Введение к работе
Актуальность
В настоящее время одной из приоритетных задач сортопрокатного производства является повышение эффективности производства путем снижения издержек. Ежегодно разрабатываются и реализуются мероприятия, направленные на снижение себестоимости продукции. С другой стороны, для гарантии устойчивости бизнеса за счет уменьшения зависимости от конъюнктуры рынка проката необходимо освоение широкого спектра сортамента.
Повышение эффективности производствагорячекатаных сортовых профилей может быть достигнуто снижением рабочей температуры прокатки, оптимизацией скоростных режимов и калибровоквалков.
В связи с изложенным, остро стоит необходимость в разработке и проектированииоптимальных калибровок валков для снижения энергозатрат прокатного производства, а также высокоточных методик расчета формоизменения полосы при прокатке. Автоматизация проектирования калибровок позволит снизить трудозатраты и повысить оперативность разработки калибровок при освоении новых видов сортамента. Одним из способов решения задачи оптимизации технологического процесса сортовой прокатки является совершенствование формы калибров вытяжных клетей с целью снижения энергозатрат на формоизменение. Однако до сих пор не существует универсальной методики анализа, позволяющей на стадии проектирования определять форму калибра для получения готового продукта с наименьшими энергозатратами.
Таким образом, возникает задача выбора наилучшего варианта калибровки по тем или иным критериям на базе теории оптимального управления. Одним из основных принципов формообразования различных сортовых профилей является обеспечение максимального формоизменения в каждом технологическом переходе. Это необходимо для сокращения числа переходов, то есть для уменьшения количества рабочих клетей стана. В качестве критериев оптимизации при сортовой прокатке могут выступать минимум энергозатрат, максимальный коэффициент эффективности калибровки, минимальный износ валков или другие критерии. Для осуществления процесса количественной оптимизации необходимо построение адекватной математической модели процесса формоизменения при прокатке в калибрах, определение критерия оптимальности или целевой функции.
Цель и задачи исследований
Целью диссертационной работы является повышение эффективности деформации при прокатке простых сортовых профилей на основе оптимизации формы калибров.
Указанная цель достигнута путем решения следующих задач:
-
Совершенствование методики расчета показателей формоизменения при прокатке в калибрах простой формы.
-
Выбор и формулировка критерия оптимизации, установка параметров управления и определение ограничений.
-
Разработка методики оптимизации формы калибров с целью повышения эффективности процесса сортовой прокатки.
-
Разработка калибровки валков стана 370 ОАО «Магнитогорский металлургический комбинат» на основе методики оптимизации формы вытяжных калибров.
Научная новизна
Разработана зависимость для определения коэффициента, уточняющего расчет уширения при сортовой прокатке по методике, основанной на принципе наименьшего сопротивления, путем учета расширенного диапазона соотношений характерных размеров очага деформации.
В результате численного решения задачи оптимизации формы калибров выявлено, что система вытяжных калибров, обеспечивающая минимум работы деформации, должна содержать нечетные (неравноосные) калибры с плоским дном и выпуклой боковой стенкой.
Установлена взаимосвязь между коэффициентом эффективности калибровки и равномерностью распределения коэффициента вытяжки по клетям стана.
Практическая значимость состоит в создании программных продуктов, позволяющих проводить расчет и анализ калибровок простых сортовых профилей и разработке и внедрении калибровки черновой группы клетей стана 370 ОАО «ММК». Программные средства используют в учебном процессе Магнитогорского государственного технического университета, а также в ООО «МЕТАЛЛУРГМАШ Инжиниринг» при проектировании новых сортопрокатных станов.
Реализация результатов работы:
разработан программный комплекс для проектирования калибровки валков сортового прокатного стана и расчета параметров прокатки «PassDesign», обеспечивающий автоматизацию рабочего места калибровщика;
разработан программный комплекс для оптимизации калибровки валков сортового прокатного стана по критерию максимума эффективности калибровки «OptimPass»;
спроектирована калибровка черновой группы клетей стана 370 ОАО «ММК», обеспечивающая снижение суммарной работы деформации на 7%.
Апробация работы
Основные положения диссертационной работы изложены и обсуждены на международной конференции «Неделя металлов в Москве» (г. Москва, 2010 г.); на 68-й и 69-ймежрегиональных научно–технических конференциях «Актуальные проблемы современной науки, техники и образования» (г. Магнитогорск, 2010-2011гг.); на Международном промышленном форуме «Реконструкция промышленных предприятий – прорывные технологии в металлургии и машиностроении» (г. Челябинск, 2010 г.); на XI Международной научно–технической конференции «ИТ технологии: развитие и приложения» (г. Владикавказ, 2011–2012 гг.); наМежрегиональной научной конференции студентов и аспирантов «Наука и производство Урала» (г. Новотроицк, 2013 г.)
Публикации
Результаты диссертационной работы отражены в 17 публикациях, в том числе получены 2 свидетельства государственной регистрации на программы ЭВМ.
Объём работы
Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения, списка использованных источников и 5 приложений.Диссертация изложена на 132 страницах машинописного текста, иллюстрирована 45 рисунками, содержит 7 таблиц, библиографический список включает 139 наименований.
