автореферат диссертации по металлургии, 05.16.05, диссертация на тему:Повышение качества холоднокатанного листа на основе управления сквозной технологией производства

т Г; 5

ЛИПЕЦКИП ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

На правах рукописи

ПОГОДАЕВ Анатолий Кирьянович

ПОВЫ ШЕНИЕ КАЧЕСТВА ХОЛОДНОКАТАНОГО ЛИСТА НА ОСНОВЕ УПРАВЛЕНИЯ СКВОЗНОЙ ТЕХНОЛОГИЕЙ ПРОИЗВОДСТВА

Специальности: 05. 16. 05 — «Обработка металлов давлением» 05. 13. 07 — «Автоматизация технологических процессов и производств (в металлургии)»

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Липецк — 1092

Работа выполнена в Липецком политехнической института

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Кузнецов Л.Л.

Официальные оппоненты: доктор технических н^ук, профессор

Коновалов и/.В.

кандидат -технических наук, доцент Пичугин К.д.

Ведущее предприятие: Череповецкий металлургический комбинат

Зачить диссертации состоится II мюня 1992 г, в 10 часов па заседании специализированного совета К (>£'(.¿¿.01 в Липецком политехническом институте 098562, г.Липецк, ул.оегеля,!)

С диссертацией мокно ознакомиться' в библиотеке Липецкого подлтохничзского института.

Автореферат разослан Е пая года

Учэный секретарь специализированного совета,

канд.техн.наук, про^соор ^ Зайцев B.C.

ОЕДАЯ ХАРАКТЕРИСТИК РАБОТЫ

АКТУАГ.'ЧООТЬ РАБОТЫ. Совокупность технологических факторов разл:тч;та переделов з той шл пно:: мере влияют консчн::^ свойства металла. Однако в настоящее зремя на ото-.'ествена&с ;.;ета лургичеокпх предприятиях практически отсутствуют снзтма заполняющие контроль п управление сквозной гехчолохкгЗ, с учетом услозчЛ обработки металла на переделах по мере его прохоэдси;л технологической цсяп прокззодстза, к пе существует четкой шерзнщицпп технолога: для полулежи листового проката зада! "них категории качествч. Удовлстзоре;д:е требоззк"./ потребителей к . реглаг.'ентируе:,шл сзо^.стьам стали происходит з ресулмато отбора металла с нуннъгли характеристиками из некоторого количества пропзведекно.1 продукции, сстдзпаяся часть которой, не от^ечаз»-г;ая эти/ требованиям, переводится з пизвкеч'ше спгга, беззаконную продукция или переназначается не в соответствии с пераона-чалышми заказам!. Это существенно услет.чяет своевременное выполнение всех заказов и уведгячявасг позера иеталлз.

В езязп с этим, особую актуальность приобретает реиекяе ког.илекса задач, связанных с разработкой с::стеми упр-авленпя сквосной технологией, позыммецей, с учетом кзмснпгсзххся уело-■ внй производства холоднокатаного листа, осуществлять коррекцию ра-пмоп обработки каадой единицы продукции заданного качества,

ЦЕЛЬ РАБОТЫ. Целью работы является разработка принципов п кетодоз идентификации и оптЕмиэац:п: сквозной технологии прсиз-водстза холоднокатано:? листовой стали, реализация которых з . виде автоматизированной с пет е.-.и позволяет дифференцировать ре-аимы обработки единицы продукции и получать с максимально.! вероятностью металл требуемого комплекса потребительских свойств.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА. Разработки принцип управления* сквозной технологией, ориентированный на использование средств вычислительной техники и &аклоташцийся в определении для каждой единицы, производимой продукции заданного качества, перед кавдым металлургическим переделш режима ее дальнейшей обработки с учетом изменений условий прогаводства на предпестиувдих участках технологической цепи.

Теоретически обоснованно предположение о существенност" нел. шейных связей в металлургических процессах. Впервые предложена для описания связей механических свойств стали с факторами сквозной технологии нелинейная по параметрам структура эмпирических моделей в виде линейно-сигнальных функций, учитыващих как линейность, так и нелинейность физико-химических процессов, , ннтерпретирозанннх к задаче гибкого управлешм качеством проката. Экспериментально подтвервдена высокая адекватность этих моделей реальным данным. Разработана методика построения зависимостей такой структуры.

Предложена новая методика определения приоритета частных критериев качества проката в общей подели гикого управления технологией, учитывающая частоту отбраковки металла по показателям качества и реально отракяадая потребность в улучшении конкретных качественных характеристик продукции.

