автореферат диссертации по металлургии, 05.16.05, диссертация на тему:Повышение эффективности горячей прокатки широких полос в минусовом поле допусков на основе стабилизации температурного режима

ВВЕДЕНИЕ

Глава X. ОСОБЕННОСТИ ШИРОКОПОЛОСОВОЙ ГОРЯЧЕЙ ПРОКАТКИ

В МИНУСОВОМ ПОЛЕ ДОПУСКА

1.1. Экономические аспекты прокатки горячекатаных полос в минусовом поле допусков.

1.2. Возможности современных широкополосовых станов ШПС производить прокат при отпуске продукции по теоретическому весу. ТО

I.S. Влияние стабильности температуры в технологической линии стана на возможность прокатки в минусовом поле допуска

1.4. Методы поддержания стабильной температуры подкатов перед чистовой группой клетей.

1.5. Постановка задачи исследования.

Глава 2. ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ, ОПРЕДЕЛЯЮЩИХ СТАБИЛЬНОСТЬ РИТМА ШИРОКОПОЛОСОВОЙ

ГОРЯЧЕЙ ПРОКАТКИ . SO

2.1. Анализ технологии прокатки и формирования нарушений ритма прокатки в технологической линии стана.

2.2. Разработка методики выдачи слябов из печей.

2.3. Исследование машинного времени прокатки полосы в чистовой группе клетей ШПС.

2.4. Разработка и испытания методики подачи подкатов на промежуточный рольганг и организации прокатки в чистовой группе

2.5. Выводы по второй главе.

Глава 3. РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ КОРРЕКЦИИ ТЕМПЕРАТУРЫ

ПОДКАТОВ НА ПРОМЕЖУТОЧНОМ РОЛЬГАНГЕ С УЧЕТОМ

ТРЕБОВАНИЙ ПРОКАТКИ В МИНУСОВОМ ПОЛЕ ДОПУСКА

ПО ТОЛЩИНЕ.

3.1. Основные предпосылки к разработке методики.

3.2. Экспериментальное исследование зависимости температуры слябов от стабильности процесса их выдачи из печи.

3.3. Разработка модели прогноза температуры подкатов, учитывающей температурный профиль печи.

3.4. Разработка методики выдачи слябов из печей с учетом требований прокатки в минусовом поле допуска

3.5. Стабилизация температуры подкатов перед чистовой группой клетей путем варьирования скорости непрерывной черновой подгруппы и промежуточного рольганга

3.6. Выводы по третьей главе

Глава 4. ИССЛЕДОВАНИЕ ОСНОВНЫХ ФАКТОРОВ, ОПРЕДЕЛЯЮЩИХ ДОСТОВЕРНОСТЬ ВЫЧИСЛЕНИЯ ТЕОРЕТИЧЕСКОГО ВЕСА ГОРЯЧЕКАТАНЫХ ПОЛОС В ПРОЦЕССЕ ИХ ПРОИЗВОДСТВА.

4.1. Анализ технологии поступления рулонов со стана на адъюстаж и их раскроя на агрегатах резки

4.2. Разработка мероприятий по повышению точности измерения длины полосы /листа/.

4.3. Разработка мероприятий по повышению достоверности определения теоретического веса продукции.

4.4. Выводы по четвертой главе

Глава 5. СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ 1ИР0К0П0Л0С0В0Й ГОРЯЧЕЙ

ПРОКАТКИ В СУЖЕННЫХ РАЗМЕРНЫХ ОТКЛОНЕНИЯХ.

5.1. Разработка и внедрение мероприятий по управлению ритмом поступления слябов в черновую группу клетей стана

5.2. Внедрение методов повышения точности и достоверности определения теоретического веса при производстве горячекатаных полос.

5.3. Выводы по пятой главе

Директивами ХХУ1 съезда КПСС по пятилетнему плану развития народного хозяйства СССР на I98I-I985 гг. намечено довести производство готового проката на 1985 г. до II7-IE0 млн.т [i]. При этом одна из важнейших задач состоит в обеспечении снижения расхода проката черных металлов на единицу конечной продукции.

