Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Технические науки
Металлургия цветных металлов

Диссертационная работа:

Фомичев Александр Валерьевич. Совершенствование энергосберегающего режима нагрева заготовок металла в методических печах широкополосных станов : Дис. ... канд. техн. наук : 05.16.02 Магнитогорск, 1999 140 с. РГБ ОД, 61:99-5/2186-4

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

Введение 4

Глава 1. Характеристики технологического процесса и постановка задачи 9

1.1 Место нагревательных печей в технологии горячей прокатки 9

1.2 Требования к режимам управления методическими печами 9

1.3 Обзор существующих способов управления нагревом слябов в методических печах 15

1.4 Существующие режимы работы современных методических печей 15

1.5 Постановка задачи и цели исследования. 25

Глава 2. Информационное обеспечение заготовок при нагреве металла в методических печах 27

2.1 Система слежения за потоком металла на печном участке 27

2.2 Определение температурного состояния заготовок в ходе процесса нагрева 31

2.3 Описание необходимых исходных данных и выполнение расчетов по математическому описанию процесса нагрева 51

2.4 Реализация информационного обеспечения заготовок при нагреве металла в методических печах 56

2.5 Заключение по главе 59

Глава 3. Прогнозирование времени нагрева слябов и скорости их перемещения по печи 60

3.1 Общие положения и обоснование актуальности проблемы 60

3.2 Способ расчета производительности прокатного стана 65

3.3 Определение производительности моталок в зависимости от размеров рулонов 74

3.4 Определение требуемой текущей производительности печей 76

3.5 Алгоритм расчета скорости продвижения заготовок по печи и его информационное обеспечение 86

3.6 Влияние сортамента продукции на время нагрева 95

3.7 Заключение по главе 100

Глава 4. Реализация энергосберигающего режима управления нагревом заготовок в методических печах 102

4.1 Техническая структура управления режимом нагрева заготовок в методических печах 102

4.2 Расчет оптимальной траектории нагрева заготовки 105

4.3 Расчет уставок регуляторов температуры в зонах методической печи 118

4.4 Настройка и адаптация комплекса автоматического управления нагревом заготовок в методических печах 122

Заключение по главе 123

Заключение 125

Список литературы 127

Приложения 132 

Введение к работе:

Основными затратами на передел в цехах горячей прокатки, определяемыми выбором технологических режимов работы нагревательных печей, являются стоимость металла, потерянного с окалиной и ушедшего в угар, стоимость топлива, израсходованного на нагрев, стоимость электроэнергии, расходуемой на прокатку, а также стоимость ремонта оборудования. Экономия газа при нагреве металла является основным направлением снижения расходов энергии. Эта проблема становится особенно актуальной, поскольку пламенные нагревательные печи потребляют примерно 10% топлива, расходуемого в черной металлургии [1]. Кроме того, в настоящий момент горячая прокатка потребляет почти 30% горючих газов, являясь более крупным потребителем, чем доменное производство и энергетика [2].

В металлургическом производстве для нагрева стали перед прокаткой широкое распространение получили методические печи различной мощности и конструкции, что связано с увеличением доли непрерывно-литого металла. Нагревательные печи относятся к основному оборудованию прокатных цехов. От их работы в значительной степени зависят объем, качество и экономичность производства проката. В большинстве случаев ошибки, возникающие при нагреве металла, уже не могут быть исправлены. Проявляясь на последующих переделах, эти ошибки приводят к снижению выхода годной продукции. Являясь начальным звеном технологической линии прокатного производства, работа нагревательных печей во многом зависит от ритма работы прокатного оборудования, наряду с этим они сохраняют особенности, присущие всем теплотехническим агрегатам. Поэтому при разработке методов рационального нагрева металла необходимо решать не только задачи, связанные с теплотехническими и технологическими проблемами, но и задачи связи ритма работы прокатного оборудования с основными параметрами теплового режима печей.

В условиях нагрева заготовок с переменными геометрическими и теплофизическими параметрами, а также при переменном темпе выдачи заготовок из печи, получение требуемого качества нагрева заготовок возможно лишь при эффективном управлении работой участка нагревательных печей. Существовавшие ранее системы управления нагревательными печами обеспечивали лишь стабилизацию некоторых отдельных параметров теплового режима работы печей, таких как температура в зонах нагрева, соотношение расходов топлива и воздуха и давления в рабочем пространстве печи. В этих системах задания локальным регуляторам указанных параметров устанавливались вручную нагревальщиком печи, исходя из его опыта, что подчас в условиях напряженной работы стана приводило к субъективным ошибкам. При этом возникали недогрев заготовок, перерасход топлива, значительное окалинообразование и другие нарушения.

Проблемы управления нагревом металла стали особенно актуальными в связи с распространением высокопроизводительных прокатных станов и все более повышающимися требованиями, предъявляемыми к качеству нагрева металла. Быстрый технический прогресс, развитие теории управления нагревом и успехи в области ее практического применения связаны с изменением в подходе к решению этих задач. Изменение заключается в том, что система управления не только должна удовлетворять определенным требованиям, но и быть оптимальной по отношению к выбранному критерию. В качестве критерия может выступать минимизация расхода топлива, снижение окалинообразования, увеличение производительности и другие.

