ОАО «Союзцветметавтоматика», Москва, Россия:

А. В. Дёмин, первый зам. ген. директора, эл. почта: dyomin@scma.ru

Приведен краткий анализ широко известных систем термообработки прокатных изделий и формирования потребительских свойств изделий за счет регулируемого формирования кристаллической структуры готовой продукции. Подробно описаны недостатки традиционного метода форсуночного охлаждения. При нем управление процессом охлаждения базируется на использовании математических моделей, исходные параметры которых для расчета и формирования управляющих воздействий имеют нестационарный и вероятностный характер, что не обеспечивает качества прокатных изделий на уровне современных требований. Предложен принципиально новый метод регулирования скорости теплосъема турбулентным потоком охлаждающего агента и построения самоорганизующейся системы. Согласно новому способу теплосъема через полые цилиндрические ролики, установленные вместо традиционно применяемых цельных направляющих роликов, прижатых к поверхности горячей полосы, пропускают турбулентный поток хладагента. Для повышения эффективности и равномерности теплосъема полые ролики заполняют теплообменными элементами (медными, алюминиевыми или другими шариками). Подача хладагента под давлением через заполненные цилиндрические ролики обеспечивает интенсивное охлаждение стенок корпуса роликов и, следовательно, поверхностей горячей полосы. Степень охлаждения регулируется изменением начальной температуры или расхода охладителя. Для сохранения равномерности охлаждения по ширине полосы хладагент через два смежных полых ролика пропускают противонаправленно. Приведено описание разработанной структуры управления теплосъемом с прокатываемого изделия. Применение нового принципа охлаждения даст возможность с минимальными затратами решить проблему создания в России производств толстых бездефектных прокатных изделий, поможет достаточно оперативно увеличить производительность современных прокатных станов, улучшить потребительские свойства черного или цветного проката, уменьшить долю брака, снизить энерго- и ресурсозатраты, резко повысить экологичность производства и существенно улучшить наблюдаемость параметров процесса практически без изменения конструкции основного оборудования.