Основным решением проблемы снижения расхода проката на единицу конечной продукции является увеличение доли проката, произведенного в минусовом поле допусков, и повсеместном распространении его отпуска по теоретическому весу, в этом случае расход проката на единицу конечной продукции может сократиться на 3,5%, что равноценно увеличению производительности прокатных станов.

Применительно к этой проблеме, совершенствование широкополосовой горячей прокатки должно проводиться в двух аспектах: путем снижения толщины продукции за счет прокатки ее в минусовом поле допуска и путем сокращения ее длины, благодаря точному измерению и раскрою продукции с минимальным положительным допуском на длину. Следовательно, задача сводится к совершенствованию работы комплекса нагревательные печи - широкополосовой стан горячей прокатки - агрегаты резки.

Основным фактором, определяющим эффективность прокатки в минусовом поле допуска по толщине является температура поступающих в чистовую группу клетей подкатов. Стабильность ее обуславливается условием отсутствия простоев слябов на линии стана, т.е. стабильным ритмом поступления их к чистовой группе клетей и одинаковым в пределах партии нагревом слябов в печах.

Советскими и зарубежными учеными получены важные результаты в исследовании причин, обеспечивающих эти условия. В основном, они касаются режимов нагрева слябов в печах при равномерном распределении температуры в пределах каждой зоны, а также охлаждения слябов на линии стана при стационарных процессах транспортировки и прокатки в чистовой группе клетей.

Вопросы же нагрева слябов в условиях неравномерного распределения температуры в пределах зоны и охлаждения металла при нестационарных процессах транспортировки и прокатки изучены недостаточно» Нестационарность этих режимов приводит к нестабильности средней по партии температуры подкатов и нарушению ритма прокатки их в чистовой группе клетей. Это ухудшает эффективность использования всей глубины минусового поля допуска по толщине, тем самым, снижает производительность стана по теоретическому весу.

Недостаточно также исследован вопрос влияния коэффициента линейного расширения полосы при определении ее длины в процессе сматывания в рулон на моталках и при раскрое на агрегатах резки. В основном, его величину принимают постоянной, тогда как она нелинейно меняется с температурой и зависит от марки стали. Это приводит к ошибкам в определении длины полосы при сматывании полосы в рулон, неоправданному увеличению допуска на длину листов при раскрое полосы на агрегатах резки.

Исследование и анализ причин нестабильности средней по партии температуры подкатов и ритма их прокатки, а также достоверности определения теоретического веса готовой продукции, разработка и внедрение на этой основе методов стабилизации средней по партии температуры подкатов и ритма прокатки их в чистовой группе клетей, методов повышения точности и достоверности определения теоретического веса продукции представляет собой актуальную научно-техническую задачу, имеющую важное значение для технологии прокатного производства.

Основными положениями диссертации, выносимыми на защиту, являются:

1. Разработанная методика стабилизации ритма прокатки и температурного режима в чистовой группе клетей путем воздействия на ритм выдачи слябов из печей и на скорость прокатки в непрерывной черновой подгруппе, позволяющая предотвратить снижение, производительности ШПС горячей прокатки.

2. Установленный неодинаковый прогрев слябов в печах при нестабильном процессе горячей прокатки на ШПС и мероприятия по стабилизации в этом случае температурного режима прокатки в чистовой группе клетей.

3. Разработанные мероприятия по повышению достоверности вычисления теоретического веса горячекатаной полосы в процессе прокатки без измерения температуры полосы.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

1. На широкополосовых станах горячей прокатки имеет место существенная нестабильность ритма прокатки, что снижает производительность станов, затрудняет прокатку на них полос в минусовом поле допусков по толщине. Разработана методика стабилизации ритма прокатки и температурного режима в чистовой группе путем воздействия на ритм выдачи слябов из методических печей и на скорость прокатки в черновой непрерывной подгруппе клетей. Предложено выдавать слябы из печей с упреждением, величину которого рекомендовано выбирать исходя из минимума средних потерь производительности стана и прогнозирования машинного времени прокатки в чистовой группе подката из предыдущего сляба.

