Введение к работе
Актуальность работы. Возрастающая потребность промышленности в высококачественен металле предопределяет необходимость интенсификации металлургического производства, и в частности технологических процессов термической обработки. Современный металлургический завод имеет в своем составе производственные участки для термической обработки металла, т.н. печные комплексы, представляющие собой взаимосвязанно совокупность тепловых и транспортных агрегатов,обеспечивающих возможность гибкого ведения производства.
Решение задачи интенсификации термической обработки в условиях этих комплексов возможно лишь на основе разработки новых методик исследования и адекватной модели функционирования печных комплексов. Это обеспечит возможность гибкого ведения технологического процесса и уменшит длительности циклов тепловой обработки металла путем выбора оптимальной последовательности посада садок и назначения маршрутов транспортировки при их обработке.
Вышеуказанное обусловливает актуальность разработки методик исследования и совершенствования технологических процессов термической обработки на металлургических печных комплексах.
Целью работы являются совершенствование теплотехнологическо-го процесса в металлургических печных комплексах для термической обработки, сопровождающееся повышением технико-экономических показателей этих комплексов в результате рационального согласования отдельных огіераций производственного цикла и состояния оборудования, а также,дальнейшее развитие методик автоматизированного теплотехнического исследования печных агрегатов.
Достижение указанной цели обеспечивается: анализом функциональной структуры печного комплекса и технологических операций.
при тепловой обработке широкого сортамента стальных заготовок; разработкой методики и проведением автоматизированного промышленного эксперимента; проведением комплексного изучения температурных режимов печей и садок металла во взаимосвязи с транспортными операциями; разработкой имитационной модели прогнозирования состояния комплекса для выбора оптимальной последовательности обработки материала; разработкой соответствующего технологического и информационно-алгоритмического сопровождения технологического цикла, включая внедрение результатов работы в производство.
Настоящее исследования выполнено в рамках отраслевого заказа бывшего Министерства горного дела и металлургии ГДР (1988-1989 г.г.) и реализации плана подготовки и внедрения инвестиционого объекта - автоматизированного комплекса термической обработки стальных заготовок Саксонского завода по производству высококачественной стали г. Фрайталя (1988-1990 г.г.)
Методы проведения работы. В основу теоретических, методологических и практических разработок данной диссертации положены труды ученых России, Германии и других стран в области металлургических печей. .
В процессе исследования были использованы нетоды промышленного эксперимента, методы автоматизированной обработки экспериментальных данных, методы математического моделирования тепловых процессов в камерных печах; нетоды имитационного моделирования технологических процессов металлургического печного комплекса как гибкой производственной системы при одновременном использовании идей системного подхода, а также математических методов оптимизации и. экономических методов оценки эффективности производственного процесса.Сочетание, научного эксперимента и матема-
- 5 -тического моделирования обеспечило высокую эффективность решения поставленных задач.
Основные функции имитационной модели реализованы на персональном компьютере типа PC/AT,подключенной в терминальном варианте, с использованием программных средств TURBO-PASCAL, TURBO-C и операционной системы MS-DOS. Дополнительные функции частично реализованы программными средствами FORTRAN- 77 и операционной системы Micro-RSX управляющей вычислительной машины типа Micro-PDP-1153.
Научная новизна диссертационной работы состоит в следующем:
-
Сформулированы ряд предложений о металлургических печных комплексах как самостоятельных объектах изучения и прикладных исследований, включая их классификацию, с последующим использованием указанных предложений для достижения практических результатов .
-
Разработана методика экспериментального промышленного автоматизированного исследования комплекса, включающая изучение статики и динамики теплового состояния его объектов, транспортных и технологических операций с целью структурирования и идентификации изучаемого обьекта,как элемента теплотехнологического комплекса термической обработки.
-
Разработана методика и алгоритмы составления динамического теплового баланса для оперативной оценки изменения теплового' состояния камерной печи. ' ;
-
Разработана методика целенаправленного изменения параметров технологических режимов при реализации технологических операций в условиях обеспечения многовариантной структуры производства.
-
Разработана методика совершенствования тепловых режимов с
использованием имитационного моделирования технологического процесса.
-
Разработана методика оценки эффективности производственных процессов печного комплекса, выявлены и обоснованы и соответствующие критерии эффективности.
-
Разработана имитационная нодель функционирования печного комплекса в условиях гибкоперестраиваеного производства.
-
Разработана методика и процедура оценки адекватности имитационной модели,критериев ее оценки.
Достоверность полученных результатов базируется на значительном объеме промышленных эсперинентов, соответствующей оценке погрешностей иэнерений в автоматизированном эксперименте,высоком уровне адекватности разработанных моделей и детальной верификацией в производственных условиях, а также сопоставлением с литературными данными.
Практическая значимость выполненного исследования заключается в следующем:
-
Разработано нетодическое и техническое обеспечение для проведения промышленного эксперимента.
-
Разработаны программные средства для фиксации результатов эксперимента, их обработки и визуализации.
-
Получены' данные о. реальном характере тепловой работы агрегатов при реализации различных режимов термообработки и видов садок с последующим использованием этих данных для совершенствования технологии обработки.
.4. Разработаны новые средства для диалога обслуживающего персонала с функционирующей системой управления производством.
. 5-. Создана и внедрена в систему управления комплексом имитационная прогнозирующая нодель для нахождения оптимальной после-
. довательности посада садок.
Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы доложены и обсуждены на заседании Дрезденского областного совета по автоматизации технологических процессов (Arbeits- kreis Automatisierungstechnik der KDT, Bezirksverband Dresden) и на заводских совещаниях по внедрение автоматизированного устройства термической обработки стальных заготовок, а также на научных семинарах кафедры Теплофизики и теплоэнергетики металлургического производства МиСиС.
Публикации. По результатам диссертационной работы опубликовано 4 печатные работы.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, основных выводов, заключения, списка литературы (73 наименований) и приложений.