автореферат диссертации по металлургии, 05.16.05, диссертация на тему:Разработка и исследование технологического режима прокатки с целью создания системы автоматического регулирования размеров крупносортной стали

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА I. СОВРЕМЕННЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ ПОВЫШЕНИЯ ТОЧНОСТИ

СОРТОВОГО ПРОКАТА.

1.1. Факторы, воздействующие на геометрические размеры сортовых профилей и способы повышения точности проката

1.2. Применение системы автоматического регулирования .J

1.3. Методы экспериментального исследования технологических параметров процесса прокатки как объекта управления

1.4. Выводы и постановка задачи исследования

ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ КОМПЛЕКСНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ

ПРОЦЕССА СОРТОВОЙ ПРОКАТКИ В ПР0Ш1ШГЕННЫХ УСЛОВИЯХ

2.1. Выбор объекта исследования и технологических параметров

2.2. Программа-методика промышленного эксперимента

2.2.1. Методика первичной обработки результатов исследования.

2.2.2. Методика статистической обработки опытных данных.

2.3. Создание системы автоматизированного сбора и программной обработки технологической информации.

2.3.1. Измерение раствора валкрв

2.3.2. Измерения поперечных размеров проката

2.3.3. Измерение усилия прокатки .62.

2.3.4. Измерение температуры проката . GH

2.3.5. Измерение частоты вращения валков . 64 2.4. Выводы

ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ РЕЖИМОВ ПРОЦЕССА СОРТОВОЙ ПРОКАТКИ НА СТАНЕ

3.1. Исследование закона распределения технологических параметров и режима прокатки

3.2. Исследование поля колебаний технологических параметров и геометрических размеров

3.3. Выводы

ГЛАВА 4. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ КОЛЕБАНИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ

ПАРАМЕТРОВ НА ТОЧНОСТЬ СОРТОВОГО ПРОКАТА

4.1. Исследование связей между технологическими параметрами и геометрическими размерами.

4.2. Разработка системы управнений для исследования процесса формоизменения в калибрах.

4.3. Теоретические исследования влияния колебаний технологических параметров на геометрические размеры

4.4. Выводы

ГЛАВА 5. РАЗРАБОТКА ИСХОДНЫХ ДАННЫХ ДЛЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ

САРРП И СОЗДАНИЕ ПОДСИСТЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО

КОНТРОЛЯ И РЕГИСТРАЦИИ УСИЛИЙ ПРОКАТА.

5.1. Математическая модель формирования основных размеров крупных сортовых профилей для использования в САРРП.

5.2. Экспериментальное исследование технологического процесса прокатки как объекта управления .11Т

5.3. Выбор комплекса технических средств.iZZ

5.4. Оценка технико-экономического обоснования внедрения САРРП.

5.5. Разработка и внедрение С АКРУ на обжимной клети стана

5.5.1. Исследования процесса прокатки на обжимной клети стана

5.5.2. Создание и внедрение системы автоматического контроля и регистрации усилий прокатки (САШ")

5.6. Выводы.

ОБЩИЕ вывода.XHZ

Принятые ХХУТ съездом КПСС "Основные нацравления экономического и социального развития СССР на I98I-I985 годы и на период до 1990 года" ставят перед советскими прокатчиками важнейшую задачу коренного улучшения качества и экономии металлопродукции, в частности, сортовых профилей и заготовок. Реализация указанной задачи связана с техническим перевооружением предприятий и, что особенно актуально сегодня, автоматизацией производства и широким применением вычислительной техники /I/.

Важное место в ряду этих цроблем занимает задача создания систем автоматического регулирования размеров проката (САРШ) на базе управляющих вычислительных комплексов (УЖ) с целью производства высокоточных профилей проката, что обеспечит значительг ную экономию металла, снижение затрат на передел в метизной и машиностроительной промышленности, уменьшение массы машин и механизмов.

Отсутствие научно-обоснованных исходных данных для проектирования автоматизированных систем в сортопрокатном производстве требует комплексного исследования объекта внедрения. Качество такого исследования в значительной мере определяется наличием надежных технических и программных средств для обработки большого объема технологической информации. Создание математической модели и определение факторов, которые оказывают преобладающее влияние на отклонение размеров проката, является актуальной и первоочередной задачей в решении проблемы оснащения сортовых прокатных станов системами автоматического регулирования размеров проката.

Учитывая сказанное, целью настоящей работы является комплексное исследование технологического режима прокатки, влияние отклонений его параметров на формирование геометрии крупносортных круглых профилей и разработка на этой основе научно-обоснованных исходных данных для проектирования САРРП.

