Введение к работе
Актуальность темы диссертации. В современных условиях актуальной задачей, стоящей перед отечественной черной металлургией, является интенсификация прокатного производства на основе разработки и освоения новых высокоэффективных технологий, обеспечивающих рост объемов производства и снижение материально-энергетических затрат по переделу. Особенно важное значение эта задача приобретает при производстве арматурной стали, потребление которой имеет устойчивую тенденцию к росту в связи с выполнением в стране национального проекта по расширению строительных работ.
В общем объеме сортового проката в стране до 55 % составляют арматурные профили мелких сечений, прокатываемые на мелкосортных и мелкосортно-проволочных станах. К таким станам относится стан 320/150 ОАО «Амурметалл» (г. Комсомольск на Амуре), являющийся основным поставщиков профилей для армирования железобетонных конструкций в Дальневосточном регионе страны. Увеличение производства арматурной стали, которая на этом стане составляет до 70 % сортамента продукции, является объективной необходимостью в связи с высокой себестоимостью проката, что снижает конкурентоспособность продукции.
Эффективным способом прокатки сортовых профилей, позволяющим снизить материально-энергетические затраты по переделу и повысить производительность станов, является процесс прокатки-разделения.
При разработке оптимальных технологических процессов производства проката все большее значение приобретает их компьютерное моделирование. Для этого необходимо иметь научно обоснованные математические модели процессов, в частности процесса прокатки-разделения.
Сказанное обусловило проведение настоящего исследования.
Цель диссертационной работы: на основе методов исследования операций и современных средств компьютерного моделирования получить научно обоснованные технологические разработки по оптимизации процессов прокатки-разделения, направленные на повышение производительности и экономию материально-энергетических ресурсов при производстве арматурных периодических профилей на мелкосортно-проволочном стане 320/150.
Научная новизна работы заключается в следующем:
-
Разработаны методика и алгоритмы оптимизации режимов прокатки-разделения арматурной стали на непрерывном мелкосортном или мелкосортно-проволочном стане, основанные на использовании методов исследования операций и современных средств компьютерного моделирования.
-
Решены задачи определения оптимальной кратности процесса разделения раската и оптимальных температурно-скоростных режимов прокатки по критериям быстродействия и экономии материально-энергетических ресурсов.
-
Создана математическая модель и методика расчета формоизменения металла, размеров калибров и технологических параметров прокатки-разделения в двухручьевых калибрах различной формы.
-
Установлены закономерности деформации и разрушения перемычки двухручьевого раската в зависимости от соотношения параметров раската и разделяющего калибра.
Практическая ценность диссертации.
Созданные математические модели и методики расчетов пригодны для использования в инженерной практике при разработке оптимальных технологических режимов прокатки-разделения арматурной стали на любом действующем мелкосортном прокатном стане с целью повышения производительности и снижения расхода материально-энергетических ресурсов.
В частности, для ОАО «Амурметалл» существенное практическое значение представляют следующие технологические разработки:
калибровки валков для двухручьевой прокатки-разделения арматурной стали №10 и №12, обеспечивающие получение готового проката, отвечающего требованиям ГОСТ 5781-82;
оптимальные по быстродействию технологические режимы прокатки-разделения арматурной стали №10 и №12, позволяющие увеличить среднюю часовую производительность стана до соответственно 59,2 т/ч и 85,4 т/ч по сравнению с 32,5 т/ч и 46,7 т/ч при одноручьевой прокатке этих профилей;
оптимальные энергосберегающие режимы прокатки-разделения указанных профилеразмеров, позволяющие получить экономию затрат на топливо и электроэнергию 1,5 %.
- рекомендации по замене электродвигателя привода чистовой клети, обеспечивающие возможность трехручьевой прокатки-разделения.
Реализация результатов работы *'.
Разработанные калибровки валков и оптимальные температурно-скоростные режимы прокатки арматурной стали №10 и №12 внедрены на мелкосортно-проволочном стане 320/150 ОАО «Амурметалл».
Экономический эффект, полученный от реализации указанных разработок за счет увеличения часовой производительности стана и снижения условно-постоянных расходов по переделу превысил 33 млн. руб., что подтверждено актами внедрения и экономическими расчетами.
Апробация работы. Основные положения и результаты работы доложены и обсуждены на международной научно-технической конференции «Современные достижения в теории и технологии пластической обработки металлов» (2007, г. Санкт-Петербург); на седьмом конгрессе прокатчиков (2007, г. Москва); на региональных конференциях «Новые технологические процессы и оборудование сортопрокатного производства» (1983 г. Свердловск) и «Молодые ученые и специалисты черной металлургии Урала - научно-техническому прогрессу» (1987 г. Свердловск); на Всесоюзной конференции прокатчиков ««Новые технологические процессы прокатки как средство интенсификации производства и повышения качества продукции» (1989 г. Челябинск).
Комплекс научных и промышленных исследований по разработке и освоению технологического процесса двухручьевои прокатки-разделения арматурной стали на ОАО «Амурметалл» отмечен серебряной медалью выставки «Металл-Экспо'2006» и золотой медалью на ХГЛ международной выставке-конгрессе «Высокие технологии. Инновации. Инвестиции»(г. С.-Петербург, 2008 г.).
Публикации. Основное содержание диссертационной работы отражено в 10-ти статьях, в том числе 3 статьи в рецензируемых изданиях, рекомендованных ВАК РФ, получено 2 авторских свидетельства и патент РФ на изобретение.
'Автор выражает глубокую признательность руководству и специалистам ОАО «Амурметалл» за содействие во внедрении результатов диссертационной работы.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и четырех приложений; изложена на 152 страницах машинописного текста, иллюстрирована 66 рисунками и 23 таблицами; библиографический список включает 102 наименования.
