический эффект от внедрения опытно-промышленной системы регулирования токов нагрузки электропривода ТПУ на одном ручье в 2000 г. составил около 1 млн. руб.

Выполнен анализ влияния скорости разливки на возможность возникновения в слитке грубых дефектов в 2 балла и выше до (а) и после (б) внедрения опытно-промышленной системы регулирования нагрузок (рис. 17).

Установлено, что до внедрения системы регулирования электроприводом ТПУ с вероятностью 95% в указанном диапазоне скорости разливки всегда существовала возможность появления дефектов в 2,0 - 2,5 балла в виде перпендикулярных трещин и осевой рыхлости. При скорости разливки более 0,77 м/мин появлялась возможность образования перпендикулярных трещин в 2,5 балла и более, что не только приводило к снижению качества слитка, но и существенно повышало риск прорыва корочки слитка и аварии МНЛЗ. Кроме этого, до внедрения системы регулирования нагрузок при литье заготовки на скорости, превышающей 0,83 м/мин, появлялась возможность образования гнездообразных трещин в 2 балла и более (рис. 17,а). В результате средняя скорость разливки за время эксплуатации МНЛЗ не превысила 0,73 м/мин.

После внедрения системы регулирования нагрузок электродвигателей тянущих роликов за счет снижения максимальных значений продольных усилий в отливаемой заготовке и снижения неравномерности распределения токов нагрузки электродвигателей вдоль ЗВО в диапазоне скоростей разливки до

Балл

J ■

2,5 ■ N=155;-'!"

2 • ОР

1,5 ♦ от ♦

1 ■ пт ■

0,5 • *гт ;

0,5

0,6

0,7

Балл

а)

i 0,9 I Скорость, м/мин

0,9 м/мин можно прогнозировать отсутствие гнездообразных трещин и осевой рыхлости с баллами 2 балла и более и отсутствие перпендикулярных трещин в 2,5 балла и более (рис. 17,6). Следовательно, после внедрения системы регулирования нагрузок на ручье 1314 МНЛЗ №4 ОАО "ММК" появилась возможность увеличения скорости разливки до предсказанного согласно рис. 17,6 значения скорости V = 1 м/мин без снижения качества макроструктуры сляба и увеличения риска прорыва корочки слитка.

На четырех ручьях МНЛЗ №3 ОАО "ММК" внедрена разработанная система стабилизации скорости разливки при появлении автоколебаний общего момента вытягивания слитка. Временные диаграммы изменения общего тока / нагрузки электропривода ТПУ и скорости разливки V приведены на: рис. 18. В момент времени произошло включение системы стабилизации скорости разливки.

Изменение скорости АV уменьшилось с 11% до 3%, а к концу цикла разливки АУ = 2%.

В результате анализа влияния системы стабилизации скорости разливки _________ _______________ на .качество макроструктуры непрерывнолитой заготовки по видам дефектов (табл.2) установлено, что после внедрения системы произошло улучшение качества заготовки по четырем из шести видам дефектов. Средняя скорость разливки на МНЛЗ №3 увеличилась на 5%. Фактический годовой экономический эффект составил 14 млн. руб.

Выполнена экспериментальная оценка влияния колебательного изменения токов нагрузки электродвигателей тянущих роликов первой группы горизонтального участка ЗВО, вызванных буксовоками тянущих роликов, на качество осевой зоны слитка. Установлено, что при снижении общих динамических продольных усилий в слитке со 100 кН до 30 кН произошло улучшение качества

V, м/мин

1 мин

макроструктуры осевой зоны заготовки по таким видам дефектов, как осевая рыхлость, осевая химическая неоднородность и осевые трещины в среднем на 8%.

Технико-экономический сравнительный анализ разработанных вариантов электропривода ТПУ показал, что срок окупаемости реконструкции существующей на МНЛЗ ОАО "ММК" схемы и системы управления электроприводом тянущих роликов по второму варианту составляет 0,8 года, по варианту рис. 12 - 2,3 года, а при использовании схемы индивидуального электропривода всех тянущих роликов - 6,6 года.

Результаты диссертационной работы переданы ОАО "ММК" в виде технических заданий на реконструкцию электропривода ТПУ и его системы управления МНЛЗ №1-4 и системы диагностики текущего состояния и настройки роликовой проводки ЗВО, одобрены на техническом совете ОАО "ММК" и приняты к проектированию, изготовлению и внедрению ОАО "Уралмаш" в ходе проводимой реконструкции МНЛЗ №2,3.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Предложена методика анализа случайных и детерминированных изменений токов электродвигателей тянущих роликов, общего тока электропривода ТПУ и скорости литья заготовки с позиций их влияния на качество макроструктуры литых слитков. Установлено: при неизменном задании скорости разливки в электроприводе ТПУ наблюдаются два режима его работы, отражающие различные физические явления в роликовой проводке ЗВО.

В первом режиме работы электропривода ТПУ при неизменных скорости литья и общем токе электропривода на ряде электродвигателей тянущих роликов происходят устойчивые, неизменные по числовым характеристикам колебания двух форм токов. Одна форма изменения тока обусловлена наличием остаточного прогиба бочки тянущего ролика, а вторая - периодическими буксовками тянущих роликов по слитку.

Во втором режиме работы электропривода вытягивание слитка сопровождается устойчивыми колебаниями токов всех электродвигателей тянущих роликов, общего тока электропривода ТПУ и скорости разливки. Адекватным отображением этого режима работы электропривода ТПУ являются колебания общего тока и скорости разливки.

2. Разработана методика анализа распределения общего момента электропривода ТПУ на неизменной скорости разливки по электродвигателям тянущих роликов и оценки неравномерности распределения токов нагрузки электродвигателей тянущих роликов вдоль технологической линии ЗВО.

На основании несоответствия распределения моментов вытягивания заготовки в существующем электроприводе ТПУ требуемому по технологии разработана математическая модель распределения статических продольных усилий, создаваемых в слитке электроприводом ТПУ.

3. Предложена методика статистической оценки влияния показателей настройки электропривода ТПУ на качество макроструктуры непрерывнолитой заготовки. Установлено, что неравномерное распределение токов нагрузки электродвигателей тянущих роликов и наличие статических продольных усилий, создаваемые в слитке электроприводом ТПУ, являются причинами снижения качества заготовки и ограничения скорости ртгтттпкп. Оаиид^^ТЫ показатели настройки электропривода ТПУ, позволяоЩё й&ййЩМдего оптимизацию по критерию качества макроструктуры нешерый^^ты^^готовчк.

» 300 акт '

4. Разработана динамическая модель электропривода ТПУ как объекта управления с учетом реальных параметров упругой связи тянущие ролики -электродвигатель и фрикционной связи тянущие ролики - слиток. Установлено, что причиной колебаний общего тока нагрузки электропривода ТПУ и скорости литья заготовки является случайное появление гармонической составляющей в моменте сопротивления вытягиванию слитка.

Прогиб бочки тянущих роликов и их периодические и случайные буксовки приводят к образованию в заготовке значительных дополнительных динамических продольных усилий. Износ тянущих роликов в применяемой системе электропривода ТПУ без возможности индивидуального регулирования электроприводов роликов вызывает заметное изменение усилия вытягивания относительно первоначально заданного значения и увеличение статических продольных усилий в слитке.

5. Разработаны и научно обоснованы технологические требования к электроприводу ТПУ с позиций улучшения качества макроструктуры непрерывно-литых заготовок за счет снижения неравномерности распределения нагрузок по электродвигателям тянущих роликов, снижения максимальных значений статических и динамических продольных усилий в слитке и стабилизации скорости разливки при. появлении гармонической составляющей в моменте сопротивления вытягиванию заготовки.

. 6. Разработаны принципы построения и варианты реализации силовой части, электропривода ТПУ, а так же способы, системы и алгоритмы управления : электроприводом, позволяющие непосредственно в ходе разливки металла: - - поддерживать на оптимальном по критерию качества уровне токи нагрузки групп электродвигателей и токи нагрузки электродвигателей тянущих ■ роликов радиального, криволинейного и первой группы горизонтального участков ЗВО;

;- выполнять коррекцию числа тянущих роликов за счет исключения электроприводов не имеющих контакта ролика, со слитком и неисправных линий привода;

- обеспечивать неизменность скорости литья заготовки в процессе пере; распределения моментов по электродвигателям тянущих роликов и их группам;

- ограничивать динамические продольные усилия в слитке за счет "мягкого" восстановления контакта тянущий ролик - слиток при буксовке и целесообразного управления электроприводом тянущего ролика с прогибом его бочки;. .

- стабилизировать скорость разливки в пределах ±2% от заданного значения при появлении гармонической составляющей в общем моменте сопротивления вытягиванию заготовки; ___________ ______________ ____

- выполнять диагностику текущего состояния тянущих роликов, контроля правильной выставки роликов вдоль технологической оси ЗВО и исправности механического и электрического оборудования линий привода тянущих роликов.

7. Предложена методика и алгоритмы диагностирования электромеханического оборудования роликовой проводки, позволяющие скорректировать известные и расширить число диагностических функций с 5 до 10. Разработаны общий и для каждой функции алгоритмы диагностики.

8. Экспериментально подтверждена достоверность полученных теоретических результатов, работоспособность предложенных систем и алгоритмов управления, адекватность разработанных математических моделей.

Внедрение на MHJI3 №4 ОАО "ММК" опытно-промышленной системы распределения токов нагрузки электропривода ТПУ обеспечило за счет снижения максимальных значений статических продольных усилий в слитке в 4 раза и снижения неравномерности распределения токов нагрузки на 50% увеличение скорости разливки на 3,8% при одновременном улучшении качества макроструктуры литой заготовки по отдельным видам дефектов в среднем на 10%.

Внедрение на MHJI3 №3 ОАО "ММК" системы компенсации колебательной составляющей общего момента сопротивления вытягиванию слитка позволило увеличить скорость разливки на 5% при улучшении качества макроструктуры литых заготовок по четырем из шести видам дефектов.

Фактический годовой эффект от внедрения указанных систем составил 15 млн. руб.

9. Результаты работы используются Магнитогорским ОАО "ГИПРОМЕЗ" и ОАО "Уралмаш" при проектировании и реконструкции электроприводов ТПУ МНЛЗ, а также в учебном процессе в Магнитогорском государственном техническом университете.

Основные публикации по теме диссертации:

1. Лукьянов С.И. Электропривод тянуще-правильного устройства МНЛЗ: Монография. - Магнитогорск: МГТУ, 2002; - 100 с.

2. Лукьянов С.И., Панов А.Н. Обработка экспериментальных данных: Учеб. пособие. - Магнитогорск: МГМА, 1997. - 75 с.

3. Лукьянов С.И. Перспективы развития электропривода тянущих роликов МНЛЗ // Привод и управление. - 2001. - № 4. - С. 6 - 11.

4. Лукьянов С.И. Влияние электропривода тянущих роликов МНЛЗ на ка-. чество макроструктуры непрерывнолитой заготовки // Электротехнические системы и комплексы: Межвуз. сб. науч. тр. - Магнитогорск: МГТУ, 2002. - Вып. 7. - С. 10-15.

5. Лукьянов С.И. Электропривод тянуще-правильного устройства МНЛЗ с минимизацией продольных усилий в отливаемой заготовке // Тр. Моск. энерг. ин-та. - 2002. Вып. 678 . - С. 81 - 89.

6. Лукьянов С.И. Перспективы развития электропривода зоны вторичного охлаждения МНЛЗ // Электротехнические системы и комплексы: Межвуз. сб. науч. тр. - Магнитогорск, 2000. - Вып. 5. - С. 19-23.

7. Лукьянов С.И., Васильев А.Е., Лукьянов В.П. Реализация электроприводом тянущих роликов горизонтального участка машины непрерывного литья заготовок технологических требований к качеству литой заготовки // Электрика. - 2002. - № 11.-С.21 -24.

8. Лукьянов С.И., Белый A.B., Суспицын Е.С. Система компенсации колебаний момента нагрузки для машины непрерывного литья заготовок // Привод и управление. - 2001. - Л'» 5. - С. 20 - 24.

