CC BY
82
СТАНДАРТИЗАЦИЯ, СЕРТИФИКАЦИЯ И УПРАВЛЕНИЕ КАЧЕСТВОМ
УДК 621.771.014.07.001.57
СалганикВ.М., ПолецковП.П., Кухта Ю.Б., Егорова Л.Г.
УПРАВЛЕНИЕ КАЧЕСТВОМ ГОРЯЧЕКАТАНОГО ПРОКАТА ПО ПРОФИЛЮ И ПЛОСКОСТНОСТИ НА БАЗЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ
Технология горячей прокатки на непрерывном широкополосном стане опирается на много важных параметров и, как следствие, сложна в управлении. Вместе с тем, бурное совершенствование элементной базы и средств АСУ ТП в металлургии и прокатном производстве позволяет осуществлять максимальное замещение операторского контроля электронными системами. Учитывая также стратегию производителей на удовлетворение и предвосхищение запросов рынка в аспектах качества продукции, а также эффективное управление себестоимостью, разработка и широкое применение алгоритмов управления и математических моделей для решения частных задач на всех уровнях технологического процесса выглядит обоснованным и перспективным . Такой подход применяется и к процессу производства плоского проката, выпускаемого на широкополосном стане горячей прокатки (ШСГП) 2500 ОАО «Магнитогорский металлургический комбинат».
Одной из ключевых качественных характеристик горячекатаной полосы является её геометрия. Состояние и степень износа рабочего инструмента - прокатных валков - существенно влияют на геометрические характеристики проката, в том числе плоскостность и поперечную разнотолщинность. Вместе с тем, для валковых систем типа «кварто» необждимо наличие оперативных сведений о характере износа не только рабочих, но и опорных валков. Без этого затруднительно адекватно оценить нужность и степень корректировки определенных технологических параметров.
Основными факторами, определяющими форму
Анализ графика производства
I
Определение начальных технологических параметров
Прогнозирование появлений возможных дефектов геометрии листа
Принятие решения о корректировке начальных технологических параметров Принятие решения о корректировке технологических параметров в процессе производства
Рис. 1. Общая схема модели системы управления геометрией горячекатаного листа
зазора между валками во время прокатки, а значит, и итоговые параметры готового продукта являются: исходная профилировка рабочих и опорных валков, износ валков, их тепловой профиль и упругая деформация под нагрузкой.
Только начальная профилировка является заранее задаваемой величиной. Другие факторы подвержены значительным изменениям в процессе прокатки, особенно в условиях, когда на валках с одной начальной профилировкой прокатывают полосы разнообразных размеров и марок стали. Следует отметить, что накапливающиеся изменения первоначального профиля приводят к снижению точности прокатки, изменению условий контакта между рабочими и опорными валками, возникновению трудностей с получением листового металла требуемого качества. Причем характер и интенсивность этих изменений определяется всем комплексом технологических условий прокатки. Поэтому всегда актуальна проблема - вовремя получить необходимую информацию о выделенных выше факторах, учесть ее на стадии подготовки плана выпуска продукции, а также во время процесса производства. Решить эти проблемы призвана автоматизированная система управления геометрией горячекатаного листа (АСУЛГЛ).
При планировании создания АСУГГЛ было рассмотрено несколько возможных вариантов реализации предлагаемой на рис. 1 модели.
Конечно, у каждого из вариантов есть неоспоримые достоинства, но есть и недостатки. Во-первых, рассматривалась возможность установки дополнительного оборудования для определения необходимых показателей. Неоспоримое достоинство - достаточно высокая точность приборов измерения. К недостаткам можно отнести необходимость дальнейшей обработки и анализа полученной информации, отсутствие системы расчета итоговых величин при изменении текущих параметров, а также очень высокая стоимость оборудования и наличие сложностей, связанныхс внедрением, настройкой, а также обучением специалистов.
Во-вторых, рассматривался вариант создания автоматизированной системы, основной алгоритм которой базируется на математическом моделировании процесса производства, с возможностью точного прогнозирования изменения текущих параметров, кор-
рекгировкой факторов влияния и получения информации о происшедших в результате этого изменениях. Достоинство предлагаемого поджда - оперативность получения необходимой информации, возможность корректировки, прогнозирование влияющих величин до начала процесса производства. Основной недостаток - некоторая сложность адаптации, связанная с необждимостью детального тестирования АСУГГЛ и сопоставления результатов работы с реальными величинами, полученными по результатам замеров.
