Введение к работе
Актуальность проблемы. Для производства толстого листа во всех странах используют примерно одинаковую технологию и оборудование и решают примерно одинаковые проблемы, которые можно свести к двум основным направлениям: улучшению геометрии получаемых листов и улучшению качества металла после прокатки. Эти проблемы решаются за счет внедрения автоматизированных систем управления технологией прокатки (АСУ ТП), применения методов оптимизации режимов деформации и разработки режимов термической, термомеханической и контролируемой обработки мелалла при и после прокатки.
Все перечисленные проблемы стоят и перед прокатным производством толстого листа на заводе в г. Ильзенбург (Германия) и в той или иной мере решаются в настоящей диссертационной работе. Особенности каждого прокатного стана не позволяют решать многие задачи в общем виде, на каждом из них создаются свои алгоритмы управления и их технологическое наполнение, т.е. модели техно-логического процесса, модели расчета режимов, система их реализации в АСУ ТП и т.п. По-разному решаются и организационно-технические задачи. Только комплексное решение всех этих проблем обеспечивает технологический и экономический эффект.
Предметом настоящей работы является идеологическая и технологическая проработка и технологическое наполнение рабочими алгоритмами внедренной на заводе системы автоматизированного управления технологией прокатки листа на стане 3200, которая позволяет прокатать лист с минимальными отходами металла на обрезь, внедрение контролируемой прокатки листа из низко-легированных марок стали.
Цель работы. Работа посвящена достижению максимального выхода годного металла при прокатке толстого листа за счет разработки и внедрения технологии, обеспечивающей минимальную обрезь металла, разработке методов расчета деформации при технологичских расчетах , а также улучшению качества металла листа за счет внедрения контролируемой прокатки.
Для достижений поставленных целей были решены следующие задачи:
- на основе статистических данных, полученных путем измерений большого количества листов, прокатанных в промышленных условиях на стане 3200 завода в г. Ильзенбурге, определены основные технологические параметры, формирующие геометричекме размеры готового листа и величину боковой и концевой обрези металла; получены математические модели , которые выражают зависимость параметров, определяющих обреэь металла, от технологических (управляющих) параметров процесса прокатки;
определены условия оптимального (точнее, рационального) выбора параметров исходного сляба и режимов его деформации, реализация которых в рамках автоматизированной системы управления позволяет существенно снизить потери металла на обрезь;
разргборан агоритм выбора оптимальных размеров сляба для прокатки листа заданных размеров;
разработана методика расчета профиля раската а последнем уширительном пропуске при MAS - прокатке, реализована в про-мышленном масштабе и внедрена технология с использованием MAS - прокатки, разработаны алгоритмы управения гидравлическим нажим-ным устройством в системе автоматэированного управления техноло-гией для реализации MAS - прокатки ;
осуществлено технологическое наполнение комплексной автоматизированной системы управления технологией прокатки, решающей как технологические задачи , так и задачи подготовки производства, учета и планирования прокатки;
показана принципиальная возможность и достигнута практическая реализация при использовании численных методов на базе МКЭ для решения трехмерной задачи течения металла при прокатке в неста-ционарном режиме, что создает предпосылки для построения САПР технологии прокатки толстого листа и оптимизации поцесса подготовки производства;
разработаны и внедрены режимы контролируемой прокатки низколегированной ванадийсодержащей стали марки St 52, позволившие повысить ее механические свойства и ударные свойства.
Научная новизна. В работе выделены наиболее существенные факторы, влияющие на форму толстого листа в плане, получены математически модели, описывающие формирование боковой кромки и концов листа при толстолистовой прокатке, доказана высокая работоспособность и эффективность моделей в системе автоматизированного управления технологией. Решена задача выбора размеров сляба для прокатки заданного листа , разработаны режимы обжатия листа в условиях оптимальных соотношений продольной и попречной вытяжек Xsi / Хвг Разработан алгоритм расчета профиля сляба при MAS - прокатке, а также алгоритм управления гидравлическим нажимным устройством, который с большой точностью реализует расчетную кривую профиля сляба. Разработан и внедрен в автоматизированную систему управления технологией комплекс алгоритмов, позволяющий производить листы, максимально приближенные по форме к прямоугольным. С . помощью стандартной программы фирмы "MARK" решена объемная задача течения металла в нестационарном режиме прокатки, что позволяет наметить стратегию использования МКЭ в задачах подготовки производства. Обоснованы и практически реализованы режимы контролируемой прокатки' стали St 52, повысившие прочностные и пластические свойства и снизившие склонность к хрупкому разрушению металла.
Практическая значимость работы. Результаты работы внедрены' на толстолистовом стане 3200 завода в г. Ильэенбурге и позволили:
- внедрить автоматизированную систему управления технологией прокатки
листа, ядром которой являются разработанные алгоритмы выбора размеров сляба,
режимов его деформации в оптимальных условиях, профилирования сляба при MAS -
прокатке и алгоритмы управления гидравлическим нажимным устройством;
- снизить отходы металла по всему сортаменту стана за счет обрези кромок и концов листов в среднем на 3,5 %;
- повысить технологичность прокатки, информативность и стабильность в
работе стана за счет использоваия разработанных алгоритмов в системе управления
технологией прокатки;
- повысить эксплуатационные свойства стали St 52 за счет разработки и
внедрения контролируемых режимов прокатки.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены на конференции в г. Ильзенбурге в 1993 г. и
в научно-исследовательском институте BFM (Geschaeftsleitung
Betriebsforschungs-institut Metallurgie GmbH, Берлин) в 1994 г.
Публикации. Результаты работы опубликованы в 3 статьях .
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, 4 глав, общих выводов, списка литературы и приложения, изложена на 132 страницах машинописного текста, включая 68 рисунков, 6 таблиц , библиографию из 72 наименований и приложение.