WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!


Учреждение Российской академии наук

Институт проблем управления им. В. А. Трапезникова РАН (ИПУ РАН)

На правах рукописи

ГЕНКИН АРКАДИЙ ЛЬВОВИЧ

ОПТИМИЗАЦИЯ ТЕМПЕРАТУРНО-СКОРОСТНОГО РЕЖИМА ГОРЯЧЕЙ ПРОКАТКИ ПОЛОС: МОДЕЛИ, МЕТОДЫ, СИСТЕМЫ Специальности:

05.13.06 – Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами (в промышленности);

05.16.05 – Обработка металлов давлением

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук Москва - 2009

Работа выполнена в Учреждении Российской академии наук Институт проблем управления им. В. А. Трапезникова РАН (ИПУ РАН) Научные консультанты: доктор технических наук, профессор Бахтадзе Наталья Николаевна доктор технических наук, профессор Шаталов Роман Львович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Соркин Леонид Рафаилович доктор технических наук, профессор Путилин Александр Борисович доктор технических наук Юсупов Владимир Сабитович

Ведущая организация: Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС» (г. Москва)

Защита состоится « » 2010 г. в часов на заседании диссертационного Совета № 1 (Д 002.226.01) Учреждения Российской академии наук Институт проблем управления им. В. А. Трапезникова РАН по адресу: 117997, Москва, Профсоюзная ул., 65. Телефон Совета: (495)-334-93-29.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Учреждения Российской академии наук Институт проблем управления им. В. А. Трапезникова РАН.

Автореферат разослан « » 20 г.

Ученый секретарь диссертационного совета доктор технических наук В.К. Акинфиев

Общая характеристика работы

Актуальность проблемы. В условиях резкого и зачастую непредсказуемого изменения цен на металл и энергоресурсы использование инновационных технологий в черной металлургии позволяет существенно повысить эффективность производства и, соответственно, конкурентоспособность выпускаемой металлопродукции.

Предметом исследования в настоящей работе является класс объектов, общим для которых является наличие агрегата для нагрева металла и клетей для прокатки нагретого металла. При производстве горячекатаного листа (основного вида продукции металлургического завода) такой объект называется листопрокатным комплексом (ЛПК) и включает печи для нагрева металла, черновую и чистовую группы клетей для прокатки листа.

Температурно-скоростной режим прокатки является одним из основных факторов, определяющих производительность ЛПК и качество горячекатаной продукции. Регулирование температуры металла в ключевых точках технологической линии «нагрев слябов – горячая прокатка полос» позволяет повысить скорость прокатки и сократить ресурсо- и энергозатраты, что, в свою очередь, приводит к сокращению издержек производства. В условиях реального функционирования такого сложного технологического объекта, как современный ЛПК, математическое моделирование является эффективным методом определения характеристик объекта и его элементов, состояния и взаимосвязи между ними. Одновременная разработка модели нового технологического процесса и системы управления им позволяет выявить дополнительные нюансы объекта и тем самым повысить качество управления.

Применительно к листопрокатному комплексу имеют место две проблемы дальнейшего повышения эффективности производства:

- недостаточное использование скоростных возможностей стана при обеспечении высокого качества проката;

- высокая энергоемкость листопрокатного комплекса «печи – стан», отсутствие теоретического обоснования принципов энергосбережения, а также автоматизированных систем, позволяющих реализовать энергосберегающие принципы и наукоемкие технологии.

Использование известных математических моделей не позволяет осуществить дальнейшее совершенствование управления температурноскоростным режимом прокатки. Также известные системы управления не обеспечивают возможность повышения эффективности производства и повышения качество горячекатаной продукции.

Диссертация посвящена решению указанных выше проблем автоматизации ЛПК «печи – стан» путем разработки новых моделей, методов и систем оптимального управления температурно-скоростным режимом прокатки полос.

Недостаточная изученность этих проблем и высокая эффективность разрабатываемых методов совершенствования управления температурно-скоростным режимом прокатки определяют актуальность настоящей диссертационной работы, ориентированной на решение важной народнохозяйственной проблемы – автоматизации листопрокатного комплекса в соответствии с критериями повышения эффективности производства и улучшения качества продукции.

Цель и основные задачи исследования. Целью настоящей диссертационной работы является разработка и внедрение новых моделей, методов и систем оптимального управления температурно-скоростным режимом прокатки, обеспечивающих повышение эффективности производства и улучшение качества горячекатаных полос. В соответствии с поставленной целью в диссертации решаются следующие задачи:

• разработка моделей и методов управления принудительным межклетевым охлаждением полосы в чистовой группе клетей;

• теоретическое и экспериментальное исследование основных закономерностей формирования температурных условий прокатки при управлении принудительным межклетевым охлаждением в чистовой группе клетей;

• разработка алгоритмов и системы управления процессом прокатки с принудительным межклетевым охлаждением;

• разработка моделей и методов энергосберегающего управления горячей прокаткой полос;

• разработка АСУ ЛПК «печи – стан».

Методы исследования. При выполнении исследований использованы методы теории автоматического управления, оптимизации, системного анализа, исследования операций, математического моделирования сложных систем, нелинейного программирования, теории прокатки.

Экспериментальные исследования на широкополосном стане горячей прокатки (ШПСГП) проведены с использованием методов пассивного и активного эксперимента.

Научная новизна. С единых позиций одновременной разработки нового технологического процесса и принципов управления им разработаны методы синтеза систем оптимального управления температурноскоростным режимом горячей прокатки полос. Предложенный подход позволил разработать новые методы, модели и методики автоматизации технологического процесса прокатки полос. Научную новизну работы составляют разработанные:

• методика расчета изменения температуры полосы при ее охлаждении водой;

• модель и методы оптимального управления принудительным межклетевым охлаждением тонких и толстых полос в ШПСГП;

• методика определения возможности изменения температуры полосы в чистовой группе клетей при изменении параметров прокатки;

• методика синтеза структуры системы управления установками принудительного межклетевого охлаждения в чистовой группе клетей;

• методика расчета оптимальных управляющих воздействий при энергосберегающем управлении ЛПК «печи – стан», определение границ возможных управлений ЛПК;

• методы исходной настройки ЛПК «печи – стан» и ее коррекции в реальном масштабе времени, основанные на косвенном измерении параметров прокатки;

• принципы построения энергосберегающих систем управления ЛПК «печи – стан»;

• методика определения эффективности энергосберегающего управления с точки зрения сокращения энергоресурсов и суммарных удельных затрат на нагрев и прокатку металла, а также возможности стабилизации температуры подката;

• методика и результаты экспериментального исследования принудительного межклетевого охлаждения на промышленном объекте.

Достоверность научных положений, рекомендаций и выводов.

Обоснованность научных положений, рекомендаций и выводов, изложенных в работе, определяется корректным использованием современных математических методов, согласованным сравнительным анализом аналитических и экспериментальных зависимостей. Достоверность положений и выводов диссертации подтверждена положительными результатами внедрения разработанных моделей, методов и программного обеспечения в ряде крупных организаций. Достоверность новизны технического решения подтверждается авторскими свидетельствами СССР на изобретения, полученными с участием автора.

Практическая ценность и реализация результатов работы. Научные результаты, полученные в диссертации, использованы в проектнотехнической документации при разработке систем управления на различных металлургических комбинатах:

в ОПКБ НПО «Черметавтоматика» (Караганда, Казахстан) для внедрения в автоматизированной системе управления температурно-скоростным режимом прокатки в чистовой группе клетей стана горячей прокатки 1700 Карагандинского металлургического комбината (АО «Миттал Стил Темиртау»), в НПО «Черметавтоматика» (ОАО «Черметавтоматика», Москва) для внедрения в системах дистанционной перестройки черновых клетей и оптимизации режимов прокатки на листовых станах горячей прокатки 2800/1700 Череповецкого металлургического комбината (ОАО «Северсталь) и 1700 Мариупольского металлургического комбината им. Ильича, в ЗАО НПЦ «ВНИПИ САУ-40» (Москва) в математическом обеспечении рабочего проекта «АСУТП стана 1700 горячей прокатки стальных полос ОАО «Северсталь», что подтверждено соответствующими актами.

Основные результаты работы, направленные на совершенствование технологического процесса на современных ШПСГП, использованы Укргипромезом (Днепропетровск, Украина) при разработке технического задания на вновь проектируемый ШПСГП 1700.

В соответствии с контрактом № 557-0229531/89-0010-41, осуществ ленным в рамках Комплексной Программы научно-технического прогресса стран-членов СЭВ и СФРЮ 2.2.1. «Автоматизация проектирования» между Институтом проблем управления (Москва, СССР) и ПВТ «Электронум» (Бухарест, Румыния), разработан и передан ПВТ «Электронум» комплект алгоритмов и программ «Прогнозирование температуры, толщины и энергосиловых параметров при горячей прокатке полос».

В 2001 г. комплекс разработок новых компьютерных и информационных технологий и средств их реализации в металлургическом производстве, выполненный автором с коллективом, был удостоен золотой медали на Первом международном салоне инноваций и инвестиций (Москва).

Результаты исследования автора используются в учебном процессе на кафедре «Металлургия и обработка металлов давлением» Московского государственного открытого университета при проведении занятий по дисциплинам «Технология прокатки, прессования и волочения металлов», «Основы автоматизации процессов ОМД» и «Основы автоматизации и АСУТП в металлургии».

Апробация работы. Основные положения, представленные в диссертации, регулярно докладывались и обсуждались на:

• 9-ти всесоюзных и республиканских научных конференциях и совещаниях (1973-2007 гг.);

• 14-ти международных конференциях и симпозиумах, проводимых в России (1973-2009 гг.);

• 7-ми международных мероприятиях, проводимых за рубежом или при поддержке IFAC в 1974-2009 гг., в том числе:

- IFAC-IFORS Symposium “Optimization methods (applied control)”. Varna, Bulgaria, 1974;

- 8th IFAC-IFORS Symposium on identification and system parameter estimation. Beijing, China, 1988;

- 7th IFAC Symposium on Automation in Mining, Mineral and Metal Processing. Beijing, China, 1992;

- 10th IFAC Symposium on Information Control Problems in Manufacturing (INCOM’2001). Vienna, Austria, 2001;

- 8th IFAC Conference on Social Stability “The Challenge of Technology Development” (SWIIS’01). Vienna, Austria, 2001;

- International Conference “Automatics and Informatics’08”. Sofia, Bulgaria, 2008;

- 13th IFAC Symposium on Information Control Problems in Manufacturing (INCOM’2009). Moscow, Russia, 2009.

В диссертационной работе изложены научно обоснованные технические, и технологические решения в области автоматизации ШПСГП, создания математического и программного обеспечения при разработке АСУТП для листопрокатных комплексов, внедрение которых вносит значительный вклад в развитие экономики страны.

Связь исследований с научными программами. Исследования в данном направлении выполнялись в Учреждении Российской академии наук Институт проблем управления в период 1971-2009 гг. в соответствии с тематикой ИПУ (в настоящее время – направление «Имитационное моделирование для проектирования и управления сложными автоматизированными технологическими комплексами»), в том числе в 1975-1976 гг. в рамках работы Международного института прикладного системного анализа (Австрия), в 1986-1993 гг.

– в рамках совместной работы с ОАО «Черметавтоматика», в 1989-1990 гг. – в соответствии с контрактом № 557-0229531/89-0010-41 между ИПУ и ПВТ «Электронум» (Румыния), в 2008-2009 гг. – в рамках гранта РФФИ «Распределенная информационно-алгоритмическая среда для автоматизации имитационных исследований» (проект 08-07-00205-а).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 59 печатных работ, в том числе 21 статья в рецензируемых журналах, входящих в перечень ВАК, 1 монография, 2 авторских свидетельства СССР на изобретения.

Личный вклад соискателя. Все выносимые на защиту научные положения разработаны соискателем лично. В основных научных работах по теме диссертации, опубликованных в соавторстве, лично соискателем разработаны: в [1, 2, 4, 5, 8, 25] – методика расчета и анализ результатов теоретического и экспериментального исследования условий прокатки с принудительным межклетевым охлаждением; в [3, 27] – модели для расчета энергосиловых параметров прокатки; в [6, 7, 16, 22, 26, 28, 29, 41, 42, 49-51, 58] – методы и алгоритмы управления принудительным межклетевым охлаждением в чистовой группе клетей; в [16, 22, 23, 29, 52] – методика синтеза структуры системы управления установками принудительного межклетевого охлаждения; в [9, 13, 18, 34, 35, 39, 45, 54] – подходы к энергосбережению в ЛПК «печи – стан»; в [11-14, 22, 24, 38, 46-48, 53, 5557, 59] – методы моделирования энергосберегающих режимов исходной настройки ЛПК «печи – стан» и ее коррекции в реальном масштабе времени; в [9, 10, 14, 15, 18, 22, 24, 37, 40, 43-45, 52] – структура АСУ ЛПК «печи – стан» и методика определения ее эффективности.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, шести глав, заключения, содержащего общие выводы по работе, списка литературы из 215 наименований и приложения, изложенных на 242 страницах (без приложений), содержит 50 рисунков и 16 таблиц.

Краткое содержание работы Во введении обоснована актуальность темы диссертации, сформулированы объект, цель и задачи исследования, научная новизна и практическая значимость работы, представлены основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе диссертации проводится анализ методов, моделей и систем управления качеством металла при горячей прокатке полос, а также методов снижения издержек производства горячекатаной полосы.