2. Установлена неравномерность прогрева слябов в методических печах при нестабильном процессе прокатки на ШПС горячей прокатки. Разработана методика прогнозирования температуры подкатов за черновой группой клетей и доказана ее правомерность.

3. Предложено, не прибегая к прямому измерению температуры полосы, учитывать ее нагрев и линейное расширение на основании данных о температурных режимах прокатки на конкретном стане, марки стали и толщине полосы. При вычислении теоретического веса на стадии раскроя полос, прокатанных на ШПС горячей прокатки, рекомендовано учитывать два возможных диапазона изменений температур раскраиваемых полос толщиной 2,0-12,0 мм: 0-Ю0°С и 101-200°С.

4. Показано, что на участке чистовая группа клетей - участок маркировки рулонов, где вычисляется теоретический вес и осуществляется идентификация его конкретному рулону, из-за специфики работы уборочной группы оборудования ШПС горячей прокатки возможны несоответствия теоретическому весу рулона, достигающие в совокупности 11%. Разработаны мероприятия по повышению достоверности определения теоретического веса.

5. Разработанные мероприятия по совершенствованию широкополосовой прокатки в минусовом поле допуска по толщине и методов определения теоретического веса опробированы и внедрены на ШПС горячей прокатки HJIMK и Карметкомбината, что позволило получить существенный экономический эффект.

1. Тихонов H.A. Основные направления экономического и социального развития СССР на 1.8I-I985 годы и на период до 1990 года: Докл. ХШ съезду КПСС. 27 февр.1981 г. - М., "Известия",198I, 27 февр., с.2.

2. Перспективы замены холоднокатаного листа для холодной штамповки горячекатаным./ Ф.Е.Долженков, В.И.Мелешко, Л.Г.Туболь-цев и др. В кн.: Автоматизация металлургического производства. Тематич.отраслевой сб./ ВНИИАчермет, 1973, № 2, с.132-136.

3. Kacab R.V. Evaluation of sheet product gage control. Iron • and Steel Engineer., 1975, No8, p.59*

4. Boos R.T., Achey P.A,.Hew method of measuring coil sheet lengths; Iron and Steel Engineer, 1974, No I, p. 86-90.

5. Jaremozik K. Rola ilosciowych miernikow produkcji w wykorzystanii materiaiow wsadowych w walcowniach hutnictwa zelaza i stali. Gospodarska materialy, 1978., v.30, U 7, p. 230-231.

6. КопчаЙ А. Экономическая точка зрения прокатки в суженных размерных отклонениях. пер.№ 605 с чешс. Гутник, 1973, Ш 7, с.265-268.

7. Triszewski^ I.S. Organizacja produkcji wyrobow walcowanyoh о zwezonych tolerancjach i dostawy wedlug masy teorefcycznej. Wiadomosa hutnicze, 1979, v. 35, И 3, p. 93-97.

8. Повышение точности листовой прокатки./ Ю.В.Коновалов, Д.П.Галкин, В.Г.Додока и др. М.: Металлургия, 1978, 296 е., ил.

9. Ушаков Н.В., Романовский Т.П. Опыт поставки металлопроката по теоретическому весу. Планирование и управление на предприятиях черной металлургии: Сб.науч.тр./ Магнитогорскийгорно-металлургический ин-т им.Г.И.Носова. Магнитогорск: 1972, вып.99, с.81-85.

10. Организация поставок проката по теоретическому весу: Временное положение/ Харьков: ВНИИОчермет, 1977.

11. И. Настройка стана при прокатке в минусовом поле допусков/ Н.Е.Скороходов, М.Ф.Кочнев, В.Н.Заверюха и др. Изв.вузов. Черная металлургия, 1975, № 9, с.109-1X2.

12. Москалев А.Н., Исупов А.Л. Оптимальные границы использования поля допусков проката. Сообщение I. Изв.вузов, Черная металлургия, 1975, № 12, с.164-166.

13. Москалев А.Н., Исупов А.Л. Оптимальные границы использования поля допусков проката. Сообщение 2. Изв.вузов. Черная металлургия, 1976, № 2, с.181-185.

14. Коновалов Ю.В., Маншилин Г.И. Методика определения настройки стана по толщине при производстве проката "на минус". Изв. вузов. Черная металлургия, 1978, № 8, с.88-90.

