Розробка систем автоматичного керування товщиною, профілем та площинністю штаби. Дослідження якісних характеристик різних структур САР, що використовують різні набори силових виконуючих механізмів та датчиків. Цифрове моделювання систем керування.
Головним напрямком зменшення собівартості гарячекатаної штаби є розробка нових енергозберігаючих технологій, і зокрема, так звана “концепція міні-заводів”, яка дає можливість максимально скоротити період виробничого циклу від розливки металу до отримання готової продукції на одно або двох клітьових станах з моталками в печах (стани “Стеккеля”). Отримання геометричних розмірів штаби високого ґатунку на одноклітьових реверсивних станах потребує принципово нових рішень автоматичного керування технологічними процесами, суттєвого поліпшення динамічних і статичних характеристик виконуючих характеристик виконуючих механізмів і клітей автоматизованого електроприводу. Як наслідок росте складність автоматизованих систем керування електроприводами та іншими видами приводів і виникає необхідність в оптимізації їх структур і параметрів за нетрадиційними цільовими функціями, що відповідають цим умовам. А тому розробка і дослідження нових структур автоматичного керування геометричними розмірами прокату, і зокрема, товщиною, профілем, площиною гаряче - і холоднокатаних штаб отриманих на технологічному устаткуванні нових конструкцій, слід вважати терміновими і актуальними. Метою роботи є теоретичне обґрунтування та експериментальна перевірка нових структур регулювання товщини і поперечного профілю штаб в кліті “кварто”, що забезпечують показники якості регулювання на рівні світових стандартів з використанням сучасних виконавчих механізмів і датчиків.У вступі обґрунтовується актуальність проблеми, що досліджується, дається загальна характеристика сучасних тенденцій розвитку прокатного виробництва та вимог ринку до якості геометричних розмірів штаби, проводиться порівняльний аналіз відомих рішень по підвищенню якості регулювання геометричних розмірів, та обґрунтовується задача подальших досліджень. В роботі показано, що реалізація оптимальних по мінімуму різнотовщинності програм розподілу обтисків потребує максимально-можливого завантаження перших клітей (або пропусків) і мінімального завантаження останніх клітей, однак ефективність цього способу досить обмежена енергосиловими можливостями клітей і приводів, а також умовами планшетності готової продукції. Показано, що через дуже високу чутливість регулятора Сімса до девіації параметрів прокатної кліті, яка ще зростає при додаванні контуру противигину валків, цю структуру можна застосовувати при відношенні жорсткості штаби до жорсткості кліті менше 2, що характерно для перших клітей широкосмугових станів і для станів гарячої прокатки алюмінію та його сплавів. Показано, що при калібровці вимірювальної схеми безпосередньо в кліті з використанням інформації про зусилля прокатки і противигину валків можна добитися абсолютної похибки виміру не гірше ±0,3мм, що для плит товщиною більше 30мм вище можливої точності ізотопних вимірників товщини. Порівняння швидкодії різних структур регулювання товщини і профілю проводилось на основі розрахунків залишкової дисперсії відносної різнотовщинності на виході кліті, тобто кліть з регулятором розглядалась як фільтр, що придушує збурення, які приходять з штабою і являють собою випадкові процеси з відомою спектральною щільністю і збурення, що генерується самою кліттю, що являють собою періодичні процеси з випадковою амплітудою і фазою (ексцентриситет валків) і тренди (спрацювання і теплове розширення валків).Розглянуто актуальне питання підвищення ефективності виробництва прокату і його конкурентоспроможності, яке вирішується шляхом зменшення собівартості з одного боку і підвищенням відпускної ціни шляхом забезпечення гарантованих показників якості відповідно до світових стандартів. З іншого боку головним напрямком зменшення собівартості гарячекатаної штаби є розробка нових енергозберігаючих технологій і зокрема, так звана концепція “міні-заводів”, яка дає можливість максимально скоротити виробничий цикл від розливки металу до отримання готової продукції. Ця концепція реалізується шляхом поєднання в єдиний комплекс машин безперервного лиття тонких слябів з перервною групою клітей, або одноклітьових реверсивних станів з моталками в печах. Показано, що отримання геометричних розмірів штаби високого ґатунку в нових технологічних схемах потребує принципово нових рішень з автоматичного керування технологічними процесами, суттєвого поліпшення динамічних та статичних характеристик виконуючих механізмів клітей та автоматизованих приводів. Проведено порівняльний аналіз відомих технологічних схем та виконуючих механізмів впливання на товщину, профіль та плоскостність штаби та обрана для подальшого аналізу кліть “кварто”, оснащена гідравлічним , або електромеханічним приводом натискних пристроїв та системами противигину та теплового профілювання робочих валків.