Впервые на основе теории управления и математической ста№-стшш разработаны рекуррентно-игерационгае процедуры блочной адаптации линейных и нелинейных по параметрам зависимостей, кг торая особенно вакна при получении технологической информации о ходе обраоотки партии металла на переделах в виде порций,чтй имеет место в реальных условиях металлургического производства.

Теоретически разработана и экспериментально проверена

предложенная методика статистического оценивания прсгнозкруе:йг< з;:ачеш£1 механических характеристик стал:;, соответстзу^их опсп-1Л2ЛЫ10 ра Считанным эначенетм факторов скволко;: технологии, учи-тнзагквдя вероятное: ш:й характер и нелинейную по параметром структуру :,;ода-;е:: тех:юлог:пес:::сс св-зе::. Данная методика цо-зволяет на каг-ао:.: сагз обработки металла определясь вероятности полученгл продукции заданного качества.

Экспериментально установлено, ^то, по мерз последовательной рсалпэац:::! сквозной технологии производства автолкстовой стг-.лп, эффективное :ь корректировки значении технолог::ческих факторов с целью получения металла заданного качества постепенно умзньиа-ется сз счет снгсгсння степени свооодн варьируемы/ факторов.

ПРАКТГССКАЯ ЦЕНОСТЬ. Разработашгые яраипш к кетоду управления сквозно:: технологией производстве езтолистовгй стали марки СЗ:; (ГОСТ 9045-80) с термнчесяол обр-боткэЛ в колпакои-х почах позволят? для кагдо:' ед^гпцы продукции:

- рассчктать'рата.ты обработки метала для каадого металлур-' г:яеского передела;

- оперативно осуществлять корректировку знамени!: технологических факторов перед ка-у&м этапом ооработки металла с учет ом отклонения реализованного участка технологии от ранее рассчитанной оптимальной траектории. •

Применение разработанной слстекы позволяет получать прокат с требуемнмя потребительскими с ойствамл я, тем самым, снизить уровень производства беззаказной продукции и брака.

Предложенные методы могут бить успешно кспольсозачы для-любого другого ввда продукции металэдрилеского производства.

. Основные принципы диссертационной работы были реализованы в системо автоматизированного проектирования сквозной технологии

производства листовой продукция (СЛПГ СТШШ), которую мо1ут использовать в своей рг?боте технологи цехов основных переделов, работники ЦЯК, технологического отдела, руководителя производства, что констатировалось в июне 1991 г. на техническом сове-щюш представителей Новолппецкого металлургического когбнпата (5Ш.К) и Липецкого политехнического института.

РЕШЗАЦГЛ РАБОТЫ. Разработана и осуществлена прошдлсшюя проверка САПР СТПЛП, которая позволяет получать продукцию данного качества с максимальной вероятностью. Первие этапы реализации систзмы з виде рекокендацга по изменению технологии на НГиК позволил: увеличить вцхед холоднокатаного листа ¿исст: категорий качества и енгзнть количество беззаказнэй продукции.

В 1991 г. САПР СЛИП участвовала в экспозиции паачльона "Металлургия" ЩКХ СССР в тематической выставке "Научно-технический прогресс в черной и цветной металлургии", 1дс б^ча награждена серебряно.! медалью.

Олщдаемый экономический э.Т'фект от внедрения разработок составит около I млн.рублей.

АПРОЕАЦШ РАБОТЫ. Материалы диссертации дглохекы-на Всесоюзной научно-технической конференции "Новые технологические гроцесси прокатки как сродство интенсификации производства и повшения качества продукции" (г.Челябинск,шй, 1989г.),.на Всесоюзной научно-те;:нпчоокой конференции "Проблемы подааенгл качества металлопродукции по основным переделам черной металлургии" (г. Днепропетровск, 1989 г.). Основное содержание работы излонено в 5 печатных труда::.

ОЕЬШ РАБОТЫ. Диссертация состой из введения, 5 глав, заключения, списка литературы из 108 наименований и пралокешм. Диссертация изложена на 165 странах шсшнописного текста.

иллюстрируется 23 рисунками и 16 таблицами.

ОСНОВНОЕ С0ДЕР2АНИЕ РАБОТЫ I. Состояние вопроса и постановка задачи

В последнее время за рубехо.и, для аффективного управления производством и устойчивого обеспечения заданных показателей качества металлопродукции, ira некоторых предприятиях осуществляется организация автоматизированного контроля и управления технологией с учетом несколько: этапов обработки стали. Одгако на отечественных металлургических предприятиях подобные системы пока применения не получили, а вопросы, сзязанчыо с jîx разработкой требуют тщательного изучения.