Рассматривая листопрокатный комплекс как объект управления организационно-технологическими системами, можно выделить основные участки об работки металла в технологической линии «нагрев слябов – горячая прокатка полос» (рис. 1): 1) нагревательные печи; 2) черновая группа клетей; 3) промежуточный рольганг; 4) чистовая группа клетей. Параметрами, координирующими функционирование этих участков, являются температура и толщина, соответственно: 1) Tсл и Hсл – сляба на выходе из печного участка; 2) Tп и Hп – подката на выходе черновой группы клетей; 3) Tч и Hч – подката на выходе промежуточного рольганга (на входе в чистовую группу клетей).

Участок Черновая Hсл Hп Hч h печей Чистовая группа группа клетей Tсл Tп Tч Tкп клетей Печной Промежуточный Отводящий рольганг рольганг рольганг Направление прокатки Рис. 1. Схема прокатки в ЛПК «печи – стан» Эти координирующие параметры являются выходными для соответствующего участка и входными для следующего по ходу прокатки участка.

Температура конца прокатки Tкп и толщина h на выходе из чистовой группы клетей являются выходными параметрами, определяющими качество горячекатаной полосы. На промежуточном рольганге толщина подката не изменяется, т.е. Hп = Hч. Оптимальное управление технологической линией «нагрев слябов – горячая прокатка полос» подразумевает управление температурно-деформационным режимом обработки металла с заданными значениями Hсл, Hп, h и ширины сляба B, практически неизменной в линии прокатки. Температура металла в ключевых точках технологической линии может изменяться в определенных пределах, обеспечивая требуемые показатели качества полосы на выходе из стана и являясь наиболее важным контролируемым параметром, обеспечивающим эффективную координацию подсистем управления отдельными участками технологической линии.

Целью управления участком печей является обеспечение заданных температуры металла на выходе из печи и ее производительности. Управляющим воздействием является распределение температуры по зонам печи и темп выдачи металла из печи.

Управление черновой группой должно обеспечить необходимые температуру и толщину подката. Поскольку скорость прокатки в черновых клетях обычно неизменна, в качестве управляющего воздействия может быть принято перераспределение обжатий в клетях или проходах (при наличии в линии прокатки реверсивной клети) при заданных значениях температуры и толщины сляба.

Процесс прокатки в чистовой группе является завершающим этапом обработки горячекатаной полосы, формирующим ее основные показатели качества: продольный и поперечный профиль, форму, физикомеханические свойства металла. В связи с этим управление чистовой группой должно обеспечить заданные температуру, профиль и форму полосы, неизменные как по длине полосы, так и в пределах партии полос данного типоразмера. Управляющим воздействием является изменение скорости прокатки, положения нажимных устройств в чистовых клетях и температуры подката на входе в чистовую группу. Согласно результатам многочисленных исследований, для получения металла с хорошей пластичностью и равномерным распределением физико-механических свойств по объему полос необходимо обеспечить Tкп в диапазоне 830920°С, причем отклонение Tкп от заданного уровня не должно превышать ±10°С как по длине полосы, так и в пределах партии полос.

С точки зрения использования различных температурнодеформационных режимов, в практике прокатки существует условное деление сортамента на толстые и тонкие полосы. При прокатке толстых * полос заданное значение температуры конца прокатки Tкп обеспечивается выбором заправочной скорости прокатки Vз, не превышающей допустимую скорость заправки в моталкуVз*. При прокатке тонких полос это условие не выполняется, т.е. при максимально возможной заправочной скорости * Tкп < Tкп - , (1) где – допустимое отклонение температуры конца прокатки от заданного значения. Опыт показывает, что с точки зрения (1) к тонким можно отнести полосы толщиной 0,8-3,5 мм, а к толстым – толщиной более 6,0 мм.

Для повышения производительности прокатка тонких полос в чистовой группе осуществляется с ускорением после заправки переднего конца полосы в моталку. Следует отметить, что при повышении скорости прокатки увеличивается также Tкп. В связи с этим не представляется возможным реализовать повышенные ускорения при прокатке тонких полос в чистовой группе, что потенциально снижает производительность стана на 10-30%. Аналогично, прокатка толстых полос на повышенной Vз позволила бы увеличить производительность стана на 10-50%.

Радикальным средством снижения температуры конца прокатки является принудительное охлаждение металла водой в межклетевых промежутках чистовой группы клетей, открывающее широкие возможности дополнительного управления температурой металла в условиях использования скоростных режимов, обеспечивающих повышение производительности стана и качества горячекатаных полос. Принудительное межклетевое охлаждение полосы обладает гибкостью управления и позволяет в существенных пределах (до 90-100°С) воздействовать на температуру конца прокатки. При этом значительные капиталовложения и текущие эксплуатационные затраты окупаются сравнительно быстро благодаря повышению производительности стана и улучшению качества металла.

В работе проанализированы различные виды издержек производства горячекатаного листа. Удельные (на единицу массы выпускаемой металлопродукции) постоянные издержки обратно пропорциональны производительности агрегатов, выпускающих эту металлопродукцию, а удельные переменные издержки прямо пропорциональны затрачиваемым на производство единицы продукции ресурсам.

С учетом классификации издержек производства на постоянные и переменные имеют место два основных подхода к их снижению:

1. Разработка и использование способов, алгоритмов и систем управления, предназначенных для повышения пропускной способности ЛПК «печи – стан» (обеспечивается снижение удельных постоянных издержек).

2. Разработка методов снижения удельных энерго- и ресурсозатрат в ЛПК «печи - стан» при производстве металлопродукции (обеспечивается сокращение удельных переменных издержек).

Использование первого подхода к снижению издержек основано, прежде всего, на увеличении средней скорости прокатки в чистовой группе клетей, поскольку производительность чистовой группы, как правило, ниже производительности черновой группы и печного участка. Средняя скорость прокатки в чистовой группе зависит от величин заправочной и максимальной скоростей прокатки, ускорения стана и длины полосы.

Реализация второго подхода к снижению издержек заключается в решении проблем, возникающих в процессе обработки металла в ЛПК «печи – стан» и связанных с возможностью снижения удельных энерго- и ресурсозатрат при производстве горячекатаного листа.

Основными энергоносителями в ЛПК «печи – стан» являются топливо (газ) для нагрева металла в печах перед прокаткой и электроэнергия, затрачиваемая на обжатие металла в прокатных клетях. Энергоемкость отечественных ЛПК существенно выше, чем на аналогичных предприятиях в индустриально развитых странах мира, что объясняется, в первую очередь, использованием устаревшего, с точки зрения энергоэффективности, оборудования. Снижение тепловых потерь непосредственно в линии стана позволяет сократить продолжительность нагрева сляба и снизить его температуру на выходе из нагревательной печи, что способствует экономии топлива, или обеспечить экономию электроэнергии за счет проведения прокатки при более высокой температуре. Оптимизация температурнодеформационного режима прокатки позволяет существенно сократить тепловые потерь (и, соответственно, переменные издержки) при производстве горячекатаного листа.

Процесс управления технологической линией «нагрев слябов – горячая прокатка полос» может быть разделен на две стадии: исходную на стройку ЛПК «печи – стан» и ее коррекцию. Исходная настройка должна обеспечить некоторый оптимальный в определенном смысле режим прокатки, а ее параметры определяются заранее. Коррекция исходной настройки, осуществляемая на основе получаемой в процессе прокатки информации, должна обеспечить поддержание оптимального режима прокатки при отклонении параметров процесса от расчетных значений.

Одним из основных принципов создания АСУ технологическими процессами является повышение экономических показателей производства.

По функциональному признаку технологическая линия «нагрев слябов – горячая прокатка полос» может быть разделена на отдельные участки обработки металла, а система управления ЛПК «печи – стан» – на отдельные подсистемы управления ими (рис. 1). Для согласованного функционирования отдельных подсистем необходимо установить возможные варианты реализации управления этими подсистемами, связь между ними и выбрать структуру системы управления, отвечающую требованиям максимальной эффективности.

В работе проанализированы для каждой подсистемы цель управления, конструктивные и технологические ограничения и локальные критерии оптимальности, которые могут иметь место для различных производственных ситуаций. Показано, что с учетом основных статей расходов в ЛПК «печи – стан» при выборе глобального критерия оптимальности следует отдать предпочтение исходной настройке системы в целом в соответствии с критерием минимальных суммарных удельных (на единицу массы выпускаемой металлопродукции) затрат на нагрев и прокатку металла. При этом необходимо учитывать, что критерии оптимальности при исходной настройке отдельных подсистем могут отличаться между собой, а также изменяться в зависимости от сложившейся производственной ситуации и состава оборудования. Следует также обеспечить четкую координацию всех подсистем технологической линии с учетом их пропускной способности.

Известные системы управления температурно-скоростным режимом горячей прокатки полос осуществляют регулирование температуры нагрева металла в нагревательных печах, изменение скорости и толщины на различных участках технологической линии, а также принудительное межклетевое охлаждение металла в чистовой группе клетей. Управление осуществляется как в функции основных возмущающих воздействий (температуры и толщины раската), так и в функции отклонения контролируемых параметров прокатки (температуры и толщины полосы на выходе из стана, усилий прокатки в клетях чистовой группы). В наиболее совершенных системах используется косвенный метод измерения температуры металла в чистовых клетях, а также принцип комбинированного регулирования по возмущению и отклонению параметров прокатки и адаптивная настройка заложенных в вычислительный блок алгоритмов.

Функционирование современных алгоритмов и систем управления ос новано на прогнозировании параметров технологического процесса при изменении тех или иных возмущающих и управляющих воздействий. Для выбора оптимальных режимов прокатки необходимо исследовать основные связи и потоки, имеющие место в технологической линии «нагрев металла – горячая прокатка полос». Одним из наиболее эффективных методов выявления таких связей, анализа и синтеза алгоритмов и систем управления является моделирование объектов управления. Рассмотрена классификация математических моделей, применяемых в теории и практике листопрокатного производства. Показано, что методы имитационного моделирования могут быть использованы для прогноза параметров исходной настройки систем оптимального управления температурноскоростным режимом горячей прокатки полос.

В последующих главах диссертации разрабатываются новые модели, методы и системы оптимального управления температурно-скоростным режимом прокатки, обеспечивающие максимальное использование скоростных возможностей стана, высокое качество проката, а также снижение энергоемкости современных ЛПК.

Во второй главе диссертации поставлена и решена задача разработки математической модели формирования температуры металла в линии ШПСГП, приведены результаты экспериментального исследования принудительного межклетевого охлаждения полосы на действующем прокатном стане, проведена оценка точности разработанной модели.

Определение температуры полосы в клетях стана, характера и законов ее изменения необходимо для расчета энергосиловых параметров прокатки, проектирования и конструирования оборудования стана и построения алгоритмов управления процессом, закладываемых в АСУ.

В условиях прокатки сравнительно тонких полос часто нецелесообразно рассматривать распределение температуры по толщине, в связи с чем прокатный стан представляют как объект с сосредоточенными параметрами. В этом случае усредняются все входящие в расчет величины (в том числе и температура) по сечению полосы, а для определения температуры металла в различных точках стана используется нераспределенная модель. Такое допущение не отражается существенно на конечной точности расчета, если в уравнения теплового баланса подставлять величины теплофизических констант, полученные в результате эксперимента. При этом удается повысить точность решения с помощью нераспределенной модели и компенсировать в среднем отклонения расчетных результатов от экспериментальных.

С учетом изложенного разработана и использована методика, основанная на расчете средней по толщине (среднемассовой) температуры металла в линии чистовой группы ШПСГП. При разработке методики учитывались все основные составляющие теплового баланса металла при движении через стан: естественные потери тепла полосой в межклетевых промежутках за счет излучения и конвекции, отдачу тепла при соприкос новении с валками, повышение теплосодержания полосы за счет работы пластической деформации металла в клетях. При принудительном межклетевом охлаждении полосы учитывалась также отдача тепла охлаждающей воде. Остальными составляющими теплопотерь (отдача тепла падающей с элементов стана воде, снижение температуры в результате контакта с роликами рольганга и другими деталями стана, реизлучение настильных плит рольгангов и др.) обычно пренебрегают или учитывают для каждого конкретного стана соответствующим выбором величин теплофизических констант.

При разработке методики расчета среднемассовой температуры металла за основу принят предложенный в работах А.Б. Челюсткина, Ю.Д.

Железнова, Б.А. Цифриновича и др. подход к расчету изменения среднемассовой температуры по длине полосы при ее движении через стан, обобщающий результаты многочисленных исследований отечественных и зарубежных авторов и подтвержденный результатами экспериментальных исследований на станах 1700 КарМК и 2000 НЛМК. Принято, что результирующий теплообмен при движении полосы через чистовую группу представляет собой непрерывный процесс охлаждения металла при движении вдоль оси прокатки с конечным числом дискретных неподвижных точек (прокатные клети), в которых расположены тепловые источники (стоки) и где благодаря тепловому взаимодействию валков и металла происходит практически мгновенное изменение теплосодержания металла.