1. Лукин С. В., Башаров Н. Г., Гофман А. В. Исследование охлаждения сляба в зоне вторичного охлаждения криволинейной машины непрерывного литья заготовок // Известия вузов. Черная металлургия. 2010. № 1. С. 50–54.
2. Гарбер Э. А., Мишнев П. А., Шалаевский Д. Л., Палигин В. Б., Михеева И. А., Болобанова Н. Л. Улучшение плоскостности горячекатаных полос на широкополосных станах с использованием математической модели идентификации неплоскостности по параметрам режима прокатки // Труды Междунар. науч.-техн. конгресса «ОМД-2014. Фундаментальные проблемы. Инновационные материалы и технологии». — М., 2014. С. 61–67.
3. Liang-liang Guo, Yong Tian, Man Yao, Hou-fa Shen. Temperature distribution and dynamic control of secondary cooling in slab continuous casting // International Journal of Minerals, Metallurgy and Materials. 2009. Vol. 16, No. 6. P. 626–631.
4. Bouhouche S., Lahreche M., Bast J. Control of Heat Transfer in Continuous Casting Process Using Neural Networks // Acta Automatica Sinica. 2008. Vol. 34, No. 6. P. 701–706.
5. Zhaofeng Wang, Man Yao, Xudong Wang, Xiaobing Zhang, Longsheng Yang, Hongzhou Lu, Xiong Wang. Inverse problem-coupled heat transfer model for steel continuous casting // Journal of Materials Processing Technology. 2014. Vol. 214, No. 1. P. 44–49.
6. Wen-hong Liu, Zhen-ping Ji, Zhao-yi Lai, Guang-lin Jia. Dynamic Water Modeling and Application of Billet Continuous Casting // Journal of Iron and Steel Research, International. 2008. Vol. 15, No. 2. P. 14–17.
7. Alvarez de Toledo G., Lainez J., Cirión J. C. Model Optimization of Continuous Casting Steel Secondary Cooling // Materials Science and Engineering: A. 1993. Vol. 173, No. 1–2. P. 287–291.
8. Wen-hong Liu, Zhi Xie. Design and Simulation Test of Advanced Secondary Cooling Control System of Continuous Casting Based on Fuzzy Self-Adaptive PID // Journal of Iron and Steel Research, International. 2011. Vol. 18, No. 1. P. 26–30.
9. Subhasis Chaudhuri, Rajeev Kumar Singh, Kuntal Patwari, Susanta Majumdar, Asim Kumar Ray, Arun Kumar Prasad Singh, Nirbhar Neogi. Design and implementation of an automated secondary cooling system for the continuous casting of billets // ISA Transactions. 2010. Vol. 49, No. 1. P. 121–129.
10. Venkata Rao R., Kalyankar V. D., Waghmare G. Parameters optimization of selected casting processes using teaching-learning-based optimization algorithm // Applied Mathematical Modelling. 2014. Vol. 38, No. 23. P. 5592–5608.
11. Huijun Feng, Lingen Chen, Zhihui Xie, Zemin Ding, Fengrui Sun. Generalized constructal optimization for solidification heat transfer process of slab continuous casting based on heat loss rate // Energy. 2014. Vol. 66. P. 991–998.
12. Vertnik R., Šarler B. Solution of a continuous casting of steel benchmark test by a meshless method // Engineering Analysis with Boundary Elements. 2014. Vol. 45. P. 45–61.
13. Салихов К. З. Адаптивная система автоматического управления процессом охлаждения крупного стального слитка в ЗВО МНЛЗ, модели и алгоритмы : автореф. дис. ... канд. техн. наук. — М. : НИТУ МИСиС, 2010.
14. Пат. 2422242 РФ, МПК D 22 D 11/22. Способ охлаждения заготовок на машинах непрерывного литья / Салихов З. Г., Ишметьев Е. Н., Газимов Р. Т., Глебов А. Г., Романенко В. П., Салихов К. З. ; заявитель ООО «Научно-экологическое предприятие ЭКОСИ» ; заявл. 29.04.2009 ; опубл. 20.11.2010, Бюл. № 32.
15. Салихов З. Г., Газимов Р. Т., Генкин А. Л. Автоматизированная экологически чистая технология охлаждения металла при производстве проката // Труды 12-го Всерос. совещ. по проблемам управления (ВСПУ XII, Москва, 2014). — М. : ИПУ РАН, 2014. С. 4360–4365.
16. Газимов Р. Т., Дёмин А. В., Салихов К. З., Салихов З. Г. Компьютерная модель для расчета теплотехнических характеристик охлаждающих роликов в ЗВО МНЛЗ // Известия вузов. Черная металлургия. 2012. № 7. С. 66–70.
17. Салихов З. Г., Газимов Р. Т., Дёмин А. В. Адаптивная система идентификации и управления процессами кристаллизации и рекристаллизации стальных заготовок и горячекатаных листов с использованием турбулент ного потока охлаждения // Современные сложные системы управления X HTCS’2-2012 : материалы Международной научно-технической конференции. — Старый Оскол : ТНТ, 2012. С. 75–79.
18. Дёмин А. В., Салихов З. Г., Газимов Р. Т., Капралов Д. С. Инженерные принципы расчетов шарового наполнения охлаждающих роликов для узлов ускоренного охлаждения на машинах непрерывного литья заготовок и прокатных станах // Цветные металлы. 2014. № 3. С. 81–84.
19. Салихов З. Г., Газимов Р. Т., Дёмин А. В. Структура САУ роликовым охлаждением горячего металла // Автоматизация в промышленности. 2012. № 5. С. 60–63.
20. Пат. 2569620 РФ, МПК B 22 D 11/22. Способ охлаждения слитка в машине непрерывного литья / Салихов З. Г., Бахтадзе Н. Н., Газимов Р. Т., Трайно А. И., Генкин А. Л., Салихов М. З., Демин А. В. ; заявл. 07.02.2014 ; опубл. 20.08.2015, Бюл. № 23.