Основное время печи работают в переходных режимах, вызванных изменением сортамента, марки нагреваемых заготовок и темпа их выдачи. В этих условиях нагревальщик даже обладающий большим опытом работы, не в состоянии в течение всей рабочей смены обеспечить рациональное (не говоря уже об оптимальном) управление. Кроме того, следует учесть, что стан обслуживают несколько печей и необходимо обеспечить идентичный нагрев заготовок в отдельных печах и согласовать их работу между собой.

За последнее десятилетие наметился существенный разрыв в энергоемкости производства проката в России по сравнению с другими странами. Анализ работы зарубежных станов горячей прокатки показывает, что затраты энергоресурсов, в частности расход газа, можно снизить в 1.5 - 2 раза. Существенное снижение затрат тепловой энергии за рубежом обеспечивается использованием следующих мероприятий [3]:

1) переход на нагрев, не остывших от предыдущего передела, горячих или теплых заготовок;

2) снижение требуемых температур нагрева для прокатки;

3) применение современных микропроцессорных систем оптимального управления тепловым режимом.

Реализация первых двух мероприятий требует проведение существенных дорогостоящих работ по совершенствованию производственного процесса. Эффективным методом снижения затрат на нагрев и прокатку металла, улучшения качества продукции и повышения производительности является внедрение автоматизированной системы управления технологическим процессом (АСУТП) нагрева металла, реализующей оптимальные режимы работы технологических агрегатов (печей). Внедрение АСУТП является также необходимой предпосылкой для создания интегрированной системы управления прокатным цехом и создания единой технологической цепочки по выплавке - прокатке стали. Объединение в общее информационное пространство смежных цехов и переделов позволит на качественно новом уровне решать задачи по оптимизации работы отдельных участков.

Следует отметить, что оптимальные (с точки зрения минимума затрат на передел) режимы нагрева ввиду своей сложности не могут быть реализованы с помощью традиционного оборудования контрольно-измерительных приборов (КИП) и локальной автоматики. Поэтому использование в системе управления нагревом металла современных микропроцессорных средств становится объективно необходимым и позволяет эффективно, с меньшими затратами и оперативно решить задачу реализации энергосберегающих режимов управления при нагреве металла.

Ритм работы современных прокатных станов колеблется в широких пределах, что, естественно, отражается на режиме работы нагревательных печей, основная задача которых - обеспечить требуемый нагрев металла по сечению, определяемый технологией прокатки, и минимальные потери металла в виде угара и окалины при минимальном расходе газа. Определение времени нагрева заготовок в печи и скорости их продвижения на различных участках в зависимости от производительности стана является важной задачей. Без ее решения невозможно говорить о качественном ведении процесса нагрева и организации автоматического управления. Точное прогнозирование времени нагрева позволяет уменьшать коэффициенты запаса по мощности в системах управления нагревом металла, что является источником экономии энергетических ресурсов.

Актуальность проблемы особенно проявилась на стане 2000 АО ММК. Здесь система управления нагревом так и не была создана. Это связано с тем, что при финансировании строительства стана не было учтено колебание курса рубля по отношению к доллару. А поскольку данную работу должна была выполнить американская фирма General Electric, то затраты на создание такой системы в результате обвала рубля могли сравняться со стоимостью всего прокатного стана. Кроме того, к моменту освоения проектных мощностей оборудование, на котором планировалось производить автоматизацию печного участка устарело не только морально, но и физически. Поэтому было принято решение о создании новой системы автоматического управления нагревом металла силами служб автоматизации предприятия. Однако, внедрение автоматической системы управления сдерживалось отсутствием практического способа и типовой схемы АСУ ТП управления нагревом металла, обеспечивающих оптимальный нагрев металла в условиях разнородного посада и меняющегося темпа прокатки. Частично решению этого вопроса посвящена данная диссертация.

Подобные работы
Шатохин Константин Станиславович
Совершенствование режимов нагрева металла в методических печах на основе развития экспериментальных методов исследования и информационно-теплотехнического моделирования
Рябчиков Михаил Юрьевич
Совершенствование режимов работы блока доменных воздухонагревателей с целью повышения эффективности процесса нагрева дутья [Электронный ресурс]
Жадинский Дмитрий Юрьевич
Топливосберегающие режимы нагрева непрерывнолитых слябовых заготовок в методических печах
Моренко Ксения Вячеславовна
Совершенствование режима вторичного охлаждения непрерывнолитых слябов трубной стали
Горосткин Сергей Васильевич
Совершенствование режимов вторичного охлаждения слябовых непрерывнолитых заготовок
Тимофеев Евгений Станиславович
Совершенствование энерготехнологического режима выплавки стали в ДСП-150 при использовании горячебрикетированного железа в завалке с целью повышения эффективности производства
Мокринский Андрей Викторович
Развитие теории и совершенствование дутьевых режимов и устройств, обеспечивающих повышение эффективности ресурсо- и энергосбережения при выплавке стали в кислородных конвертерах
Мишин Юрий Петрович
Совершенствование теплового режима доменной плавки с целью повышения технико-экономических показателей работы печи
Легостаев Геннадий Семенович
Совершенствование конструкции и режима работы сверхмощных дуговых сталеплавильных печей
Загайнов Сергей Александрович
Совершенствование технологии доменной плавки на основе анализа и прогноза ее режимов методами моделирования

© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net