Проанализировав все достоинства и недостатки, признали более рациональным второй вариант - создание автоматизированной системы, определив основные этапы разработки.
Первый этап. Включил в себя дополнение существующей математической модели [1, 2] методикой описания изменения профиля (износ) опорных валков. Разработка методики проводилась, основываясь на статистических данных о более чем 40 кампаний опорных валков чистовой группы стана 2500 горячей прокатки. Изучение формы и глубины износов показало, что наиболее точный способ описания - дискретный, а для создания алгоритма расчета необходимо учитывать характеристики валков и распределение прокатанного сортамента в течение кампании. В результате выделили значимые величины:
1) размеры валка (длина бочки). Представили в виде вектора, элементами которого являются ординаты равноудаленных точек, взятых вдоль поверхности бочки валка;
2) твердость поверхности бочки валка. Оказывает существенное влияние на степень искажения исходной профилировки, а изменение твердости, например, из-за перешлифовок и неравномерного наклепа, сказывается на характере износа;
3) начальная (станочная) профилировка. Необходима для описания начальной формы образующей бочки опорного валка;
4) даты завалки и вывалки валков. Характеризуют расчетный период кампании каждого из валков (валки могут иметь различный линейный пробег по металлу).
Кроме того, из практики прокатного производства известно о разных степенях и характере износа верхнего и нижнего валков, у которых интенсивность и величина износа больше. Поэтому при создании предлагаемой методики рассмотрели и различие в
Рис. 2. Основные модули автоматизированной системы
положении валков в клети (верхний или нижний).
Второй этап. Проектирование алгоритма работы автоматизированной системы управления, в ходе которого были выделены отдельные модули, реализованные в качестве подпрограмм единой системы (рис. 2).
Взаимодействие модулей было реализовано путем передачи необходимой информации из одной подсистемы в другую с учетом корректной и последовательной работы каждого составляющего. Ввод и вывод информации происходит в автоматическом режиме с учетом текущих настроек. Предоставление расчетных данных осуществили как в форме числового массива, так и в графическом виде.
Такой подход позволяет специалисту максимально быстро проанализировать все необждимые величины, что поможет принять решения о целесообразности тех или иных корректировок параметров. Результаты изменения настроек системы и основных характеристик сразу же отразятся на итоговых значениях, показав точность произведенных модификаций.
Третий этап. Адаптация системы. Включает в себя опытную эксплуатацию, в результате которой производятся необждимые дополнения в модулях системы, анализируются результаты работы. Применительно к АСУГГЛ было выполнено детальное исследование для 25 характерных кампаний работы чистовой группы стана 2500 горячей прокатки. Осуществлялись необходимые замеры как текущего износа для каждого валка, так плоскостность и поперечное сечение полос. Последовательно производилось сопоставление с расчетными результатами после окончания каждой кампании. В результате была отмечена высокая точность прогнозирования итоговых величин, что позволяет использовать АСУГГЛ как систему предотвращения образования дефектов горячекатаного проката.
Автоматизированная система управления геометрией горячекатаного листа была введена в эксплуатацию на широкополосном стане горячей прокатки 2500 листопрокатного цеха №4 ОАО «Магнитогорский металлургический комбинат» (ОАО «ММК»).
Кее достоинствам можно отнести:
1) высокую скорость расчетов, достигнутую в результате уменьшения количества обращений к внешним источникам для чтения и записи информации за счет своевременного удаления ненужных дня расчета данных;
2) минимальную требовательность к ресурсам ПЭВМ;
3) возможность за один сеанс работы программы получить результаты расчетов и оценить их эффективность при различных начальных параметрах;
4) специально ориентированный интерфейс, который позволяет не перегружать систему дополнительными программными модулями;
5) автоматизацию ввода необждимых для расчетов данных и справочников, причем предусмотрена возможность корректировки справочников во время работы программы.
Взаимодействие с пользователем осуществляется через удобный интерфейс. Он обеспечивает выполнение всех расчетных функций, а также дополнительно реализует сервисные функции, такие как сохранение
ею І^г^пг мр*г«кж Плітки І ІІТЛГКЛ З 1 ОСТІ ТУ 3 Пі Прафнлг Разі. 11ГТ Ве< П[")фн.іь Пр«ки Диекі 11ГТ II» Ве< 1 І.УТШ. РІСТ. і'.кї. НСїфі.
