книги из ГПНТБ / Применение вычислительной техники на металлургическом заводе

В качестве критерия оптимальности управления принята мини­ мизация времени простоя блюминга из-за отсутствия нагретого ме­ талла.

Расчет вариантов посадки и выдачи металла основан на инфор­ мации о плавках, поступающих из мартеновского цеха. Если перед стрипперным отделением скапливается несколько плавок, то машина

(5

Рис. 39. Блок-схема алгоритма оперативного управления отделением на­ гревательных колодцев

152

рассматривает все позможньіе варианты порядка обработки плавок, моделирует работу участка при каждом пз вариантов, просчитывает суммарный возможный простой стана из-за отсутствия горячего ме­ талла по каждому варианту и выбирает оптимальный вариант.

Число вариантов невелико, так как перед стрнпперным отделе­ нием одновременно не находится больше четырех плавок, количество возможных вариантов в этом случае 41=24. Машина моделирует эти 24 варианта и выбирает из них оптимальный. При составлении вариантов принимаются во внимание только разлитые плавки, так как

формация; 1— формирование исходного состояния системы; 2— со­ ставление графика прокатки. Проверка «Есть ли разрыв в графике

Для составления графика прокатки массив информации о колод­ цах с металлом, готовым к прокатке, упорядочивается по возраста­

Тц . р=т п . гі — ?о . с, проверяется, какие меры можно принять для ликвидации этого простоя.

В том случае, если можно форсировать режим нагрева в ко­ лодце, определяется новое время т п . г в і-том колодце и сравнива­

ется с Г0 .с- Если после, этого простой стана невозможно ликвидировать, про­

веряется возможность подготовки ко времени Го.с горячих слитков.

153

в колодцы. Для слитков, находящихся перед стрнпперным отделе­

бождения нагревательных колодцев, но не ранее срока, установлен­ ного инструкцией по выдержке металла после разливки. По времени конца разливки плавки и времени прибытия плавки в ОНК опреде­ ляется температура прибытия tn слитков в ОНК.

По общему числу слитков п плавке в зависимости от типа из­ ложниц определяется число нагревательных колодцев, которое необ­ ходимо для посадки данном плавки. Зная время прибытия слитков в ОНК и время освобождения колодцев, можно определить число свободных колодцев.

Если число свободных колодцев велико, то, во избежание про­ стоя, в них можно посадить холодный металл. Для поддержания оптимального режима время нагрева металла должно быть мини­

температуры посада и числа елнгков в ячейке. Прибавляя длитель­

нагрева. После посада слитков переходим к блоку составления графи­ ка прокатки.

В том случае, если ко времени Т0.с нельзя подготовить ни одно­ го горячего всада, делается попытка пересадить металл из подо­ гревателя. Определяется время начала пересадки но времени готов­ ности металла в подогревателе и по времени освобождения колодца; определяется число пересаживаемых слитков; нормативное время на­ грева; время т п . г металла. Если металл может быть подготовлен ко времени Го.с , осуществляется пересадка необходимого количества металла из подогревателя, в нагревательные колодцы, вычисляется оставшееся число слитков в подогревателе.

ного всада, взятого из задания на прокатку холодного всада, опре­ деляется время начала посада холодного металла в колодцы (здесь

ттек —текущее время).

Втом случае, если наметившийся простой стана нельзя ликви­ дировать, простой стана суммируется, и моделирование варианта продолжается дальше. Когда моделирование по всем вариантам за­ кончено, выбирается оптимальный вариант с минимальным суммар­ ным простоем блюминга и записывается в память машины.

154

Г Л А В А VI

АВТОМАТИЗАЦИЯ МЕТОДИЧЕСКИХ ПЕЧЕЙ С ПРИМЕНЕНИЕМ

ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ М А Ш И Н

В работах [43—45] сформулированы задачи, которые должна решать система автоматического управления работой методических печей с вычислительной маши­ ной: оптимальное согласование работы печей и стана; сообщение каждой заготовке, покидающей печь, задан­ ного количества тепла, независимо от времени пребыва­ ния в печи; использование тепловой мощности печей для нагрева заготовок во время остановки стана; минимиза­

Тепло, воспринимаемое поверхностью заготовки израбочего пространства печп, рассчитывают по конвек­

Усвоенное тепло расходуется На изменение энтальпии металла, что в свою очередь вызывает повышение тем­ пературы заготовок (блюмов и слябов) по длине рабо* чего пространства печИі