Процесс охлаждения полосы по длине имеет два аспекта рассмотрения. С одной стороны – это общее падение температуры полосы при ее движении от клети к клети (охлаждение «по длине стана»), с другой – снижение температуры всех последующих точек полосы, начиная от головной точки, по мере продвижения через любое сечение стана (охлаждение «по длине полосы»). Такое разделение имеет конкретный технологический смысл. Так, охлаждение по длине стана определяет общий уровень температуры металла, в то время как следствием охлаждения по длине полосы является величина температурного перепада от головной к хвостовой ее части. Оба явления представляют собой две стороны единого процесса охлаждения полосы и имеют место одновременно при движении полосы через стан.

При моделировании условий принудительного межклетевого охлаждения полосы изменение среднемассовой температуры раската описано в виде зависимости, полученной на базе уравнения теплообмена Ньютона при равномерном начальном распределении температуры по толщине полосы и граничных условиях третьего рода. С использованием широко распространенного при расчете охлаждения толстых и тонких полос приема условия нерегулярного нестационарного теплового режима при этом описаны уравнениями квазирегулярного режима с параболическим распределением температуры по толщине полосы.

С учетом всех вышеперечисленных составляющих теплового баланса металла процесс изменения температуры полосы в K-клетевой чистовой группе стана описывается K системами уравнений вида:

Lai k1ik2i dl + 1 Tai = - 273, S(V ) (Ti + 273) Lei k1ik2i dl + 1 Tei = S(V ) (Tai + 273) Lai Lei i 103 dl - (Tai - DiTwi ) - exp- (2) 1 Dicii S(V ) - 273,, Lai Lпр,i- dl k Ti' = k2i + - 273, 1i S(V ) (Te,i -1 + 273) Le,i - k3i сi Hi Ti = Ti' - (Ti' - Tвалi)+ k4i иi lg Hi + hi hi где Ti', Ti, Tai, Tei – текущее значение температуры полосы, соответственно, на входе и выходе из i-ой клети чистовой группы, на входе в зону o принудительного охлаждения и на выходе из нее, C ; Twi, Tвалi – соответственно, температура охлаждающей воды и средняя температура валo ков i-ой клети, C ; с – время соприкосновения металла с валками в очаге деформации, с; k1-k4 – коэффициенты, определенные теплофизическими свойствами металла, режимом обжатий и маркой стали на соответствующих участках чистовой группы; Lai, Lei, Lпрi – соответственно, расстояние от i-ой клети до зоны принудительного охлаждения и выхода из нее, длина межклетевого промежутка, м; S(V) = hiVi – относительный (на единицу ширины полосы) секундный расход металла в стане, мм м/с ; Vi – скорость полосы в i-ом межклетевом промежутке, м/с; Hi, hi – толщина полосы, соответственно, на входе и выходе i-ой клети, мм; i,ci – плотность и удельная теплоемкость прокатываемого металла, соответственно, кг Дж, ; Di – коэффициент массивности; i – коэффициент теплооткг K м Вт дачи от полосы к воде, ; l – текущая длина, м; иi – истинное сом2 K противление металла деформации при конкретных температурноскоростных условиях прокатки, МПа.

Величина истинного сопротивления металла деформации при конкретных температурно-скоростных условиях прокатки определялась с учетом остаточного упрочнения на основании полученной в работе зависимости:

иi = i + KДi кi, МПа, где i – величина сопротивления металла деформации при конкретных температурно-скоростных условиях прокатки; к,i – остаточное упрочнение металла на входе в i-ую клеть, МПа; KДi – коэффициент, учитывающий условия деформации металла в i-ой клети.

В работе получены зависимости:

a+bTi -к,i = (и,i-1 - 0,i-1) е, c K = + d, Д ln(1 + ) где 0,i-1 – статический предел текучести металла в (i-1)-ой клети, МПа;

o Ti-1 – температура металла на выходе из (i-1)-ой клети, C ; – относительное обжатие металла в клети; – время разупрочнения металла в межклетевом промежутке, с; значения эмпирических коэффициентов a, b, c и d определены в работе для малоуглеродистых сталей.

Для повышения точности разработанной методики (2) предложено корректировать коэффициент массивности Di по формуле:

Di = 1 + di, (3) где di – функция геометрических и теплотехнических параметров прокатываемой полосы; – коэффициент коррекции, позволяющий минимизировать погрешность расчета среднемассовой температуры металла при использовании методики (2).

Оценка точности расчета среднемассовой температуры полосы по формулам (2), (3) выполнена в сравнении с разработанной в Московском институте стали и сплавов под руководством В.П. Полухина и В.Н. Хлопонина распределенной математической моделью, позволяющей определять изменение температуры по толщине полосы. Апробация модели в процессе исследования ряда действующих и проектируемых ШПСГП показала, что она достаточно точно отражает процесс прокатки полос в чистовой группе клетей. Высокая точность распределенной модели позволяет принять ее условно точной и использовать в качестве эталона при проверке адекватности нераспределенной модели, а также для исследования изменения температуры по толщине полосы при прокатке с принудительным охлаждением.

Показано, что предельная погрешность в определении по формулам (2), (3) среднемассовой температуры конца прокатки полосы в процессе ее принудительного межклетевого охлаждении при = 0,5 составляет в среднем по всему сортаменту прокатываемых полос 6-8°С, что свидетельствует об адекватности математической модели (2) и возможности ее использования для исследования температурно-скоростного режима прокатки в чистовой группе клетей с принудительным межклетевым охлаждением.

Для определения эффективности принудительного охлаждения металла на действующем объекте и экспериментального подтверждения адекватности разработанной методики расчета среднемассовой температуры раската проведено экспериментальное исследование принудительного межклетевого охлаждения полосы на ШПСГП 1700 КарМК при непосредственном участии автора. Установки струйного и ламинарного охлаждения располагали в различных межклетевых промежутках чистовой группы стана. В процессе исследования в соответствии с методом пассивного эксперимента регистрировали уровни следующих факторов: измеряли температуру прокатываемого металла на входе и выходе чистовой группы, контролировали скорость прокатки и режимы обжатий в чистовых клетях.

Осуществляли также межклетевое охлаждение при прокатке отдельных полос по специальному режиму, при котором охлаждающая установка включалась на определенный промежуток времени и затем выключалась. Это позволило получить на диаграммах изменения температуры четко выраженные участки от действия принудительного охлаждения и оценить величину коэффициента теплоотдачи. В соответствии с методом активного эксперимента в качестве управляемой переменной (фактора) принят измеряемый в процессе исследования удельный расход воды. Остальные параметры приняты статистически незначимыми.

Всего было исследовано около 400 полос толщиной 1,5-10,0 мм из малоуглеродистых марок стали. Прокатку проводили на постоянной скорости и с ускорением. Результаты эксперимента обрабатывали методами математической статистики. Для использованных в эксперименте установок построены зависимости = f(Gуд):

= 51Gуд на участке 0 Gуд 32, (4) 3 / = 51Gуд - 4,26(Gуд - 32) на участке 32 Gуд 100. (5) С использованием уравнений (2)-(5) при = 0,5 в формуле (3) проведен расчет температуры конца прокатки исследованных профилеразмеров при широком варьировании скорости прокатки. Сопоставление кривых распределения температуры по длине полос показало, что разница между расчетными и экспериментальными данными не превышает 5°С, что свидетельствует об адекватности разработанной методики расчета температуры (2) реальному процессу при = 0,5 и полученных величинах .

С помощью распределенной математической модели, разработанной в МИСиС, исследовали изменение температуры по толщине полосы на различных участках чистовой группы стана. Отмечено, что при интенсивном теплообмене раската с охлаждающей водой в межклетевых промежутках возникает значительная неравномерность распределения температуры по толщине раската, которая к моменту входа в последующую клеть успевает снизиться и составляет, в зависимости от толщины раската, от 5-10°С для последних межклетевых промежутков до 80-90°С для первых межклетевых промежутков. При этом неравномерность распределения температуры по толщине раската на выходе из последних клетей чистовой группы при прокатке с принудительным охлаждением и без него практически одинакова. Последнее объяснено имеющей место отрицательной обратной связью в системе «раскат – прокатные валки».

С помощью разработанной методики (2) проведено моделирование динамики изменения среднемассовой температуры металла в чистовой группе стана при различных скоростных режимах прокатки и условиях охлаждения. Показано, что при прокатке полосы с переменной (возрастающей) скоростью принудительным межклетевым охлаждением необходимо обеспечивать практически равномерную интенсивность нарастания требуемого коэффициента теплоотдачи по мере прокатки полосы. При прокатке полосы на постоянной (максимальной) скорости по мере прохождения полосы значения коэффициента теплоотдачи необходимо снижать, компенсируя остывание в этом случае хвостовых участков полосы на промежуточном рольганге.

В третьей главе сформулирована задача оптимального управления температурно-скоростным режимом прокатки полос в чистовой группе клетей с принудительным межклетевым охлаждением. Разработаны принципы и алгоритмы оптимального управления температурно-скоростным режимом прокатки с принудительным межклетевым охлаждением. Разработаны методики определения возможности изменения температуры полосы в чистовой группе клетей и максимально допустимой скорости прокатки тонких и толстых полос с принудительным межклетевым охлаждением, а также методика косвенного определения температуры металла в прокатных клетях.

В условиях оптимизации температурно-скоростного режима прокатки в чистовой группе с использованием принудительного охлаждения целевую функцию можно представить в виде:

Lпол * I = c1I1 + c2I2 - c3I3 = c1 Tкп - Tкп(l)dl + Lпол (6) ц ц 1 q + c2 уд()Fd - cG V()d.

ц 0 ц * Здесь Tкп и Tкп(l) – заданное и текущее значения температуры конца прокатки по длине полосы l; Lпол – длина полосы; ц – время цикла; Gуд() – текущее значение удельного расхода воды, определяемого в функции требуемого коэффициента теплоотдачи; F – суммарная площадь охлаждения металла в межклетевых промежутках; q – погонная масса полосы;

V() – текущее значение скорости прокатки; c1 - c3 – весовые коэффициенты.

Величина I1 определяет качество управления, то есть характеризует среднее отклонение температуры от заданного значения на единицу длины полосы. Величины I2 и I3 определяют эффективность управления; при этом I2 – среднечасовой расход воды при принудительном охлаждении, I– среднечасовая производительность чистовой группы стана Q.

Оптимизация температурно-скоростного режима прокатки с принудительным охлаждением достигается путем выбора управляющего воздействия, обеспечивающего минимум функционала I при следующих ограничениях:

* Tкп - Tкп(l) , (7) Gуд() Gуд.доп, (8) V() Vмакс, (9) a aмакс, (10) где – максимально допустимое отклонение температуры полосы от заданного значения; Gуд.доп – максимально возможное по конструктивным соображениям значение удельного расхода воды, соответствующее максимально допустимому значению коэффициента теплоотдачи доп, которое могут обеспечить установки принудительного межклетевого охлаждения; Vмакс и aмакс – максимально возможные для стана скорость прокатки и величина ускорения.

Оценка оптимальности процесса управления температурноскоростным режимом прокатки полос в чистовой группе ШПСГП иллюстрируется рис. 2, на котором представлена взаимосвязь трех составляющих целевой функции при различных температурно-скоростных режимах прокатки. При этом величина Q ограничена сверху максимально возможным для конкретных полос значением Qмакс, соответствующим мгновенному переходу от заправочной Vз к максимальной Vмакс скорости после заправки полосы в моталку.

Можно видеть, что при принудительном охлаждении более толстой полосы (рис. 2б, кривая Б) величина I1 удовлетворяет ограничениям при изменении производительности стана от точки 1 до точки 2, а затем резко увеличивается, что объясняется достижение удельным расходом воды своего максимального значения в точке 2. Следовательно, производительность стана при использовании принудительного межклетевого охла ждения может быть увеличена лишь до определенного предела, зависящего от параметров прокатки и конструкции установок принудительного охлаждения. Чтобы избежать нестабильности температуры конца прокатки по длине полосы, необходимо заканчивать разгон стана в момент достижения максимально допустимого удельного расхода воды Gуд.доп и зависящего от него коэффициента теплоотдачи от полосы к охлаждающей воде доп (точка 2 на рис. 2б) и продолжать прокатку на постоянной скорости, достигнутой в момент окончания разгона стана, или со сглаживающим ускорением, позволяющим стабилизировать температуру по длине полосы, поддерживая при этом величину коэффициента теплоотдачи равной доп.

Q, т/ч Q, т/ч Qмакс Qмакс 870 8830 8А Б В А Б В Б В А Б В 790 77750 7а 710 77661 б 66I2, м3/ч I2, м3/ч I1,С I1,С 60 40 20 0 400 800 60 40 20 0 400 8Рис. 2. Графическая интерпретация оценки оптимальности процесса управления температурно-скоростным режимом прокатки полос в чистовой группе: а – полоса 2,0x1250 мм длиной 735 м, Vз = 8,9 м/с, Vмакс = 16,м/с; б – полоса 3,0x1030 мм длиной 450 м, Vз = 7,2 м/с, Vмакс = 16,0 м/с; А – прокатка без принудительного охлаждения; Б, В – прокатка с принудительным охлаждением; 1 – точка, соответствующая прокатке со сглаживающим ускорением; 2 – точка, соответствующая достижению максимального удельного расхода воды Целевая функция (6) может быть упрощена, если принять во внимание, что вплоть до достижения допустимых значений доп и Gуд.доп температура конца прокатки поддерживается практически постоянной на всей длине полосы, а изменение величины I2 для отдельно взятой полосы, как показал анализ, незначительно влияет на величину I. Условием оптимальности процесса в этом случае будет:

ц q I' = I3 = (11) V()d max ц с учетом ограничений (7)-(10).