2М0:22 изтб ■ЛЛ У.У.У, 224:00.' іб.;т 2 33 3-1 Ї20:ї ЇЖО ОІЗ 2 за я Э і.:2:
х ■3- 1П4Ї 1й;?7 "'5”Й1П ігг- ~ТЛ ХХК 221 131(1 1м ^ і ■її 14 Ї20:ї і ІГЩ 3 1
✓НІГ. 1 :ґіі 1
к 2М.:00 і г::г :р:5і_ ОЭгк 3 гост ?:4:-?з іо.;т "І 33 34 ■Літ ЇЖО ОІЗ "І 32 Я "‘і11- ЕлЗ і.:2:
2 2МЗ:іг ер:?и (Елс 3 гост °:-і: 93 іб.;т 2 33 3-1 Ї20:; ЇЖО ОІЗ 2 за я 1.123
X '.■! ■ у: і 1ХЛИІ III її її:т 'ЛНті^Ик^ііі 1п ■‘V ! ІІГ, ! -ЛОї ШІІ ■І' ! ігіх-! І[?- 1 ■.-!■;
3! :]і'г:04 15151 ;р:5іо :;т і V V < ^+4. :оо_' Jo.iT } гззз 41 ї ЇЖО } 513] ІИ!11- Э і.:2:
Я Е°:гі: (Елс 3 пост °:-і: зз іб.;т 5 а зі 120:: їжо 3.12 5 31 з: ™- 1.12:
Рис. 3. Информация о характеристиках полос
Рис. 4. Изменение профиля опорных валков за кампанию
и вывод промежуточных значений расчета, работу с многооконным интерфейсом, представление итоговых результатов в виде графиков. Организован ввод исходных данных в автоматическом режиме (из файлов, сформированных в используемой на предприятии корпоративной информационной системе) и выдача результатов в удобной и привычной для пользователя форме. Предоставлена возможность редактировать начальные параметры, справочники, адаптивные коэффициенты и производить повтор расчета с новыми характеристиками. Основные преимущества программного продукта были достигнуты путем учета специфики конкретной задачи при разработке указан-ныхвыше модулей решений.
Функционирование автоматизированной системы управления включает следующие этапы.
1. Первоначально производится автоматический ввод данных о характеристиках прокатанных и вновь сформированныхпартий полос (рис. 3).
2. Производятся расчеты, определяющие состояние поверхности бочек опорных валков в зависимости от прокатанного сортамента. После чего появляется графическое (рис. 4) и числовое отображение степени и характера износа каждого опорного валка.
3. Основная часть автоматизированной системы управления выделяется в отдельный модуль. Отображается информация о планируемом выпуске проката -графике посада (рис. 5): номер партии, марка стали, планируемая толщина, ширина листа, его километраж и тоннаж и т.д.
Для каждой позиции в режиме реального времени отображается поперечный профиль (чечевица) полосы и ее плоскостность (планшетность) (рис. 6), что позволяет определить дефекты. Эта же информация выводится и в числовом виде (например, величины отклонения от заданной толщины). При обнаружении дефектов Пользователь имеет возможность осуществлять корректировку значений усилия противоизгиба рабочих валков, определять приемлемость выбранных профилировок прокатных валков и сразу устанавливать результативность проделанных изменений - устранен дефект или нет.
Устанавливаются партии, где было спрогнозировано пониженное качество по профилю или плоскостно-
№ Партия Плавка Майка стали Количество штук Развес, тонн Т олшина полосы,мм Шнонна полосы,мм Режим обжатия Усилие прокатки Т ребчемая "чечевица" Длина полосы
1 892577-3 51444 СТЗСП 2 25.48 4 1250 Да Да 0.88
2 126798-1 51445 08ПС 1 13.34 4 1240 Да Да 0 0.06 0.34
3 128798-2 51448 08ПС 6 80.07 4 1240 Да Да 0 0.06 2.08
4 126798-3 51447 08ПС 6 80.07 4 1240 Да Да 0 0.06 2.08
5 126798-4 51448 08ПС 1 13.34 4 1240 Да Да 0 0.06 0.34
Є 326795-1 51449 08ПС 11 148.8 4 1240 Да Да 0 0.06 3.81
7 326795-2 51450 08ПС 3 40.03 4 1270 Да Да 0 0.06 1.04
Рис. 5. Информация о планируемом выпуске проката Вестник МГТУ им. Г. И. Носова. 2010. № 1.-----------------------------------
-400 -200
Рис. б. Поперечный профиль и плоскостность полосы
сти, по результатам расчетов АСУГГЛ определяются корректирующие величины, что позволяет на этапе производства устранить предсказанный ранее дефект.