План
ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ
Вывод
1. Розглянуто актуальне питання підвищення ефективності виробництва прокату і його конкурентоспроможності, яке вирішується шляхом зменшення собівартості з одного боку і підвищенням відпускної ціни шляхом забезпечення гарантованих показників якості відповідно до світових стандартів. З іншого боку головним напрямком зменшення собівартості гарячекатаної штаби є розробка нових енергозберігаючих технологій і зокрема, так звана концепція “міні-заводів”, яка дає можливість максимально скоротити виробничий цикл від розливки металу до отримання готової продукції. Ця концепція реалізується шляхом поєднання в єдиний комплекс машин безперервного лиття тонких слябів з перервною групою клітей, або одноклітьових реверсивних станів з моталками в печах. Показано, що отримання геометричних розмірів штаби високого ґатунку в нових технологічних схемах потребує принципово нових рішень з автоматичного керування технологічними процесами, суттєвого поліпшення динамічних та статичних характеристик виконуючих механізмів клітей та автоматизованих приводів.
2. Розглянуто три основні способи мінімізації відхилень геометричних розмірів від заданого значення: § стабілізація температури підкату;
§ оптимізація розподілу обтисків по клітях, або пропусках;
§ стабілізація геометричних розмірів в клітях, шляхом автоматичного керування виконуючими механізмами.
3. Проаналізовані можливості стабілізації температури шляхом теплового екранування підкату, розроблені та впроваджені у виробництво теплові екрани акумулюючого типу, доведена можливість підвищення температури підкату в середньому на 30ОС та значне зменшення перепаду температур вдовж прокату.
4. Розглянуті можливості зменшення різнотовщинності прокату шляхом оптимізації розподілу обтисків по клітях безперервних груп, або пропусках в одноклітьових реверсивних станах. Доведено, що можливості цього способу дуже обмежені енергосиловими характеристиками клітей та вимогами планшетності, тому основним засобом залишається автоматичне регулювання геометричних розмірів.
5. Проведено порівняльний аналіз відомих технологічних схем та виконуючих механізмів впливання на товщину, профіль та плоскостність штаби та обрана для подальшого аналізу кліть “кварто”, оснащена гідравлічним , або електромеханічним приводом натискних пристроїв та системами противигину та теплового профілювання робочих валків. Побудована математична модель такої кліті та обчислені її передаткові коефіцієнти для різних типів прокатних станів.
6. Виконано аналітичне дослідження класичного регулятора Сімса, доповненого противигином робочих валків і доведено, що обладнання кліті гідравлічними натискними приладами (ГНП) при використанні методу Сімса недоцільне тому, що динаміка регулятора цілком визначається вимогами фільтрації сигналу ексцентриситету валків. Проаналізовані різні схеми оптимальної лінійної і нелінійної фільтрації сигналу ексцентриситету і доведено, що вживання адаптивних нелінійних фільтрів дозволяє на 40% зменшити динамічну похибку регулятора Сімса, але все ще дуже висока залишкова дисперсія разнотовщинності примушує шукати нові структури регулювання.
7. Розроблена нова вимірювальна схема товщини штаби в зоні деформації і проведено її аналітичне дослідження. Схема базується на вимірі відстані між подушками робочих валків з корекцією прогинів за сигналами сили прокатки і противигину валків. На базі цієї вимірювальної схеми розроблені дві структури регулювання товщини і профілю штаби. Аналітичне дослідження та цифрове моделювання нових структур довело, що швидкодія нових структур перевищує швидкодію класичних структур майже на порядок.
