Введение к работе
Актуальность темы. Современное промышленное производство машиностроительных заютовок треб>ет применения в технологическом процессе автоматизированных систем управления, обеспечивающих стабильность заданных эксплуатационных свойств конструкционных материалов, а также высокие экономические показатели производственною процесса. Большинство автоматизированных систем управления технологическими процессами изготовления литых заютовок построены по принципу программного управления или обратной связи по температуре.
Технологический процесс получения конструкционных ферросилидов имеет ряд особенностей, связанных с использованием в шихте дорогих первичных материалов, таких как. ферросилиций, ферромарганец, чугун, сталь углеродистая Указанные ма-іериальї нуждаются в предварительной подготовке перед вовлечением их в технологический процесс, поэтому ферросилид, полученный традиционным способом, имеет очень высокую стоимость, что ограничивает область его возможного использования.
Применение метода прямого синтезирования, основанного на алюмотермиче-ском восстановлении окисленных элементов, особенности которого рассматриваются в работе, позволяет получать конструкционный ферросилид для изготовления машиностроительных заготовок из композиции дисперсных отходов. Однако, для получения указанного результата не разработаны модели, описывающие эксплуатационные и технологические свойства ферросилида в зависимости от состава гранульной композиции, что затрудняет производство машиностроительных заготовок из дисперсных отходов в автоматизированном режиме. Поэтому исследование процессов алюмотер-мического воссіановления окисленных элементов, разработка моделей зависимости свойств продуктов переработки от состава гранул, разработка специализированного электротермического агрегата и системы управления технологическим процессом для получения машиностроительных заготовок с заданными эксплуатационными и технологическими свойствами, являются актуальными задачами автоматизации производства на базе вторичного сырья
Цели и задачи работы. Целью диссертационной работы является анализ и синтез автоматизированного технологическою процесса получения машиностроительных заготовок из композиции дисперсных отходов в специализированном электротерми-
ческом агрегате. РОС- НАЦИОНАЛЬНАЯ
&ИЫ1ИОТЕКА C.n*rtp6yfH
Для достижения поставленной цели в работе решаются следующие научные задачи:
экспериментальные исследования закономерное і ей процесса алюмотермиче-ского восстановления окисленных зтементов дисперсных отходов,
поиск маїематических моделей зависимости зксплуаіационньїх свойств машиностроительных заготовок от состава гранчльной композиции и параметров процесса прямою синтезирования;
разработка авюматизированного технологического процесса получения конструкционных и технологических материалов машиностроительных заготовок;
разработка системы управления специализированным электротермическим агрегатом, вспомогательных систем, алгоритмов и программного обеспечения, необходимых для ее работы.
Положения, выносимые на защиту и обладающие научной новизной:
алгоритмы для построения системы управления специализированным электротермическим агрегатом, работающей в режиме реального времени и обеспечивающей высокие эксплуатационные свойства машиностроительных загоювок;
закономерности процесса прямого синтезирования конструкционных и технологических материалов из дисперсных отходов, зависимости между составом гранульной композиции и свойствами машинострошельных загоювок, и? которых следует превалирующее влияние содержания воссіановигеля на величину скорости коррозии синтетического конструкционною материала (ферросилида), определяющею эксплуатационные свойства конечных продуктов;
математические модели для алгоритмов оптимизации сосіава гранул, построенные на основе расчета параметров процесса прямого синтезирования и устанавливающие взаимосвязь эксплуатационных свойств машиносіроительньїх заготовок от содержания отдельных компонентов гранульной композиции;
технологические принципы и схемы автоматизированного процесса прямого синтезирования конструкционных и технологических материалов, состоящие в приготовлении гранульной композиции из дисперсных отходов и последующей их обработке в специализированном электротермическом афегате, позволяющие реализовать производство качественных машиностроительных заготовок в ресурсосберегающем режиме.'
Практическая полезность работы:
предложен автоматизированный технологический процесс получения конструкционных и технологических материалов машиностроительных заготовок на базе вторичного сырья;
разработана конструкция автоматизированного электротермического агрегата для получения конструкционного (ферросилид) и технологического (высокоглиноземистый цемент) материалов для машиностроительных заготовок из дисперсных отходов;
разработана, изготовлена и испытана автоматизированная система управления специализированным электротермическим агрегатом;
получен программный комплекс, реализующий алгоритмы оптимизации эксплуатационных параметров конструкционных и технологических материалов машиностроительных заготовок.
Методы исследований. В работе в качестве основных применены методы статистического анализа для обработки экспериментальных данных при проведении планового эксперимента, методы построения математических моделей и теории дифференциального исчисления.
Реализация результатов. Разработанная автоматизированная система управления технологическим процессом получения машиностроительных заготовок из дисперсных отходов использована для производства опытно-промышленной партии задвижек (ЗОчббр) с последующим их испытанием на Набережночелнинской ТЭЦ. Созданные АСУ и программный комплекс используются в учебном процессе в КамПИ на специальности 2102 «Автоматизация технологических процессов и производств».
Апробации работы. Основные положения и результаты, полученные в работе, опубликованы в 12 печатных работах, доложены и обсуждены на международных научных и научно-практических конференциях: «Композиты и глубокая переработка природных ресурсов» (Набережные Челны, КамПИ 1999 г.), «Автоматизация и информационные технологии» (Набережные Челны, КамПИ, 2002 г.), «Проблемы жизнеобеспечения больших промышленных городов» (Набережные Челны, КамПИ, 2002
г.).
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, библиографического списка использованной литературы, включающего 124 наименования, 19 приложений, содержащих схемы, листинги
программ. Работа изложена на 174 страницах машинописного текста, в том числе приложений на 29 страницах, содержит 20 рисунков и 26 таблиц.