9. Электропривод тянущих роликов МНЛЗ / И.А. Селиванов, С.И. Лукьянов, Н.В. Фомин, А.Е. Васильев // Привод и управление. - 2001. - №1. - С. 10 -12.

10. Автоматизированный электропривод тянуще-правильного устройства машины непрерывного литья заготовок / С.И. Лукьянов, И.А. Селиванов, А.Е. Васильев, В.Н. Данилов // Автоматизированный электропривод - 2001: Тр. III

Междунар. (XIV Всерос.) конф. по автоматизированному электроприводу -Нижний Новгород, 2001. - С. 165..

-11. Влияние распределения токов между электродвигателями тянущих роликов зоны вторичного охлаждения МНЛЗ на качество литой заготовки / Р.С. Тахаутдинов, С.И. Лукьянов, К.Н. Вдовин и др. // Металлург. - 2002. - № 1. -С. 51 - 52.

12. Бычков В.П., Бычков М. Г., Лукьянов С.И. Динамические нагрузки в валопроводах главных приводов, слябинга 1150 ММК // Электромеханика. -1984, -№ 11. -С. 123- 125.

13. Бычков В.П., Селиванов И.А., Лукьянов. С.И. Исследование системы ограничения динамических нагрузок в линиях электропривода вертикальных валков слябинга 1150 ММК //Электромеханика. - 1987.-№ 1.-С. 104- 107.

14. Исследование влияния различных факторов на распределение усилий вытягивания слитка в зоне вторичного охлаждения МНЛЗ для условий ККЦ ОАО "ММК" / С.И. Лукьянов, К.Н. Вдовин, И.Л. Погорелов, И.А. Селиванов. -М.,-1998.- 19 с. -Деп. в ВИНИТИ 03.04.98, № 994 - В98.

■'•• 15. Исследование распределения усилий вытягивания слитка в зоне вторичного охлаждения МНЛЗ № 1-4 ОАО "ММК" / И.А. Селиванов, С.И. Лукьянов, Е.И. Сидельникова и др. - М., 1998. - 36 с. - Деп. в ВИНИТИ 03.04.98, № 994-В98.

'16. Исследование многодвигательного электропривода роликов участка зоны вторичного охлаждения МНЛЗ ККЦ ОАО "ММК" / И.А. Селиванов, С.И. Лукьянов, В.П. Лукьянов и др.7/ Тез. докл. II Междунар. (ХП1 Всерос.) науч.-техн. конф. - Ульяновск, 1998. - С. 145.

17. Исследование распределения внутренних дефектов в зоне вторичного охлаждения для условий МНЛЗ ККЦ ОАО "ММК" / К.Н. Вдовин, И.А. Селиванов, С.И. Лукьянов и др. - М.,1998. - 18 с. - Деп. в ВИНИТИ 05.05.98 № 1365 -В98. ■

18. Математическая модель расчета распределения моментов по приводным роликам зоны вторичного охлаждения для условий МНЛЗ ККЦ ОАО "ММК" / И.А. Селиванов, С.И. Лукьянов, И.Л. Погорелов, В.П. Лукьянов II Электротехнические системы и комплексы: Межвуз. сб. науч. тр. - Магнитогорск: МГМА, 1998. - Вып. 3. - С. 127 - 133.

19. Анализ работы электропривода роликов зоны вторичного охлаждения МНЛЗ / С.И. Лукьянов; И.А. Селиванов, В.П. Лукьянов и др. // На рубеже веков: итога и перспективы: Тез. Всерос. Электротехнического конгр. с междунар. участием. - Том 1. - М., 1999. - С. 171.

!ч'! 20. Лукьянов С.И., Погорелов И.А. Анализ теоретического и экспериментального распределения моментов по участкам зоны вторичного охлаждения МНЛЗ // Электротехнические^ системы и комплексы: Межвуз. сб. науч. тр. -Магнитогорск: МГМА71998. - Вып."4~. - С. 56 - 59.

21. Автоматизированная система управления электроприводом тянуще-правильного устройства МНЛЗ / И.А. Селиванов, С.И. Лукьянов, Н.В. Фомин, А.Е. Васильев // Измерение, контроль, информатизация: Материалы Междунар. науч.-техн. конф. - Барнаул, 2000. - С. 80 - 83.

22. Лукьянов С.И., Швидченко Д.В., Ларина Т.П. Исследование износа приводных роликов зоны вторичного охлаждения машины непрерывного литья заготовок ККЦ ОАО "ММК". - М.,2000. - 24 с. - Деп. в ВИНИТИ 24.07.00, № 2062-В2000.

23. Селиванов И.А., Лукьянов С.И., Васильев А.Е. Моделирование напряженного состояния слитка в машине непрерывного литья заготовок // Математические методы в технике и технологиях: Тез. докл. 13 Междунар. науч. конф. -СПб., 2000.-С. 117-118.

24. Лукьянов С.И., Швидченко Д.В., Ларина Т.П. Исследование распределения нагрузок между электродвигателями приводных роликов зоны вторичного охлаждения машины непрерывного литья заготовок ККЦ ОАО "ММК". ~ М.,2000- 14 с. - Деп. в ВИНИТИ 24.07.00, № 2063 - В00.

25. Разработка автоматизированного электропривода регулирования усилий вытягивания слитка МНЛЗ / И.А. Селиванов, С.И. Лукьянов, Н.В. Фомин, А.Е. Васильев // Оптимизация режимов работы систем электроприводов: Межвуз. сб. ст. - Красноярск, 2000. С. 27-33.

26. Лукьянов С.И., Фомин Н.В., Белый A.B. Исследование буксовок тянущих роликов зоны вторичного охлаждения машины непрерывного литья заготовок ККЦ ОАО "ММК". - М., 2000. - 11 с. - Деп. в ВИНИТИ 24.07.00. № 2064 - В2000.

27. Лукьянов С.И., Васильев А.Е., Сидельникова Е.И. Исследование влияния локальной системы регулирования усилий вытягивания слитка МНЛЗ ККЦ ОАО "ММК" на макроструктуру слитка. - М., 2000. - 13 с. - Деп. в ВИНИТИ 08.08.00, № 2208 - В00.

28. Разработка структурной модели электропривода роликов зоны вторичного охлаждения машины непрерывного литья заготовок ККЦ ММК / С.И. Лукьянов, Н.В. Фомин, A.B. Белый, С.П. Буданов // Оптимизация режимов работы систем электроприводов: Межвуз. сб.- Красноярск, 2000. - С. 33 - 41.

29. Устройство автоматического управления электроприводом зоны вторичного охлаждения МНЛЗ / И.А. Селиванов, К.Н. Вдовин, С.И. Лукьянов, А.Е. Васильев // Теплофизика и информатика в металлургии: достижения и проблемы: Тез. Междунар. науч.-техн. конф. - Екатеринбург, 2000. - С. 93 - 95.

30. Исследование энергосиловых параметров вытягивания слитка и разработка электропривода зоны вторичного охлаждения МНЛЗ / И.А. Селиванов, С.И. Лукьянов, В.П. Лукьянов, В.Н. Данилов // Электротехнические системы и комплексы: Межвуз. сб. науч. тр. - Магнитогорск: МГТУ, 2000. - Вып. 5. - С. 23-27.

31. Лукьянов С.И., Белый A.B., Буданов С.П. Сравнительный анализ расчетных и экспериментальных собственных частот колебаний электропривода зоны вторичного охлаждения машины непрерывного литья заготовок ККЦ ОАО "ММК". - М., 2000. - 12 с. - Деп. в ВИНИТИ 11.08.00, № 2231 - В00.

32. Анализ причин колебания электропривода зоны вторичного охлаждения МНЛЗ ККЦ ММК / Селиванов И.А., Лукьянов С.И., Фомин Н.В., Васильев А.Е. // Электротехнические системы и комплексы: Межвуз. сб. науч. тр. - Магнитогорск: МГТУ, 2000. - Вып. 5. - С. 5 - 9.

33. Регулирование распределения токов нагрузки электропривода ЗВО МНЛЗ / В.П. Лукьянов, В.Н. Данилов, И.А. Селиванов, С.И. Лукьянов // Энергосбережение на промышленных предприятиях: Тез. докл. II междунар. науч.-техн. конф. - Магнитогорск, 2000. - С. 258 - 260.

34. Лукьянов С.И., Белый A.B., Буданов С.П. Расчет собственных частот колебаний электропривода зоны вторичного охлаждения машин непрерывного литья заготовок ККЦ ОАО "ММК". - М.,2000. - 19 с. - Деп. в ВИНИТИ 11.08.00, №2232-В00.

35. Разработка регулятора нагрузки и экспериментальное исследование возможностей регулирования / С.И. Лукьянов, Н.В. Фомин, А.Е. Васильев и др. // Электротехнические системы и комплексы: Межвуз. сб. науч..тр. - Магнитогорск: МГТУ, 2000. - Вып. 5. - С. 120 - 124.

36. Экспериментальное исследование влияния распределения нагрузок по приводным роликам MHJI3 на качество макроструктуры слитка / И.А. Селиванов, С.И. Лукьянов, Н.В. Фомин и др. // Электротехника и электромеханика и электротехнологии: Тез. докл. IV Междунар. конф. - М., 2000. - С. 208 - 209.

37. Исследование влияния локальной системы регулирования усилий вытягивания слитка МНЛЗ на макроструктуру слитка / С.И. Лукьянов, А.Е. Васильев, Е.И. Сиделышкова, В.Г. Суспицын // Электротехнические системы и комплексы: Межвуз. сб. науч. тр. - Магнитогорск: МГТУ, 2000. - Вып. 5. - С. 152- 156.

38. Исследование влияния распределения нагрузки по приводным роликам зоны вторичного охлаждения МНЛЗ на их износ / С.И. Лукьянов, Т.П. Ларина, Д.В. Швидченко, М.А. Городецкий // Электротехнические системы и комплексы: Межвуз. сб. науч. тр. - Магнитогорск: МГТУ, 2000. — Вып. 5. - С. 156- 162. :

39;. Бычков М.Г., Лукьянов С.И. Экспериментальное исследование фрикционной связи металл-валок на слябинге 1150 ММК. - М., - 20 с. Деп. в Ин-формэлектро, 1983. - № 156эт - Д83.

40. Экспериментальное исследование связи ролик-слиток вдоль зоны вторичного охлаждения МНЛЗ / С.И. Лукьянов, А.Е. Васильев, С.П. Буданов и др. // Электротехнические системы и комплексы: Межвуз. сб. науч. тр. - Магнитогорск: МГТУ, 2000..-Вып. 5.-С. 163 - 167.

41Анализ, функциональных возможностей системы токовой диагностики МНЛЗ ОАО "ММК" / И.А. Селиванов, С.И. Лукьянов, Е.С. Суспицын и др. // Автоматизация'технологических и производственных процессов в металлургии: Межвуз; сб. науч. тр.-Магнитогорск: МГТУ, 2001.-С. 113 -121.

42; Устройство управления электроприводом тянущих роликов МНЛЗ / С.И. Лукьянов, А.Е. Васильев, Н.В. Фомин и др. // Электротехнические системы и комплексы:.Межвуз. сб. науч. тр. - Магнитогорск: МГТУ, 2001. - Вып. 6. -С. 32-35.

43.' Лукьянов С.И., Швидченко Д.В., Суспицын. Е.С. Влияние прогиба бочки тянущего ролика зоны вторичного охлаждения МНЛЗ на усилие вытягивания слитка // Электротехнические системы и комплексы: Межвуз. сб. науч. тр.-Магнитогорск: МГТУ, 2001.-Вып. 6.-С. 109-115.