Проблеме идентификации -ногофакторных связей и решения задач оптимизации технологии в металлургии, являющимися основой технологического управления, посатщено много работ огечествен-ннх и зарубалшх азторов. 0;п;ако остаются до кош;а не раскрытыми следующие вопросы.

Изчза сложности и недостаточно развитой физико-мг.ипеекой теории, обычно, при описании саязей технологии с показателями качества металла, предлагается использовать линейные по параметрам эмпирические зависимости. Однако эти ле причины позволяют допустить, ':то связи ыохут быть и нелинейными, что подкреоллег-ся теоретическими и экспериментальными исследовз'шяиг. Возникает вопрос о приемлемости и адекватности линей!их уравнений. С другой сторона, учитывая стохастичность технолопяееких процео-соч, целесообразно обеспечить адаптацию моделей по поотунаодей экспериментальной информации, что звсьма олохно d случае использования нелинейных по параметрам зависимостей.

Качестяо ластовсй продукции, кэк правило, опмдолялг ода»-

зременко несколько показателей, т.е. задача управская технологией латается многокритериальной. Еозникает необходимость при оптимизации режима обработки металла определить приоритеты частных показателей качества в комплексе регламе:Iтируемых свойств. Существуют различные методы реэтккя стой задачи, но практически все ош; еаюят ограничения ца применимость в системах управлении технологией реального металлургического производства.

. При управлении процессам производства лиотозого проката (риктичоски не учитываются особенности обработки отдельных едини:; продукции, имекцих место из-за постоянного дрейфа технологических условий, и отсутствуют оценки точности прогнозируемых свойств пталк, соответствуидос опраделешшм технологиям, что при;, -¿нт к некоторой доли отбраковки продукции из партии с различными отклонениями по показателя:.! качества.

и результате снализа литературы сформулированы следующие задачи диссертационной ргботы: •

- определить методику управления сквозной технологией производства листового проката;

- росить вопрос организации обеспечения информацией о ходе обрабогки металла на основных переделах;

- определить набор факторов сквозной технологии для управле-ш": ею;

- разработать математические зависимости, адекватно моцели-рукую связи сквозной те ологшг производства тонколистового проката; ■

- разработать методы адаптации моделей с учетом их структуры и специфики получения технологической информации;

- разработать методику оценка точности прогнозируемых свойств стали в процессе управления сквозной технологией ее

прогаводс-твп;

- определить структуру обобщенного критерия качества и методику установлена приоритетности показателей свойств стали;

- разработать рабочие алгоритма п прегради реиоши перечке-лс::;шх задач;-

разработать пакет программ, обеспечивающий отыскание оптгогальних технологических реяшов обработки стала; '

- провести экспериментальную проверку правильности упраплэ-ния скьгзной технологией производства гснколистового проката.

2. Методика управления сквозной технологией производства листового проката на основе экспериментальной информация

Сущность задачи управления сквозной технологией пронзтадстга листового проката заключается в следующем.

При производстве тонколистового проката технологические фак-•тори образуют технологотескую траекторию, нлптптаодуяся со сталеплавильного производства, продоляаэдувоя в цехе горячей прокатки и заканчивающуюся отжиге«.! и дрессировкой стали. Хчспеству всевозможна значений технологических величин 4 * ,. • соответствуют некоторые значения - выходных ха-

рактеристик качества металла, достигаемые при реализации I . Допустимые значения технологических Ъмвгжн выбираются из сообр?.- ; жений ограниченности ресурсов о гее готов и спецнТЧи.и технолог/л к зртиснваются в виде

' —1 » I ■«)

где , ^ - допускаете шпшлальрое и максимальное значения технологических факторов.

На ггножестве Б можно выделить такие классы качества

= « что, например, 21 соответствует первой группе

отделю: поверхности и категории ВОСВ; 5г - первой группе и категория ССВ и т.д.; 5В - соответствует браку. Задача выбора оптимальных ре:::пмов сквозной технологии сводится к определению таких значений ( , - - -,^^ ), при которых обеспечиваются заданные свойства в соответствии с требованиями стандартов и техно-

логически условий. Реш:ть такую задачу можно минимизировав

обобщенный коитерий качества следующего вида: Г 2

ур^^л^а-$¡/$¿4) , , (г)

где !>р%1 - желаемые значения свойстз металла; - связашше с технологией частные критерии в в;у;е эмпирических зависимостей; - весовые коэффициенты, учитывающие значимость I -го свойства металл в общей совокупности показателей качества.