В работе выполнена разработка методики комплексного статистического исследования колебаний технологических параметров в промышленных условиях, основанная на использовании системы автоматического сбора и программной обработки технологической информации (САСПОТИ), работающей в реальном масштабе времени.

Выполнено теоретическое исследование закономерностей влияния технологических параметров на поле колебаний геометрических размеров, в результате которого выявлены факторы, наиболее существенно влияющие на точность готового проката и установлена совокупность параметров, использование которых в алгоритмах управления обеспечивает необходимую точность регулирования.

Получены зависимости между технологическими параметрами и геометрическими размерами для определения управляющих воздействий в САРРП стана 950.

На базе экспериментальных и теоретических исследований разработано техническое задание, положенное в основу технического и рабочего проектов САРРП стана 950 завода "Днепроспецсталь". '

Математическое описание процесса прокатки крупных сортовых профилей использовано при разработке алгоритмов управления настройкой заготовочно-сортовой клети системы САРРП стана 950, принятой в опытно-промышленную эксплуатацию.

Разработана и внедрена система автоматического контроля и регистрации усилий прокатки (САКРУ) на стане 950, позволившая стабилизировать режим прокатки и обеспечить условия для более производительной работы операторов, сократить время настройки стана и сроки освоения новых марок сталей, а также предотвратить положи валков и основных узлов рабочей клети и приводов, за счет чего получен экономический эффект.

На защиту выносится:

- методика комплексного исследования процесса сортовой прокатки в промышленных условиях, обеспечивающая автоматизированный сбор и программную обработку технологической информации;

- комплекс зависимостей между технологическими параметрами и геометрическими размерами сортовых профилей, использование которых в алгоритмах управления обеспечивает необходимую точность регулирования;

- исходные данные для технического задания на проектирование САРРП стана 950.

6. Результаты исследования положены в основу технического задания на проектирование системы автоматического регулирования размеров проката (САРРП) стана 950.

7. Разработана и внедрена система автоматического контроля и регистрации усилий прокатки, позволившая стабилизировать уровень колебаний технологических., параметров и исходных геометрических размеров проката, а также уменьшить количество аварий на стане.В результате получен экономический эффект 198,6 тыс.рублей.

1. Основные направления экономического и социального развития СССР на 1.8I-I985 гг. и на период до 1990 г.утвержденные ХХУ1 съездом КПСС.-Экономическая газета, 1981, Ml.

2. Чекмарев А.П., Побегайло Г.Г. Точная прокатка сортовых профилей. М.: Металлургия, 1968. - 236 с.

3. Выдрин В.Н., Дукмасов В.Г. Точная прокатка сортового металла. Челябинск: Южно-Уральское книжное изд-во, 1965. -62 с.

4. Stake encl ЕСзеп, 1970, Bel. 90^22, £. 223-234.

5. Чекмарев А.П., Чернобривенко Ю.С. Биба В.Н. В сб.: Обработка металлов давлением. - М.: Металлургия, 1971 (даетИ, вып. 57), 0*7-11.

6. Выдрин В.Н., Дукмасов В*Г., Нагорнов B.C. Новое в точной прокатке сортового металла. Челябинск: Южно-Уральское книжное изд-во, 1970.- 108 с.

7. Целиков А.И. Терия расчета усилий в прокатных станах. -М.: Металлургия, 1962.- 494 с.

8. Динник А.А. Влияние ширины полосы и формы калибра на давление металла на валки. В сб.: Научные труды института черной металлургии АН УССР. -Днепропетровск, 1957.

9. Целиков А.И., Никитин Г.С., Рокотян С.Е. Теория продольной прокатки. М.: Металлургия, 1980. - 319 с.

10. Ю.Андрегок Л.В. Дкшенев Г.Г. Определение пластических свойств, сопротивления деформаций и усилий црокатки сталей и сплавов. Бюл. ЦНИИ ЧМ, 1969, 152, с. 40-43.

11. Третьяков А.В., Трофимов Г.К., Зюзин В.И. Механические свойства металлов и сплавов при обработке давлением. М.: Металлургия, 1964. - 222 с.

12. Чекмарев А.П., Риднер З.А. Истинное сопротивление пластическому деформированию углеродистых сталей цри высоких температурах и скоростях деформации. В сб.: Прокатное производство.-Киев: изд-во АН УССР, 1957, т.II, вып. 2, с.18-32.

13. Меерович Н.М., Герцев А.И., Горелик B.C., Классен Э.Я. Повышение точности листового цроката. М.: Металлургия,1969.-264с.

