Введение к работе
Актуальность работы. Горячекатаные полосы из низколегированных сталей с размерами поперечного сечения (3 - 20) (900 - 1830) мм, получаемые на широкополосных станах, в настоящее время являются наиболее перспективным видом продукции черной металлургии. Годовой объем их мирового производства составляет десятки миллионов тонн. Такой прокат широко используют в нефтегазовой отрасли для изготовления труб большого диаметра.
Эта продукция должна обладать особым качеством, то есть соответствовать сложному сочетанию потребительских свойств. Причем требования к ним постоянно повышаются как со стороны изготовителей, так и со стороны потребителей. Обобщенно можно указать, что металлопрокат для нефтегазовой отрасли должен обладать определенным комплексом прочностных, пластических и вязких свойств, не проявлять склонности к хрупкому и вязкому разрушению, а также иметь хорошую свариваемость, способность к гибке, правке и значительную коррозионную стойкость.
Применяемый для получения низколегированного проката с высокими потребительскими свойствами технологический процесс контролируемой горячей прокатки отличается сложностью и ключевым влиянием на достигаемые механические свойства готовой продукции, что предопределяет его отражение в системе менеджмента качества (СМК) металлургического предприятия.
Отсутствие в СМК достаточного информационного представления о технологии снижает ее результативность и информативность, что может отрицательно сказаться на качестве выпускаемой продукции. Таким образом, четко просматривается необходимость совершенствования СМК, применяемых на металлургических предприятиях, путем трансформации их структуры и ввода в явном виде в общие бизнес-процессы операции отслеживания технологической информации, ее оперативного анализа и коррекции.
Цель и задачи исследования. Целью диссертационной работы является стабильное получение проката из низколегированных сталей высоких классов прочности для нефтегазовой отрасли на основе разработки и внедрения карт бизнес-процессов.
Указанная цель реализуется решением следующих задач:
построение нейросетевых моделей, описывающих взаимосвязь химического состава стали и технологических параметров контролируемой прокатки с показателями механических свойств готовой продукции;
моделирование влияния технологических параметров контролируемой прокатки на показатели качества проката из низколегированных сталей;
использование разработанных нейросетевых моделей для отыскания предпочтительных химической композиции низколегированной стали и технологии ее контролируемой горячей прокатки на широкополосном стане горячей прокатки (ШСГП) 2000 ОАО «Магнитогорский металлургический комбинат»;
совершенствование структуры системы менеджмента качества металлургического предприятия применением карт бизнес-процессов.
Научная новизна заключается в следующем:
выработаны и адаптированы к условиям ШСГП 2000 ОАО «ММК» нейросетевые модели прогнозирования показателей качества (пределов текучести и прочности, относительного удлинения и ударной вязкости) проката из трубных марок стали, отличающиеся тем, что впервые подобные модели разработаны для получения широкополосного проката толщиной 14 – 16 мм;
разработан алгоритм оптимизации состава химической композиции трубной стали и температурных параметров процесса на основе нейросетевого моделирования, позволяющий максимизировать достигаемые механические свойства готовой продукции;
установлено влияние отклонения содержания в стали основных химических элементов на механические свойства готовой продукции, отличающееся сопоставлением и анализом этих отклонений с возможными компенсирующими воздействиями;
разработана классификация возможных отклонений основных элементов химического состава стали Х80 от требуемых диапазонов на компенсируемые, некомпенсируемые и частично компенсируемые, что предопределяет дальнейшие технологические воздействия.
Практическая значимость работы состоит в следующем:
определены требуемые технологические параметры процесса прокатки трубной стали толщиной 14 – 16 мм, а также ее оптимальный химический состав;
разработана карта процесса контроля соблюдения технологии прокатки полос на ШСГП 2000 в ЛПЦ-10 ОАО «ММК»;
разработана карта бизнес-процесса получения низколегированного полосового проката на ШСГП 2000 горячей прокатки ЛПЦ-10
ОАО «ММК»;
разработана карта бизнес-процесса получения трубной заготовки категории прочности Х80 на ШСГП 2000 ОАО «ММК»;
разработана карта бизнес-процесса получения трубной заготовки категории прочности Х80, учитывающая корректирующие воздействия по возможным отклонениям химического состава трубной марки стали Х80 от заданных стандартами и техническими условиями диапазонов;
разработанные карты бизнес-процесса позволили повысить эффективность процесса производства трубной заготовки категории прочности Х80 за счет снижения уровня брака на 0,10% от годового производства ЛПЦ-10 ОАО «ММК» равного 5 млн. т металлопроката.
Реализация работы.
Карты бизнес-процесса получения горячекатаного металла на ШСГП 2000, обеспечивающие стабильное получение низколегированного проката, в частности, трубной заготовки категории прочности Х80, приняты к внедрению на ОАО «ММК».
Выполненные разработки позволили снизить на 0,10% случаи выпуска несоответствующей продукции вследствие нарушения технологии, что соответствует 5000 т металлопродукции в год.
Эффективность бизнес-процесса получения горячекатаного металла на ШСГП 2000 ОАО «ММК» повысилась на 0,10% за счет снижения уровня брака.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы изложены и обсуждены на ряде научно-технических конференций, семинарах и симпозиумах различных уровней: ежегодных научно-технических конференциях ГОУ ВПО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова» (2007, 2008 и 2009 гг.); международных научно-технических конференциях молодых специалистов ОАО «Магнитогорский металлургический комбинат» (2008 и 2009 гг.); Втором международном промышленном форуме «Реконструкция промышленных предприятий - прорывные технологии в металлургии и машиностроении» (г. Челябинск, 2009 г.); Восьмой международной научно-технической конференции «Современные металлические материалы и технологии» (г. Санкт-Петербург, 2009 г.).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 9 научных работ. Из них одна в рецензируемом научном журнале, определенном ВАК
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения, списка использованных источников и 6 приложений. Текст диссертации изложен на 126 страницах машинописного текста, иллюстрирован 41 рисунком, содержит 22 таблицы. Библиографический список включает 101 наименование.