15. Железнов Ю.Д., Коцарь С.Л., Абиев А.Г. Статистические исследования точности тонколистовой прокатки. М.: Металлургия, 1974, 239 е., ил.

16. Механические свойства тонких горячекатаных полос из литых слябов/ Ю.Д.Железнов, С.Л.Коцарь, В.Х.Карюков и др. В кн.: Листопрокатное производство. Тематич. отраслевой сб./ МЧМ СССР, 1974, № 3, с.6-16.

17. Управление скоростными режимами непрерывного широкополосного стана горячей прокатки/ Н.Н.Дружинин, А.П.Лихорадов, А.Н.Дружинин и др. Сталь, 1972, № 8, с.729-732.

18. Эффективность автоматического управления температурным режимом прокатки на широкополосном стане/ Б.А.Цифринович, Л.Ф.Ро-машкевич, Р.В.Лямбах и др. Сталь, 1974, № 6, с.523-526.

19. Коновалов Ю.В. Динамика продольной разнотолщинности горячекатаных полос в непрерывной группе клетей широкополосного стана горячей прокатки. Листопрокатное производство. Тематич.отраслевой сб./ МЧМ СССР, 1975, № 4, с.54-59.

20. Разработка и освоение режимов горячей прокатки полос в суженном поле допусков по толщине на широкополосных станах/ Ю.В.Коновалов, Д.П.Галкин, В.Г.Додока и др. Сталь, 1975,1. Ш 8, с.707-710.

21. Прокатка горячекатаных полос с суженными допусками по толщине/ С.А.Ширинская, С.Н.Сидоровский, В.Д.Руденкова. Сталь, 1977, № 3, с.241.

22. Внедрение автоматизированной системы определения теоретической массы на агрегате продольной резки рулонов/ Ю.В.Коновалов, Л.Б.Горский, С.П.Герасимов и др. Металлург, 1979, № 6, с.33-34.

23. О точности размеров проката на широкополосовых станах горячей прокатки. Ю.В.Коновалов, В.П.Тимофеев, Г.И.Маншилин и др. Металлургическая и горнорудная промышленность. Тематич. отраслевой сб./ МЧМ СССР, 1977, № 2 104 , с.17-20.

24. Кириченко В.И. Определение теоретического веса листового проката. Автоматизация прокатных станов: Тематич.отраслевой сб./ МЧМ СССР. - М.: Металлургия, 1976, с.225-232.

25. Прокатка листов по суженным допускам и сдача их по теоретическому весу/ А.Ш.Гиндин, А.Н.Борисов, В.И.Маркович и др.-Сталь, I97X, Ш 7, с.622-625.

26. Robenznieks К., Turk Е. Temperature control of the TVL steel80.inch hot strip mill. -Blast Furnace and Steel Plant, 1971, N 2, p. 79-85.

27. Tompson I?, Scrimglowz Т., Fonlds Т. Strip temperature analysis in hot mills.- Iron and Steel Engineer, 1966, К 6, p. 129-143.

28. Аримура Т.,Токояма P., Нодзака Я. Управление полосовыми прокатными станами с помощью ЭВМ. Нихон кокан гихо, 1972, № 56, с.247-258.

29. Нодзака Я. Управление технологическими процессами посредством ЭВМ в черной металлургии Японии. Тэцу то хаганэ, 1973, т.59, №> 5, с.557-569.

30. Hollander F., Huisman R. Computer controlled reheating furnaces optimize hot strip mill performance.- Iron and Steel Engineer, 1972, N 9, p. 43-56.

31. Hollander F., Huisman R. Computer controlled reheating furnaces directed to an optimum hot strip mill process. In Slab Reheating Proceedings of the ICI Conference Bournemouth, 1972.-London, 1975, p. 26-42.

32. О рациональных технических характеристиках широкополосных станов горячей прокатки/ В.И.Мелешко, В.Л.Мазур Сталь, 1977, № I, с.49-55.

33. Чащин В.В. Исследование и совершенствование температурного режима прокатки в черновых клетях широкополосовых станов: Автореф. Дис. .канд.техн.наук. М., 1977, - 23 с.

