УДК 621.783.223:658.5.012.2
АЛГОРИТМ РАЦИОНАЛЬНОГО КОМПЛЕКТОВАНИЯ САДКИ СЛЯБОВ МЕТОДИЧЕСКОЙ ПЕЧИ
© Сердобинцев Юрий Павлович, д-р техн. наук, проф.; Кухтик Михаил Петрович; Макаров Алексей Михайлович, канд. техн. наук
ФГБОУ ВПО «Волгоградский государственный технический университет». Россия, г. Волгоград. E-mail: mkuhtik@rambler.ru Статья поступила 14.12.2012 г.
Разработаны алгоритм и программа для рационального комплектования садки слябов методической нагревательной печи с учетом принадлежности сляба к группе нагрева.
Ключевые слова: методическая печь; прокатный стан; режимная карта нагрева; фабрикация слябов; комплектование садки.
В условиях переменного портфеля заказов лис топрокатного производства на металлургических предприятиях часто возникают ситуации, когда на складе находятся слябы, относящиеся к разным группам нагрева. Так, при нагреве в методических печах заготовок, поступающих из различных сталеплавильных и сортопрокатных цехов, технологические требования режимных карт некоторых групп могут сильно отличаться друг от друга, что усложняет управление нагревом таких заготовок при одновременном нахождении их в печи [1, 2].
В этой ситуации даже современные автоматизированные системы управления процессом нагрева слябов в методических печах не в состоянии предотвратить перегрев, пережог и недогрев заготовок. Перегрев вызывает такие дефекты толстолистового проката, как рванины и трещины, пережог - рванины. Кроме того, нагрев слябов до температуры, выше требуемой, ведет также к перерасходу топлива. Недогрев заготовок может привести к получению брака при прокатке или к возникновению аварийной ситуации на стане [3].
Анализ работ [4-6] выявил необходимость согласования комплектования садки слябов, загружаемых в печь для нагрева, с последующей прокаткой заготовок на стане. Неучтенные технологические требования режимных карт различных групп также могут отрицательно влиять 2 на состояние футеровки печи. Температуры в ™ зонах печи для разных групп заготовок различа-^ ются, и нагрев ведут по максимальным значениям. Нахождение в печи слябов различных групп £ в разное время уменьшит время воздействия на 5 кладку печи максимальных температур греющей г среды. Простои методических печей, связанные
с ремонтом футеровки, приводят к снижению коэффициента их использования, повышению общих затрат на ремонт оборудования, а также к энергозатратам на холостой ход при разогреве и остановке печи для ремонта [7].
Таким образом, актуальна задача разработки алгоритма рационального комплектования садки слябов с учетом принадлежности сляба к группе нагрева. Однако отбор заготовок по критерию возможности их одновременного посада в печь необходимо вести с учетом портфеля производственных заказов. С этой целью в рассматриваемом алгоритме предлагается совместить рациональное комплектование садки слябов с фабрикацией слябов и сортированием отобранных слябов по заданным критериям: среднемассовой температуре слябов (при горячем посаде), срочности выполнения заказа, ширине заготовки и другим [4].
В технологии горячего посада заключены значительные резервы экономии топлива и металла, поэтому среднемассовая температура заготовок перед посадом в методические печи - важный критерий при рациональном комплектовании садки слябов. Одним из общих требований, предъявляемых ко всем типам монтажных партий, является следующее: прокатка «типоразмеров» осуществляется от «широкого» типоразмера к «узкому» по длине монтажной партии [4]. В связи с этим целесообразно сортировать слябы по ширине.
Существующие методики фабрикации слябов, предназначенных для нагрева в методических печах [3, 8, 9], как правило, ограничиваются определением массы и рациональных геометрических размеров заготовки и не затрагивают проблему одновременного посада в печь слябов, относящихся к разным группам нагрева. Эта проблема
почти не отражена в технологических инструкциях, предназначенных для производственных условий.
Существующие методики составления монтажных партий на прокатку учитывают такие характеристики заказа, как: геометрические размеры слябов и листов (полос), масса заказа, группа металла, технологический маршрут, карта нагрева, карта прокатки, группа отделки поверхности, срочность выполнения заказа, средняя температура слябов заказа и др. [4]. Однако эти методики не гарантируют достаточно близких значений одинаковых параметров режимных карт различных групп нагрева либо ограничивают монтажную партию одной группой нагрева, тем самым снижая производительность печи.
Структурная схема алгоритма представлена на рисунке. Исходные данные программы можно разделить на следующие четыре группы.
1. Параметры режимных карт нагрева:
- количество групп нагрева и марочный состав каждой группы;
- среднемассовая температура металла на выходе из печи;
- температура каждой из четырех зон при установившемся движении металла для производительности печи, равной 50 и 80 т/ч;
- ограничения температуры каждой из четырех зон: максимальная, минимальная рабочая и минимальная абсолютная температура;
- минимальная продолжительность нагрева для слябов толщиной 125 и 250 мм.