156

1. РАСЧЕТНЫЙ КОНТРОЛЬ ТЕМПЕРАТУРЫ М Е Т А Л Л А В М Е Т О Д И Ч Е С К О Й ПЕЧИ

Исследования, приведенные Ждановским металлур­ гическим институтом и НИИАЧМ на методических пе­ чах завода «Азовсталь», показали, что рациональным способом использования вычислительной машины в си­ стеме расчетного контроля температуры металла явля­ ется применение ЭЦВМ в качестве математической мо­ дели процессов теплообмена и физической модели прод­ вижения заготовок через печь. Дискретный характер полосы заготовок в методической печи согласуется с дис­ кретным характером памяти ЭЦВМ, отдельные ячейки которой можно поставить в соответствие с отдельными нагревающимися заготовками (или группами из двух — четырех заготовок). Выделенные группы ячеек памяти ЭЦВМ хранят информацию о каждой заготовке в печи, причем при продвижении металла по печи эта информа­ ция переносится из ячейки в ячейку «по ходу движения» металла, моделируя физический процесс передвижения заготовок. При таком подходе к моделированию движу­ щегося металла достаточно просто решаются вопросы учета темпа прокатки и функционирования системы конт­ роля в реальном масштабе времени (именно эти вопро­ сы являются наиболее трудными при использовании других известных схем построения алгоритма функцио­ нирования аналогичных систем).

Для упрощения математической модели теплообмена целесообразно считать заготовки тонкими телами, а их действительную массивность учитывать, корректируя коэффициенты теплообмена между рабочим пространст­ вом печи и поверхностью металла. Такой прием успешно используется в целом ряде теплотехнических расчетов [46—48]. В этом случае определяющей является сред­ няя температура заготовок tcv, а температура поверхно­ сти, при необходимости может быть рассчитана как средневзвешенная величина между средней температу­ рой металла и температурой рабочего пространства печи.

Дальнейшее упрощение математической модели заключается в том, что коэффициенты теплообмена для верхней и нижней поверхности теплообмена могут быть приняты одинаковыми.

157

Тогда дифференциальное уравнение нагрева /-той заготовки запишется в виде

+

или

коэффициента — а и С или п и С, что позволяет совмес­ тить кривые действительной температуры нагрева метал­ ла в печи и расчетной температуры на модели в трех точ­ ках: в начале рабочего пространства печи, на выдаче ме­ талла и в какой-либо характерной точке внутри рабочего пространства (в середине печи или в сварочной зоне). Такая пригонка экспериментальных и расчетных темпе­

158

Выражения (68) н (69) можно представить в обоб­ щенном виде:

причем функция f в общем случае может иметь эмпири­ ческую форму.

Дифференциальное уравнение (70) па ЭЦВМ удоб­ но решать методом Эйлера, так как при достаточно ма­ лом интервале временной дискретизации расчетов Дт бо­ лее сложные методы Башкирова или Рунге-Кутта не да­ ют ощутимого уменьшения погрешности расчетов. Таким образом:

где k — текущий номер последовательности расчетов; k—1—предыдущий номер последовательности рас­

четов.

После каждой ступени расчета необходимо перехо­ дить от энтальпии металла к его температуре, что удоб­ но выполнять по 1-^-диаграмме стали. В табл. 16 приве­ дены укрупненные данные для двух групп сталей — доII заэвтектоидных. В границах интервалов зависимость между температурой и энтальпией предполагается линей-

159

JO

вм

Рис. 40. Принципиальная схема системы автоматического расчетного контроля температуры металла в методической печи (ВМ — вычислительная машина; Т — телетайп и табло)

Зависимость удельной объемной теплоемкости стали от температуры характеризуется эмпирическим выраже­ нием [49]:

Принципиальная схема системы автоматического ра­ счетного контроля температуры металла изображена на рис. 40, где показана трехзонная методическая печь, на

160

которой контролируют температуры рабочего пространст­

же, низ методической зоны), начальную температуру по­ верхности заготовки на входе в печь і п а ч , число посажен­

поддерживаются автоматическими регуляторами на не­ которых заданных уровнях, примерно одинаковых по длине соответствующих зон. В методической зоне темпе­ ратура практически линейно снижается от сварочной зоны к окну посадки.

Разбиваем печь на ряд небольших участков (па рис.40 таких участков 32). Если в печи находится N за­

Величина N непрерывно рассчитывается на ЭЦВМ по формуле

заготовок, это означает, что за интервал времени от ме­ талл в печи передвинулся к выходу.

Число участков, на которое передвинулся металл, оп­ ределяется соотношением между 8N2 и AN. Если

2AN > ôN2 > AN,

сдвиг произошел па один участок, если ЗАУѴ > 6Wa > 2AN,

иа два участка, и т.д. Остаток от деления б/Ѵ2 на AN