Такая задача решается несколько раз - перед каздым технологическим'переделом с учетом отклонен::!: факторов на предыдущих отавах обработки металла от ранее рассчитанных оптимальных значений. В этом-случае часть сквозной технологии уже будет реализована и значения тэхнолог::ческих величин ее будут известны. Тогда вектор £ , характеризующий технологии перед /,' -м переделом, удобно представить в виде двух частей:

Цк}*&(к*1), 0(а)), (з*

где « (Т, , . . . , ), при Г(о)=0 ; (4)

6(К) '(6ти,....9г)'. (5)

Вектор (4) вклзчае? измеренные значения технологических ве-лдчш! реализованной часта этапов обработки металла и его мо.чшо назвать технологической предысторией, а вектор (5) - технолога-ческоз продолжены» - требуется определять на К -ы шаге релеаия зодччи гибкого озгадпльного управагния технологией, которая свэ-

дптся к следующему: определить технологическое продолжение 6(к), обеспечивающее наименьшее значение критерию

и - ¿1[Т(К'{),9(К)]/ VI |2 (6)

и удовлетворяющее по всем компонентам в (К) условна (I). Такое продолжение будет оптимальным с учетом сломзэпейся :: К -«у переделу технологической предке тор:!::.

Управление сквозной технологией пролэ '¡одстлл тонколистового холоднокатаного листа базируется на гагТюрглзцлончоь обеспечегшч' которое включает данные о зеденп: технологических процессов и контрольных испытаний металла на оценку качества. При ото;.! становится необходимостью организация базы технологической ;п^ор-мации й использование соответстъущего программного обеспечения для е.е хранения и обработки.

В условиях многоступенчатой технологии, такой является технология производства листового проката, наиболее удобно орг&ни-зовызать и вести обособление базы данных (БД) для ::а:хдого передела. Каждая БД является структурно самостоятельной сис'.чадэй, обеспечивающей, прямой доступ к даншм и состояний из собственно данных п отображений логических связей ма^зу нити. Такая структура дозволяет использовать базы данных для управления технологическими процессами на отдельных металлургических переделах, .а при их совместной связи и всей сквозной технологией.

о. Разработка модели управления сквозной технологией . производства ли говей стали

В данной главе рассматриваются вопросы определения структурных составляющих критерия (2).

В металлургическом производстве объектам! управления явлтат-ся выходные свойства металла, определяющие его качественные

показатели. Для автсшютовой стали ото ее механические характеристики к качество отделки поверхности, регламентируемые ГОСТ SQ45-B0. Емся болшой объзп экспериментальна!1. :ц:форг.:зц:м а пс имея надежных теоретических ¡¡»одолей, описывающих процессы сквозной технологии, представляется целесообразном для реаекия в обойденном критерия (2) использовать в роли частных критериев эширичеспм завиотостз, кодаяирукцае взаимосвязи меуду технологией (управляшдац факмрама) я показателями свойств-готового проката (откликами).

Ванным этапом построения моделей для управления техпологгче-с,.:'.;и процессами яыяется обработка первично!; экспериментальной информации с целко выявления факторов для элективных управляющее воздейстшй на технологию. Ету процедуру необходимо выполнять, исходд из технологической специфики металлургических процессе г., стятисгич -íckoi'ü апгл^за экспериментальных данных и здрзеого смысла, В результате отбора факторов, описываяцях сквозную технологию производства автолистсьой стали,, вектор t имеет в«: i (Lf1nl,[SÛl[P],[^JAL],TKnJcMyE1,H, tMn, ten.Tma¡ , где 1Мп],[$й, '[П ,

ÍS] ,t/lLÎ - содержало химических элементов в стали, %-, Ткл , Тсп - температуры конца горячей прокалки и свертывания полосы ъ рулон, °С; 6j - суммарное ойздгза при холодной прочатке; fJ -толгдаа пелоец на выходе ста¡ш холодной прокатки,мм;.' tun, -время нагрева и выдержки при промежуточной температуре рекрис-Тйллизацпонного отжига в колпаковых печах, ч; Ттаж - максимальная температура отжига,°С; tan - время нагрегз и жцержка рра Т„в, , ч; M - масса рулона готового проката, t; в - Ширака полосы,' км