2. Информация о слябах, имеющихся на складе:
- количество слябов на складе;
- марка стали, идентификационный номер, длина, ширина, толщина, масса и среднемассовая температура каждого сляба;
- срочность выполнения заказа (в баллах от 1 до 10).
Структурная схема алгоритма
3. Температурные и временнъ'е допуски, в поле которых разрешается сажать в печь слябы из разных групп нагрева:
- допуск на среднемассовую температуру металла на выходе из печи;
- допуски на температуру каждой из четырех зон при установившемся движении металла;
- допуски на максимальную, минимальную рабочую и минимальную абсолютную температуру каждой из четырех зон;
- допуск на минимальную продолжительность нагрева.
4. Параметры для комплектования:
- планируемая производительность печи;
- номинальная ширина и толщина сляба;
- грузоподъемность крана, ширина рольганга, половина ширины печи и длина бочки валка;
- длина, ширина и толщина изготавливаемого листа;
- расчетная плотность стали;
- кратность раската и фабрикационный коэффициент.
Характер исходных данных программы определен на основе режимных карт нагрева, использующихся при эксплуатации методических толка-тельных печей толстолистового стана 2000 ЗАО «ВМЗ "Красный Октябрь"».
При разработке алгоритма за основу был взят самый распространенный метод фабрикации -весовой. Номинальная масса одного листа определяется по формуле
т1к = ¿л^лЯлРр-10-9, (1)
где Lл - длина листа, мм; Bл - ширина листа, мм; Hл - толщина листа, мм; рр - расчетная плотность стали, кг/м3.
Далее рассчитывается масса раската
mн.р = mн.лkр, (2)
где mн.л - номинальная масса листа, кг; /ср -кратность раската, т.е. количество листов, получаемых порезкой раската, производимого из сляба [9].
Необходимая масса сляба будет равна
mн.сл = mн.рkф, (3)
где kф - фабрикационный коэффициент.
Полученное значение анализируется на выполнение условия допустимой грузоподъемности кранов на участке склада слябов. Если необходимая масса сляба больше допустимой грузоподъемности, необходимо изменить кратность раската или фабрикационный коэффициент.
При определении рациональных геометрических размеров сляба рассчитывается один параметр при двух известных, причем обычно это его
длина [8, 9]. Чаще всего возможные комбинации ширины и толщины слябов определяются имеющимися сечениями кристаллизаторов МНЛЗ. Рациональная длина сляба вычисляется по формуле
=
(4)
-"р.СЛ ц /■/(-)' II.сл н.слЬр
где mн.сл - необходимая масса сляба, кг; Bн.сл - номинальная ширина сляба, мм; Hн.сл - номинальная толщина сляба, мм.
Полученное значение сопоставляется с технологическими ограничениями используемого оборудования, например рольганга, нагревательной печи, бочки валка. Если определяется рациональная ширина сляба, то она не может быть больше ширины раската [9]. Если рациональный размер сляба не удовлетворяет ограничению оборудования, необходимо снова изменить кратность раската или фабрикационный коэффициент.
Определение принадлежности сляба к группе нагрева осуществляется путем сравнения марки его стали с марками всех групп. В случае совпадения марки слябу присваиваются следующие параметры из соответствующей режимной карты нагрева:
- среднемассовая температура металла на выходе из печи;
- температура каждой из четырех зон при установившемся движении металла;
- максимальная, минимальная рабочая и минимальная абсолютная температура каждой из четырех зон;
- минимальная продолжительность нагрева.
Затем вводятся температурные и временные
допуски. Для всех слябов с необходимой массой и рациональными размерами осуществляется проверка возможности одновременного посада в печь. Рассматриваются только следующие слябы:
- массой, не отличающейся от необходимой массы mн.сл на заранее установленную величину, которой может быть погрешность платформенных весов;
- длиной, не отличающейся от рациональной длины Lp.сл на заранее установленную величину.
Для каждого сляба, соответствующего вышеуказанным требованиям, формируется перечень слябов, которые разрешено сажать в печь вместе с ним. Слябы попадают в этот перечень, если присвоенные им температурные и временные параметры входят в поле заданных ранее допусков, т.е. достаточно близки друг к другу. Если таких перечней несколько, то определяется тот, в который входит наибольшее число заготовок. Далее предлагается выбрать критерий, по которому будет проведена
сортировка слябов из сформированного перечня: среднемассовая температура слябов при горячем посаде, срочность выполнения заказа или ширина заготовки. Результатом работы разработанного алгоритма является перечень слябов, отсортированных по выбранному критерию.
В случае если совместный посад в печь имеющихся на складе слябов недопустим по технологическим требованиям карт нагрева, необходимо увеличить один или несколько температурных и временных допусков.
Предлагаемый алгоритм реализован в виде программы для ЭВМ «Рациональное комплектование садки слябов
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.