CC BY
9
В1СНИК ПРИАЗОВСЬКОГО ДЕРЖАВНОГО ТЕХН1ЧНОГО УН1ВЕРСИТЕТУ 2000 р. Вип.№10
УДК 621.771.22
Карнаушенко H.A.,1 Васекин A.B.2
ПРОБЛЕМЫ ОПТИМИЗАЦИИ РЕЖИМА ДЕФОРМАЦИИ НА СЛЯБИНГЕ
В работе рассматриваются проблемы выбора оптимального режима деформации слитков и слябов в условиях слябинга. Предложен метод решения, заключающийся в нахождении целевой функции F = ф[Т(ЛИ), т(ЛИ), N(Ah)J при заданных критериях оптимизации (повышение температуры конца прокатки, снижение расхода металла и т.д.) и определении граничных условий и ограничений для частных обжатий в горизонтальной и вертикальной клетях..
Технология процесса получения пригодного к дальнейшему переделу сляба из слитка или литой заготовки - довольно сложный с математической точки зрения процесс. Это объясняется следующим:
меняющиеся в зависимости от конкретного заказа цели технологического процесса прокатки;
большое число требуемых исходных данных;
сложные, часто взаимно-зависимые уравнения различных параметров процесса.
Учитьюая вышеперечисленные факторы, можно заранее сказать, что общая математическая модель оптимизации технологического процесса прокатки на слябинге будет являться многокритериальной моделью нелинейного типа с вариабельными исходными данными и граничными условиями.
Общую структурную схему процесса оптимизации прокатки на "слябинге можно представить в следующем виде:
ццяцшиц
пре^еление^^ей 0ити»ш»а1р1и .....J4-
iimHiUiiipwiii
npoi
шт
тмт
металла
I
■пмяяпммм!
н
5
nmr
Рис. 1 - Общая схема процесса оптимизации
Под целями оптимизации понимаются задачи, решения которых требуется достичь. В нашем случае такими задачами являются, например, снижение расхода металла при прокатке с концевой обрезью, повышение температуры конца прокатки, уменьшение времени прокатки. В общем виде математическую модель оптимизации можно записать так:
! ПГТУ, канд. техн. наук, почетный профессор.
2 ПГТУ, ассистент.
П р
1=1
норм
шах,
или для трех приведенных критериев оптимизации:
Т
Т7 = а,
N
у^норм
а
N
N
норм
-а.
.норм
О)
здесь ат, а^ и ат -весовые коэффициенты соответствующие целевым функциям Двремя
прокатки), ^(снижение концевой обрези) и Г (время прокатки);
7«орм дрюрм и гнорм .нормирующие значения соответствующих целевых функций, причем при максимизации функции ее нормирующее значение равно максимуму' функции, а при минимизации - ее минимуму.
Определение весовых коэффициентов ат, <хы и ат предпочтительнее проводить методом экспертных оценок, однако можно использовать и другие известные методы (например, парных сравнений). Падение температуры при прокатке определяется по формуле
1000 - 273, °С,
1000
'/ы+273*
+ 0.055
100
где Тм и Тп - машинное время прокатки и время пауз между проходами.
Общее время прокатай прокатки, как известно, является суммой машинного времени проходов и времени пауз между ними. Величины времени пауз берутся по практическим данным. Машинное время пропусков в универсальной клети также легко рассчитывается. Известную трудность представляет собой определение концевой обрези. Один из главных параметров, влияющий на величину обрези - накат (рис.2).
Рис.2 - Деформация торца раската: а - тонкой полосы; б - толстой полосы; в - образование донного заката после прокатки толстой полосы.
Авторами проведены соответствующие исследования, в результате которых получены численные зависимости величины наката на переднем и заднем торцах раскатов в зависимости от условий деформации [ 1 ].
Общий вид зависимостей:
Ъ (2)
Л +
(ф + с)2
где а, Ь, сис(-эмпирические коэффициенты,
Ля - относительная величина наката, Лн — —.
А/ Я
Все целевые функции легко выразить через величину абсолютного обжатия Ограничениями величин обжатий сверху будут являться минимальные из максимально допустимых обжатий [¿^й]^ рассчитанных по трем условиям (условие прочности валков, условие захвата и условие максимально допустимого момента).
Дополнительным условием является кратность величин обжатий 5. Такое условие способствует эффективной работе операторов стана и, таким образом косвенно влияет на снижение общего времени прокатки. В общем виде, используя (1), модель запишется следующим образом:
F = а.
— CCN'
N
норм
а,
г(ДА)
rpHrjpM
ЦДА) max; N(Ah) —> min; т(Дh) min;
О < ДА < min([AAL, [ДА]^, [ДА]Р ).
„норм
max;
(3)
На основе описанной модели составлена программа расчета оптимальных режимов деформации в среде Visual Basic. Впрочем, модель легко реализуется и в различных табличных процессорах. Полученные с помощью расчета режимы деформации успешно опробованы в условиях слябинга 1150 ОАО ММК им. Ильича и внедрены в производство.
Выводы
технологический режим прокатки слябинга целесообразно представить в виде сложной системы с несколькими целевыми функциями;
оптимизация режима деформации сводится к нахождению величин частных обжатий в вертикальной и горизонтальной клетях в зависимости от критериев оптимизации; в качестве одного из критериев применима полученная авторами зависимость величины торцевого наката от параметров деформации; предложенная модель расчета легко реализуется на ЭВМ; модель успешно прошла апробацию в промышленных условиях.
Перечень ссылок
1. Карнаушенко H.A.., Васекин A.B. Деформация торцов при прокатке толстых полос//Удосконалення процеав та обладнання обробки тиском у машинобудуванш та металлурги. -Краматорськ, 1999. -С. 209-213.
Карнаушенко Нил Андреевич. Канд. техн. наук, почетный профессор кафедры обработки металлов давлением, кандидат технических наук. Окончил Мариупольский металлургический институт в 1953 году. Основные направления научных исследований - совершенствование процессов прокатки на обжимных и листопрокатных станах, снижение энерго- и металлозатрат, повышение качества проката.
Васекин Андрей Валериевич. Ассистент кафедры обработки металлов давлением. Окончил Приазовский государственный технический университет в 1994 году. Основные направления научных исследований - совершенствование процессов прокатки на обжимных и листопрокатных станах, снижение энерго- и металлозатрат, повышение качества проката.