Odrwo сачзи технологах о показателями качества металла отк-

сива ют ся регрессионными, линейными по параметрам зависимостями. Однако линейные модели не всегда удачно описывают физпко-химиче-ск.'с процессы, происходящие в стали во время ее обработки. 3 этих случаях есть основаш!з говорить о неявном присутствии в модели нелинейной соетавл<тдей, оцештть которую методами регрес-сиоино-корреляциошюго анал'па невозможно, а пренебрежение еп сшгает адекватность модели реальному процессу. Выделить нелинейную составллииую, в ото." случае, мояно из лренебрежпмой по-грешостл линейно*"! модели и, при корректном ее описашш, сутцест-вепно расширяются возмомгоста по улучшению исходных зависимое-теЛ. Описать нелине.'Ьше технологические связи можно снгномиалъ-шми н-:л:ше1Ьп;:.л! по параметрам функциями, тогда эмпирические за-висгаости, входящие в состап обобщенного .критерия будут плеть следутуя составную структуру:

+ , ¿=/,..., I, (7)

С1=1 у»/

где о^, Ь^.) - оценки коэффициентов, определяемые из усло-кш мишмума дисперспи моделей; ^f¿j - базисные функции вбираемые :г.з условия максимальной адекватности моделей счгспержектяль-НШ ДаНИНМ.

Предпосылкам;: выбора моделей лздаейно-сигнсмиллъной структуры являлись теоретически и экспериментальные исследовашгя ведущих ученых в области металлургииД например, известные формулы К.Ито дал определения механических характеристик стала, А.ПЛекк.аречп для предела текучести и т.д.), а также гибкость описания показательными формами большинства поверхностей. По разработанному алгоритм!" для расчета зависимостей (7) бкли построены эмпирически^ модели прогноза овсйста чвтолиотовой стали - предела текучеогя (5Г), предела прочности ( б, ), относиуельного узишнаши [8 ),

твердости (ПИВ), глубины сферической лунки ('/£), вероятности получения качественной поверхности (Я ), которые показали высокую адекватность реальным металлургическим процессам.

Для поддержания точности технологических моделей (7), в процессе непрерывно обновляхщсй&: информации необходимо осуществлять их адаптивную идентификацию.

Разработка алгоритмов адаптации моделей осуигествлялась, /.сходя из следукщих особешюстей:

- модели данного типа могут иметь от "чисто" линейной до ли-нейно-сигно.миальной структуры;

- информация о реализациях технологии на мета-глурютеских пере .лах скапливается последовательно в обособлешшх ЬД по ходу обработки партии металла (несколько единиц продукции).

1) отех ' условиях необходимы алгоритмы корректировки линейных и нелинейных зависимостей по поступающей ¡информации в виде порций, т.п. алгоритмы блочной адаптации.

Для случай • К -ге- иага адаптации коэффициентов (и„,.- ,а7) линейных зависимостей в диссертации предлагается следующая рекур-рентно-матричная'формула, в основе которой лечит решеоте линейной задачи о наименьших квадратах:

Я««..*», х<т> + ¿<»»Чг>[ъ<*>.7-<}>х<»>]> {8)

при и0 = [Т<т>т Т<тТ\

где Т<г> - информационная матрица, содержащая т строк наблюдений о реализации технологии до начала адаптации} Т'** - информационная матрица, содержащая строк новых наблвдений о реализации технологии; - вектор, содержащий новые измерения .

свойства металла для у, единиц продукции; Х<т>, Х<я,9- векторы коэффициентов модели до и после адаптации.

Алгоритм адаптации нелинейной по параметрам модели базируется на решении нелинейной задачи о наименьших квадратах методом Гаусса-Ньютона. В этом случае к -ый шаг адаптации коэффициентов

Ьи , ..., ¿о7) модели (8)' сочетается с итерациями метода Гаусса-Ньютона, а рекуррентно-итерационная формула блочной адагтации имеет вид:

Хт = хс+&х<т*+\ (9)

= г/,., У^х-)]''

при а [3«">т(Хс)3<П'Ч1с)]"1

где хс - текущая точка итерационного процесса; зс + - следую-пая точка итерацшншого процесса; 8- вектор-пункции невязок нелинейной задачи о наименьших квадратах для новых ^ наблюдений; 3<т> г матрицы Якоби, содержащие т и ^ строк транспонированных градиентов функций невязок в текущей точки при К- О и К>о , соответственно,,

Алгоритг.ы блочной адаптации, б отличив от "построчных", требуют значительно меньших затрет машинного времени, т.к. оперк-. руют целыми порциями информации, что положительно сказывается на эффективности управления' технологией.