Производительность стана зависит от величин заправочной и максимальной скоростей прокатки и величины ускорения стана. Поскольку ве* личину Vз обычно выбирают исходя из требуемой температуры Tкп переднего конца полосы, для выполнения условия (11) необходимо определить значения Vмакс и a, прокатка с которыми позволит максимизировать производительность стана, то есть минимизировать цикл прокатки.

Для условий прокатки тонких полос с максимальным для стана 17КарМК ускорением a = 0,5 м/с2 и принудительным охлаждением получена зависимость:

Vмакс = b0 +1,502Vз. (12) Для определения максимальной заправочной скорости при прокатке толстых полос без ускорения с принудительным охлаждением предлагается зависимость:

* Tкп - ( k1h + k2 ) Tч + k3h - k4 - доп(k5h - k6) Vмакс =, (13) k7 - k8h + k9доп где Tч – температура подката на входе в чистовую группу; k1-k9 – эмпирические коэффициенты, значения которых, а также b0 в (12) приведены в работе.

В работе рассмотрены особенности исходной настройки устройств принудительного межклетевого охлаждения и ее коррекции на основе информации, получаемой со стана в процессе прокатки. Исходная настройка устройств принудительного охлаждения включает в себя два последовательных этапа. Задачей первого этапа является определение значений коэффициента теплоотдачи и соответствующих им расходов воды в межклетевых промежутках, позволяющих достичь требуемого уровня температуры конца прокатки и ее распределения по длине прокатываемой полосы при прокатке с интенсивным ускорением. Первый этап исходной настройки выполнен с помощью прогнозирующей математической модели, построенной на основе обработки данных, полученных в результате имитационного моделирования технологического процесса. Для определения закономерностей изменения входного регулируемого параметра , требуемого для стабилизации выходного показателя Tкп на заданном уровне по длине полосы, от входных нерегулируемых параметров Tч, Vз, a, h использованы численные методы расчета с помощью математической модели процесса (2), решая тем самым обратную задачу математического моделирования.

Сформулированы принципы исходной настройки устройств принуди тельного межклетевого охлаждения с помощью прогнозирующей математической модели, основными из которых являются следующие:

1. При прокатке с повышенными ускорениями кривая изменения коэффициента теплоотдачи, требуемого для стабилизации Tкп по длине полосы, качественно должна повторять ход кривой изменения Tкп по длине полосы.

2. Вода должна подаваться на полосу в межклетевых промежутках с момента достижения температуры конца прокатки полосы в процессе ус* корения заданной величины Tкп.

3. Интенсивность нарастания требуемого коэффициента теплоотдачи d по длине полосы при ускорении стана = должна быть пропорциоdl нальной величине ускорения и практически неизменной по длине полосы.

4. По окончании ускорения и прокатке на максимальной скорости значения требуемого коэффициента теплоотдачи должны несколько снижаться по длине полосы, что соответствует уменьшению Tкп при прокатке на постоянной скорости.

С учетом сформулированных выше принципов и физической природы управления температурой металла в чистовой группе клетей прогнозирующая математическая модель для управления установками принудительного межклетевого охлаждения в работе представлена в виде комплекса зависимостей, определяющих условия охлаждения различных участков полосы при различных скоростных режимах. При прокатке с ускорением интенсивность изменения требуемого коэффициента теплоотдачи по длине участка полосы l, прокатанного с повышенным ускорением a, определена следующим образом:

kV = (k0 + - kтпTч )(a - aс)kl, (14) Vз где aс – сглаживающее ускорение, обеспечивающее постоянство Tкп по длине полосы без принудительного охлаждения, м/с2; численные значения настроечного k0, скоростного kV и температурного kтп коэффициентов определены в работе в зависимости от толщины полосы применительно к ШПСГП 1700 КарМК; kl – коэффициент приведения длины участка охлаждения, величина которого определяется из выражения:

kl = lбаз /lохл, (15) где lбаз – принятая при расчетах базовая длина участка охлаждения в каждом межклетевом промежутке, равная 2 м, lохл – истинная длина участка межклетевого охлаждения, м.

Управление установками принудительного межклетевого охлаждения при прокатке толстых полос на постоянной скорости предложено осуществлять на основе зависимости, определяющей величину коэффициента теплоотдачи г, обеспечивающего получение заданного уровня темпера * туры конца прокатки Tкп головной части полосы. Из (13) получено:

* Tкп - ( k1h + k2 )Tч - ( k3 - k4h )Vз + k5h - kг =. (16) k7Vз + k8h - kТочность зависимости (14) оценена [с помощью методики расчета среднемассовой температуры (2)] расчетным путем по характеру изменения температуры конца прокатки при изменении коэффициента теплоотдачи по (14). В работе показано, что максимальный перепад температуры конца прокатки по длине полосы, возникший из-за некоторой неточности зависимости (14), не превышает погрешностей пирометра и методики расчета температуры (2) для различных типоразмеров полос. Это свидетельствует о высокой точности зависимости (14) и нерациональности дальнейшего повышения точности прогнозирующей модели (14), которое может быть достигнуто путем усложнения ее структуры.

При построении прогнозирующей математической модели, представленной в виде комплекса зависимостей (14) и (16), в качестве исходных данных приняты имеющие место на практике значения параметров прокатки (температура и толщина подката, режим обжатий в клетях чистовой группы). В связи с этим задачей второго этапа исходной настройки является предварительное (до начала работы устройств принудительного охлаждения) уточнение прогнозирующей модели на основе информации об отклонениях указанных параметров прокатки от их базового значения.

Второй этап настройки выполняется с помощью передаточных коэффициентов, характеризующих изменение температуры конца прокатки при изменении параметров процесса.

В работе проанализирована возможность изменения температуры конца прокатки при изменении основных факторов, принятых в качестве управляющего воздействия: температуры подката Tч, подаваемого в чистовую группу; скорости полосы V; толщины подката H на входе в чистовую группу; принудительного регулируемого охлаждения полосы в межклетевых промежутках чистовой группы, эффективность воздействия которого на температуру конца прокатки характеризуется коэффициентом теплоотдачи от полосы к воде . Результирующее изменение температуры конца прокатки под воздействием перечисленных факторов определено (допуская в малых приращениях линейность объекта) в виде:

Tкп Tкп Tкп Tкп Tкп = Tч + V + H + . (17) Tч V H Частные производные в выражении (17) представляют собой передаточные коэффициенты, характеризующие возможность управления температурой конца прокатки при изменении соответствующих компонент управляющего воздействия, величина которых на практике определеяется как отношение приращений соответствующих величин:

Tкп Tкп Tкп Tкп KT = ; Kс = ; Kтп = ; Kпо =. (18) Tч V H По аналогии с известными в литературе коэффициентами KT, Kс и Kтп автор ввел понятие коэффициента Kпо, который определяет технологическую возможность снижения температуры конца прокатки при изменении условий принудительного охлаждения (коэффициента теплоотдачи ). В работе показано, что коэффициент Kпо зависит от скорости прокатки и толщины полосы.

В условиях управления величиной Tкп путем изменения Tч, V, H и приращение величины с целью изменения абсолютного уровня температуры конца прокатки на величину Tкп рекомендовано определять по формуле:

Tкп - KT Tч - KсV - KтпH =. (19) Kпо Коррекция исходной настройки устройств принудительного охлаждения осуществляется на основе информации о фактическом распределении температуры конца прокатки по длине полосы (адаптивная настройка прогнозирующей математической модели), а также на основе информации об усилиях прокатки в чистовых клетях (ограничительная коррекция расхода воды в отдельных межклетевых промежутках).

В работе предложен алгоритм адаптивной настройки, заключающийся в подстройке прогнозирующей модели (14), (16) и аналогичный по своей логике действиям оператора чистовой группы стана. Адаптивная настройка реализована на базе простого одношагового адаптивного алгоритма, широко применяемого для коррекции толщины полосы и усилий прокатки. Для улучшения качества управления процессом прокатки тонких полос с интенсивным ускорением предлагается использовать этот алгоритм с целью коррекции величины в (14) для последующей полосы на основании замеров Tкп предыдущей полосы. При этом целесообразно корректировать величину настроечного коэффициента k0 в (14):

Tкп, j + j Kпо, j Lу, j KV, j k0, j +1 = - + Kтп, Tч, + (1 - )k0, j. (20) (a - aс, j) Vз, j j j j Здесь Tкп – отклонение температуры конца прокатки от требуемого значения в момент окончания разгона стана; Lу – длина участка полосы, прокатанного с ускорением и принудительным охлаждением; j – номер полосы; – коэффициент, учитывающий влияние неконтролируемых возмущений и погрешности прогнозирующей модели на процесс прокатки (0 1).

Применительно к управлению межклетевым охлаждением при прокатке толстых полос на повышенной скорости адаптивный алгоритм может быть использован для коррекции величины г в (16):

Tкп, г, j +1 = + (21) г, j j + (1 - )г, j.

Kпо, j Для ограничительной коррекции расхода воды в отдельных межклетевых промежутках в работе предложено использовать информацию от измерителей усилий прокатки в контуре регулирования интенсивности межклетевого охлаждения в чистовой группе клетей. Для улучшения качества регулирования предлагается корректировать интенсивность охлаждения в смежных с рассматриваемой клетью межклетевых промежутках (рис. 3).

i-1 i i+hi-1,Vi-1,Ti-1 hi,Vi,Ti i-i Pi-1 Pi Pi+K,i-1 K,i KPT,i-KPT,i KPT,i+Ti-1 Ti Ti' Ti' Ti' -2 -K,i-1 K,i Рис. 3. Функциональная схема ограничительной коррекции расхода воды. Все обозначения приведены в тексте При чрезмерном охлаждении полосы в отдельных межклетевых промежутках возможно превышение усилиями прокатки в клетях допустимых значений и в связи с этим нежелательное изменение профиля и формы полосы. Для предотвращения этого явления предлагается одновременно (для каждого сечения полосы) изменять расход воды G в (i-1)-ом и i-ом межклетевых промежутках в функции отклонения усилия прокатки в i-ой клети.

При превышении усилием прокатки в i-ой клети допустимого значения на величину Pi необходимо сократить расход воды и, соответственно, увеличить температуру в (i-1)-ом межклетевом промежутке на величину Ti' = -Pi K, -1 PT,i где KPT,i – передаточный коэффициент, характеризующий взаимосвязь усилия прокатки и температуры металла в клети. Для стабилизации температуры металла в (i+1)-ой клети предложено повысить расход воды и, соответственно, уменьшить температуру в i-ом межклетевом промежутке на величину Ti'' = -Ti' K,i, -где K,i – передаточный коэффициент, характеризующий трансформацию отклонения температуры в i-ой клети (снижение отклонения температуры на выходе из клети по сравнению с ее входом).

Значения коэффициентов KPT,i и K,i для малоуглеродистых марок стали определены в работе.

Суммарное изменение температуры в i-ом межклетевом промежутке в момент времени t (рис. 3) составит:

Ti (t) = Ti' (t) + Ti'' (t - i ), где i – время транспортного запаздывания от (i-1)-го до i-го межклетевого промежутка, зависящее от скорости прокатки в (i-1)-ой (Vi-1) и в i-ой (Vi) клетях.

Требуемое изменение коэффициента теплоотдачи от полосы к воде , определяющего интенсивность межклетевого охлаждения, i = TiK,i, где K,i – передаточный коэффициент, характеризующий изменение температуры металла при изменении коэффициента теплоотдачи от полосы к воде .

Потребное изменение расхода воды G = f() при этом определяется по результатам эксперимента.

Для совершенствования регулирования температуры и толщины металла в реальном масштабе времени автором разработана методика косвенного определения температуры металла в прокатных клетях. Реализацию косвенного определения температуры металла в чистовых клетях предложено осуществлять при измерении усилий прокатки и положения нажимных устройств в двух смежных клетях на основе зависимости:

Pi-1 Pi - K Si - Kh,i Si-1 + S,i Mк,i-1 Pi - K Si - Kh,ihi-S,i Ti = =, KT,i KT,i где Ti, Pi и Si – соответственно, изменение температуры, усилия прокатки и перемещение нажимного устройства в i-ой клети; hi – изменение продольного профиля (разнотолщинности) полосы на выходе (i-1)-ой клети и, следовательно, на входе в i-ую клеть; KTi, Khi и KSi – передаточные коэффициенты; Mk,i-1 – модуль жесткости (i-1)-ой клети.

В четвертой главе решается задача разработки моделей и методов энергосберегающего управления горячей прокаткой полос. Формализована задача энергосберегающего управления, разработаны принципы исходной настройки и ее коррекции для ЛПК «печи – стан».

Для решения задач ресурсо- и энергосбережения при создании АСУТП металлургического производства автором разработана имитационная система, охватывающая участки нагрева металла и его прокатки на листовых станах (с различными технологическими схемами и составами оборудования). Для синтеза системы разработаны специальная методика имитационного моделирования и принципы формирования имитационных систем, ориентированные на решение задач анализа и синтеза вариантов автоматизированных технологических комплексов современного металлургического производства. С использованием принципов декомпозиции систем управления выделены 3 стадии моделирования листопрокатного комплекса:

1) моделирование энергетических и геометрических параметров металла при его нагреве в методической печи и прокатке в отдельно взятой клети;

2) моделирование различных режимов нагрева и прокатки металла на отдельных участках технологической линии «печи – стан»;

3) моделирование оптимального управления технологической линией «печи – стан» с использованием методологии системного анализа.