44: Лукьянов С.И., Суспицын Е.С. Разработка общего алгоритма автоматической' системы токовой диагностики состояния и настройки роликовой проводки зоны вторичного охлаждения МНЛЗ. - М., 2002. - 21 с. - Деп. В ВИНИТИ 19.04.02, Л» 720 - В2002. ----------

45. Влияние распределения нагрузки по электродвигателям тянущих роликов зоны вторичного охлаждения МНЛЗ на качество макроструктуры слитка / P.C. Тахаутдинов, Ю.А. Бодяев, С.И. Лукьянов и др. // Совершенствование технологии в ОАО "ММК": Сб. науч. тр. ОАО "ММК". - Магнитогорск, 2001. — С. 97-102..-,

46; Исследование влияния автоколебаний в приводе тянущих роликов зоны вторичного охлаждения на качество макроструктуры литого слитка / С.И.Лукьянов, Е.С. Суспицын, С.В. Горосткин и др. // Электротехнические сис-

темы и комплексы: Межвуз. сб. науч. тр. - Магнитогорск: МГТУ, 2001. - Вып. 6.-С. 208-211.

47. Влияние распределения нагрузки по электродвигателям тянущих роликов зоны вторичного охлаждения МНЛЗ на качество макроструктуры непре-рывнолитой заготовки / P.C. Тахаутдинов, Ю.А. Бодяев, С.И. Лукьянов и др. // Тр. Четвертого конгр. прокатчиков. - М., Черметинформация. - 2002. С. 118 -120.

48. Анализ временных диаграмм токов нагрузки электродвигателей тянущих роликов машин непрерывного литья заготовок / С.И. Лукьянов, Е.С. Сус-пицын, A.B. Белый и др. - М., 2002. - 30 с. - Деп. в ВИНИТИ 23.04.02, Х° 743 -В2002.

49. Лукьянов С.И., Васильев А.Е. Исследование влияния технологических факторов на распределение общего момента вытягивания слитка по группам тянущих роликов МНЛЗ. - М., 2002. - 19 с. - Деп. в ВИНИТИ 23.04.02, № 744 -В2002.

50. Разработка алгоритма идентификации режимов работы электроприводов тянущих роликов МНЛЗ / С.И. Лукьянов, A.B. Белый, Е.С. Суспицын, Д.В. Швидченко / Тр. Всерос. научн.-прак. конф.: Проблемы развития автоматизированного электропривода. - Новокузнецк, СибГИУ. - 2002. - С. 40 - 46.

51. Лукьянов С.И., Швидченко Д.В., Лукьянов В.П. Стабилизация усилий вытягивания заготовки электроприводом тянущих роликов МНЛЗ // Совершенствование технологии непрерывной разливки стали и конструкции МНЛЗ: Межрегион, сб. науч. тр. - Магнитогорск, 2002. - С. 8 - 14.

52. Исследование автоколебаний в ЗВО и их негативного влияния на качество непрерывнолитой заготовки / С.И. Лукьянов, A.B. Белый, Е.С. Суспицын и др. -М., 2002. - 24 с. - Деп. в ВИНИТИ 19.04.02, № 721 -В2002.

53. Демпфирование колебаний скорости разливки роликовой проводки МНЛЗ средствами электропривода тянущих роликов / С.И. Лукьянов, A.B. Белый, Е.С.Суспицын и др // Совершенствование технологии непрерывной разливки стали и конструкции МНЛЗ: Межрегион, сб. науч. тр. - Магнитогорск, 2002.-С. 79-80.

54. Лукьянов С.И., Суспицын Е.С. Исследование системы диагностики оборудования роликовой проводки МНЛЗ ОАО "ММК". - М., 2002. - 19 с. -Деп. в ВИНИТИ 19.04.02, Х° 722 - В2002.

55. Влияние скорости литья на отдельные виды дефектов макроструктуры слитков / С.И. Лукьянов, К.Н. Вдовин, Е.И. Сидельникова и др. // Совершенствование технологии непрерывной разливки стали и конструкции МНЛЗ: Межрегион. сб. науч. тр. - Магнитогорск, 2002. - С. 29 - 35.

56. A.c. СССР № 1109206, МКИ В 21 В 37/00. Система автоматического управления реверсивным прокатным станом / В.П. Бычков, М.Г. Бычков, С.И. Лукьянов и др. Заявл. 29.06.83, № 3610146. Опубл. в Б.И. №31, 1984.

57. A.c. СССР № 1268233, МКИ В 21 В 37/00. Система автоматического управления реверсивным станом / И.А. Селиванов, С.И. Лукьянов, В.Н. Данилов, А.Н. Панов. Заявл 03. 06. 85, № 3935575. Опубл. в Б.И. №41, 1986.

58. Патент РФ jY° 2133651 МКП6 В 22 D 11/16. Устройство автоматического управления электроприводом зоны вторичного охлаждения машины непрерывного литья / Ю.А. Бодяев, К.Н. Вдовин, С.И. Лукьянов и др. Заявл. 24.06.98, Ха 98112663. Опубл. в Б.И. Л'» 21, 1999.

59. Свидетельство РФ на полезную модель № 15675 МКИ7 В 22 D 11/16. Устройство автоматического управления электроприводом зоны вторичного

В - 3 7 р V; £="=>?

охлаждения машины непрерывного литья / И.А. Селиванов, С.И. Лукьянов, В.П. Лукьянов и др. Заявл. 28.04.2000, № 2000110920. Опубл. в Б.И. №> 31, 2000.

60. Патент РФ № 2164836 МКП7 В 22 О 11/16. Устройство автоматического управления электроприводом зоны вторичного охлаждения машины непрерывного литья / А.Е. Васильев, С.И. Лукьянов, К.Н. Вдовин и др. Заявл. 16.02.2000, № 2000103885. Опубл. в Б.И. № 10,2001.

61. Свидетельство РФ на полезную модель № 21276 МКИ7 В 22 Б 11/16. Устройство автоматического управления электроприводом зоны вторичного охлаждения машины непрерывного литья / С.И. Лукьянов, Ю.А. Бодяев, В.П. Лукьянов и др. Заявл. 13.06.2001, № 20001116064. Опубл. в Б.И. № 1, 2002.

62. Свидетельство РФ на полезную модель № 21882 МКИ7 В 22 Б 11/16. Устройство автоматического управления электроприводом зоны вторичного охлаждения машины непрерывного литья / С.И. Лукьянов, Н.В. Фомин, Д.В. Швидченко, Е.С. Суспицын. Заявл. 16.07.2001, № 2001119552. Опубл. в Б.И. № 6,2002.

63. Свидетельство РФ на полезную модель № 26462 МКИ7 В 22 В 11/16. Устройство автоматического управления электроприводом зоны вторичного охлаждения машины непрерывного литья / С.И. Лукьянов, В.П. Лукьянов, И.А. Селиванов и др. Заявл. 29.05.2002, № 2002114200. Опубл. в Б.И. № 34, 2002.

Подписано в печать ^ Зак. ■■! ^ Тир. ((-О п.л. к • • Полиграфический центр МЭИ (ТУ) Красноказарменная ул;, д. 13

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. ВЗАИМОСВЯЗЬ ЭЛЕКТРОПРИВОДА ТПУ И КАЧЕСТВА НЕПРЕРЫВНОЛИТЫХ ЗАГОТОВОК МНЛЗ.

1.1. Технологические особенности непрерывной разливки стали.

1.2. Технологические особенности зоны вторичного охлаждения.

1.3. Режимы работы тянуще-правильного устройства МНЛЗ.

1.4. Технологические требования к электроприводу тянущих роликов МНЛЗ криволинейного типа.

1.5. Типовой электропривод ТПУ МНЛЗ.

1.6. Влияние конструктивных параметров МНЛЗ и технологических режимов разливки на качество литой заготовки.

1.7. Временные диаграммы токов электропривода ТПУ и скорости разливки.

1.7.1. Диаграммы токов электродвигателей тянущих роликов на неизменной скорости разливки.

1.7.2. Диаграммы токов электродвигателей тянущих роликов при автоколебаниях скорости разливки.

1.7.3. Сравнительный анализ режимов работы электропривода ТПУ при постоянном задании скорости разливки.

1.8. Выводы и постановка задачи.

ГЛАВА 2. СТАТИЧЕСКИЕ РЕЖИМЫ РАБОТЫ

ЭЛЕКТРОПРИВОДА ТПУ МНЛЗ ОАО «ММК».

2.1. Временные характеристики мгновенных значений токов электродвигателей тянущих роликов.

2.1.1. Исследование износа тянущих роликов.

2.1.2. Влияние износа роликов и погрешности измерения скорости на характеристики изменения токов.

2.1.3. Экспериментальное исследование связи ролик-слиток вдоль зоны вторичного охлаждения МНЛЗ.

2.1.4. Влияние условий контакта тянущий ролик-слиток на характеристики изменения токов электродвигателей.

2.2. Распределение токов нагрузки электродвигателей тянущих роликов.

2.2.1. Распределение тока электропривода ТПУ по электродвигателям тянущих роликов МНЛЗ № 1-4 ОАО «ММК».

2.2.2. Влияние технологических факторов на распределение токов электродвигателей тянущих роликов.

2.2.3. Оценка распределения тока нагрузки электропривода ТПУ по электродвигателям тянущих роликов.

2.3. Оценка неравномерности распределения токов нагрузки электродвигателей тянущих роликов.

2.4. Распределение токов нагрузки по группам электродвигателей тянущих роликов.

ВЫВОДЫ.

ГЛАВА 3. МОДЕЛЬ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ МОМЕНТОВ НАГРУЗКИ ПО ПРИВОДНЫМ РОЛИКАМ ТПУ.

3.1. Методика расчета моментов нагрузки на тянущих роликах МНЛЗ.

3.2. Моделирование распределения требуемых моментов вытягивания заготовки по приводным роликам.

3.3. Влияние технологических факторов на распределение общего момента вытягивания слитка по группам тянущих роликов ТПУ.

3.4. Влияние технологических факторов на распределение момента вытягивания слитка по тянущим роликам зоны вторичного охлаждения МНЛЗ.

3.5. Адекватность экспериментальных данных методике расчета требуемого распределения моментов нагрузки по тянущим роликам.

3.6. Распределение реальных и требуемых по технологии общих моментов вытягивания слитка по группам тянущих роликов.

3.7. Распределение вдоль технологического канала ЗВО статических продольных усилий в слитке.

3.8. Влияние технологических факторов на распределение продольных усилий в слитке.

ВЫВОДЫ.

ГЛАВА 4. ВЛИЯНИЕ ЭЛЕКТРОПРИВОДА ТПУ НА КАЧЕСТВО МАКРОСТРУКТУРЫ СЛИТКА.

4.1. Дефекты непрерывнолитой заготовки и причины их образования.

4.2. Качество макроструктуры литых заготовок

МНЛЗ №1-4 ОАО "ММК".

4.3. Влияние электропривода тянущих роликов на качество макроструктуры литых заготовок.

4.4. Влияние автоколебаний в роликовой проводке ЗВО на качество макроструктуры литых заготовок.

ВЫВОДЫ.

ГЛАВА 5. АНАЛИЗ ДИНАМИЧЕСКИХ РЕЖИМОВ ЭЛЕКТРОПРИВОДА ТПУ.

5.1. Динамическая модель электропривода ТПУ.

5.1.1. Структура модели.

5.1.2. Экспериментальное исследование собственных частот упругих колебаний якорь электродвигателя — тянущий ролик.

5.2. Анализ причин возникновения автоколебаний в электроприводе ТПУ.

5.3. Исследование способов стабилизации скорости литья заготовки при появлении колебаний общего момента сопротивления вытягиванию слитка.

5.4. Анализ работы электроприводов тянущих роликов в условиях прогиба их бочки.

5.5. Влияние буксовок электроприводов тянущих роликов на динамические нагрузки в слитке.

5.6. Влияние износа тянущих роликов на изменение статических продольных усилий в слитке.

5.7. Требования к электроприводу ТПУ с позиций его оптимизации по критерию качества непрерывнолитых заготовок.

ВЫВОДЫ.

ГЛАВА 6. РАЗРАБОТКА ВАРИАНТОВ РЕАЛИЗАЦИИ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА ТПУ.

6.1. Обоснование выбора силовой части электропривода ТПУ.

6.2. Общий алгоритм системы управления электроприводом ТПУ.

6.3. Алгоритм управления электроприводами тянущих роликов.

6.4. Алгоритм управления электроприводом тянущего ролика.

6.5. Алгоритм регулировки фаз колебательного изменения токов электродвигателей горизонтального участка ЗВО.