Приоритеты частных критериев качества метила (7) определятся весовыми коэффициентами <£< ( с - I.. .., П, обычно расчитываемые методами экспертных • оценок, недоггаткамз которих яыквтея элементы субъективизма и трудоемкость процедуры опроса специалистов. Как правило, з основе определенна X,- лвзат ста-

тгстические метода,поэтому является приемлемой интерпригация ре-пения этой задачи,исходя из шйоршпш о контроле за качеством готовой продукции. Таким образом.расчет весовых коэффициентов момю связать с частотой отбраковки металла по показателям качества.

На ШЫК был проведен анализ уровня качества листовой стали марки 08Ю на выборке 5000 плавок,в результате которого определились частоты отбраковки металла по , , В, ИКВ,1£, Г . По значениям частот составлена секторная диаграмма, площадь каждого сектора которой пропорциональна . Такая методика реально отражает потреоность в улучшении конкретных качествениых характеристик готовой продукции.

4. Разработка алгоритмов оптимизации сквозной технологии производства листового проката

Управление сквозной технологии производства тонколистового проката в общем случае есть задача условной оптимизации нелинейного программирования, многокритериальная.

После проведения анализа алгоритмов ептштации,который показал,что решение поставленной задачи любым релаксационным методе;.! можно разбить на ряд обособленных,последовательно выполняемых операций,бил разработан эффективный многоуровневый пакет для расчета технологических продолжений в (к), состоящий из взаимно-заменяемых модулей каздогс уровня. Основу пакета составляют ква-зигрядпент;.т-е метода квазиньютоновского типа.

В данной главе показано,что задачу управления сквсзной технологией с использованием эмпирических^моделей, мояно рассматривать как стохастически'! аналог детерминированной экстремальной задачи. Но при этом надо всегда помнить о вероятностном харак-

тере моделей, построенных по экспериментальным данным, где коэффициенты моделей - это лишь оценки реализаций случайных величин. Игнорирование этого обстоятельства может привести к определенным оиибкам. Это означает, что рассчитываемые технологические продолжения,з конечном итоге,могут не дать положительного результата. Поэтому после каждого пересчета продолжения необходимо производить оценку возможности получения задаваемых свойств металла ОД1П1 из возможных вариантов учета стохастической природы моделей состоит з дополнении оптимизационного решения вероятностными характеристиками. Такими характеристиками являются интервальные

-л

оценки прогнозируемых свойств проката ¡>* при фиксированных (оптимальных) значениях факторов сквозной технологии Ц

При исполхзовании линейных по параметрам моделей доверительные интервалы для оптимальных значений отклика в точке( ¿р рассчитывается по форглуле:

У = 4 ^(Ц Я \/1 * у*7" (Ттт)~* ч*', (Ю)

где - значение 100» £-ой точки распределения Сгьюдента

о У степенями свободы; ба - оценка дисперсии остатков регрессии;

- матрица технологической информации; I/* * уЦ*) - значение базисных функций в оптимальной точке.

Для оценки точности прогноза свойств в оптимальной точке по нелинейным моделям предлагается формула:

4* = Ъ 1 Ц МЪ \11?ут(£)(7г12)3(х)Г' (И)

где 5" вектор оценок параметров модели (7); - значе-

ние градиента модели (7) в точке (.{*, ); 2(5?) - матри-

ца Якоби, составленная из значений градиент а модели (7) а измеренных точках реализации технологии.

Теперь задача статистического оценивания оптимальной технологии решеется след/жим образом: с лочощьв ыотодоа оптимизации

13 . .

находятся значения факторов () технологического продол-нения, а затем находится доверительная вероятность показателзй качества (/5-У, ).

5. Анализ и совераеот1.1.;акие технологии производства листовой стали . Анализ гчпяния основных факторов сквозной технолоют производства автолкстовой стали марки 08Ю в условиях НЯДч на ее механические свойства проводился с использованием экспериментальной информации и технологических моделей (7), нелинейное^ которых гарантирует правильность .анализа только в окрестности некоторого значения исследуемого фштора в определешгом сочетании со значениями осталышх(например,в окрестностях средней технологии).Оценить ото влияние удобно по показателям,представленным в таблице! и расочитыше:.й£.1 по формула:

Кцг'&ЪПЦ , I* j = 1......7 (12)

при. д»п>/а] -{!) , д - и^ ♦\Не?}), где . - среднее значение j -го фактора прк существующей технологии; = о,1 ({'-¿^ ) - приращение -го фактора к' среднему значению; \ И^) , - прогнозируемые

значения I -го свойства до и после приращения j -го (¡актора по моделям (7-).