14. Нозадзе А.Д., Бединейшвили Р.В., Хваделидзе Г.Ш. Исследование напряжений при прокатке крупносортных профилей. В сб.: Научные труды института металлургии. - Тбилиси: изд-во АН ГССР,1969, т.ХУЛ, вып.1.

15. Чекмарев А.П., Динник А.А., Галицкий В.П., Черногоров Л.Б. Реферативная информация о законченных научно-исследовательских работах в ВУЗах УССР. Металлургическая промышленность. Киев: изд-во Вища школа, 1970, вып.III, с. 38-39.

16. Целиков А.И.,Гришков А.И.,Теория прокатки. М: Металлургия, 1970. - 358 с.

17. Бахтинов Б.П., Штернов Н.Н. Калибровка прокатных валков.-М.: Металлургия, 1953. 783 с.

18. Хайкин Б.Е., Киселенко И.А. и др. Формула для расчета формоизменения металла в вытяжных калибрах. Бкш. ЦНИИ ЧМ,1970, J&22.

19. Берковский B.C., Жадан В.Т., Шишко В.Б. Номограммы для расчета уширения и вытяжки в вытяжных калибрах. Металлург, 1979, М, с.33-34.

20. Ипатович Ю.В.,Литвинов К.И., Смирнов В.К., Шилов В.А. Определение формоизменения при прокатке в системе калибров овал-ребровой овал. Известия ВУЗов ЧМ, 1978, МО, с.98-103.

21. Чижиков Ю.М. О формуле С.И.Губкина и четырех этапах развития теории поперечной дефформации. Извеотдая АН СССР. Металлы, 1977, №1, C.II6-II9.яг

22. Згазин В.И., Кривенцов A.M. Уширение цри црокатке в калибрах. В сб.: Труды ШИШЕТМАШ. - М.: изд-во ВНШЖГМАШ, 1970, вып. 28, с. 81-100.

23. Смирнов B.C., Григорьев А.К., Давыльбеков Н.Х. Деформация металлов в ромбических и овальных калибрах. М.: Металлургия, 1967. - 118 с.

24. Технический прогресс в прокатном производстве. М.:Метал-лургия, 1968 (Материалы 3-го международного симпозиума по металлургии). - 256 с.

25. Отчет по теме —: Разработка и исследование1. П-За-Шалгоритмов для расчета калибровок валков и создание систем автоматического регулирования размеров. Научный руководитель проф. докт. техн. наук Жадан В.Т. М.: МЙСиС. - 172 с.

26. Жадан В.Т., Верковский B.C., Чередников В.А. Аналитическое определение отклонений размеров сортовых профилей при различных возмущениях. Сообщение I. Известия ВУЗов ЧМ, 1977, М, с. 9395.

27. Жадан В.Т., Берковский B.C., Чередников В.А. Аналитическое определение отклонений размеров сортовых профилей при различных возмущениях. Сообщение 2. Известия ВУЗов ЧМ, 1977, $3, с. 9092.or, л 101-5.16-2^76.

28. Отчет по теме п-За-ВН * Исследование влияния технологических факторов на размеры легированного сортового проката. Научный руководитель проф.докт. техн. наук Жадан В.Т. М.: МИСиС. - 146 с.

29. Безнос М.Д. Настройка сортовых прокатных станов. М.: Металлургия, 1974. - 150 с.

30. Праздников А.В., Егоров B.C., Гринберг С.Д. и др. Автоматизация непрерывных мелкосортных станов. М.: Металлургия, 1975. - 216 с.

31. Диамидов Б.Б., Литовченко Н.В., Филатов А.Д. и др. Станы для производства катанки. М.: Металлургия, 1972. - 248 с.

32. Полу хин В.П., Лурье В.В. Исследование на ЭШ влияния основных параметров процесса прокатки на разнотолщинность полос.

33. В сб.: Пластическая деформация металлов и сплавов. М.: Металлургия, 1972, т.71, с.21-27.

34. Ткалич К.Н., Коновалов Ю.В. Точная црокатка тонких полос.-М.: Металлургия, 1972.

35. LechcmaLt С,- Revue metctWu%g.Le , 1966,№9,v.63,p.691-706.

36. Вавилов Н.Ю., Юхновский Ю.М., Курандо И.Г. Влияние температуры на формоизменение при прокатке простых сортовых профилей. -В сб.: Сортоцрокатное производство.- Харьков: изд-во УкрНИИМЕТ, 1980 (тр. УкрНИИМЕТ), вып.8, с.41-49.

37. Чекмарев А.П. Труды научно-технического общества черной металлургии. М.: НТО ЧМ, 1957, т.2, с.6-33.