6.6. Алгоритм стабилизации скорости литья заготовки при возникновении автоколебаний момента нагрузки.

6.7. Алгоритм системы диагностики состояния электрического и механического оборудования ТПУ.

6.7.1. Общий алгоритм системы диагностики.

6.7.2. Алгоритм диагностики автоколебаний общего тока нагрузки электропривода ТПУ.

6.7.3. Алгоритмы диагностики буксовок и прогиба бочки тянущих роликов.

6.7.4. Алгоритм диагностики износа тянущих роликов.

6.7.5. Алгоритм контроля точности выставки роликовой проводки ЗВО.

6.7.6. Алгоритмы диагностики показателей настройки электропривода ТПУ.

ВЫВОДЫ.

ГЛАВА 7. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ. ПРОМЫШЛЕННАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ РАБОТЫ.

7.1. Внедрение опытно-промышленного варианта электропривода ТПУ.

7.1.1. Опытно-промышленная система регулирования распределения токов нагрузки электропривода ТПУ.

7.1.2. Регулирование показателей настройки электропривода ТПУ.

7.1.3. Влияние показателей настройки электропривода ТПУ на качество непрерывнолитой заготовки.

7.2. Анализ влияния электропривода ТПУ на производительность

МНЛЗ.

7.3. Внедрение системы компенсации колебаний момента нагрузки на МНЛЗ.

7.4. Влияние буксовок электроприводов тянущих роликов на качество литой заготовки.

7.5. Технико-экономический сравнительный анализ вариантов электропривода ТПУ.

ВЫВОДЫ.

Развитие черной металлургии характеризуется заменой устаревшего мартеновского производства стали на кислородно-конверторное и электропечное, внедрением внепечной обработки жидкого металла и широким применением непрерывного литья стали для получения заготовок. Эти технологические процессы позволяют резко повысить производительность металлургических предприятий, расширить сортамент производимых сталей и снизить себестоимость продукции.

Исключительно высокие темпы развития получило непрерывное литье стали. Доля разливаемых на машинах непрерывного литья заготовок (МНЛЗ) сталей от общего объема их мирового производства увеличилась в 1998 г. по сравнению с 1990 г. с 59,1% до 83,3%. Наиболее высокого уровня достигло производство непрерывнолитых заготовок в развитых индустриальных странах. Так, в странах Европейского союза 95,8% металла разливается непрерывным способом, в Японии и США - соответственно 96,9% и 95,3%. В России доля непрерывной разливки стали в общем объеме производства увеличилась за 1990-2000 гг. с 23% до 56,3% [1-3].

Применение способа непрерывной разливки стали позволило организовать непрерывный, высокопроизводительный процесс производства литых заготовок по профилю и размерам, пригодных для непосредственного использования их на сортовых или прокатных станах. В результате сокращаются металлургический цикл и капитальные затраты на производство проката за счет исключения технологических операций разливки стали в изложницы и прокатки слитков на обжимных станах (слябингах или блюмингах). При этом на 20-30% снижается расход электрической энергии и топливно-энергетические затраты и значительно увеличивается (на 10-15%) выход годного металла из жидкой стали. Величина расходного коэффициента в 1988 году в развитых индустриальных странах достигла уровня 1,04.1,06 [4,5].

К достоинствам непрерывной разливки следует отнести:

1) точное соблюдение размеров и веса погонного метра заготовки;

2) возможность получать заготовки требуемого веса и длины;

3) возможность без дополнительных затрат времени изменять от плавки к плавке ширину отливаемых заготовок;

4) возможность полной механизации и автоматизации технологического процесса получения слябовых и сортовых заготовок, улучшения качества металлопродукции за счет повышения физической и химической однородности металла, улучшения условий труда и экологической обстановки [4, 6, 7].

В совокупности это позволяет снизить расход стали на производство проката до 60% [4, 6].

К недостаткам технологии непрерывной разливки стали относится наличие в непрерывнолитых заготовках внутренних и наружных (поверхностных) дефектов, обусловленных специфическими условиями этой технологии, а именно, высокой интенсивностью охлаждения заготовки, её непрерывным движением и деформацией в процессе кристаллизации при большом ферроста-тическом давлении жидкой стали в срединной части, изгибом и распрямлением неполностью затвердевшей заготовки [4, 8].

Технология непрерывной разливки стали и конструкция машин постоянно совершенствуются в направлении повышения качества отливаемой заготовки и производительности каждой машины.

Ключевыми факторами, определяющими производительность МНЛЗ, являются:

- коэффициент использования МНЛЗ;

- массовая скорость разливки, определяемая произведением сечения заготовки на линейную скорость разливки.

Коэффициент использования связан с освоением разливки методом «плавка на плавку», увеличением стойкости кристаллизаторов и оборудования МНЛЗ, непрерывным контролем за состоянием отдельных узлов и плановой либо оперативной их заменой и применением систем диагностики возникновения аварийных ситуаций и предупреждения прорыва корочки слитка.

В настоящее время коэффициент использования машин превышает 90% и время использования МНЛЗ доведено до 330.340 дней в году [2].

Дальнейшее повышение производительности МНЛЗ следует искать в увеличении линейной скорости разливки, что становится наиболее актуальным для современных литейно-прокатных агрегатов [2, 7].

Анализ, проведенный Международным институтом чугуна и стали [8], выделил основные причины, ограничивающие линейную скорость разливки: качество внутренней структуры и частота прорыва металла. Обусловлено это тем, что с увеличением скорости разливки возрастает интенсивность охлаждения заготовки и скорость её деформации, что неминуемо приводит к снижению качества внутренней структуры заготовки и увеличению вероятности прорыва корочки слитка. Поэтому в реальных промышленных условиях показатели средней скорости разливки стали значительно ниже проектных. Так на МНЛЗ №1-4 ОАО "Магнитогорский Металлургический Комбинат" (ОАО "ММК") при номинальной проектной скорости разливки 1,5м/мин среднегодовые показатели скорости за 10 лет эксплуатации МНЛЗ составили около 0,7м/мин. О масштабах экономических потерь свидетельствует тот факт, что снижение скорости разливки на одном ручье только на 1% относительно проектного значения наносит ущерб около 1 миллиона рублей в год.

За последние десятилетия выполнен большой объем технологических и конструкторских работ по совершенствованию установок МНЛЗ, подготовки стали к разливке и мягкого охлаждения слитка в зоне вторичного охлаждения (ЗВО) и кристаллизаторе [5-26]. Однако как отмечено на конгрессе сталеплавильщиков в 1995 г.: "Проводимые в последние годы в мире работы по совершенствованию установок непрерывной разливки при высоких капитальных затратах не дали принципиально новых положительных результатов. Используя традиционные способы совершенствования процесса непрерывного литья (электромагнитное перемешивание, модернизацию участков ЗВО и системы охлаждения, методы активного воздействия на процесс кристаллизации и т.д.) не удалось существенно улучшить качество заготовок и повысить скорость литья. Это в значительной степени связано с наличием зоны вторичного охлаждения, в которой образуется большинство дефектов непрерывнолитой заготовки" [15].

Среди всего многообразия факторов, определяющих качество литой заготовки, выделяют два фактора: скорость разливки и схему приложения тянущего усилия, которые формируются и определяются электроприводом тянущих роликов зоны вторичного охлаждения MHJI3 [5]. В результате исследований автоматизированного электропривода тянущих роликов, проведенных ВНИИ-метмаш, НИИтяжмаш производственного объединения "Уралмаш", ВНИПИ "Тяжпромэлектропроект", Гипромез и ЦНИИчермет в России и зарубежных фирм "General Electric" (США), "Siemens", "AEG Telefunken" и "Demag" (Германия), "Brown, Bovery und Co" (Швейцария), "ASEA" (Швеция), "Toshiba" (Япония), "Voest- Alpine Industrie-anlagenbau" (Австрия) [21, 27-39], установлено, что при литье заготовки в последней электроприводом тянущих роликов создаются дополнительные продольные усилия, которые являются одной из причин образования дефектов непрерывнолитой заготовки. Однако конкретная оценка значений этих продольных усилий, изменения их вдоль технологического канала ЗВО и влияния показателей настройки электропривода тянущих роликов на показатели качества макроструктуры непрерывнолитой заготовки практически неизвестна. Отсутствует и научное обоснование одного из основных требований к электроприводу тянуще-правильного устройства (ТПУ) MHJI3 — равномерного деления нагрузки вытягивания заготовки между электродвигателями тянущих роликов для ограничения растягивающих усилий в оболочке кристаллизующегося слитка и исследований по его реализации на действующих MHJ13. Нет и информации по изменению статических и динамических нагрузок на слиток и электропривод тянущих роликов в процессе кристаллизации и движения слитка. Существует пробел в исследованиях выполнения основного требования к электроприводу ТПУ, стабилизации скорости разливки, при возникновении автоколебаний в роликовой проводке ЗВО. Отсутствуют методы целесообразного управления электроприводом ТПУ и распределения управляемых и неуправляемых электроприводов тянущих роликов вдоль технологического канала ЗВО с позиций снижения дефектов в литой заготовке и увеличения скорости разливки.

Целью диссертационной работы является разработка автоматизированного электропривода тянуще-правильного устройства МНЛЗ, обеспечивающего увеличение производительности машины посредством увеличения скорости литья заготовки за счет улучшения качества внутренней структуры и уменьшения вероятности прорыва корочки непрерывнолитого слитка.

Достижение поставленной цели потребовало решения следующих задач:

- создания методики оценки влияния электропривода ТПУ на качество макроструктуры непрерывнолитого слитка;

- создания методики определения требуемого по технологии распределения моментов нагрузки по тянущим роликам ТПУ и методики оценки продольных усилий, создаваемых в слитке электроприводом ТПУ;

- определения показателей настройки электропривода ТПУ, позволяющих выполнить его оптимизацию по критерию качества макроструктуры непрерыв-нолитых заготовок;

- создания динамической модели электропривода ТПУ с учетом реальных параметров упругой связи электродвигатель — тянущий ролик, фрикционной связи тянущий ролик - слиток и условий контакта тянущие ролики — слиток;

- обоснования технологических требований к электроприводу ТПУ с позиций снижения неравномерности распределения нагрузок по электродвигателям тянущих роликов, максимальных значений статических и динамических продольных усилий в отливаемой заготовке и обеспечения стабильности протекания процесса литья заготовки в условиях автоколебаний скорости разливки;

- разработки методики и алгоритмов диагностирования текущего состояния тянущих роликов и настройки роликовой проводки, включая диагностику прогиба и износа бочки тянущих роликов, их буксовок с периодическим и случайным срывом контакта между тянущими роликами и слитком, выставки тянущих роликов вдоль технологической линии ЗВО и рабочего состояния линий привода тянущих роликов;

- создания технических средств и алгоритмов управления автоматизированным электроприводом ТПУ, обеспечивающих оптимальное по критерию качества заготовок ограничение статических и динамических продольных усилий в слитке и уменьшение неравномерности распределения нагрузок по тянущим роликам;

- промышленной апробации и внедрения полученных результатов, оценки их технической и экономической эффективности и технико-экономического сравнительного анализа вариантов реализации технологических требований к электроприводу ТПУ.

Методы исследований. Теоретические исследования проводились с исг пользованием аналитических и численных методов решения алгебраических и дифференциальных уравнений и систем, методов структурного моделирования. Результаты работы базировались на большом объеме экспериментальных исследований, статистической обработке расчетных и экспериментальных материалов, полученных при исследовании типовой схемы электропривода ТПУ на МНЛЗ ОАО "ММК" и данных макротемплетной лаборатории по основным внутренним дефектам макроструктуры литой заготовки. Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается сопоставлением теоретических и экспериментальных результатов и результатами промышленных испытаний на действующих МНЛЗ №1-4 ОАО "ММК".

Научная новизна:

1. Разработаны требования к автоматизированному электроприводу ТПУ и его системе управления с позиций улучшения качества литых заготовок за счет:

- ограничения статических и динамических продольных усилий в слитке автономным регулированием токов нагрузки электродвигателей тянущих роликов;

- снижения неравномерности распределения токов нагрузки электродвигателей внутри их групп за счет индивидуального регулирования средних значений токов нагрузки;

- стабилизации скорости литья заготовки в пределах ±2% при появлении гармонической составляющей в общем моменте сопротивления вытягиванию слитка.