В качестве элементарного звена принята прокатная клеть с прилегающим к её входу промежутком. Для первой клети черновой группы, ближайшей к нагревательным печам, этим промежутком является печной рольганг, для первой клети чистовой группы – промежуточный рольганг, для остальных клетей – межклетевые рольганги.

Для определения параметров элементарного звена использована разработанная методика расчета температуры (2), представляющая собой систему алгебраических и дифференциальных уравнений, описывающих основные процессы формоизменения и теплопередачи при изменении температуры металла на входе звена, толщины и скорости раската на входе и выходе звена. Выходным параметром является температура металла на выходе звена. Система дополнена специфическими формулами, определяющими энергетическое состояние звена при изменении параметров прокатки (усилия, моменты и мощность прокатки). Моделирование нагрева металла в печи и расчет технико-экономических показателей нагрева и прокатки металла выполнены с использованием методики, разработанной в ИПУ РАН под руководством А.Г. Бутковского и С.А. Малого.

В процессе второй стадии моделирования в качестве объекта моделирования энергосберегающих режимов нагрева и прокатки металла рассмотрена часть технологической линии, включающую нагревательные печи и черновую группу клетей. В формализованном виде черновая группа клетей представлена в виде последовательного соединения k звеньев, каждое из которых характеризуется фазовым вектором x = (x1, x2, …, xn) (22) n-мерного фазового пространства. Координаты вектора фазового состояния i-го звена – геометрические, теплотехнические и энергосиловые параметры прокатки, которые должны подчиняться условию фазового ограничения x , где множество – совокупность допустимых фазовых состояний i-го звена.

Управление процессом состоит из совокупности управлений для каждого i-го звена (прокатной клети):

u = (u1, …, ui, …, uk), (23) а управляющие воздействия должны принадлежать допустимой области управлений u U.

Область допустимых управлений в клетях определена ограничениями на усилия и моменты прокатки, мощность главного привода клетей, а также условиями захвата металла валками и длиной межклетевых рольгангов.

К управляющему воздействию относится также изменение температуры нагрева сляба Tсл, ограниченной сверху условиями оплавления металла в печи, а снизу – возможностью безаварийной прокатки недостаточно нагретого металла.

Целью управления является расчет температуры нагрева сляба в печи Tсл путем выбора допустимых управляющих воздействий u в каждом i-ом звене с учетом ограничений, накладываемых на координаты вектора фазового состояния звена. Критерий оптимальности представлен в виде суммарных удельных (на единицу массы металла) затрат на нагрев и прокатку металла:

k Q = Z + ( xi, ui ), (24) i =где Z = f (Tсл, Hсл, B ) – удельные затраты на нагрев металла и его потери вследствие угара в печи; ( xi, ui ) – удельные затраты на электроэнергию в i-ом звене, вектор фазового состояния которого x определен в (22), а управляющее воздействие u определено в (23).

С учетом изложенного, оптимальными будут такие управления Tсл и u, которые обеспечивают минимум функционала (24).

Для моделирования энергосберегающего управления с использованием метода покоординатного спуска разработана специальная итеративная процедура, обеспечивающая улучшение целевой функции (с учетом принятых ограничений) на каждом из k этапов расчета. Полученная в результате моделирования последовательность решений, минимизирующая критерий оптимальности (24), является оптимальной стратегией управления для энергосберегающего режима и представляет собой распределение толщин на выходе каждой клети h = (h1, …, hi, …, hk) и оптимальную по критерию (25) температуру нагрева сляба в печи Tсл.

Анализ результатов моделирования показал, что для каждого типораз мера прокатываемого металла (по толщине сляба Hсл и подката Hп, ширине сляба B) может быть определена область допустимых управлений, схематично представленная на рис. 4а. В координатах (Tп, Tсл) эта область ограничена треугольником, сторона ab которого соответствует прокатке с максимально возможной для данного типоразмера температурой нагрева сляба Tсл, сторона ac – прокатке с минимально возможной Tсл, а сторона bc – максимально возможной Tсл по условиям оплавления металла в печи max Tсл. Иными словами, каждому типоразмеру соответствует некоторая область изменения Tп и Tсл, внутри и на границах которой может быть осуществлена прокатка, а вне ее пределов прокатка данного типоразмера невозможна.

Tсл Tсл max b c max Tсл Tсл min min a Tсл Tсл а б Tпmin a b Tпmax Tп Рис. 4. Зависимость оптимальной температуры нагрева сляба Tсл от температуры подката Tп (а) и соотношения цен на электроэнергию и топливо (б) Показано (рис. 4а), что для определенного типоразмера металла имеют место две экстремальные точки. Первая из них определяется координаmin min min тами ( Tп, Tсл ). При нагреве сляба до температуры Tсл < Tсл прокатка в черновой группе невозможна из-за перегрузки клетей. Вторая точmax max ка с координатами ( Tп, Tсл ) определяет максимально возможную max температуру подката Tп, которая может быть обеспечена при нагреве max сляба до температуры Tсл. Эта точка находится на рис. 4а пересечением зависимости Tсл = f(Tп), соответствующей прокатке с минимально возможной Tсл, и максимально возможной по условиям оплавления металла max температуры сляба Tсл (точка c на рис. 4а).

В работе выявлена закономерность изменения энергетических расходов в зависимости от соотношения цен на электроэнергию Цэ и топливо Цт. В соответствии с этой закономерностью для каждого типоразмера прокатываемого металла на рис. 4б представлена зависимость температуры нагрева сляба Tсл, обеспечивающей минимальные суммарные энергозатраты на нагрев и прокатку металла при заданной температуре подката * Tп, от соотношения цен = Цэ/Цт. При изменении в диапазоне a < < b минимум энергозатрат обеспечивается минимизацией функционала (24). На участках < a и > b температура сляба достигает, min max соответственно, минимального Tсл и максимального Tсл значений (см. рис. 4б). Режим управления на участке < a называется топливосберегающим и обеспечивает минимум удельных затрат на топливо при нагреве металла, а на участке > b – обеспечивает минимум удельных затрат на электроэнергию при прокатке металла и называется электросберегающим. Показано, что в настоящее время соотношение цен таково, что минимум суммарных удельных затрат на нагрев и прокатку металла обеспечивает топливосберегающий режим.

Для реализации третьей стадии моделирования листопрокатного комплекса решена задача моделирования энергосберегающих режимов для оптимального управления технологической линией «печи – стан».

Критерий оптимальности энергосберегающего управления исходной настройкой ЛПК «печи – стан» представлен в виде минимума суммарных удельных затрат на нагрев и прокатку металла:

Зт + Зэ + Зок min.

Здесь Зт = ЦтРт, Зэ = ЦэРэ, Зок = ЦокРок, где Зт и Рт – затраты и расход топлива в нагревательных печах; Зэ и Рэ – затраты и расход электроэнергии в прокатных клетях; Зок, Цок и Рок – затраты, цена и расход металла, ушедшего в окалину при его нагреве в печах.

Область допустимых управлений определена ограничениями Xji на энергосиловые и геометрические параметры прокатных клетей xji:

x X, ji ji где i – номер клети (i = 1, 2, …, k); j – номер контролируемого параметра (j = 1, 2, …, n); k – количество клетей; n – количество контролируемых параметров i-ой клети.

Автором предложена классификация энергосберегающих режимов исходной настройки клетей по цели управления. В работе показано, что в процессе обработки металла в ЛПК «печи – стан» могут быть реализованы следующие варианты энергосберегающего режима исходной настройки клетей:

1. Топливосберегающий режим. Может быть реализован в черновых и чистовых клетях для минимизации тепловых потерь. Обеспечивает минимальный расход топлива и угара металла в нагревательных печах.

2. Электросберегающий режим. Может быть реализован в черновых и чистовых клетях для обеспечения минимального расхода электроэнергии в главных приводах прокатных клетей.

3. Режим полной загрузки. Может быть реализован для обеспечения полной загрузки клетей группы по какому-либо параметру (xji = Xji). Предназначен, в основном, для черновой группы клетей, так как чистовая группа не может быть полностью загружена по технологическим соображениям.

4. Режим равномерной загрузки. Может быть реализован в черновых и чистовых клетях для обеспечения равномерной загрузки всех клетей группы по какому-либо из наиболее значимых параметров, например, усилию прокатки Pi в каждой i-ой клети.

5. Режим контролируемой прокатки. Может быть реализован в черновых и чистовых клетях для обеспечения заданного значения температуры металла на входе и выходе соответствующей группы клетей.

Все вышеперечисленные режимы целесообразно оценивать сравнением с режимом прокатки с фиксированными обжатиями. Этот режим не является энергосберегающим и в настоящее время реализуется в черновых и чистовых клетях в соответствии с технологической инструкцией на нагрев и прокатку металла.

При исходной настройке технологической линии «нагрев металла – черновая прокатка полос» температура металла в ключевых точках может изменяться в определенных пределах:

min max min max Tсл Tсл Tсл, Tп Tп Tп, (25) min min где Tсл, Tп – минимальные значения Tсл и Tп, обеспечение которых max max происходит без перегрузки оборудования стана; Tсл, Tп – максимально возможная по условиям оплавления металла Tсл и соответствующая ей Tп.

Основные показатели энергосберегающих режимов прокатки пред* * ставлены в табл. 1, где Tсл, Tп – заданные значения Tсл и Tп.

* В работе показано, что при заданном значении Tп топливосберегающий режим обеспечивает минимальные потери тепла в технологической линии «нагрев металла – черновая прокатка полос», минимизируя тем самым Tсл и суммарные затраты на топливо и ушедший в окалину металл при его нагреве в печах (при существующем соотношении цен на электроэнергию и топливо); его реализация обеспечивается перераспределением загрузки в сторону последних клетей.

Электросберегающий режим требует наиболее высокого уровня тем пературы раската, снижая тем самым загрузку электропривода и минимизируя затраты на электроэнергию в прокатных клетях (при этом Tсл не должна превышать максимально возможную по условиям оплавления меmax талла температуру нагрева слябов Tсл ). Реализация этого режима обеспечивается перераспределением загрузки в сторону первых клетей.

Таблица 1. Оптимальные (в соответствии с определенными критериями) режимы прокатки и соответствующие им целевые функции Дополнительные Режим Целевая функция условия * Топливосберегающий Зт min Tп = Tп * Электросберегающий Зэ min Tп = Tп min min Полная загрузка клетей xji = Xji Tп = Tп, Tсл = Tсл * Равномерная загрузка клетей Pi = const Tп = Tп * * Контролируемая прокатка Зэ min Tп = Tп, Tсл = Tсл Доказано, что при полной загрузке клетей будут иметь место миниmin min мальные значения Tп и Tсл (точка a на рис. 4а). Режим исходной настройки с полной загрузкой клетей черновой группы соответствует минимальному расходу топлива и угара металла в печах, однако его особенностью является однозначное соответствие Tсл и Tп, обеспечение которых происходит без перегрузки оборудования стана. При существующем в настоящее время соотношении цен = Цэ/Цт рассмотренный режим (с учетом приведенной выше особенности) обеспечивает минимальные суммарные затраты на нагрев и прокатку металла.

Реализация режима прокатки с равномерной загрузкой клетей обеспечивает равномерность распределения усилий прокатки во всех клетях черновой группы.

Режим контролируемой прокатки подразумевает нагрев сляба в печи * до определенной заданной температуры Tсл. Очевидно, что в этом случае снижать затраты на топливо и угар металла не представляется возможным из-за невозможности изменения Tсл. Энергосбережение для указанного режима заключается в перераспределении обжатий по клетям таким образом, чтобы обеспечить заданную температуру подката на выходе черновой * группы клетей Tп при минимальном расходе электроэнергии в прокатных клетях.

Графическая интерпретация различных режимов исходной настройки клетей представлена на рис. 5.

d e c f a Tсл b B Tп Рис. 5. Графическая интерпретация различных режимов исходной настройки клетей Пространство возможных состояний параметров прокатки ограничено многогранником abcdef. Параметры прокатки, лежащие на грани abcd, соответствуют топливосберегающему режиму, а лежащие на грани abfe – электросберегающему режиму. Грань cdef характеризует ограничение температуры нагрева металла в печи. Ребро ab отображает режим полной загрузки всех клетей черновой группы. Таким образом, для каждой точки множества (B, Tп, Tсл), заключенного в многограннике abcdef, может быть рассчитана исходная настройка режима обжатий, обеспечивающая выбранные координаты параметров прокатки. Реализация энергосберегающего режима исходной настройки обеспечивает оптимальный режим обжатий в прокатных клетях в соответствии с выбранным критерием оптимальности при условии нагрева слябов в печах до рекомендуемой температуры нагрева Tсл. Если же реальная температуры нагрева сляба по тем или иным причинам отклоняется от уставки Tсл, температура раската в клетях не будет соответствовать рассчитанным значениям, что может привести к отклонению температуры подката на выходе группы клетей и даже к перегрузке клетей.

Коррекция исходной настройки в реальном масштабе времени может быть осуществлена путем перераспределения обжатий в отдельных клетях на основе косвенного определения температуры металла по измерен ным энергосиловым параметрам прокатки.