38. Чекмарев А.П., Борисенко Г.П. Обработка металлов давлением. М.: Металлургия, 1962 (тр. ДЭДетИ), вып. 48, с.108-120.

39. Жадан В.Т., Берковский B.C., Чередников В.А. Влияние колебаний температуры металла на размеры легированного сортового проката. М.: Металлургия, 1979 (тр. МИСиС), Ш18, с.104-107.

40. Жадан BVT., Берковский B.C., Чередников В. А. Повышение точности сортовых профилей из специальных сталей. Металлург, 1978, МО, с.43-45.

41. Андреюк Л.В., Тюленев Г.Г., Прицкер B.C. Аналитическая зависимость сопротивления деформации сталей и сплавов от их химического состава. Сталь, 1972, 166, с.522-523.

42. Андреюк Л.В,, Тюленев Г.Г. Сопротивление деформации сталей и сплавов. В сб.: Теория и практика металлургических процессов.-Челябинск: Южноуральское изд-во, 1973 (тр. УПИ), вып.II, с.102-103.

43. Выдрин В.Н., Ситников Л.Л., Корнилов П.В. Стойкость прокатных валков. Челябинск: Челябинское кн. изд-во, 1964, - 73с.

44. Чекмарев А.П., Машковцев Р.А. Износ прокатных валков.-М.: Металлургиздат, 1955, 148 с.

45. Воронцов Н.М., Жадан В.Т., Шнееров Б.Я. и дзр. Эксплуатация валков обжимных и сортовых станов. М.: Металлургия, 1973.288 с.

46. Полухин П.И., Железнов Ю.Д., Полухин В.П. Тонколистовая прокатка и служба валков. М.: Металлургия, 1967, - 388 с.

47. Григорян Г.Г., Алейнов В.А., Шаталов Р.Л. и др. Разработка статистических моделей износа рабочих валков чистовой группы стана 2000. Известия ВУЗов. ЧМ, 1979, ЖЕ, с.88-92.

48. Виноградов А.П. и Виноградова Г.А. Калибровка прокатных валков. М.: Металлургиздат, 1950. - 344 с.

49. Смирнов B.C., Богоявленский К.Н., Павлов Н.Н. Калибровка прокатных валков. М.: Металлургиздат, 1953. - 325 с.

50. Чекмарев А.П., Мутьев М.С., Машковлев Р.А. Калибровка прокатных валков. М.: Металлургия, 1971. - 510 с.

51. Литовченко Н.В., Диомидов Б.В., Кудрюшов В.А. Калибровка валков сортовых станов. М.: Металлургиия, 1963, - 638 с.

52. Шишко В.Б. Исследование эффективности калибровок валков.-М.: Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук, 1979.

53. Полухин П.И., Берковский B.C. Характеристика форм простых калибров. Тр. МИСиС и МЭИ, 1965, вып.З, с.21-25.

54. Смирнов В.К., Шилов В.А., Литвинов К.И. Деформация и усилия в калибрах простой формы.-М.: Металлургия, 1982,- 142 с.

55. Автоматизированные системы управления технологическими процессами и производствами (АСУ ТП) /А.А.Левин, В.В.Павлов. М.: бюл. ЩИИТЭИ приборостроения, 1973, вып.6. - 73 с.

56. Опыт создания и применения АСУ ТП в прокатном производстве./ Архангельский В.И. Киев: бкш. УкрНИИНТИ, 1976. - 56 с.

57. Трепезников В.А. Автоматика и телемеханика, 1966, И, с.5-22.

58. Иванов Н.Й., Парсункш Б.Н., Рябков В.М.,Автоматизация производственных процессов в черной металлургии. М.: Металлургия,1980. 300 с.

59. Уровень автоматизации сортопрокатного производства и пути его дальнейшего развития. М.: бюл. ин-та Черметинформация,1981. 23 с.

60. Артемюк Б. Т., Головко И.М., Малышко Е.Т. и др. Экспериментально-статистические модели параметров прокатки на обжимной клети.- В сб.: Автоматизация прокатных станов.- М.: Металлургия, 1976 (научн. тр. КИА), с.74^85.

61. Вальков В.М., Воршин В.Е. Автоматизированные системыуправления технологическими процессами.- М.: Машиностроение, 1977.- 235 с.

62. Челюсткин А.Б. Автоматизация процессов прокатного производства.- М.: Металлургия, 1971.- 294 с.

63. Дружинин Н.Н. Непрерывные станы как объект автоматизации.-М.: Металлургия, 1975.- 336 с.7 70. Поль Б., Кайзер В. Оптимизация резки прутков методом сравнения объемов.- Черные металлы, 1982, Ml, с.24-26.

