Аннотация
Актуальность работы: для черной металлургии Российской Федерации важное значение имеет задача внедрения технологий, которые позволят повысить эффективность существующих производств и конкурентоспособность выпускаемой продукции, а также освоить производство современных видов металлопроката. В связи с потребностью в ускоренном выполнении и реализации соответствующих разработок актуальна проблема выявления и внедрения методов, которые минимизируют время поиска рационального комплексного решения при достаточно высокой его достоверности. Цель работы: в статье представлены результаты исследований, выполненных с целью развития методов для оперативной разработки режимов прокатки, а также создания и совершенствования средств математического моделирования и оценивания результативности технологических процессов и операций листопрокатного производства с целью улучшение эффективности листопрокатных технологических систем за счет расширения сортамента, улучшения качества продукции, ресурсо- и энергосбережения. Используемые методы: при выполнении исследований применялись теория систем, математическое и компьютерное моделирование; статистические методы анализа, а также контроля и управления качеством продукции; наблюдения за объектами листопрокатного производства с целью изучения и обобщения опыта их функционирования; производство экспериментальных партий проката. Новизна: одним из результатов исследования является универсальный алгоритм и метод автоматизированного проектирования режима прокатки. Также разработаны математические модели горячей и холодной прокатки стальных листов и полос разнообразного назначения на станах различных типов. При создании компонентов математического обеспечения был разработан и применен метод построения аккомодационных моделей. С целью повышения надежности и объективности выводов рекомендован и адаптирован метод оценки соответствия характеристик как технологического процесса, так и качества продукции. Практическая значимость: обобщенный алгоритм автоматизированного проектирования реализована в виде компьютерных программ автоматизированного проектирования режимов прокатки на листопрокатных станах различных типов. С применением этих программ, в сочетании с методом оценки соответствия, получены технологические решения, направленные как на совершенствование производства выпускаемой продукции, так и на освоение новых видов листового проката (например, из HSLA-стали).
Ключевые слова
Листовой прокат, технологическая система, технологический процесс, режим прокатки, обобщенный алгоритм автоматизированного проектирования режимов прокатки, конструирование моделей, аккомодационная модель, качество продукции, результативность процесса, статистическое оценивание, момент прокатки толстых листов, режим деформации на широкополосном стане горячей прокатки, горячекатаный прокат из HSLA-стали.
1. Об утверждении Стратегии развития черной металлургии России на 2014–2020 годы и на перспективу до 2030 года и Стратегии развития цветной металлургии России на 2014–2020 годы и на перспективу до 2030 года: Приказ Министерства промышленности и торговли РФ от 5 мая 2014 г. № 839. URL: http://www.garant.ru/products/ipo/prime/doc/70595824/ (дата обращения: 02.05.2015).
2. ГОСТ 14.004-83. Технологическая подготовка производства. Термины и определения основных понятий. М.: Стандартинформ, 2009. 9 с.
3. Зайцев В.С. Основы технологического проектирования прокатных цехов. М.: Металлургия, 1987. 336 с.
4. Рашников В.Ф. Развитие технологических систем на основе комплексного моделирования для производства конкурентоспособного стального проката: автореф. дис. … д-ра техн. наук в форме научного доклада. Магнитогорск: МГМА, 1988. 56 с.
5. Заверюха В.Н. Развитие и применение методов исследования и методов улучшения листовой прокатки на основе системного подхода: дис. … д-ра техн. наук. Магнитогорск, 1990. 442 с.
6. Норенков И.П. Введение в автоматизированное проектирование технических устройств и систем. М.: Машиностроение, 1980. 312 с.
7. Дитрих Я. Проектирование и конструирование: Системный подход: пер. с пол. М.: Мир, 1981.456 с.
8. Румянцев М.И. Опыт развития и применения автоматизированного проектирования режимов горячей и холодной прокатки листовой стали разнообразного назначения на станах различных типов // Труды девятого конгресса прокатчиков, Череповец, 15–18 апреля 2013 г. Т. 2. Череповец: Череповец. гос. ун-т, 2013. С. 43–54.
9. Dimatteo A., Vannucci M. and Colla V. Prediction of Mean Flow Stress during Hot Strip Rolling Using Genetic Algorithms // ISIJ International, vol. 54 (2014), no. 1, pp. 171–178.
10. Recalculation of Flow Stresses from Industrial Process Data for Heavy Plate Rolling Using a 2D Finite Element Model / Erik Parteder, Klaus Zeman, Huiying Du, and Rainer Grill // Steel Research Iint. 83 (2012), no. 2, pp. 124–130.
11. Rumyantsev М., Belov V., Razgulin I. Prediction model of the flow stress for the computer-aided design hot rolling sheet and strips pattern // METAL 2015 Conference proceedings. Ostrava: TANGER Ltd. 2015. P. 395–403.