34. Метод конфигурации в задачах оптимизации непрерывной прокатки/ Полухин В.П., Васильченко А.Г., Подымов В.Ф. Изв. вузов, Черная металлургия, 1972, № 7, с.74-75.

35. Коновалов Ю.В., Остапенко А.Л. Температурный режим широкополосных станов горячей прокатки. М.: Металлургия, 1974, 175 е., ил.

36. Качество листа и режимы непрерывной прокатки/ П.И.Полухин, Д.Н.Заугольников, М.А.Тылкин и др. Алма-Ата: Наука, 1974, 400 е., ил.

37. Оптимизация режимов обжатий с целью повышения температуры конца прокатки тонких полос/ В.П.Полухин, В.П.Чувилек, В.К.Потемкин и др. Изв.вузов. Черная металлургия, 1974, № 5, с.64-68.

38. О проблемах улучшения качества горячекатаной полосы/ А.Б.Че-люсткин, Г.Г.Григорян, Т.А.Койнов. Изв.вузов. Черная металлургия, 1974, № 5, с.59-63.

39. Тепловой эффект экранирования раската на рольгангах широкополосового стана горячей прокатки./ П.И.Полухин, В.Н.Хлопонин, В.П.Полухин и др. В кн.: Применение ЭВМ в металлургии: Тр.МйСиС - М.; Металлургия, 1975, вып.82, с.259-268.

40. Закшевский В.Б. Исследование экранирования подката на промежуточном рольганге с целью улучшения условий горячей прокатки тонких полос. Автореф. Дис. . канд.техн.наук М., 1980.

41. Об эффективности экранирования металла на рольгангах широкополосовых станов горячей прокатки/ П.И.Полухин, В.Н.Хлопонин, В.П.Полухин и др. Изв.вузов. Черная металлургия, 1974, № 8, с.47-49.

42. Круашвили З.Е. Автоматизированный нагрев стали. М.: Металлургия, 1973, 328 е., ил.

43. А.с. 655447 /СССР/. Способ регулирования ритма выдачи заготовок из печей и устройство для его осуществления/ ТНИИСА, авт.изобрет. В.В.Дрозденко, Л.А.Любовский, Е.И.Мейбаум и др. Опубл. в Б.И., 1979, № 13.

44. А.с. 500268 /СССР/. Способ регулирования скорости выдачи заготовок из печи/ ПКИ АВТОМАТПРОМ, авт.изобрет. С.С.Шикин, В.Б.Файн, А.М.Кюркчан. Опубл. в Б.И.,1976, № 3.

45. А.с. 599869 /СССР/. Способ управления темпом выдачи заготовок из печей/ ВНИИАчермет, авт.изобрет. С.Ю.Ефроймович, М.Д.Кли-мовицкий. Опубл. в Б.И., 1978, № 12.

46. А.с. 179787 /СССР/. Способ автоматического регулирования теплового режима методических печей/ ПКИ АВТОМАТПРОМ, авт. изобрет. З.Е.Круашвили, В.Б.Файн, М.Д.Климовицкий. Опубл. в Б.И., 1966, №> 6.

47. Автоматическое управление нагревом металла в методических печах с шагающими балками/ А.М.Сегаль, М.Д.Климовицкий, А.Ю.Дубнов и др. Черная металлургия. Бюл. ин-та "Чермет-информация", 1977, № 7, с.49-51.

48. Использование ЭВМ для автоматизации методических печей за рубежом/ А.Х.Вырк, Г.К.Захаров, М.Д.Климовицкий Черная металлургия. Бюл. ин-та "Черметинформация", 1973, № 3, с.3-11.

49. Автоматизация станов и агрегатов в цехах холодной и горячей прокатки листа за рубежом/ Р.В.Лямбах, М.Д.Климовицкий, Л.Ф.Ромашкевич и др. Черная металлургия, Бюл.ин-та "Чер-метинформация", 1971, № 3, с.9-20.

50. Бутковский А.Г. Теория оптимального управления системами с распределенными параметрами. М.: Наука, 1965, 476 е., ил.