2. Предложена методика статистической оценки влияния распределения токов нагрузки электродвигателей тянущих роликов и статических продольных усилий, создаваемых электроприводом ТПУ в отливаемой заготовке, на качество её макроструктуры. Методика базируется на разработанных математических моделях статических взаимосвязей электроприводов тянущих роликов через отливаемую заготовку.

3. Разработана динамическая модель электропривода ТПУ с учетом реальных параметров упругой связи электродвигатель - тянущий ролик, фрикционной связи тянущий ролик - слиток и условий контакта тянущий ролик — слиток при наличии прогиба и износа тянущих роликов и их буксовок.

4. Предложена методика и алгоритмы технического диагностирования текущего состояния тянущих роликов по виду изменения токов нагрузки их электродвигателей, позволяющие определить величины прогиба и износа тянущих роликов, выделить периодические и случайные буксовки электроприводов тянущих роликов, определить точность выставки тянущих роликов вдоль технологической линии ЗВО как факторов негативного влияния на качество макроструктуры заготовок.

5. Разработаны функциональные схемы и алгоритмы управления электроприводом ТПУ и электроприводами тянущих роликов, реализующие технологические требования по ограничению статических и динамических продольных усилий в отливаемой заготовке и стабилизации скорости разливки при появлении гармонической составляющей в общем моменте сопротивления вытягиванию заготовки.

Практическая ценность работы состоит в том, что в результате апробации опытно-промышленного варианта электропривода ТПУ на действующей МНЛЗ за счет снижения максимальных значений статических продольных усилий в отливаемой заготовке в 4 раза и показателей неравномерности распределения токов нагрузки электродвигателей тянущих роликов на 50% достигнуто улучшение качества макроструктуры по основным видам дефектов в среднем на 10%, что позволило увеличить скорость разливки и производительность на экспериментальном ручье на 3,8%. Внедрение системы компенсации гармонической составляющей общего момента сопротивления вытягиванию слитка при возникновении автоколебаний тока электропривода ТПУ обеспечило снижение изменения скорости разливки более чем в 3 раза, в результате чего качество макроструктуры непрерывнолитой заготовки улучшилось по четырем видам дефектов из шести при увеличении скорости разливки на 5%.

Разработаны технические решения по разделению силового питания электродвигателей радиального, криволинейного и двух групп горизонтального участков ЗВО и индивидуальному регулированию электродвигателей радиального, криволинейного и горизонтального до смыкания фронтов кристаллизации участков ЗВО.

Оптимизированы и экспериментально подтверждены алгоритмы управления электроприводом ТПУ, обеспечивающие снижение неравномерности распределения нагрузок электродвигателей тянущих роликов и статических продольных усилий в слитке на неизменной скорости литья заготовки.

Созданы алгоритмы управления электроприводом тянущего ролика с позиций неизменности заданного усилия вытягивания заготовки при наличии прогиба и износа бочки тянущего ролика и снижения динамических продольных усилий в слитке при периодических и случайных буксовках тянущих роликов.

Предложены алгоритмы управления электроприводом ТПУ с целью стабилизации скорости литья заготовки при возникновении автоколебаний общего тока электропривода ТПУ.

Апробированы алгоритмы технического диагностирования текущего состояния линий привода тянущих роликов и их выставки вдоль технологической линии ЗВО.

Реализация результатов работы. Основные научные положения и практические рекомендации диссертационной работы внедрены в промышленность, использованы в научно-исследовательских, проектных и учебных институтах.

На МНЛЗ №4' ОАО "ММК" внедрен опытно-промышленный вариант электропривода ТПУ. В результате за счет уменьшения неравномерности распределения токов нагрузки электродвигателей тянущих роликов и статических продольных усилий в слитке получено улучшение показателей качества макроструктуры непрерывнолитых заготовок, увеличение скорости разливки и производительности МНЛЗ.

На МНЛЗ №3 ОАО "ММК" внедрен алгоритм компенсации переменной составляющей общего момента вытягивания слитка. В результате увеличилась точность поддержания скорости литья заготовки, что обеспечило улучшение качества литых заготовок, увеличение скорости разливки и производительности МНЛЗ.

Методика по проектированию автоматизированного электропривода ТПУ, функциональные схемы и алгоритмы системы управления электроприводом

ТПУ и электроприводами тянущих роликов, алгоритмы системы технического диагностирования текущего состояния и настройки оборудования роликовой проводки ЗВО переданы ОАО "ММК" в виде технических заданий и приняты к внедрению в ходе проводимой ОАО "Уралмаш" реконструкции электрооборудования действующих MHJI3.

Разработанные математические модели, результаты теоретических и экспериментальных исследований находят практическое применение при проектировании новых автоматизированных электроприводов ТПУ МНЛЗ.

Результаты диссертационной работы используются в учебном процессе на кафедрах "Электроники и микроэлектроники" и "Электропривод и автоматизация промышленных установок" Магнитогорского государственного технического университета.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на II и III Международных (XIII и XIV Всероссийских) научно-технических конференциях по автоматизированному электропри-' воду (г. Ульяновск, 1998 г., г. Нижний Новгород, 2001 г.); Всероссийском электротехническом конгрессе с международным участием ВЭЛК-99 (Москва, 1999 г.); XIII Международной научной конференции "Математические методы в технике и технологиях" (ММТТ-2000, Санкт-Петербург, 2000 г.); IV Международной конференции "Электротехника, электромеханика и электротехнологии" (МКЭЭ-2000, г. Клязьма, 2000 г.); Международной конференции к 300-летию металлургии Урала "Теплофизика и информатика в металлургии" (г. Екатеринбург, 2000 г.); II Международной научно-технической конференции "Энергосбережение на промышленных предприятиях" (Магнитогорск, 2000 г.); IV Международном конгрессе прокатчиков (Магнитогорск, 2001 г.); VII Международном конгрессе сталеплавильщиков (Магнитогорск, 2002 г.); Международной научно-технической конференции "Измерение, контроль, информатизация" (Барнаул: АГТУ, 2000 г.); Всероссийской научно-практической конференции "Проблемы развития автоматизированного электропривода промышленных установок" (Новокузнецк, 2002 г.), а также республиканских, региональных, городских конференциях и семинарах.

Результаты работы докладывались на заседаниях и научно-технических семинарах кафедры автоматизированного электропривода МЭИ в 20002003 г.г., на объединенных научных семинарах энергетического, автоматики и вычислительной техники и химико-металлургического факультетов Магнитогорского государственного технического университета и на технических советах ОАО "ММК" и главного энергетика ОАО "ММК" в 2000-2003 г.г.

Работа выполнялась в рамках хоздоговорных НИР между Магнитогорским государственным техническим университетом и ОАО "ММК". В 2000-2002г.г. выполнение исследований велось при поддержке гранта "По фундаментальным исследованиям в области технических наук", финансируемых Министерством образования Российской Федерации (центр МЭИ) по направлению "Информатизация и организация металлургического производства".

Основное содержание диссертационной работы опубликовано в 63 печатных трудах, в том числе монографии, учебном пособии, 53 статьях и докладах и 8 авторских свидетельствах и патентах.

Автор считает приятным долгом выразить глубокую благодарность профессору Осипову О.И., профессору Козыреву С.К., профессору Ильинскому Н.Ф., профессору Селиванову И.А., профессору Вдовину К.Н., коллективам кафедр АЭП МЭИ, Э и МЭ МГТУ (им. Г.И. Носова), работникам ОАО "ММК" за всестороннюю помощь, оказанную при выполнении настоящей работы.

9. Результаты работы используются Магнитогорским ОАО "ГИПРОМЕЗ" и ОАО "Уралмаш" при проектировании и реконструкции электроприводов ТПУ МНЛЗ, а также в учебном процессе в Магнитогорском государственном техническом университете.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В настоящей работе изложены научно обоснованные технические решения, внедрение которых вносит значительный вклад в развитие экономики страны за счет увеличения производительности машин непрерывного литья средствами оптимизированного по критерию качества макроструктуры непре-рывнолитых заготовок электропривода тянуще-правильного устройства. Ограничение статических и динамических продольных усилий, создаваемых в кристаллизующемся слитке электроприводами тянущих роликов, и стабилизация скорости литья заготовки при появлении гармонической составляющей в общем моменте сопротивления вытягиванию заготовки позволяют увеличить скорость разливки без снижения качества макроструктуры непрерывнолитой заготовки и увеличения риска прорыва корочки слитка. В работе рассмотрен комплекс вопросов, посвященных созданию электроприводов тянущих роликов и принципиально новых систем управления электроприводом тянуще-правильного устройства МНЛЗ. Разработаны и научно обоснованы технические решения по развитию перспективного направления автоматизированного электропривода.

Получены следующие основные результаты:

1. Предложена методика анализа случайных и детерминированных изменений токов электродвигателей тянущих роликов, общего тока электропривода ТПУ и скорости литья заготовки с позиций их влияния на качество макроструктуры литых слитков. Установлено: при неизменном задании скорости разливки в электроприводе ТПУ наблюдаются два режима его работы, отражающие различные физические явления в роликовой проводке ЗВО.

В первом режиме работы электропривода ТПУ при неизменных скорости литья и общем токе электропривода на ряде электродвигателей тянущих роликов происходят устойчивые, неизменные по числовым характеристикам колебания двух форм токов. Одна форма изменения тока обусловлена наличием остаточного прогиба бочки тянущего ролика, а вторая - периодическими буксовками тянущих роликов по слитку.

Во втором режиме работы электропривода вытягивание слитка сопровождается устойчивыми колебаниями токов всех электродвигателей тянущих роликов, общего тока электропривода ТПУ и скорости разливки. Адекватным отображением этого режима работы электропривода ТПУ являются колебания общего тока и скорости разливки.

2. Разработана методика анализа распределения общего момента электропривода ТПУ на неизменной скорости разливки по электродвигателям тянущих роликов и оценки неравномерности распределения токов нагрузки электродвигателей тянущих роликов вдоль технологической линии ЗВО.

На основании несоответствия распределения моментов вытягивания заготовки в существующем электроприводе ТПУ требуемому по технологии разработана математическая модель распределения статических продольных усилий, создаваемых в слитке электроприводом ТПУ.

3. Предложена методика статистической оценки влияния показателей настройки электропривода ТПУ на качество макроструктуры непрерывнолитой заготовки. Установлено, что неравномерное распределение токов нагрузки электродвигателей тянущих роликов и наличие статических продольных усилий, создаваемые в слитке электроприводом ТПУ, являются причинами снижения качества заготовки и ограничения скорости разливки. Определены показатели настройки электропривода ТПУ, позволяющие выполнить его оптимизацию по критерию качества макроструктуры непрерывнолитых заготовок.

4. Разработана динамическая модель электропривода ТПУ как объекта управления с учетом реальных параметров упругой связи тянущие ролики — электродвигатель и фрикционной связи тянущие ролики — слиток. Установлено, что причиной колебаний общего тока нагрузки электропривода ТПУ и скорости литья заготовки является случайное появление гармонической составляющей в моменте сопротивления вытягиванию слитка.

Прогиб бочки тянущих роликов и их периодические и случайные буксовки приводят к образованию в заготовке значительных дополнительных динамических продольных усилий. Износ тянущих роликов в применяемой системе электропривода ТПУ без возможности индивидуального регулирования электроприводов роликов вызывает заметное изменение усилия вытягивания относительно первоначально заданного значения и увеличение статических продольных усилий в слитке.

5. Разработаны и научно обоснованы технологические требования к электроприводу ТПУ с позиций улучшения качества макроструктуры непрерывно-литых заготовок за счет снижения неравномерности распределения нагрузок по электродвигателям тянущих роликов, снижения максимальных значений статических и динамических продольных усилий в слитке и стабилизации скорости разливки при появлении гармонической составляющей в моменте сопротивления вытягиванию заготовки.