12. Румянцев М.И. Аккомодационные модели – опыт построения и применения для анализа и совершенствования листовой прокатки // Актуальные проблемы современной науки, техники и образования: материалы 71-й межрегион. науч.-техн. конф. / под ред. В.М. Колокольцева. Магнитогорск: Изд-во Магнитогорск. гос. техн. ун-та им. Г.И. Носова, 2014. Т. 1. № 1. С. 153–156.
13. Коновалов Ю.В., Остапенко А.Л., Пономарев В.И. Расчет параметров листовой прокатки. Справочник. М.: Металлургия, 1986. 430 c.
14. Wusatowski Z. Fundamentals of Rolling. Pergamon Press Ltd., Printed in Poland. Katowice: «ŚLĄSK», 2012. 692 p.
15. Азгальдов Г.Г. Управление качеством и квалиметрия. Томск: Томск. политехн. ун-т, 2004.
16. Oakland J. S. Statistical Process Control. Fifth Edition. Bodmin: MPG Books Limited. 2003.445 p.
17. Гун Г.С. Управление качеством высокоточных профилей. М.: Металлургия, 1984. 152 с.
18. Жадан В.Т., Маневич В.А. Совершенствование технологии прокатки на основе комплексных критериев качества. М.: Металлургия, 1989. 96 с.
19. Управление качеством продукции в технологиях метизного производства / А.Г. Корчунов, М.В. Чукин, Г.С. Гун, М.А. Полякова. М.: Издат. дом «Руда и металлы». 2012. 164 с.
20. Ganguly K. Improvement process for rolling mill through the dmaic six sigma approach // International Journal for Quality research. Vol 6, 2012, no. 3, pp. 221–231.
21. Noskievichova D., Kucharczyk R. Effective application of statistical process control (SPC) on the lengthwisetonsure rolled plates process // Metalurgija. Vol. 51, 2012, no. 1, pp. 81–84.
22. Noskievichova D., Woska B. Design of methodology for application of statistical control on short run processes in metallurgy // Metalurgija. Vol. 53, 2014, no. 1, pp. 81–84.
23. Румянцев М.И., Цепкин А.С., Оплачко Т.В. Унифицированный подход к расчету дифференциальных оценок при квалиметрическом оценивании качества проката // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова. 2007. № 3. С. 61–64.
24. Montgomery D.C. Introduction to Statistical Quality Control. Sixth Edition. Jefferson City: John Wiley & Sons. Inc. 2009. 754 p.
25. Практика освоения технологии производства в условиях ОАО «ММК» горячекатаных микролегированных высокопрочных сталей для автомобильной промышленности и строительства / С.В. Денисов, А.В. Горбунов, А.Г. Ветренко, М.А. Молостов, Э.М. Голубчик, Г.В. Щуров, М.И. Румянцев // Моделирование и развитие процессов обработки металлов давлением: междунар. сб. науч. тр. Магнитогорск: Изд-во Магнитогорск. гос. техн. ун-та им. Г.И. Носова, 2009. С. 39–44.
26. Разработка технологии и режимов прокатки высокопрочных сталей для автомобилестроения на широкополосном стане горячей прокатки / М.И. Румянцев, В.В. Галкин, А.В. Горбунов, А.Г. Ветренко, М. А. Молостов, А.О. Попов // Труды Восьмого конгресса прокатчиков, Магнитогорск, 11–15 октября 2010 г. Т. 1. Магнитогорск: Магнитогорский дом печати, 2010. С. 35–45.
27. Разработка технологий горячей прокатки широкополосной стали разнообразного назначения на станах различных типов: Свид. о гос. рег. прогр. для ЭВМ. № 2013612426 от 27.02.2013 / М.И. Румянцев, А.В. Горбунов, А.О. Попов, А.Г. Ветренко, М.А. Молостов // ОБПБТ. 2013. №1.
28. CR CAD: Свид. о гос. рег. прогр. для ЭВМ. № 2013611300 от 09.01.2013 / М.И. Румянцев, А.В. Горбунов, В.С. Митасов // ОБПБТ. 2013. № 5. Ч. 3. С. 982.
29. Салганик В.М., Румянцев М. И. Технология производства листовой стали: учеб. пособие. М.: ФГУП НТЦ «Информрегистр», 2013; № гос. рег. 0321304908.
30. Румянцев М. И., Ручинская Н. А. Статистические методы для обработки и анализа числовой информации, контроля и управления качеством продукции: учеб. пособие. М.: ФГУП НТЦ «Информрегистр», 2013; № гос. рег. 0321303451.
31. Румянцев М. И., Локотунина Н. М., Моллер А.Б. Обработка металлов давлением и характеристики качества продукции: учеб. пособие. М.: ФГУП НТЦ «Информрегистр», 2013; № гос. рег. 0321303454.