Развитие технологических систем на основе комплексного моделирования для производства конкурентоспособного стального проката

• Автор: Рашников, Виктор Филиппович
• Шифр специальности: 05.16.05
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 1998
• Место защиты: Магнитогорск
• Количество страниц: 56 с. : ил.

Общая характеристика работы
Актуальность темы. Производство стального проката является одним из важнейших направлений функционирования как отечественной, так и зарубежной промышленности. Доля проката во внутреннем валовом продукте в развитых странах составляет около 10 %. В условиях рыночных отношений первостепенное значение приобретает конкурентоспособность выпускаемой продукции, определяемая достижением гарантированных показателей качества при низких издержках производства.
Обеспечение конкурентоспособности представляет собой сложную многофакторную проблему. Ее радикальное решение невозможно без системного анализа сквозной технологической схемы от производства стали до получения готового проката и изделий из него. Для такого исследования разнородных процессов необходимо создание комплекса различных по физической сущности и математическим методам моделей,, применение которых позволяет получить научно-обоснованные весомые результаты. В конечном счете их обобщение дает основу для позитивного развития сложной технологической системы «сталь - прокат ~ металлопродукция».
Цель и задачи исследования. Целью диссертации является обеспечение стабильного экономичного производства стального проката гарантированного качества и изделий из него на основе создания технических и технологических решений, направленных на совершенствование и развитие системы «сталь -прокат - металлопродукция».
Ч“-Шш достижения этой цели поставлены и решены следующие задачи:
эаботана информационная система анализа сквозных технологий и на
| - выполнено исследование с применением метода конечных, элементов ;|СЭ) напряженно-деформированного состояния (НДС) металла в очаге де-
'азе предложена стратегия управления качеством продукций;
• мации при прокатке;

- создан комплекс математических моделей процесса формирования структуры и механических свойств стального проката при разнообразных технологических условиях;
- развит матричный метод для анализа и совершенствования калибровки валков и процесса сортовой прокатки;
- осуществлено совершенствование действующих технологических систем листопрокатного и сортопрокатного производств, определены перспективы их развития и выбраны виды продукции и соответствующие технологии для эффективной глубокой переработки металла.
Научная новизна. Применительно к действующей технологической системе создана, информационная структура, которая формирует соответствующую базу знаний с четырьмя основными функциональными выходами: 1) нормативных режимов; 2) коррекции назначений полупродукта; 3) динамической коррекции технологии; 4) новых технологий. Разработана система управления качеством продукции, ядром которой является указанная информационная структура.
Математическая модель НДС прокатываемого металла, основанная на МКЭ, создана для объемной задачи с возможностью сокращения порядка системы разрешающих уравнений и сведения процедуры к последовательности решений обобщенных двумерных задач.
Комплекс ’ математических моделей процесса структурообразования и формирования механических свойств проката разработан с учетом важнейшей особенности горячей деформации - существенной подвижности границ зерен и эволюции зеренной структуры. Последняя описана в тесной связи, с одной стороны, с эволюцией дислокационной субструктуры, а с другой, - с изменением состояния границ зерен в результате накопления на них деформационных дефектов. :'М
На основе развития матричного подхода к описанию сортовых калибров и процесса деформирования в них, а также учета закономерностей метрического векторного пространства введён критерий технологичности формоизменения

Рис. 9. Структура математической модели непрерывной группы стана
Матричное представление формы калибров легко позволяет подробно описывать их износ по всему контуру:
Ь/=а + аи,
где а - вектор первоначального контура калибра;
аи - вектор износа, характеризующий приращение длины каждого луча;
- вектор контура изношенного калибра на стадии износа /.
Данные многочисленных исследований позволяют с небольшой погрешностью принять линейную зависимость между величиной износа и массой прокатанного металла. Тогда с целью учёта износа при моделировании формоизменения можно ввести для каждого луча контура показатель единичного износа