6. Разработаны принципы построения и варианты реализации силовой части электропривода ТПУ, а так же способы, системы и алгоритмы управления электроприводом, позволяющие непосредственно в ходе разливки металла:

- поддерживать на оптимальном по критерию качества уровне токи нагрузки групп электродвигателей и токи нагрузки электродвигателей тянущих роликов радиального, криволинейного и первой группы горизонтального участков ЗВО;

- выполнять коррекцию числа тянущих роликов за счет исключения электроприводов, не имеющих контакта ролика со слитком и неисправных линий привода;

- обеспечивать неизменность скорости литья заготовки в процессе перераспределения моментов по электродвигателям тянущих роликов и их группам;

- ограничивать динамические продольные усилия в слитке за счет "мягкого" восстановления контакта тянущий ролик — слиток при буксовке и целесообразного управления электроприводом тянущего ролика с прогибом его бочки; стабилизировать скорость разливки в пределах ±2% от заданного значения при появлении гармонической составляющей в общем моменте сопротивления вытягиванию заготовки;

- выполнять диагностику текущего состояния тянущих роликов, контроля правильной выставки роликов вдоль технологической оси ЗВО и исправности механического и электрического оборудования линий привода тянущих роликов.

7. Предложена методика и алгоритмы диагностирования электромеханического оборудования роликовой проводки, позволяющие скорректировать известные и расширить число диагностических функций с 5 до 10. Разработаны общий и для каждой функции алгоритмы диагностики.

8. Экспериментально подтверждена достоверность полученных теоретических результатов, работоспособность предложенных систем и алгоритмов управления, адекватность разработанных математических моделей.

Внедрение на МНЛЗ №4 ОАО "ММК" опытно-промышленной системы распределения токов нагрузки электропривода ТПУ обеспечило за счет снижения максимальных значений статических продольных усилий в слитке в 4 раза и снижения неравномерности распределения токов нагрузки на 50% увеличение скорости разливки на 3,8% при одновременном улучшении качества макроструктуры литой заготовки по отдельным видам дефектов в среднем на 10%.

Внедрение на МНЛЗ №3 ОАО "ММК" системы компенсации колебательной составляющей общего момента сопротивления вытягиванию слитка позволило увеличить скорость разливки на 5% при улучшении качества макроструктуры литых заготовок по четырем из шести видам дефектов.

Фактический годовой эффект от внедрения указанных систем составил 15 млн. руб.

1. Мировое производство стали в 1998 г//БИКИ. - 1999.-№12.- С. 14.

2. Сталь на рубеже столетий.: Учебн. пособие для вузов / Под научн. ред. Карабасова Ю.С. М.: МИСИС, 2001. - 664 с.

3. Юзов О.В. Тенденции развития мирового рынка стали // Сталь. — 1998. — № 12. С. 55-61.

4. Мировые тенденции развития сталеплавильного производства в 21 в. // Тр. Междунар. конф. "Черная металлургия России и стран СНГ в 21 в." — Москва, 1994. -М.: Металлургия. 1994. Т. 2. - С. 160.

5. Нисковских В.М., Карлинский С.Е., Беренов А.Д. Машины непрерывного литья слябовых заготовок. М.: Металлургия, 1991. — 272 с.

6. Бауэр К.-Х., Фом Энде Г., Регниттер Ф. Современное состояние непрерывной разливки стали // Черные металлы. — 1973. — № 6,7. — С. 18 — 22.

7. Евтеев Д.П., Колыбалов И.Н. Непрерывное литье стали. — М.: Металлургия, 1984.-200 с.

8. Современное состояние и прогноз развития технологии непрерывной разливки // Новости черной металлургии за рубежом. — 1995. — № 1. — С. 69-71.

9. Паршин В.М., Шейнфельд И.И., Катомин Б.Н. Основные направления развития процесса непрерывной разливки слябовых заготовок // Тр. первого конгр. сталеплавильщиков. — М., 1993. — С. 263 — 265.

10. Воскобойников В.Г., Кудрин В.А., Якушев A.M. Общая металлургия. — М.: Металлургия, 1998. 620 с.

11. И. Кан Ю.Е., Евтеев Д.П., Бродов A.A. Развитие непрерывной разливки стали в России и СНГ // Тр. Междунар. конф. "Черная металлургия России и стран СНГ в 21 в." — Москва, 1994. М.: Металлургия. - 1994. Т. 3. -С. 108-110.

12. Новая концепция горизонтального непрерывного литья / Р. Винтерха-гер, П. Штадлер, Дж. фон Шнакенбург, Д. Цебровски // Тр. Междунар.конф. "Черная металлургия России и стран СНГ в 21 в." — Москва, 1994. М.: Металлургия. - 1994. Т. 3. - С. 134 - 139.

13. Тенденции в технологии непрерывной разливки слябов / K.JL Шваха, О. Кригнер, Т. Фастнер // Тр. Междунар. конф. "Черная металлургия России и стран СНГ в 21 в." Москва, 1994. - М.: Металлургия. - 1994. Т. 3. — С. 164- 169.

14. Лопухов Г.А. Перспективные технологии и экономика интегрированных цехов и мини-заводов // Тр. третьего конгр. сталеплавильщиков. — Москва, 1995.-М.: АО "Черметинформация". 1996. - С. 16 - 22.

15. Лехов A.C. Перспективы развития процессов установок непрерывной разливки стали // Тр. третьего конгр. сталеплавильщиков. — Москва, 1995. -М.: АО "Черметинформация". 1996. - С. 316 - 317.

16. Конструктивные особенности криволинейных УНРС Магнитогорского металлургического комбината / A.A. Кривошейко, В.Д. Киселев, В.П. Гампер и др. // Тр. первого конгр. сталеплавильщиков. — Москва, 1992. — М.: АО "Черметинформация". 1993. - С. 265 - 267.

17. Кан Ю.Е., Генкин В.Я. Современное состояние и проблемы производства непрерывнолитых сортовых заготовок // Тр. первого конгр. сталеплавильщиков. Москва, 1992. - М.: АО "Черметинформация". — 1993. — С. 269 - 272.

18. Система прогнозирования и управления качеством непрерывнолитой заготовки / В.И. Лебедев, B.C. Карцев, A.B. Кулик, А.Г. Капитульский // Тр. первого конгр. сталеплавильщиков. Москва, 1992. — М.: АО "Черметинформация". - 1993. - С. 287 - 289.

19. Шалимов А.Г. Технология скоростной непрерывной разливки с использованием данных анализа и предотвращение внутренних трещин в слябах: Пер. с англ. // Новости черной металлургии за рубежом. — 2000. — № 2(22). С. 68 - 72.

20. Шалимов А.Г. Факторы, влияющие на образование поверхностных дефектов в непрерывнолитых заготовках: Пер. с англ. // Новости черной металлургии за рубежом. — 2000. — № 2(22). С. 72 - 77.

21. Марголин Ш.М. Электропривод машин непрерывного литья заготовок. — М.: Металлургия, 1987. 279 с.

22. Логвин В.В. Электропривод кристаллизатора машины непрерывного литья заготовок // Литейное производство. — 1998. — № 5. — С. 28.

23. Данилов В.Л., Шифрин И.Н. Расчет напряженного состояния непрерыв-нолитого слитка // Создание и исследование машин непрерывного литья заготовок высокой производительности: Сб. науч. тр. ВНИИметмаш. — М.: ВНИИметмаш, 1981.-С.6-12.

24. Исследование ползучести кристаллизующегося непрерывнолитого слитка / Ю.В. Денисов, Ю.С. Комратов, А .Я. Кузовков и др. // Сталь. — 1998. — № 6. С. 19-22.

25. Нисковских В.М., Карлинский С.Е. Воздействие различных параметров на качество непрерывнолитого слитка // Сталь. — 1983. — № 12. — С. 33 — 36.

26. Разливка стали на машинах непрерывного литья заготовок ( МНЛЗ ) кислородно-конвертерного цеха № 1. Технологическая инструкция ТИ-101 -СТ-ККЦ-10-89. Магнитогорск, 1992. - 86 с.

27. Bijwaard G.B. // Iron and Stel Engineer. 1979. - № 1. - p. 35 - 45.

28. Buxton S. // Electronics and Power. 1975. - v. 21. - № 20. - P. 1131 -1134.

29. Lemnitz H. // Siemens Zeitschrift. - 1973. - Bd. 47, Beiheft. - S. 47 - 53.

30. Schmitz H., Gfoller W. // ВВС Nachrichten. - 1971. - № 5 - 6. - S. 178 -186.

31. Kutzsche W., Rhein D.//BBC-Nachrichten. 1976.-№ 10- 11. - S. 455-460.

32. Ichikawa H., Kobayashi T., Imasaki I. — Continuous casting steel. Proceeding of International Conference, London — Biarritz. — 1976, London. — 1977. — P. 304-308.

33. Fukui Y., Shimada M., Moriwaki К. — Кавасаки Сейтэцу гихо, Kawasaki Steel Giho. — 1982. — № 2. P. 199-208.

34. Massot I.N., Stasi I.P., Mikol D. Technique moderne. - 1980. - № 3 - 4. -P. 55-58.

35. Автоматизированный электропривод в промышленности / Г.А. Артю-шенко, В.И. Калабин, A.M. Корпляков и др. -М.: Энергия, 1974. — С. 233 -237.

36. Электропривод и автоматизация MHJT3 зарубежных и отечественных конструкций: Обзор, информ. Сер 1. Металлургическое оборудование. — М.: ЦНИИтяжмаш. 1988. Вып. 5. - 36 с.

37. Приводы машин непрерывного литья заготовок фирмы "АЭГ-Телефункен", ФРГ — Antribstechnik bei Stranggießanlagen — ВЦП. — № Ц-97836.-20 с.

38. Усовершенствованные концепции модернизации слябовых MHJ13 / X. Хёдль, А. Айхингер, К. Мёрвальд, К. Фюрст // Сталь. 1999. - № 9. — С. 10-16.

39. Последние достижения и перспективы автоматизации непрерывной разливки стали / X. Прайсель, В. Оберман, Н. Хюбнер и др. // Сталь. — 2001. № 3. - С. 18-22.

40. Поллак Э. Опыт эксплуатации машины непрерывного литья крупносортовых заготовок // Сталь. 1999. — № 9. — С. 20 — 21.

41. Попандопуло И.К., Михневич Ю.Ф. Непрерывная разливка стали. — М.: Металлургия, 1990. — 247 с.

42. Высокоскоростная непрерывная разливка слябов из среднеуглеродистой стали для производства толстого листа // Новости черной металлургии за рубежом. 1995.-№ 1.-С. 75-77.

43. Исследование усилия вытягивания сляба на MHJI3 / С.А. Филатов, A.A. Целиков, O.K. Храпченков и др. // Сталь. 1985. - № 10. - С. 22 - 25.

44. Этьен А., Франссен Р., Пирле Р. Влияние вторичного охлаждения при непрерывном литье на выпучивание граней и макроструктуру слябов // Черные металлы. 1987. - № 20. - С. 18 - 25.

45. Нисковских В.М., Денисов Ю.В., Карлинский С.Е. Влияние термоупругих колебаний роликов зоны вторичного охлаждения МНЛЗ на качество слитков//Сталь. 1981.-№3.-С. 22-24.• 48. Исследование эксплуатационных параметров роликовой проводки

46. МНЛЗ на комбинате им. Ильича / A.B. Матюхин, A.B. Побегайло, Н.В. Сабанскийи др. //Сталь. 1997.-№2.-С. 19-21.

47. Улучшение технологии непрерывной разливки крупных заготовок на основе результатов математического моделирования / Д. Труафонтен. Ф. Беланже, Ф. Виммер и др. // Сталь. 2001. - № 10. - С. 22 - 26.

48. Новейшие достижения и результаты эксплуатации в области непрерывной разливки стали / X. Фестль, X. Хэдль, К. Мёрвальд и др. // Опыт прошлого в настоящем: Сб. науч. тр. Междунар. конгр. 300 лет уральской металлургии. Нижний Тагил. 2001. - С. 182.