Для коррекции исходной настройки, в соответствии с принципами, разработанными автором совместно с сотрудниками НПО «Черметавтоматика» и Института проблем управления, черновая группа условно разбивается на ряд областей управления, в каждую из которых входят три клети: i – измерительная, (i+1) – регулирующая, (i+2) – контролирующая.

Для первой области i-ая клеть – это печь, для последней области (i+2)-ая клеть – последняя клеть черновой группы.

Температура металла в клети определяется косвенным образом на основе измеренного значения мощности (либо усилия) прокатки. Регулирование осуществляется при отклонении измеренной косвенным образом температуры в i-ой клети от расчетного значения, определенного при исходной настройке. Расчет корректирующего воздействия для нажимного устройства (i+1)-ой клети с целью изменения толщины раската на ее выходе осуществляется таким образом, чтобы на выходе (i+2)-ой клети получить минимально возможное отклонение температуры металла от расчетного значения при неизменной (в пределах допуска) толщине раската на выходе этой клети. Регулирование осуществляется с учетом приведенных выше ограничений, используемых при исходной настройке, а также дополнительных ограничений на величину и скорость перемещения нажимных винтов.

В пятой главе разработаны алгоритмы оптимального управления ЛПК «печи – стан», определена эффективность оптимизации температурноскоростного режима горячей прокатки полос как при использовании принудительного межклетевого охлаждения, так и при реализации энергосберегающего управления ЛПК «печи – стан».

Для непосредственного управления установками принудительного межклетевого охлаждения при прокатке в чистовой группе клетей тонких полос с интенсивным ускорением предложены алгоритмы расчета значения требуемого коэффициента теплоотдачи:

(l) = Lр - при прокатке с ускорением, (26) (l) = макс - ' Lп при прокатке на максимальной скорости, (27) где Lр и Lп - текущая длина участков полосы, прокатываемых, соответственно, с ускорением и на максимальной скорости; - приращение величины коэффициента теплоотдачи, определяемое по формуле (19) и обеспечивающее снижение температуры конца прокатки полосы от рассмотренного уровня до уровня Tкп ее переднего конца; макс - максимальное значение требуемого коэффициента теплоотдачи, достигаемое в момент окончания ускорения; ' - интенсивность снижения по мере прокатки полосы на постоянной (максимальной) скорости, величина которой для ШПСГП 1700 КарМК приведена в работе.

Показано, что с использованием алгоритмов (26), (27) представляется возможным для условий прокатки с повышенным ускорением и принудительным охлаждением на стане 1700 КарМК обеспечить отклонение Tкп по длине полосы не более 8-10°С.

Предложена обобщенная температурно-скоростная номограмма, позволяющая по исходным данным прокатываемой полосы и показателям скоростного режима находить значения , и Gуд, необходимые и достаточные для существенной стабилизации Tкп по длине полосы.

Разработана блок-схема алгоритма управления установками принудительного межклетевого охлаждения при прокатке в чистовой группе клетей тонких полос, использование которой обеспечивает исходную настройку и непосредственное управление температурно-скоростным режимом прокатки с интенсивным ускорением в реальном масштабе времени.

Закон изменения коэффициента теплоотдачи по мере прокатки толстых полос описывается формулой (27) при макс = г. Расчет текущего значения требуемого расхода воды осуществляется с помощью зависимостей, аналогичных (4) и (5).

На базе предложенной методики косвенного определения температуры металла в клети и прогнозирования изменения интенсивности охлаждения полосы в последующем межклетевом промежутке разработаны алгоритмы и структура системы совместного регулирования температуры и геометрических параметров полосы. Для одновременного управления температурой и формой полосы в последнем межклетевом промежутке реализовано двухканальное регулирование интенсивности охлаждения металла:

по отклонению температуры конца прокатки или по отклонению усилия прокатки в последней клети.

Для алгоритмизации оптимального управления технологической линией «нагрев слябов – горячая прокатка полос» разработана структура системы исходной настройки отдельных звеньев технологической линии и их координации для обеспечения минимальных суммарных затрат на нагрев и прокатку металла. Принято, что стан оборудован установками принудительного охлаждения металла в межклетевых промежутках чистовой группы, а промежуточный рольганг – управляемыми теплоизолирующими экранами для сокращения потерь тепла; нагревательные печи позволяют осуществлять дифференцированный нагрев слябов.

Система должна удовлетворять условиям (25), а также следующим:

* Tкп = Tкп, V Vмакс, Пп Пс, где V и Vмакс – соответственно, реализованная и максимально возможная скорость прокатки в чистовой группе клетей; Пп – производительность печей; Пс – производительность стана (определяется производительностью чистовой группы клетей). Первоначально в систему вводятся следующие исходные данные прокатываемого * min max min max типоразмера: Hсл, Hп, Tкп, Tп, Tп,Tсл, Tсл, B, Vмакс, а также максимально возможная производительность печей Пmax, соответстп min вующая температуре нагрева Tсл при полной загрузке черновых клетей.

В процессе расчета определяется температура металла в ключевых точках технологической линии, выбирается оптимальный режим обжатий и проверяется соответствие пропускной способности печей и стана. Окончание расчета означает удовлетворение системы всем вышеперечисленным условиям и, таким образом, возможность нагрева и прокатки металла в соответствии с критерием минимальных суммарных затрат и обеспечения четкой координации всех звеньев технологической линии.

Алгоритм перераспределения обжатий в отдельных клетях на основе косвенного определения температуры металла по измеренным энергосиловым параметрам прокатки лежит в основе имитационной модели для коррекции в реальном масштабе времени параметров исходной настройки энергосберегающего управления. В общем виде имитационная модель коррекции исходной настройки для эквивалентного трехклетевого стана, состоящего из i-ой, (i+1)-ой и (i+2)-ой клетей, представлена в виде системы уравнений:

) Ti = f1(ui, xi ) ) ~ ui +1 = f2(Ti,Ti + 2, xi +1, xi + 2,i ) ~ Ti + 2 = f3(ui +1, xi + 2,i +1) Здесь i, i +1 – время движения металла (транспортное запаздывание), соответственно, от i-ой до (i+1)-ой и от (i+1)-ой до (i+2)-ой клети трехклетевой области управления; ui +1 – управляющее воздействие (изменение обжатия металла) в (i+1)-ой клети с учетом времени транспорт) ного запаздывания i ; Ti – измеренная косвенным образом температура ) металла в i-ой клети; Ti + 2 – рассчитанное значение температуры соответствующего сечения металла (с учетом времени транспортного запаздывания i+1) в (i+2)-ой клети.

В работе для прокатки полос с принудительным межклетевым охлаждением решена задача оптимизации температурно-скоростного режима прокатки по критерию максимальной производительности стана. С использованием зависимости (12) определены численные значения максимально возможной по условиям межклетевого охлаждения скорости при прокатке тонких полос с интенсивным ускорением на стане 1700 КарМК.

Показано, что применение принудительного межклетевого охлаждения позволяет повысить производительность чистовой группы на 25-17% при прокатке полос 1,5-2,0 мм и на 13-0,5% при прокатке полос 3,0-5,0 мм соответственно.

Исследована также возможность увеличения производительности чис товой группы стана 1700 КарМК путем прокатки с принудительным межклетевым охлаждением полос толщиной 3,0-5,0 мм на одной и той же заправочной скорости и выбора максимальной скорости прокатки для полос одной и той же толщины, но разной ширины таким образом, чтобы производительность стана не зависела от ширины прокатываемой полосы. В этих условиях представляется возможным дополнительно повысить производительность чистовой группы ШПСГП 1700 на 9-43%, где первая цифра относится к полосе толщиной 3,0 мм.

Максимально возможная по условиям межклетевого охлаждения заправочная скорость при прокатке полос 6,0-12,0 мм на стане 1700 КарМК определена из выражения (13). Показано, что при прокатке толстых полос с принудительным межклетевым охлаждением представляется возможным повысить заправочную скорость на 1-2 м/с, а производительность стана на 9-56%.

Использование энергосберегающего управления улучшает энергоэкологическое качество производства, которое заключается, во-первых, в уменьшении потребности в энергоносителях, во-вторых, в возможности замены, при необходимости, одного вида энергоресурсов другим (например, газа на электроэнергию) и, в-третьих, уменьшением влияния производства на окружающую среду.

В работе проанализировано влияние энергосберегающего управления на технико-экономические показатели производства горячекатаных полос. Эффективность энергосберегающего управления представлена в сравнении с режимом прокатки с фиксированными обжатиями (в соответствии с технологическими инструкциями). Показано, что относительный (по сравнению с режимом прокатки с фиксированными обжатиями) расход топлива может быть снижен на 4% при использовании топливосберегающего режима, а относительный расход электроэнергии – на 19% при использовании электросберегающего режима. С уменьшением ширины сляба B увеличивается диапазон регулируемости перераспределения обжатий в клетях черновой группы поскольку B является одним из ограничений области допустимых управлений при исходной настройке клетей. В связи с этим при прокатке слябов минимальной ширины использование топливосберегающего режима позволяет снизить относительный расход топлива на 8%, а электроэнергии при использовании электросберегающего режима – на 20%.

При существующем соотношении цен на электроэнергию и топливо имеет место значительное преобладание затрат на топливо в структуре суммарных затрат. В связи с этим реализация топливосберегающего режима исходной настройки черновых клетей, обеспечивая минимальную температуру нагрева слябов, обеспечивает тем самым минимальные затраты на топливо и потери от угара металла при его нагреве: по сравнению с режимом прокатки с фиксированными обжатиями, экономия составляет, в зависимости от ширины полосы, 4-9%. В то же время перво очередное использование одного из энергосберегающих режимов может быть обусловлено дефицитом какого-либо энергоресурса (топлива или электроэнергии).

Показано, что эффективность коррекции исходной настройки в реальном масштабе времени при разбивке черновой группы клетей на ряд областей управления повышается с уменьшением ширины раската, а наиболее эффективным являются последние по ходу прокатки клети черновой группы. Определено, что коррекция исходной настройки позволяет практически стабилизировать температуру подката при изменении температуры нагрева сляба в диапазоне ± 30оС.

В шестой главе приводится описание разработанных автором на основе теоретических исследований структуры и математического обеспечения систем управления параметрами прокатки горячеполосового стана.

На базе результатов выполненных исследований разработана структура системы управления установками принудительного межклетевого охлаждения полос в широкополосном стане, предусматривающая управляющую и исполнительную части, датчики в стане, комплекс ввода исходных данных. Управляющая часть системы состоит из вычислительного, ограничительного и распределительного блоков. Исполнительная часть структуры включает общее запорное устройство для плавного и одновременного регулирования расхода воды во всех охлаждающих установках, запорные устройства в каждой установке для коррекции по мере необходимости расхода воды в отдельных межклетевых промежутках, а также отсечные клапаны и регуляторы давления.

При работе в автоматическом режиме система осуществляет управление работой запорных устройств и отсечных клапанов, используя информацию от измерителей температуры подката и конца прокатки, усилия прокатки, скорости в последней клети чистовой группы, длины полосы, а также измерителей расхода воды. Указанная информация, а также информация о параметрах прокатываемой полосы поступают в вычислительный блок, который управляет работой распределительного блока, непосредственно осуществляющего изменение расхода воды в соответствующих межклетевых промежутках.

Расход воды в отдельных межклетевых промежутках корректируют на основании показаний месдоз, установленных в каждой клети чистовой группы. Информация от месдоз поступает на вход ограничительного блока, в котором заложены максимально допустимые для каждой клети значения усилий прокатки. Информация о превышении усилия прокатки в определенной клети поступает из ограничительного в вычислительный блок, в котором рассчитывается необходимое изменение расхода воды в соответствующих межклетевых промежутках. Изменение расхода воды в отдельных межклетевых промежутках осуществляется распределительным блоком путем воздействия на запорные устройства.

Адаптивная настройка прогнозирующей математической модели осу ществляется в вычислительном блоке на базе результатов обработки информации о распределении температуры конца прокатки по длине полосы.

Использование принудительного охлаждения на стане 1700 позволяет увеличить долю проката с гарантированными механическими свойствами и более высокой отпускной ценой, повысить производительность стана в среднем по сортаменту приблизительно на 14%, тем самым существенно сокращая постоянные издержки на производство горячекатаной полосы.

Кроме того, принудительное охлаждение полосы водой может быть использовано для дополнительного регулирования различных параметров прокатки при оптимизации технологического процесса.

Для реализации энергосберегающего управления ЛПК «печи – стан» разработана структурная схема АСУ с оптимизацией режимов прокатки.

В основу АСУ положена двухуровневая структура, обеспечивающая управление температурой металла как в режиме прогноза, так и в реальном масштабе времени.

К верхнему уровню относится подсистема оптимизации исходной настройки технологической линии, то есть определение оптимальных (в смысле минимума энергетических затрат) значений температуры и толщины металла во всех звеньях линии. На нижнем уровне осуществляется коррекция исходной настройки и обработка текущей информации.

Выбор критерия оптимальности в зависимости от производственной ситуации в цехе осуществляется оператором черновой группы с поста управления. В вычислительный комплекс верхнего уровня вводятся исходные данные о типоразмере полос, подготовленных к прокатке. Вычислительный комплекс производит расчет оптимальных режимов прокатки и распределяет уставки на положение исполнительных механизмов прокатных клетей через соответствующие локальные регуляторы, управляющие электроприводами нажимных винтов. После этого автоматически осуществляется установка нажимных винтов прокатных клетей в соответствии с расчетными значениями режимов обжатий с помощью программы дистанционной перестройки, реализованной в вычислительном комплексе верхнего уровня.