64. Опыт эксплуатации нового мелкосортного стана./ К.Кеслер, Г.Лер, 1.Суковский и др. Черные металлы, 1976, 1S9, с.17-22.

65. Брандль X. Высокопроизводительный проволочный стан с УЕЛ,- Черные металлы, 1981, $3, с.23-30.

66. Шеперт Д. Проблемы привода и регулирования непрерывных прокатных станов.- Черные металлы, 1979, $24, с.3-8.

67. Бауэр К. Применение ЭВМ для управления проволочными и мелкосортными станами.- Черные металлы, 1982, ЖЕ8, с.П-15.

68. Крейчик М.,Яноушек И., Невржива П., Сровнал В. Основы автоматизации для металлургов.- М.: Металлургия, 1973. 312 с.

69. Плискановский С.Т., Маковский В.А., Кожух В.Я. и др. Применение вычислительной техники на металлургическом заводе.-М.: Металлургия, 1973.- 270 с.

70. Райбман И.О., Чадеев В.М., Адапнивные модели в системах управления.- М.: Советское радио, 1966.- 35 с.

71. Данилов Ф.А., ймедадзе В.В., Клемперт Е.Д. и др. Адаптивное управление точностью прокатки труб.- М.: Металлургия, 1973.224 с.

72. Баимов Н.И. Оптимизация процесса прокатки на блюминге.-М.: Металлургия, 1974. 316 с.

73. Луговской В.М. Алгоритмы систем автоматизации листовыхстанов.- М.: Металлургия, 1974.- 520 с.

74. Горностай Н.И., Горпинченко Е.И., Боровский Я.Е. Статистическая обработка информации датчиков АСУ широкополосного стана горячей прокатки.- В сб.: Автоматизация прокатных станов.- М.: Металлургия, 1976 (научн. тр. КНА), с.221-227.

75. Железнов Ю.Д., Коцарь С.1., Алиев А.Г. Статистические исследования точности тонколистовой прокатки.- М.: Металлургия, 1974.- 240 с.

76. Коцарь С.А., Поляков Б.Н., Макаров Ю.Д., Чичигин В.А. Статистический анализ и математическое моделирование блкминга.-М.: Металлургия, 1974.- 280 с.

77. Смирнов Н.В., Дунин-Барковский И.В. Курс теории вероятности и математической статистики.-М.: Наука, 1969. 511 с.

78. Жадан В.Т., Берковский B.C., .Кольченко Н.И. и др. Измеритель раствора валков прокатных станов.-М.: Черная металлургия.-Бки. ин-та Черметинформация, 1978, J£2(8I4), С.58-59.

79. Жадан В.Т., Берковский B.C., Кольченко Н.И. и др. Способ измерения геометрических размеров горячего проката и устройство для его осуществления.- Авт. свид. М03542КСССР), 1983.

80. Гуманюк М.Н. Магнитоупругие датчики в автоматике.- Киев: Техника, 1972.- 211 с.

81. Шевакин Ю.Ф., Еытиков A.M., Касаткин Н.И. Технологические измерения и приборы в прокатном производстве.- М.: Металлургия, 1973.- 267 с.

82. Астор Г., Дитль В. Непрерывное измерение диаметра катанки на скоростных проволочных станах.- Черные металлы, 1976,1. Ml, с.3-5.

83. BuzkD.L. MlH Application! Using tefy Scanning diode Аррауб.-1*еп and SUee 1978, F7, pp.48-50.

84. Токосюко, 1977, т. 26, MI, с.62-66.

85. Основы научных исследований./ Грушко И.М., Сиденко В.М.-3-е изд. перераб. и доп.- Харьков: Выща школа, 1983.- 224 с.

86. Полухин В.П., Хлопонин В.Н., Сичитов Е.В. и др. Алгоритмы расчета основных параметров пркатных станов.- М.: Металлургия, 1975.- 230 с.

87. Райбман Н.С., Чадеев В.М. Построение моделей процессов производства.- М.: Энергия, 1975.- 376 с.

88. Волченко В.Н., Вероятность и достоверность оценки качества металлопродукции.- М.: Металлургия, 1979.- 87 с.

89. Жадан В.Т., Берковский B.C., Кольченко Н.И. и др. Система автоматического сбора и программной обработки технологической информации процесса прокатки.- Управляющие системы и машины, 1977, Я6, с.134-135.

90. Полухин П.И., Гун Г.Я., Галкин A.M. Сопротивление деформации металлов и сплавов.- М.: Металлургия, 1976.- 487 с.