49. Нисковских В.М. Направления дальнейшего совершенсвования слябоkвых машин непрерывного литья заготовок // Совершенствование конструкций, исследование и расчет машин непрерывного литья заготовок: Сб. науч. тр. М.: ВНИИметмаш. 1987. - С. 3 - 9.

50. О природе продольных поверхностных трещин непрерывнолитых слябов / Б.П. Моисеев, B.C. Есаулов, В.А. Николаев и др. // Известия ВУЗов. Черная металлургия. — 1989. № 12. - С. 22 — 26.

51. Вайзе X., Виланд Х.Й. Влияние химического состава конструкционных сталей на параметры непрерывного литья длинномерных изделий // Черные металлы. 1997. - № 4. - С. 39 - 44.

52. Некоторые дефекты непрерывнолитых слябов и улучшение качества металла / Я.Н. Малиночка, JI.A. Моисеева, Т.В. Есаулова и др. // Сталь. — 1987. -№ 10.-С. 27-30.

53. Хорбах У., Коккентидт Й., Юнг В. Скоростное литье сортовых заготовок через кристаллизаторы с параболической конусностью // Черные металлы.-1998. Май.-С. 19-25.

54. Исследование влияния протяженности жидкой фазы в непрерывном слитке на сопротивление его вытягиванию из MHJI3 / H.H. Дружинин, С.А. Филатов, O.K. Храпченков и др. // Сталь. 1982. - № 6. - С. 27 - 30.

55. Конструкция системы водовоз душного охлаждения коллекторного типа /

56. A.A. Антонов, Е.В. Гольфенберг, В.А. Кобелев и др. // Совершенствование конструкций, исследование и расчет машин непрерывного литья заготовок: Сб. науч. тр. -М.: ВНИИметмаш. 1987. С. 18-26.

57. Этьен А., Франссен Р., Пирле Р. Влияние вторичного охлаждения при непрерывном литье на выпучивание граней и микроструктуру слябов // Черные металлы. 1987. - № 20. - С. 18 - 25.

58. Исследование температурных полей в роликах MHJI3 / В.М. Шустович,

59. B.А. Левченко, A.B. Буторов и др. // Создание и исследование сталеплавильных агрегатов и машин непрерывного литья высокой производительности: Сб. науч. тр. — М.: ВНИИметмаш. 1981. С. 35 — 39.

60. Харсте К., Такке К.Г. Критерии расчета слябовых MHJI3 с высокими требованиями к качеству непрерывнолитой заготовки // Черные металлы. 1998. Апрель. - С. 24 - 32.

61. Корзунин Л.Г., Буланов Л.В. Зависимости усилий правки непрерывнолитой заготовки от конструктивных и технологических факторов // Сталь. — 1999.-№9. С. 22-24.

62. К вопросу о выборе профиля кривой разгиба МНЛЗ / Л.В. Буланов, В.Т. Екимовских, Л.Г. Корзунин и др. // Сталь. — 2000. — № 3. — С. 21 — 22.

63. Швенцфайер В., Каве Ф. Прямое измерение продольной силы, действующей на непрерывнолитую заготовку при разливке на МНЛЗ // Черные металлы.- 1987. -№ 14.-С. 12- 15.

64. Райков A.C., Сорокин А.Н. Системы текущего контроля для МНЛЗ // Металлург. 1995. - № 11. - С. 37 - 38.

65. Куроедов В.Д., Бажин Б.Г., Мазнев С.А. АСУТП и электропривод комбинированной МНЛЗ // Сталь. 1999. - № 9. - С. 57 - 60.

66. Тимохин O.A. Особенности расчета технологической оси МНЛЗ и её контроля // Сталь. 2000. - № 2. - С. 16 - 21.

67. Баранов Г.Л., Гостев A.A., Денисов Ю.В. Расчет и исследование роликового аппарата зоны вторичного охлаждения. — Магнитогорск, 1993. — 110 с.

68. Анализ причин колебаний электропривода зоны вторичного охлаждения МНЛЗ ККЦ ММК / И.А. Селиванов, С.И. Лукьянов, Н.В. Фомин, С.П. Буданов // Электротехнические системы и комплексы: Межвуз. сб. науч. тр. Магнитогорск: МГТУ, 2000. - Вып. 5. - С. 5 - 9.

69. Белый A.B. Стабилизация скорости литья заготовки электроприводом тянуще-правильного устройства машины непрерывного литья: Дис. . канд. техн. наук. М., 2002. — 120 с.

70. Исследование токовых нагрузок приводов роликов MHJ13 / Б.Д. Радчен-ко, С.П. Цедилкин, В.Г. Подобедов и др. // Совершенствование конструкций, исследование и расчет машин непрерывного литья заготовок: Сб. науч. тр. М.: ВНИИметмаш. 1987. - С. 78 - 84.

71. Ильинский Н.Ф. Элементы теории эксперимента. Учебн. пособие. — 2-е изд., перераб. и доп. М.: МЭИ, 1983. — 92 с.

72. Венцель Е.С., Овчаров Л.А. Теория вероятности и её инженерное приложение. Учебн. пособие для втузов. — 2-е изд., стер — М.: Высш. шк., 2000.-480 с.

73. Васильев А.Е. Реализация электроприводом тянущих роликов горизонтального участка машины непрерывного литья заготовок технологических требований к качеству литой заготовки: Дис. . канд. техн. наук. — М., 2002.-235 с.

74. Лукьянов С.И., Панов А.Н. Обработка экспериментальных данных. Учебн. пособие. Магнитогорск.: МГМА, 1997. - 75 с.

75. Венцель Е.С., Овчаров Л.А. Теория случайных процессов и её инженерные приложения. Учебн. пособие для втузов. — 2-е изд., стер. — М.: Высш. шк., 2000. 383 с.

76. Осипов О. И., Усынин Ю. С. Промышленные помехи и способы их подавления в вентильных электроприводах постоянного тока.- М.: Энергия, 1979.-80 с.

77. Анализ временных диаграмм токов нагрузки электродвигателей тянущих роликов машин непрерывного литья заготовок / С.И. Лукьянов, Е.С. Суспицын, A.B. Белый и др. М., 2002. - 30 с. - Деп. в ВИНИТИ 23.04.02, № 743-В2002.

78. Бычков В.П. Электропривод и автоматизация металлургического производства. Учебн. пособие для вузов. — 2-е изд., перераб. и доп. — М.: Высш. шк., 1977.-392 с.

79. Лукьянов С.И., Швидченко Д.В., Ларина Т.П. Исследование износа приводных роликов зоны вторичного охлаждения машины непрерывноголитья заготовок ККЦ ОАО "ММК". М., 2000. - 24 с. - Деп. в ВИНИТИ 24.07.00, №2062-В00.

80. Лехов О.С. Динамические нагрузки в линии привода обжимных станов. — М.: Машиностроение, 1975. — 184 с.

81. Лукьянов С.И. Разработка электропривода вертикальных валков слябинга 1150 с ограничением динамических нагрузок. Дис. . канд. техн. наук. -М., 1984.-222 с.

82. Лукьянов С.И., Бычков М.Г. Экспериментальное исследование фрикционной связи металл-валок на слябинге 1150 ММК. — М., 1983. — 20 с. —Э

83. Деп. в ВИНИТИ 20.10.83, № 156эт-Д83.

84. Лукьянов С.И., Белый A.B., Буданов С.П. Расчет собственных частот колебаний электропривода зоны вторичного охлаждения машин непрерывного литья заготовок ККЦ ОАО "ММК". М., 2000. - 19 с. - Деп. в ВИНИТИ 11.08.00, № 2232 - В00.

85. Исследование распределения усилий вытягивания слитка в зоне вторичного охлаждения МНЛЗ № 1-4 ОАО "ММК" / И.А. Селиванов, С.И. Лукьянов, Е.И. Сидельникова и др. — М., 1998. — 36 с. — Деп. в ВИНИТИ 03.04.98, № 993-В98.

86. Экспериментальное воспроизведение внутренних трещин от изгиба не-затвердевшего непрерывнолитого слитка. // Непрерывная разливка стали на радиальных установках. — М.: Металлургия. — 1974. — С. 151.

87. Лукьянов С.И. Электропривод тянуще-правильного устройства МНЛЗ:

88. Монография. Магнитогорск: МГТУ, 2002. - 100 с.

89. Машины и агрегаты металлургических заводов: Учебник для вузов. В 3 т. / А.И. Целиков, П.И. Полухин, В.М. Гребенник и др. — 2-е изд., пере-раб. и доп. — М.: Металлургия, 1988. — Т. 2. Машины и агрегаты сталеплавильных цехов. — 432 с.

90. Математическая модель расчета распределения моментов по приводным роликам зоны вторичного охлаждения для условий МНЛЗ ККЦ ОАО "ММК" / И.А. Селиванов, С.И. Лукьянов, И.Л. Погорелов, В.П. Лукьяновэ

91. Электротехнические системы и комплексы: Межвуз. сб. науч. тр. — Магнитогорск: МГТУ, 1998. -Вып 3. С. 127 - 133.

92. Погорелов И.Л. Разработка электропривода зоны вторичного охлаждения машины непрерывного литья заготовок: Дис. . канд. техн. наук. — М., 2000.- 146 с.

93. Роликовая проводка машин непрерывного литья заготовок криволинейного типа, конструирование и расчет: Учеб. пособие / В.А. Пиксаев, К.Н. Вдовин, В.А. Зубачев и др. Магнитогорск: МГМА, 1998. - 61с.

94. Целиков A.A., Сурин Е.В., Кривошейнин Ю.Ф.Исследование энергосиловых параметров установки непрерывной разливки стали // Сталь. — 1969.-№8. -С. 21 -24.

95. Исследование усилий на поддерживающие устройства зоны вторичного охлаждения / Д.А. Дюкин, A.M. Кондратюк, Д.П. Евтеев и др. // Непрерывное литье стали, сб. № 3. М.: Металлургия. - 1976. - С. 91.

96. Пюрингер О.М. Формирование непрерывнолитой заготовки на МНЛЗ // Черные металлы. 1976. - № 6. - С. 3 - 6.

97. Лукьянов С.И., Васильев А.Е. Исследование влияния технологических факторов на распределение общего момента вытягивания слитка по группам тянущих роликов МНЛЗ. М., 2002. - 19 с. - Деп. в ВИНИТИ 23.04.02, № 744 - В2002.

98. Селиванов И.А., Лукьянов С.И., Васильев А.Е. Моделирование напряженного состояния слитка в машине непрерывного литья заготовок // Математические методы в технике и технологиях: Тез. докл. XIII Междунар. науч. конф. СПб., 2000. - С. 117 - 118.

99. Дефекты стали: Справочник / Под ред. С.М. Новокшеновой и М.Н. Виноград. — М.: Металлургия, 1984. — 200 с.

100. Сладкошеев В.Т., Ахтырский В.И., Потанин Р.В. Качество стали при непрерывной разливке. — М.: Металлургия, 1963. 174 с.

101. Саррак В.И. Поверхностные трещины непрерывнолитого слитка и путипредотвращения их образования: Обзорная информация / Ин-т Черме-тинформация. Сер. 6. — 1984. — Вып. 1. 24 с.

102. Флендер Р., Вюненберг К. Образование внутренних трещин в нерперыв-нолитых заготовках // Черные металлы. 1982. — № 23. — С. 24 — 32.

103. Яух Р. Качество непрерывнолитых заготовок // Черные металлы. — 1979. № 6. - С. 20-30.

104. Швертфегер К. Металлургические проблемы при непрерывном литье стали // Черные металлы. 1980. - № 3. - С. 22 - 24.э

105. ПО.Бекерс Т., Штюц К.Х. Повышение качества непрерывнолитых заготовок // Черные металлы. 1984. - № 22. - С. 31 - 38.

106. Некоторые дефекты непрерывнолитых слябов и улучшение качества металла / Я.Н. Малиночка, JI.A. Моисеева, Т.В. Есаулова и др. // Сталь. — 1987.-№ 10.-С. 27-30.

107. Особенности литой структуры непрерывнолитых слитков крупного поперечного сечения / В.М. Паршин, В.А. Казачков, А.И. Карпенко и др. // Известия ВУЗов. Черная металлургия. — 1987. № 11. - С. 43 - 47.