Расчетные данные параметров прокатки (мощность или усилие прокатки, температура металла на выходе клетей черновой группы) для каждой клети запоминаются и являются исходными для локальных регуляторов подсистемы нижнего уровня. Функционирование подсистемы нижнего уровня осуществляется в соответствии с изложенными выше принципами коррекции исходной настройки в реальном масштабе времени с разбиением группы клетей на ряд областей управления. На основании измеренной в индикаторной клети мощности прокатки производится косвенный расчет среднемассовой температуры металла в этой клети. Затем рассчитывается коррекция обжатия раската в регулирующей клети таким образом, чтобы стабилизировать температуру металла на выходе индика торной клети. По мере прохождения раскатом технологической линии черновой группы при наличии отклонения косвенно измеренной температуры металла от расчетных значений последовательно производится отработка управляющих воздействий регулирующими клетями каждой области управления до выхода раската из последней клети черновой группы. Тем самым минимизируется отклонение температуры подката от заданного значения.

Точность косвенного метода определения температуры металла зависит от точности температурных моделей и полного учета всех возмущающих факторов, влияющих на температуру металла в процессе прокатки. С учетом изложенного, при отклонении измеренной температуры подката на выходе из черновой группы от ее заданного значения формируется сигнал коррекции, изменяющий расчетные значения температуры металла на выходе из печи и в каждой клети черновой группы.

Система может функционировать в следующих основных режимах:

• информационно-советующем, когда средства вычислительной техники осуществляют централизованный контроль объекта и выдают оперативному персоналу рекомендации по ведению процесса прокатки в зависимости от выбранного критерия оптимальности;

• комбинированного управления, при котором обеспечивается автоматическое управление параметрами настройки локальных систем регулирования;

• централизованного дистанционного управления нажимными устройствами прокатных клетей.

Иерархическая структура системы и режим ее работы позволяют, при необходимости, использовать ее технические и программные средства по уровням независимо друг от друга.

Разработанные системы защищены авторскими свидетельствами СССР на изобретения.

Разработанные автором научно обоснованные технические и технологические решения легли в основу математического обеспечения АСУТП для модернизируемого непрерывного стана 1700 горячей прокатки стальных полос ОАО «Северсталь». Структурно математическое обеспечение содержит математические модели технологического процесса, модель исходной настройки стана и алгоритмы управления технологическим процессом.

Разработанное математическое обеспечение использовано ЗАО НПЦ «ВНИПИ САУ-40» в рабочем проекте «АСУТП стана 1700 горячей прокатки стальных полос ОАО «Северсталь» и после незначительной коррекции может быть применено для других непрерывных групп современных широкополосных станов горячей прокатки.

Опыт автора по реализации компьютерных и информационных технологий при решении задач энергосбережения для ЛПК «печи – стан» был осуществлен на базе представленных выше результатов в виде алгорит мического и программного обеспечения СУЭТ (Система Управления Энергосберегающей Технологией) для листовых станов горячей прокатки, использующих слябы, поступающие из нагревательных печей. Структурно ПО СУЭТ построено в соответствии с модульным принципом: каждый модуль реализует один из режимов исходной настройки или ее коррекции. Такое построение облегчает сравнительный анализ того или иного режима прокатки и выбор наиболее приемлемого в различных производственных ситуациях. Документирование и архивация информации в ПО СУЭТ осуществляется на уровне создания отдельных специализированных файлов для каждого режима исходной настройки и ее коррекции, а также файлов сервисной поддержки. В процессе функционирования ПО создаются файлы исходных и выходных данных, которые могут быть переданы в ЭВМ более высокого уровня. В зависимости от конкретных условий внедрения, в ПО СУЭТ могут быть внесены дополнительные изменения. ПО СУЭТ может использоваться для научных исследований, в режиме советчика оператора прокатного стана, а также непосредственно в процессе управления механизмами черновых прокатных клетей.

Приложение содержит документы об использовании результатов работы.

Заключение и основные выводы по работе В диссертации на основе развития и обобщения теоретических положений в области моделирования и оптимизации производства горячекатаных полос изложены научно обоснованные технические и технологические решения по управлению производством листового проката повышенного качества, внедрение которых вносит значительный вклад в развитие экономики страны за счет повышения эффективности действующего и проектируемого технологических процессов, а также экономии энергетических и материальных ресурсов.

Основные выводы по работе:

1. Разработана методика расчета среднемассовой температуры полосы в чистовой группе клетей широкополосного стана горячей прокатки, в которой условия нерегулярного нестационарного теплового режима при принудительном охлаждении металла в межклетевых промежутках описаны уравнениями квазирегулярного режима с учетом термической «массивности» полосы. Сопротивление металла деформации при высокой скорости прокатки определяется с помощью разработанной методики расчета дополнительного упрочнения металла при прокатке с неполным разупрочнением на входе в очаг деформации.

2. Разработана методика экспериментального исследования принудительного межклетевого охлаждения на промышленном объекте, которая впервые в отечественной практике реализована в реальных условиях прокатки и принудительного охлаждения металла в чистовой группе действующего широкополосного стана 1700 КарМК. На базе результатов эксперимен тальных исследований:

- построена зависимость реальных коэффициентов теплоотдачи от удельного расхода охлаждающей воды;

- проведена оценка точности разработанной методики расчета изменения среднемассовой температуры раската в чистовой группе стана в условиях принудительного межклетевого охлаждения, подтверждающая адекватность методики реальному процессу.

3. Поставлена и решена задача оптимального управления принудительным охлаждением металла в чистовой группе клетей в соответствии с критерием эффективности производства, использование которого позволяет максимально улучшить качество произведенной продукции, определяющее ее цену, и уменьшить расходы цеха на производство. Разработана методика определения возможности изменения температуры полосы в чистовой группе клетей. В условиях ограничения величины коэффициента теплоотдачи разработана методика определения максимально допустимой скорости прокатки тонких и толстых полос с принудительным межклетевым охлаждением.

4. На основе результатов имитационного моделирования прокатки в чистовой группе клетей разработаны принципы исходной настройки устройств принудительного межклетевого охлаждения, определены структура и численные значения коэффициентов прогнозирующей математической модели, позволяющей определять значения требуемого коэффициента теплоотдачи по длине полосы синхронно с процессом прокатки при принудительном охлаждении. Предложены методы коррекции исходной настройки устройств принудительного охлаждения в процессе прокатки на основе информации о фактическом распределении температуры конца прокатки по длине полосы (адаптивная настройка прогнозирующей математической модели), а также на основе информации об усилиях прокатки в чистовых клетях (ограничительная коррекция расхода воды в отдельных межклетевых промежутках).

5. Для непосредственного управления установками принудительного межклетевого охлаждения при прокатке в чистовой группе клетей тонких полос с интенсивным ускорением и толстых полос на постоянной повышенной скорости разработаны алгоритмы, позволяющие по исходным данным прокатываемой полосы и показателям скоростного режима определять значения требуемого коэффициента теплоотдачи и расход воды, необходимые и достаточные для существенной стабилизации температуры конца прокатки по длине полосы.

6. Разработаны алгоритмы и структура системы совместного регулирования температуры и геометрических параметров полосы на базе предложенной методики косвенного определения температуры металла в клети и прогнозирования изменения интенсивности охлаждения полосы в последующем межклетевом промежутке. В последнем межклетевом промежутке реализовано двухканальное регулирование интенсивности охла ждения металла: по отклонению температуры конца прокатки или по отклонению усилия прокатки в последней клети.

7. Для ЛПК «печи – стан» разработан метод решения задач ресурсо- и энергосбережения в соответствии с критерием минимальных суммарных удельных (на единицу массы металла) затрат на нагрев и прокатку металла.

Основными затратами, учитываемыми в целевой функции, приняты затраты на топливо при нагреве металла в печах, на электроэнергию при прокатке металла в клетях, потери металла, ушедшего в окалину при нагреве. Предложена классификация энергосберегающих режимов исходной настройки клетей по цели управления, сформулированы соответствующие целевые функции и дополнительные условия.

8. Разработаны принципы и алгоритмы исходной настройки энергосберегающих режимов в ЛПК «печи – стан» и ее коррекции в реальном масштабе времени на основе косвенного измерения температуры металла. Определены границы возможных управлений для различных режимов исходной настройки ЛПК. Для определения в интерактивном режиме оптимальных управляющих воздействий, обеспечивающих сокращение издержек производства как при исходной настройке энергосберегающего управления, так и при ее коррекции в реальном масштабе времени разработан программно-алгоритмический комплекс СУЭТ. Комплекс СУЭТ используется как прототип тренажера диспетчера ЛПК «печи – стан» для проведения научных исследований и в учебном процессе.

9. Разработана методика определения эффективности оптимизации температурно-скоростного режима горячей прокатки полос при использовании предложенных в работе методов. Показано, что применение принудительного межклетевого охлаждения при прокатке в чистовой группе с интенсивным ускорением позволяет повысить производительность ШПСГП соответственно на 25-17% при прокатке полос толщиной 1,5-2,0 мм и на 13-0,5% при прокатке полос толщиной 3,0-5,0 мм. Дополнительно при увеличении заправочной скорости производительность стана может быть повышена на 9-43% при прокатке полос толщиной 3,0-5,0 мм и на 9-56% при прокатке полос толщиной 6,0-12,0 мм. Эффективность энергосберегающего управления ЛПК «печи – стан» с точки зрения снижения суммарных удельных затрат на нагрев и прокатку металла составляет 4-9% для пятиклетевой черновой группы ШПСГП 2000 НЛМК и 23-26% для двухклетевого реверсивного толстолистового стана 2800 ОХМК (ОАО «Уральская Сталь»). Эффективность коррекции исходной настройки в реальном масштабе времени при разбивке черновой группы клетей стана 2000 на ряд областей управления заключается в возможности стабилизации температуры подката при изменении температуры нагрева сляба в диапазоне ± 30оС.

10. В рамках инновационного проектирования на основе теоретических исследований и результатов моделирования, приведенных в диссертации, разработаны структура системы управления принудительным межклетевым охлаждением в чистовой группе клетей и структура АСУТП с энергосберегающим управлением для ЛПК «печи – стан», а также математическое обеспечение АСУТП для модернизируемого непрерывного стана 1700 горячей прокатки стальных полос ОАО «Северсталь». Принципиально новые устройства, реализующие предложенные структуры, защищены авторскими свидетельствами СССР на изобретения, а математическое обеспечение АСУТП стана 1700 использовано ЗАО НПЦ «ВНИПИ САУ-40» (Москва) в рабочем проекте «АСУТП стана 1700 горячей прокатки стальных полос ОАО «Северсталь».

Выводы 1, 2, 9 относятся преимущественно к специальности 05.16.05, а выводы 3, 4, 6-8, 10 – к специальности 05.13.06. Вывод 5 относится к обеим специальностям.

Основные публикации по теме диссертации Публикации в рецензируемых журналах из списка ВАК 1. Челюсткин А.Б., Цифринович Б.А., Генкин А.Л., Томашевская В.С.

Принудительное межклетевое охлаждение полосы при горячей прокатке // Изв. вуз. Черная металлургия. 1973. № 11. С. 128-132.

2. Челюсткин А.Б., Цифринович Б.А., Ромашкевич Л.Ф., Генкин А.Л., Томашевская В.С. Об изменении условий принудительного охлаждения полосы по ее длине в широкополосном стане // Изв. вуз. Черная металлургия. 1974. № 3. С. 91-93.

3. Челюсткин А.Б., Масальский Я.С., Генкин А.Л. Моделирование динамики самовыравнивающих свойств натяжения прокатываемой полосы // Сталь. 1974. № 6. С. 527-530.

4. Челюсткин А.Б., Цифринович Б.А., Генкин А.Л., Койнов Т.А., Зенов М.С. Об изменении условий разупрочнения металла при горячей прокатке // Изв. вуз. Черная металлургия. 1974. № 9. С. 112-115.

5. Челюсткин А.Б., Цифринович Б.А., Генкин А.Л. Изменение температуры горячекатаных полос в условиях принудительного межклетевого охлаждения // Изв. вуз. Черная металлургия. 1976. № 1. С. 100-105.

6. Челюсткин А.Б., Цифринович Б.А., Койнов Т.А., Генкин А.Л., Дорман А.И. Об управляемости процесса изменения температуры полосы в широколосном стане. Сообщение 1 // Изв. вуз. Черная металлургия. 1977.

№ 5. С. 98-100.

7. Челюсткин А.Б., Цифринович Б.А., Койнов Т.А., Генкин А.Л., Дорман А.И. Об управляемости процесса изменения температуры полосы в широколосном стане. Сообщение 2 // Изв. вуз. Черная металлургия. 1977.

№ 7. С. 92-96.

8. Хлопонин В.Н., Генкин А.Л. Исследование температуры полосы в чистовой группе с принудительным межклетевым охлаждением // Изв.

вуз. Черная металлургия. 1980. № 1. С. 76-78.

9. Меденков А.А., Зиле А.В., Божко Ю.П., Масальский Я.С., Сайкина Г.А., Генкин А.Л. Программно-технический комплекс оптимального управления широкополосным станом горячей прокатки // Сталь. 1990. № 8. С.47-51.