8. На базі проведених досліджень розроблені структурні схеми та алгоритми керування одноклітьовими станами гарячої та холодної прокатки, а також визначені основні напрямки вдосконалення конструкції устаткування прокатних станів і датчиків технологічних параметрів, що в комплексі здатне забезпечити якість геометричних параметрів штаби на рівні сучасних світових стандартів.
2. Севастьянов В.С., Белобров Ю.Н., Тиунов В.Н. Одномерная математическая модель процесса холодной прокатки полос.//Металург.- 1999.-№1.-с.44-46.
3. Белобров Ю.Н., Севастьянов В.С. Оптимизация режимов обжатий полосы на станах холодной прокатки по минимуму продольной разнотолщинности.//Автоматизація виробничих процесів.-2000.- №1(10).-с.96-101.
4. Леонидов-Каневский Е.В., Белобров Ю.Н. Исследование структур двухсвязного регулирования толщины и профиля листового проката. //Автоматизація виробничих процесів.-2000.- №2(11).- с.95-104.
5. Белобров Ю.Н., Гагарин П.П., Леонидов-Каневский Е.В. Регулирование геометрических параметров полосы на одноклетевых станах горячей прокатки.//Автоматизація виробничих процесів.-2001.- №1(12).- с.73-81.
6. Гагарин П.П., Белобров Ю.Н. Управление охлаждением рабочих валков широкополосного стана горячей прокатки. //Автоматизація виробничих процесів.-2001.- №1(12).- с. 92-96.
7. А.С. 16224780 СССР. Устройство для термостатирования раската в линии полосового стана /Ю.Н.Белобров, Ю.В. Коновалов, В.И. Пономарев (СССР).-№4209132/02;Заявлено 16.03.1987г. Опубл.16.11.88, Бюл. №21.-4с.
8. А.С. 1617743 Устройство для термостатирования раската в линии полосового стана горячей прокатки. /Белобров Ю.Н., Остапенко А.Л., Солтус В.С. (СССР).- 4633030/31-02; Заявлено 23.11.1988г; Опубл.16.11.88, Бюл. №21.-4с.
9. Свидетельство на полезную модель №13339. Мини-стан для производства горячекатанной полосы по заявке №99118240/Белобров Ю.Н., Стеч В.С., Барабаш А.В.(Украина).-Заявлено 20.08.1999г; Опубл. 10.04.2000, Бюл.№10.
11. Белобров Ю.Н. Освоение новых технологий и оборудование для производства плоского и сортового проката (II конгресс прокатчиков, г.Череповец, 1997г.)// “Сталь”.- №3.- 1998.
12. Белобров Ю.Н. Новые разработки ЗАО “НКМЗ” в области проектирования, технологии и комлектной поставки конкурентоспособного прокатного и металлургического оборудования. (Конгресс металлургов, г.Рыбница, 1998г.)// Производство проката.-1998.- №7.
13. Белобров Ю.Н., Один Л.И., Плотников В.А. Опыт модернизации и технического обслуживания оборудования прокатного производствастран СНГ //18-я конференция Европейского комитета, Австрия, г.Линц, 1999г.
15. Леонидов-Каневский Е.В., Белобров Ю.Н. Автоматическое управление геометрическими размерами полос и листов из алюминия и его сплавов. //Международная научно-практическая конференция “Автоматизированный печной агрегат - основа энергосберегающих технологий ХХІ века. (15-17 ноября 2000г.).- Москва, МИСИС.- с.213-214.
16. Леонидов-Каневский Е.В., Белобров Ю.Н. Многосвязное регулирование толщины, профиля и плоскостности полос в чистовой группе клетей широкополосных станов горячей прокатки. //Международная научно-практическая конференция “Вычислительная техника в информационных и управляющих системах. (30.10 ?3.11.2000г.).-Мариуполь, ПГТУ.- с.108-109.
17. Белобров Ю.Н., Гагарин П.П., Леонидов-Каневский Е.В. Моделирование в адаптивной системе автоматического регулирования толщины полосы для одноклетевых прокатных станов//Международная научно-практическая конференция “Вычислительная техника в информационных и управляющих системах. (30.10 ?3.11.2000г.).-Мариуполь, ПГТУ.- с.114-116.
Размещено на .ru
Вы можете ЗАГРУЗИТЬ и ПОВЫСИТЬ уникальность своей работы