- Таблица I

Птыенл'ыя механических'свойств стали ОЗУ при изменении факторов технологии -а 103 диапазонов ст средних значений

Фаьто- !Гр(715гчше!Сред- !_ Показатели влияния ' '

! ! ния I Л ¿! ■» ! А\| !

-г а ■ 1 8 ! у I ^

Г«я1,55. 0,17-0,36 0,212 7,71 1,61 -1,3 - 1,60 15.], ^ 0.00&-0.03 0,023 0,26 0,23 -0,52 0,55 СР], 2 0,005-0,02 0,008 0,22 0,22.-0,60 0,37 -0,30

Продолжение таблица I

1 — 4 0 о У ■ У

си,* 0, 011-0,025 0,015 0,21 0,19 -0,49 — -0,21

ела, % 0,003-0,075 0,057 0,45 0,35 - -0,4 0,6

Т °г • «Л| " 832-910 860 - -0,19 - - -0,17

Тем, °с 577-723 644 0,20 - -0,42 -0,18 - ■

О» 5С»ЗХ 0.6С 0,17 0,18 - 0,17 С, 20

Ь нп , Ч ' 3-24 10,5 -0,14 -0,14 0,28 - 0,26

0-33 23,9 - -0,15 - -0,14 -

"Сто«, с 630-710 692,3 - -0,12 -0,025 0,023 -0,025

Ьм, 4 2-17 7,7 - -0,09 - - 0,09

14-23 20,6 -0,06 -0,05 - -0,04 0,03

Судя по показателя:.! (12) , наибольшее ята-лше на изменение

механггчсскга характерно?:::? проката оказывает его хтгмический состав к значимость технологических факторов постепенно сшттается на последующа переделах. Креме того,влияние факторов на свойства металлч неоднозначно,т.е. очев'.цага необходимость компромиссного рещенид задачи выбора' технологической траектории, при реализа-'цлн которой в одинаковой мере будут удовлетворительные все показателе! качества готово:! продукции

Для оценки возможности решений задачи управления сквозной технологией рззработашшми алгоритмами, из базы технологической информации были извлечены реальныо данные о технологии производства и мехэнлчесгсцс характеристиках листовой с галл мрж С8Ю (ГОСТ 9045-СЭ) с качестЕс:шой поверхностью п со следугаокп исходными параметрами: Н - 0,©.ел, 8 - 1550 кл, М - 25-3От и о72л, В процеосо репеюи задачи на К -ом саге обработки металла рассчитывались следующие характеристика:

1) значения обобщенного критерия качества V , показывающего степень соответствия кошхлекса прогнозируемых свойств задаваемом;

2) относительное изменение качества 2 , хэрактэрлзуэдее уро-

вень комплекса свойств стали на этапах ее обработки по отношению к рассчитанному на первом шаге;

2) доверительные интервалы для значений прогнозируемых свойств, соответствующих конкретным технологиям.

Результаты оценки возыо;яюстп управления сквозной технологией представлены в таблице 2,которые были получены следувдга образом.

Для заданных исходных параметров дли каздого иага обраб :ки металла рассчитывались значения технологического продолжения 6 *(1<), при которых возможно с наибольшей: вероятностью получить металл категории ВОСВ. Из экспериментальной кпформатш выбирались сведения о единицах продукции,произведенных по технологии близкой к рассчитанной, которые усреднялись по показателя;;! качества и сравнивались с соответствующими прогнозируемыми величинами. Возможность получения свойотв заданного качества на К -ом шаге обработки оценивалась методами с формулами (10), (II).

В работе показано»что наибольшее влияние на формирование механических свойств стали сказывает ее химический состав. Цаибслеэ инертным звеном при управлении сквозной технологией производства азтолистовоК стали является рекристаллизационный о-плег в колпако-ных печах, т.к. на этом последнем этапе обработки металла , существенный технологические отклонения г допущенные на предыдущих переделах,не всегда удается компенсировать режимом отяига, следовательно, необходимо на всех металлургических переделах стремиться реалкзовывать технологии,по возможности,близкие к рассчитанным ОСНОВНЫЕ вывода и результаты

I. Разработан принцип управления бквозной технологией производства листового проката, который позволяет дифференцировать ее для получения продукта заданного качества.

Таблица 2

Результаты сравнения реальных и прогнозируемых механических своПств стали С8И (ВОСВ, В=1550 мм, Н » 25-30 т, ít'- 72 % )

Ьа- П'ехно-

ри- !логия

ант ! !