10. Генкин А.Л., Власов С.А., Масальский Я.С. Возможности энергосберегающего управления листопрокатным комплексом // Автоматизация в промышленности. 2003. № 3. С. 44-47.

11. Овчинникова Т.И., Ефимов С.О., Власов С.А., Генкин А.Л. Компьютерные технологии для инновационных мероприятий по экологичности и энергосбережению в металлургическом производстве // Автоматизация в промышленности. 2005. № 1. С. 10-12.

12. Власов С.А., Генкин А.Л., Овчинникова Т.И., Турецкий И.Я., Елева О.О. Концепция создания ИАСУ проектом развития и эксплуатации металлургического завода // Автоматизация в промышленности. 2005. № 3.

С. 44-46.

13. Генкин А.Л., Куделин А.Р. Проблемы энергосберегающего управления листопрокатным комплексом. Ч. I // Проблемы управления. 2006. № 6. С. 51-54.

14. Генкин А.Л., Куделин А.Р. Проблемы энергосберегающего управления листопрокатным комплексом. Ч. II // Проблемы управления. 2007.

№ 1. С. 51-57.

15. Власов С.А., Генкин А.Л., Никулина И.В., Кравцов С.В. Интеграция систем управления в металлургическом производстве // Автоматизация в промышленности. 2007. № 3. С. 12-14.

16. Генкин А.Л., Куделин А.Р., Шаталов Р.Л. Алгоритм и система управления показателями качества полосы при горячей прокатке с межклетевым охлаждением раската // Производство проката. 2007. № 9. С. 3036.

17. Генкин А.Л. Энергосберегающее управление современным листопрокатным производством // Производство проката. 2008. № 7. С. 38-43.

18. Шаталов Р.Л., Генкин А.Л. Управление листопрокатным технологическим комплексом, обеспечивающее минимизацию энергозатрат // Металлург. 2008. № 9. С. 31-34.

19. Генкин А.Л. Информативность энергосиловых параметров при управлении температурно-скоростным режимом горячекатаной полосы // Автоматизация в промышленности. 2009. № 8. С. 45-48.

20. Генкин А.Л. Алгоритмическое и программное обеспечение системы управления энергосберегающей технологией для листопрокатного комплекса «печи – стан» // Производство проката. 2009. № 10. С. 27-31.

21. Генкин А.Л. Комплект алгоритмических и программных модулей для системы управления энергосберегающей технологией при горячей прокатке полос (СУЭТ) // Управление большими системами. Выпуск 26.

М.: ИПУ РАН, 2009. С. 102-112.

Монография 22. Шаталов Р.Л., Генкин А.Л. Автоматизация процесса горячей прокатки плоского металла – М.: Издательство МГОУ, 2009. – 256 с.

Авторские свидетельства СССР 23. Челюсткин А.Б., Ромашкевич Л.Ф., Цифринович Б.А., Климовицкий М.Д., Пратусевич А.Е., Розенберг А.Б., Генкин А.Л. Устройство для регулирования температуры прокатки полосы // Авт.свид. СССР № 484910. Открытия. Изобретения. 1975. № 35.

24. Божко Ю.П., Бычков Н.П., Добронравов Д.Н., Масальский Я.С., Генкин А.Л., Куделин А.Р. Устройство регулирования температуры подката для широкополосного стана горячей прокатки // Авт.свид. СССР № 1444003. Открытия. Изобретения. 1988. № 46.

Публикации в других изданиях 25. Цифринович Б.А., Ромашкевич Л.Ф., Добронравов Д.Н., Генкин А.Л., Пратусевич А.Е., Черятьев А.П., Харькин И.Ф., Колесников И.Д.

Принудительное охлаждение полосы в межклетевых промежутках широкополосного стана // Бюл. ин-та Черметинформация. 1973. № 23. С. 40-42.

26. Цифринович Б.А., Ромашкевич Л.Ф., Пономарева Л.Н., Генкин А.Л., Томашевская В.С. Об управлении установками принудительного охлаждения полосы в межклетевых промежутках широкополосного стана // Автоматизация металлургического производства. М.: Металлургия, 1974 (МЧМ СССР. Сб. № 3). С. 144-149.

27. Генкин А.Л., Масальский Я.С. Исследование динамики самовыравнивающих свойств натяжения прокатываемой полосы. // Современные проблемы управления. М.: Наука, 1974. С. 16-21.

28. Генкин А.Л., Койнов Т.А. Управление температурно-скоростным режимом прокатки полос // Проблемы управления в технике, экономике и биологии.

29. Челюсткин А.Б., Генкин А.Л. Управление установками принудительного межклетевого охлаждения в широкополосном стане // Теория и технология обработки металлов давлением. М.: Металлургия, 1979 (МИСиС. Сб № 113). С. 31-36.

30. Генкин А.Л. Оптимизация температурно-скоростного режима горячей прокатки полос // АСУ технологическими процессами. М.:

МДНТП, 1980. С. 33-37.

31. Генкин А.Л. Исследование широкополосового стана как объекта управления температурой конца прокатки // Проблемы управления в технике, экономике, биологии. М.: Наука, 1981. С. 33-37.

32. Генкин А.Л. Изменение усилий прокатки при принудительном межклетевом охлаждении полосы // Технология производства широкополосной стали. М.: Металлургия, 1983. С. 14-18.

33. Генкин А.Л. Регулирование температуры полосы при изменении усилий прокатки // Улучшение качества горячекатаной широкополосной стали. М.: Металлургия, 1986. С. 99-103.

34. Божко Ю.П., Генкин А.Л., Масальский Я.С., Ромашкевич Л.Ф. Системы и средства автоматизации энергосберегающей технологии в прокат ном производстве // Бюл. ин-та Черметинформация. 1987. № 23. С. 21-36.

35. Генкин А.Л., Куделин А.Р. Система управления для реализации энергосберегающей технологии в прокатном производстве // Приборы и системы управления. 1997. № 10. С. 9-11.

36. Генкин А.Л. Принципы построения энергосберегающих систем управления листовыми станами горячей прокатки // Труды Института проблем управления РАН. М.: Институт проблем управления им. В.А.

Трапезникова РАН, 1998. Т. I. С. 40-47.

37. Власов С.А., Генкин А.Л., Волочек Н.Г. Как решить актуальные проблемы автоматизации металлургических предприятий России // Промышленность России. 2000. № 1. С. 47-54.

38. Генкин А.Л., Куделин А.Р. Особенности моделирования энергосберегающих режимов управления горячей прокаткой полос // Труды Института проблем управления РАН. М.: Институт проблем управления им.

В.А. Трапезникова РАН, 2000. Т.VIII. С. 71-76.

39. Шаталов Р.Л., Генкин А.Л. Койнов Т.А. Энергосбережение как средство интенсификации производства горячекатаного листа // Теория и практика производства листового проката: Сборник научных трудов.

Часть 1. Липецк: ЛГТУ, 2008. С. 146-151.

40. Генкин А.Л., Власов С.А., Кравцов С.В. Исследование эффективности энергосберегающего управления листопрокатным комплексом на имитационных моделях // Наука и производство Урала: Межрегиональный сборник научных трудов. Новотроицк: НФ МИСиС, 2008. С. 74-79.

Публикации в материалах всероссийских, всесоюзных, международных конференций, совещаний и симпозиумов 41. Челюсткин А.Б., Койнов Т.А., Генкин А.Л. Математическая модель и алгоритмы управления непрерывным широкополосным станом горячей прокатки // Динамическое моделирование и управление технологическими процессами с помощью ЭВМ: Труды советско-финского симпозиума (Тбилиси, 12-19 декабря 1973 г.). М.: ВЦ АН СССР, 1974. Кн. 1. С. 247255.

42. Cheliustkin A.B., Grigorian G.G., Logovatovsky A.A., Koinov T.A., Genkin A.L. Optimal control of hot strip mills according to economic criterion // Optimization methods (applied control): Preprints of the IFAC-IFORS symposium. Varna, Bulgaria, 1974. P. 427-432.

43. Genkin A.L., Kudelin A.R., Bozhko Yu.P., Dobronravov D.N., Masalsky Ya.S. Multicriteral system of optimisation of the initial state of the hot strip rolling line // Preprints of the 8th IFAC-IFORS symposium on identification and system parameter estimation. Beijing, China. 1988. P. 1520-1522.

44. Genkin A.L., Kudelin A.R., L’vova O.D., Bozhko Yu.P., Kushnir T.I., Masal’sky Ya.S. Efficiency of Energy-Saving Technology in Hot Strip Rolling // Preprints of the 7th IFAC Symposium on Automation in Mining, Mineral and Metal Processing. Beijing, China, 1992. P. 236-238.

45. Vlasov S.A., Genkin A.L. Automation of metallurgical processes and possible solutions with distributed control systems approach // Performance is Reality: Proceedings of the Seminar & Workshop. Moscow: Tyazhpromexport, 1999. P. 42-58.

46. Vlasov S.A., Genkin A.L., Rozhkov I.M., Smirnov V.S. Computer simulation for integration of CAM and CAPP systems in steelmaking // Preprints of the 10th IFAC Symposium on Information Control Problems in Manufacturing (INCOM’ 2001): CD Proceedings. Vienna University of Technology:

Vienna, Austria, 2001.

47. Vlasov S.A., Genkin A.L., Volochok N.G. Computerization of metallurgical production of the energy-saving and ecological safety tasks // The Challenge of Technology Development: Preprints of the 8th IFAC Conference on Social Stability (SWIIS’01). Vienna, Austria, 2001. P. 69-72.

48. Генкин А.Л., Куделин А.Р., Масальский Я.С. Моделирование энергосберегающего управления листопрокатным комплексом // Идентификация систем и задачи управления: Труды II Международной конференции SICPRO ’03. М.: Институт проблем управления, 2003. С. 2399-2408.

49. Куделин А.Р., Генкин А.Л. Оптимизация температурноскоростного режима прокатки в чистовой группе клетей широкополосного стана // Идентификация систем и задачи управления: Труды IV Международной конференции SICPRO ’05. М.: Институт проблем управления, 2005. С. 656-568.

50. Куделин А.Р., Генкин А.Л. Оптимизация температурноскоростного режима прокатки толстых полос в чистовой группе клетей широкополосного стана // Идентификация систем и задачи управления:

Труды V Международной конференции SICPRO ’06. М.: Институт проблем управления, 2006. С. 801-804.

51. Генкин А.Л., Куделин А.Р., Масальский Я.С. Технологические аспекты совместного управления температурой и геометрическими параметрами полосы при прокатке с межклетевым охлаждением // Идентификация систем и задачи управления: Труды VI Международной конференции SICPRO ’07. М.: Институт проблем управления, 2007. С. 474-479.

52. Генкин А.Л., Куделин А.Р., Масальский Я.С. Системы совместного управления температурой и геометрическими параметрами полосы при прокатке с межклетевым охлаждением // Идентификация систем и задачи управления: Труды VI Международной конференции SICPRO ‘07. М.:

Институт проблем управления, 2007. C. 480-490.

53. Генкин А.Л., Власов С.А., Кравцов С.В., Волочек Н.Г., Никулина И.В. Имитационное моделирование в интегрированном управлении металлургическими комплексами // Имитационное моделирование. Теория и практика: Труды третьей всероссийской научно-практической конференции ИММОД-2007. СПб: ФГУП ЦНИИ технологии судостроения, 2007.

Т. II. C. 47-51.

54. Генкин А.Л., Шаталов Р.Л., Койнов Т.А. Энергосберегающие технологии при производстве горячекатаного листа // Печные агрегаты и энергосберегающие технологии в металлургии и машиностроении: Труды IV Международной научно-практической конференции. М.: МИСиС, 2008. C. 122-126.

55. Генкин А.Л., Власов С.А., Волочек Н.Г., Никулина И.В., Кравцов С.В. Выбор режимов управления для АСУТП листопрокатного комплекса на основе имитационного моделирования // Автоматизация в промышленности: Материалы Второй научной конференции. М.: Институт проблем управления, 2008. С. 241-246.

56. Власов С.А., Генкин А.Л., Никулина И.В., Волочек Н.Г., Кравцов С.В. Имитационное моделирование – средство анализа и синтеза автоматизированных технологических комплексов (АТК) металлургического производства // Информационные технологии в образовании, науке и производстве: Сборник трудов конференции. Серпухов, 2008. С. 515-517.

57. Koinov T., Shatalov R., Genkin A. Optimal Control of Technological Process in Strip Line // Automatics and Informatics ’08: Proceedings of International Conference. Bulgaria, Sofia, October 1-4, 2008. P. XII-1 – XII-4.

58. Генкин А.Л., Власов С.А., Никулина И.В. Оптимизация принудительного межклетевого охлаждения в чистовой группе клетей на основе имитационного моделирования горячей прокатки полос // Автоматизация в промышленности: Материалы 3-ей научной конференции. М.: Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова, 2009. С. 265-270.

59. Vlasov S.A., Genkin A.L., Nikulina I.V., Koynov T.A., Shatalov R.L., Kravtsov S.V. Computer-integrated control of metallurgical complexes using forecasting simulation // Preprints of the 13th IFAC Symposium on Information Control Problems in Manufacturing. Moscow, Russia, 2009, June 3-5. P. 18231828.







© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.