51. Автоматизация методических печей/ Л.И.Буглак, И.Б.Вольфман, С.Ю.Ефроймович и др.- М., Металлургия, 1981, 196 с.

52. Котов Ю.С., Прицкер Б.С. Моделирование нагрева заготовок в методической печи. Изв.вузов. Черная металлургия, 1974, № 4, с.154-158.

53. Статистические модели нагрева металла и проверка их адекватности/ И.Б.Вольфман, С.Ю.Ефроймович, М.Д.Климовицкий Изв. вузов. Черная металлургия, 1978, № 9, с.157-159.

54. Хлопонин В.Н. О графическом изображении процесса прокатки. Изв.вузов. Черная металлургия, 1980, № 7, с.49-53.

55. А.с. 753508 /СССР/. Способ управления темпом выдачи заготовок из печей/ ВНИИАчермет, авт.изобрет. С.Ю.Ефроймович, М.Д.Климовицкий, С.П.Герасимов. Опуб. в Б.И. 1980, № 29.

56. Изменения температуры сляба в. процессе прокатки/ Н.Н.Ткалич, Н.В.Гончаров, Н.А.Бритов Сталь, 1974, № I, с.52-55.

57. Бутковский А.Г. Методы управления системами с распределенными параметрами. М.: Наука, 1975, 568 е., ил.

58. Адаптивная система управления ритмом поступления слябов в черновую группу клетей стана 2000 НЛМ8/ М.Д.Климовицкий, С.П.Герасимов, С.Ю.Ефроймович и др. Автоматизация металлургического производства. Тематич. отраслевой сб./ВНИИА-чермет, 1979, с.63-67.

59. Теория вероятностей и математическая статистика/ И.Й.Гихман, А.В.Скороход, М.И.Ядренко, Киев, Вища школа, 1979, 408 е., ил.

60. Редкозубов С.А. Статистические методы прогнозирования в АСУ. -M.s Энергоиздат, 1981, 152 е., ил.

61. Температурный профиль рабочего пространства шестизонных методических печей/ Г.К.Захаров, Л.И.Буглак, В.В.Макашев -Металлург, № 6, 1975, с.33-34.

62. Крамер Г. Математические методы статистики. М.: Мир, 1975, 648 е., ил.

63. Невельсон М.Б., Хасьминский Р.З. Стохастическая аппроксимация и рекуррентное оценивание. М.: Наука, 1972, 304 е.,ил.

64. Ибрагимов И.А., Хасьминский Р.З. Асимптотическая теория оценивания. M.s Наука, 1979 , 528 е., ил.

65. Невельсон М.Б. Теория рекуррентных методов идентификации нелинейных объектов и ее применение: Автореф. Дис. .докт. техн.наук. М., 1981, - 24 с.

66. Управление продвижением металла на линии "печи-стан", стабилизирующее температурные параметры прокатки/ М.Д.Климовицкий, С.Ю.Ефроймович, С.П.Герасимов В кн.: Разработка и внедрение АСУТП прокатных станов. - М., ЦНИИТЭИприборо-строения, 1979, с.71-72.

67. Теплофизические свойства веществ/ Под ред. Н.Б.Варгафтика -М.: Наука, 1956, 223 е., ил.

68. Кириченко В.И. Измеритель длины проката. В кн.: Разработка автоматизированных систем управления технологическими процессами. Тбилиси, 1976, с.54-63.

69. А.с. 676344 /СССР/. Система управления темпом прокатки/ ВНИИАчермет, авт.изобрет. С.П.Герасимов, М.Д.Климовицкий, А.А.Лагуткин и др. Опубл. в Б.И. 1979, № 28.

70. А.с. 697215 /СССР/. Система управления темпом прокатки/ ВНИИАчермет, авт.изобрет. С.П.Герасимов, М.Д.Климовицкий, С.Ю.Ефроймович и др. Опубл. в Б.И. 1979, № 42.

71. Разработка систем определения теоретической массы листовой горячекатаной продукции/ Р.В.Лямбах, М.Д.Климовицкий, С.П.Герасимов и др. Сталь, 1980, Ш I, с.34-36.1. Топография