ы I Т I 9

ТЧйслоТБнпченке | наблю! критерия

I I !

| V

¿'вменение! качест-,4)

Показатели качества

•5Г

1

I -

г1' та) 3 Т(1) 41} Т(2) 5 Т«)

е то)

пР

9Ш 0*(3) 0(2) ЛЗ)

с "''{л

кгс ' ! '

}кгс ; кгс ¡кгс

¿Г

20 18 26

23

24 29

6,09-10' 0,90 1,01-Ю" 1,01 4,60*10' 7,59-10'

I) Варианты 2, 4 имеют место, если техгологическое продолжение $ не корректируется ка каждом пате с -учете..; Т , а прпшыастся получентьтл на предыдущем шге. 2) Индексы в скоб:сах означал? пэг К обработки кетглла. 3) Число наблюдений - шборка данных, соот- . вотстзугщпх варпант-ш. 4) Относительное изменение комплекса свойств стали для вариантов рассчитывается по фор.чуле ?-(//) = ¡[У(У)-ЧЦ)]/У(1)1 . _5) 81п\ Нвб'?

7Е<П) - прогнозируемые значошк кехаютееких свойств; б/''', 8 *е\ Нйй(р\

Т£ <р) ~ средненыбороняые реальные значения.

м

2. Разработаны логические структуры и связи обособленных баз данных, позволяющие эффективно использовать накопленную технологическую информации;.

3. Обосновано предположение о существенности нелинейных связей в металлургических процессах и предложена структура моделей, учитывающая эти связи.

Разработан алгоритм построения нелинейных по параметрам моделей технологических связей, которыо показали высокую нздемпсть и адекватность реальным металлургическим процоссам.

5. Разработаны алгоритмы блочной адаптации зависимостей, учитывающие специфику получения технологической информации о ходе обработки партии металла на переделах в виде порций.

6. Разработана методика определения приоритетов показателей свойств метал/. . в общей совокупности качества.

7. Разработан многоуровневый пакет программ для решения задачи управления сквозной технологией.

В. Разработаны алгоритмы статистического оценивания вероятности получения листовой продукции заданного качества.

9. Разработанные методы и принципы реализованы на ЗЗМ 1йп РС ХГ/ЛТ о Биде программных модулой, объединен»! : э единую диалоговую систему управления сквозной технологией производства автолистоьой стали в условиях НЛМК.

10. Проведен анализ сквозной технологии производства автолис-топой стали и определена значимость влияния отдельных ее факторов на механические свойства стали.

П. Показано, что наибольшее влияний на механические свойства стали оказывает ее химический состав и значимость технологических факторов постепенно снижается на последующих переделах.

12. Проведена экспериментальная проверка решения задачи управ--ления сквозной технологии производства автолисговой стали, результаты которой подтверждают достоверность работы системы.

13. Основные принципы реализованы в CA1IP СТПЛП, которая участвовала в экспозиции павильона "Металлургия" ВДНХ СССР, где была награждена серебряной медалью.

14. Систему могут использовать в своей работе технологии цехов основных переделов, работники ЦЛК, технического отдела, руководители производств.

Основное содержание диссертации опубликовано в работах:

I. Кузнецов Л.Л., Погодаев Л.К., Корнеев А.к. Статистические модели в задачах оптимизации сквозной технологии производства автолистовой стали //Изв.вуз. Черная металлургия.1990. №3. С. 3'i-36.

¿. Кузнецов л.к., Блюмин С.Л., Погодаев А.К. Статистическое оценивание оптимальных значений технологических параметров металлургических процессов //Изв.луз.Черная металлургия. J У У 0. Uli .0.55-5'/.

3. Кузнецов Л.А., Блюмин С.Л., Погодаев А.К. ttwCop рациональной технологии производства листооого проката с использованием методов математического программирования //Изв.вуз.Чорнал металлургия. i93I. К 9. С.64-66.

Кузнецов Л.А., Погодаев А.К. i3uöop оптимальной технологии производства аитолиотовоЯ стали. - В кн.: Новые технологические процессы прокатки как средство интенсификации производства и повышения качества продукции: Тезисы докладов Зсееоозноа науч.-техн. конф. - Челябинск: ЧЛИ, 1939, Ч. I. С. 56.

5. Анализ влияния технологии холодной прокатки на потребительские свойства автолистозол отчли /Куэнецой Л.Л., Бокков А.И., Корноев А.М., Погодаов А.К. - ¡! кн.: Проблемы поьидзкич качветиа металлопродукции по основный переделам черной металлургии: feinet; докладов ¿оесовзноя науч.-техн. кон}.. - Днепропетровск. - M.j ян-т "Чермегинфорнация", I9Ö9. С. 63.