108. Разработка критериев для оценки допустимых параметров дефектов на1.поверхности непрерынолитых заготовок / B.C. Коваленко, Г.И. Левицкая, С.Р. Луцкая, Л.П. Захарова // Бюл. НТИ.Черная металлургия. — 1986. -№14.-С. 39.

109. Улучшение поверхности непрерывнолитого слитка путем оптимизации свойств шлакообразующей смеси / В.М. Паршин, И.И. Шейнфельд, В.М. Кукарцев и др. // Сталь. 1986. - № 7. - С. 22 - 24.

110. Уменьшение поверхностных дефектов непрерывнолитых слябов при использовании погружного стакана новой конструкции // Новости черной металлургии за рубежом. 1997. — № 3. - С. 3.

111. Тюрин В.А. Улучшение качества непрерывнолитой заготовки // Сталь. — 2000.-№ 12.-С. 13-15.

112. Разработка системы контроля технологической оси и раствора роликов вертикальной МНЛЗ // Тр. 1-й Междунар. конф. "Прогрессивные процессы и оборудование металлургического производства" — Череповец, 1998. -С. 46-48.

113. Дюдкин Д.А., КоваленкоВ.С., Шукстульский И.Б. Улучшение качества литых слябов путем совершенстования технологии непрерывной разливки стали // Бюл. НТИ. Черная металлургия. — 1982. — № 18. — С. 51.

114. Причины образования осевых трещин в слябах, отлитых на криволинейных МНЛЗ / Я.Н. Малиночка, B.C. Есаулов, О.В. Носоченко и др. // Сталь.- 1984.-№ 1.-С. 32-33.

115. Влияние теплофизических параметров на качество осевой зоны непре-рывнолитого слитка / Д.А. Дюдкин, Н.В. Гончаров, О.В. Носоченко, И.Б. Шукстульский // Сталь. 1982. - № 6. - С. 20 - 22.

116. Дюдкин Д.А. Качество непрерывно-литой заготовки. — Киев.: Техника, 1988.-261 с.

117. Ефимов В.А. Влияние внешних воздействий на жидкий и кристаллизующийся металл // Сталь. 1988. - № 4. - С. 21 - 27.

118. Улучшение температурно-скоростного режима непрерывной разливки стали в конвертерном цехе / С.К. Носов, В.Н. Селиванов, A.M. Столяров и др. // Сталь. 1997. - № 3. - С. 20 - 22.

119. Вдовин К.Н., Горосткин C.B., Киселев В.Д. Влияние вторичной зоны охлаждения машины непрерывного литья заготовок на качество слябов // Изв. ВУЗов. Черная металлургия. 1996. - № 12. - С. 40 - 42.

120. Исследование распределения внутренних дефектов в зоне вторичного охлаждения для условий МНЛЗ ККЦ ОАО "ММК" / К.Н. Вдовин, И.А. Селиванов, С.И. Лукьянов и др. М., 1998. - 18 с. - Деп. в ВИНИТИ 05.05.98. № 1365 -В98.

121. Исследование автоколебаний в ЗВО и их негативного влияния на качество непрерывнолитой заготовки / С.И. Лукьянов, A.B. Белый, Е.С. Суспи-цын и др. М., 2002. - 24 с. - Деп. в ВИНИТИ 19.04.02, № 721 - В2002.

122. Иванченко Ф.К., Красношапка В.А. Динамика металлургических машин. М.: Металлургия, 1983. — 295 с.

123. Кудрин Б.И. Организация, построение и управление электрическим хозяйством промышленных предприятий на основе теории больших систем. — М.: Центр системных исследований, 2002 г. — Вып. 24. — 368 с.

124. Квартальное Б.В. Динамика автоматизированных электроприводов с упругими звеньями. М.: Энергия, 1965. — 320 с.

125. Ключев В.И. Ограничение динамических нагрузок электропривода. М.: Энергия, 1971.-320 с.

126. Иванов Г.М., Левин Г.М., Хуторецкий В.М. Автоматизированный многодвигательный электропривод постоянного тока. — М.: Энергия, 1978. — 160 с.

127. Технология производства стали в современных конвертерных цехах / C.B. Колпаков, Р.В. Старов, В.В . Смокий и др. — М.: Машиностроение, 1991.-464 с.

128. Лебедев В.И., Паршин В.Н. Методика расчета режима вторичного охлаждения непрерывнолитых слитков // Сталь. — 1982. — № 3. — С. 26 — 28.

129. Роликовая проводка машин непрерывного литья заготовок криволинейного типа, конструирование и расчет / В.А. Пиксаев, К.Н. Вдовин, В.А. Зубачев и др. // Учебн. пособ. для зузов. — Магнитогорск: МГМА, 1998. — 61 с.

130. Авдеев В.А., Друян В.М., Кудрин Б.И. Основы проектирования металлургических заводов. — М.: Интернет Инжиниринг, 2002. — 464 с.

131. Ключев В.И. Теория электропривода: Учеб. для вузов. 2-е изд. перераб. и доп. М.: Энергоатомиздат, 1998. - 704 с.

132. Петров Б.Н., Кухтенко А.И.Структура абсолютно инвариантных систем и условия их физической осуществимости // Теория инвариантности в САУ. М.: Наука, 1964. - С. 26 - 48.

133. Полещук В.И. Инвариантное подчиненное регулирование тока в электроприводе постоянного тока с последовательно — параллельной коррекцией // Электричество. 1994. — № 9. — С. 51 - 56.

134. Луковников В.И., Логвин В.В. Инвариантный асинхронный электропривод для машин непрерывного литья заготовок // Электрика. — 2001. — № 12. С. 11-16.

135. Логвин В.В. Электропривод кристаллизатора машины непрерывного литья заготовок // Литейное производство. — 1998. — № 5. — С. 28.

136. Клявинь Я.Я., Позняк A.A., Якубович Е.А. Моделирование и оптимизация режимов затвердевания и напряженного состояния непрерывного слитка // Гидромеханика и тепломассообмен при получении материалов: Сб. науч. тр.-М.: Наука. 1990.-С. 179-191.

137. Кудрин Б.И. Некоторые итоги электрификации и проблемы развития электрического хозяйства металлургических предприятий // Электрификация металлургических предприятий Сибири: Сб. тр. — Томск. — Вып. 3.- С. 7-70.

138. Повышение стойкости MHJ13 и улучшение качества слитков / О.В. Но-соченко, A.B. Матюхин, И.Ф. Иванченко и др. // Сталь. — 1986. — № 7. — С. 34-36.

139. Выгодский М.Я. Справочник по высшей математике. М.: Наука, 1977. -871 с.

140. Турган Л.И. Основы численных методов: Учебн. пособ. — М.: Наука, 1987.-320 с.

141. Швидченко Д.В. Ограничение динамических нагрузок в слитке электроприводом тянущих роликов машины непрерывного литья: Дис. . канд. техн. наук. — М., 2002. 145 с.

142. Лукьянов С.И., Фомин Н.В., Белый A.B. Исследование буксовок тянущих роликов зоны вторичного охлаждения машины непрерывного литья заготовок ККЦ ОАО "ММК". М., 2000. - 11 с. - Деп. в ВИНИТИ 24.07.00. № 2064 - В2000.

143. Бычков В.П., Бычков М. Г., Лукьянов С.И. Динамические нагрузки в ва-лопроводах главных приводов слябинга 1150 ММК // Электромеханика.1984. — № И.-С. 123-125.

144. Патент РФ № 2133651 МКП6 В 22 D 11/16. Устройство автоматического управления электроприводом зоны вторичного охлаждения машины непрерывного литья / Ю.А. Бодяев, К.Н. Вдовин, С.И. Лукьянов и др. За-явл. 24.06.98, № 98112663. Опубл. в Б.И. № 21, 1999.

145. Лукьянов С.И. Электропривод тянуще-правильного устройства МНЛЗ с минимизацией продольных усилий в отливаемой заготовке // Тр. Моск. энерг. ин-та. 2002. Вып. 678 . - С. 81 - 89.

146. Ильинский Н.Ф. Электроприводы постоянного тока с управляемым моментом. М.: Энергоиздат, 1981. - 144 с.

147. Электропривод тянущих роликов МНЛЗ / И.А. Селиванов, С.И. Лукьянов, Н.В. Фомин, А.Е. Васильев // Привод и управление. — 2001. №1. — С. 10-12.

148. Разработка автоматизированного электропривода регулирования усилий вытягивания слитка МНЛЗ / И.А. Селиванов, С.И. Лукьянов, Н.В. Фомин, А.Е. Васильев // Оптимизация режимов работы систем электроприводов: Межвуз. сб. ст. — Красноярск, 2000. С. 27 — 33.

149. Устройство управления электроприводом тянущих роликов МНЛЗ / С.И. Лукьянов, А.Е. Васильев, Н.В. Фомин и др. // Электротехнические системы и комплексы: Межвуз. сб. науч. тр. Магнитогорск: МГТУ, 2001. — Вып. 6.-С. 32-35.

150. Лукьянов С.И. Перспективы развития электропривода тянущих роликов МНЛЗ // Привод и управление. 2001. - № 4. - С. 6 - 11.

151. Лукьянов С.И. Перспективы развития электропривода зоны вторичного охлаждения МНЛЗ // Электротехнические системы и комплексы: Межвуз. сб. науч. тр. Магнитогорск, 2000. — Вып. 5. — С. 19 — 23.

152. Лукьянов С.И., Васильев А.Е., Лукьянов В.П. Реализация технологических требований электроприводом тянущих роликов горизонтального участка МНЛЗ // Электрика. 2002. - № 11 . - С. 21 - 24.

153. Лукьянов С.И., Белый A.B., Суспицын Е.С. Система компенсации колебаний момента нагрузки для машины непрерывного литья заготовок // Привод и управление. -2001. — № 5. С. 20 -24.

154. Лукьянов С.И., Суспицын Е.С. Исследование системы диагностики оборудования роликовой проводки МНЛЗ ОАО "ММК". М., 2002. - 19 с. - Деп. в ВИНИТИ 19.04.02, № 722 - В2002.

155. Лукьянов С.И., Суспицын Е.С. Разработка общего алгоритма автоматической системы токовой диагностики состояния и настройки роликовой проводки зоны вторичного охлаждения МНЛЗ. — М., 2002. — 21 с. — Деп. В ВИНИТИ 19.04.02, № 720 В2002.

156. Анализ влияния распределения усилий вдоль ЗВО на износ роликов с целью формирования оптимального распределения их: Отчет по НИР (заключ.) МГТУ им. Г.И. Носова; рук. И.А. Селиванов. — № ГР 1200002282; Инв. № 03200000585. Магнитогорск, 2000. - 74 с.

157. Внедрение локальной системы регулирования усилий вытягивания слитка MHJI3 ККЦ: Отчет по НИР (заключ.) / МГТУ им. Г.И. Носова; рук С.И. Лукьянов. № ГР 01200001605; Инв. № 03200002025. - Магнитогорск, 2000. - 59 с.

158. Лукьянов С.И. Влияние электропривода тянущих роликов МНЛЗ на качество макроструктуры непрерывнолитой заготовки // Электротехнические системы и комплексы: Межвуз. сб. науч. тр. — Магнитогорск: МГТУ, 2002. Вып. 7. - С. 10 - 15.

159. Влияние распределения токов между электродвигателями тянущих роликов зоны вторичного охлаждения МНЛЗ на качество литой заготовки / P.C. Тахаутдинов, С.И. Лукьянов, К.Н. Вдовин и др. // Металлург. — 2002.- № 1.-С. 51-52.

160. Лукьянов С.И., Васильев А.Е., Сидельникова Е.И. Исследование влияния локальной системы регулирования усилий вытягивания слитка МНЛЗ ККЦ ОАО "ММК" на макроструктуру слитка. М., 2000. -13 с.-Деп. в ВИНИТИ 08.08.00, № 2208 - В00.

161. Математическая статистика / В.М. Иванова, В.Н. Калинина, Л.А. Нешу-мова, И.О. Решетникова. — М.: Высш. школа, 1975. — 371 с.