В результате создания и внедрения АСУГГЛ были решены следующие задачи:
1. Совершенствование математической модели нагрузок и деформаций валковых систем кварто для описания контактных взаимодействий рабочих и опорных валков с учетом износа последних
2. Адаптация комплексной математической модели к условиям стана 2500 горячей прокатки ОАО «ММК».
3. Опробование и коррекция предлагаемых мероприятий в промышленных условиях, анализ эффективности их применения, внедренияв практику работы стана.
Таким образом, цель создания АСУГГЛ - повышение качества листовой горячекатаной стали по поперечному профилю и плоскостности в условиях широкого размерного и марочного сортамента на основе математического моделирования валковых систем
кварто с учетом износа опорных валков была реализована в полной мере.
Список литературы
1. Salganik V. Mathematical modeling of roll load and deformation in a four-high strip mill. MetallForming 2002. The University of Birmingham, UK, September 9-11, 2002.
2. Разработка профилировки валков двухкпегевого реверсивного стана ОАО «ММК» с учетом размерного, марочного сорта-ментаи стойкости валков / В.М. Салганик, И.В. Виер, П.П. По-лецков, В.А. Антипенко // ВесгникМГТУ. 2003. № 3. С. 19-22.
List of literature
1. Salganik V. Mathematical modeling of roll load and deformation in a four-high strip mill. MetallForming 2002. The University of Birmingham, UK, September 9-11, 2002.
2. Modeling of roll profile of twostand reverse mill into account of atrip size and rolls force / V.M. Salganik, I.V. Vier, P.P.Poletskov, V.A. Antipenko // Vestnik MSTU. 2003. № 3. P 19-22.
УДК 621.77
ГолубчикЭ.М., Яковлева Е.Б., Телегин В.Е., Яшин В.В., СмирновП.Н.
ПОВЫШЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТИВНОСТИ ПРОИЗВОДСТВА ХОЛОДНОКАТАНОЙ УПАКОВОЧНОЙ ЛЕНТЫ ИЗ СТАЛИ МАРКИ 30Г2 ПУТЕМ ПРИМЕНЕНИЯ АДАПТАЦИОННЫХ МЕХАНИЗМОВ
На современном этапе рыночных отношений залогом успешного и устойчивого развития крупного промышленного предприятия является реализация принципов системы менеджмента качества, направленных на повышение результативности производства, особенно при изготовлении продукции с высокой добавленной стоимостью, к которой можно отнести жшоднокатаную ленту. При этом для обеспечения высокой конкурентоспособности, помимо развития инновационных технологий, предприятие должно быть способно к адаптации в изменяющихся условиях рынка.
В настоящее время существует ряд трактовок термина «адаптация». Причем достаточно широко данный термин применяется при рассмотрении социальных объектов, биологических систем, в теории управления. В экономической литературе приводится следующее определение: «адаптация (от лат. аёар1аио -приспособление) - приспособление экономической
системы и ее отдельных субъектов, работников к изменяющимся условиям внешней среды, производства, труда, обмена, жизни» [1]. В соответствии с данным определением задача адаптации перед организацией сводится к обеспечению для нее новых благоприятных возможностей посредством создания соответствующего механизма адаптации.
Согласно теории систем адаптация может быть рассмотрена как система и как процесс [2]. Как система механизм адаптации включает в себя цели, задачи, принципы, структуру, технологию, персонал. Так, например, к целям адаптационного механизма можно отнести обеспечение своевременной и адекватной реакции на изменение внешней среды (изменение запросов потребителей), использование возможностей внешней среды для развития внутреннего потенциала организации и ряд других Задачи, решаемые адаптационным механизмом, сводятся к обеспечению взаимодействия
