О РАСЧЕТНО-ИНСТРУМЕНТАЛЬНОМ КОНТРОЛЕ КАЧЕСТВА НАГРЕВА И ТЕРМООБРАБОТКИ МЕТАЛЛА В ПЕЧАХ

Владимир Иванович Панферов

Аннотация


В условиях повышения требований к качеству нагрева металла перед прокаткой или при его термообработке задача создания и совершенствования алгоритмического обеспечения автоматизированных систем управления технологическим процессом (АСУ ТП) нагревательных и термических печей является вполне актуальной. Цель исследования: рассмотреть решение задачи контроля перепада температуры по сечению металла при его нагреве перед прокаткой или в процессе термообработки. Материалы и методы. Выполнен анализ литературных источников по проблеме. Проведено обобщение результатов ранее выполненных работ как для случаев выдержки при постоянной температуре рабочего пространства, так и при постоянной температуре поверхности заготовки, а также и для случая нагрева массивных тел произвольной формы. Результаты. Показано, что решение задачи контроля можно свести либо к измерению текущей плотности теплового потока внутрь металла, либо же к измерению разности температур печи и поверхности сляба. Исследовано влияние на структуру алгоритмов контроля различных особенностей реального процесса выдержки. Приведено решение задачи контроля для случая массивных тел произвольной формы. Получены соотношения для контроля, аналогичные алгоритмам контроля для слитков и слябов. Указан способ настройки алгоритмов контроля на реальный процесс по данным текущих измерений в регулярном режиме. Установлено, что для случая симметричного или одностороннего нагрева слябов в методических печах для настройки достаточно измерять температуру только одной из поверхностей, при несимметричном нагреве требуется измерять температуры обеих поверхностей. Для случая выдержки рулонов холоднокатаной ленты в колпаковых печах необходимо измерять температуру в трех различных по радиусу точках основания нижнего рулона с помощью контактных термопар. После настройки для контроля в любом случае достаточно измерять температуру лишь в одной точке поверхности. Исследовано влияние погрешностей измерения температуры поверхности металла на точность настройки алгоритмов контроля и на точность оценки максимального перепада температуры по его сечению. Приведены варианты реализации алгоритмов контроля в промышленных условиях. Заключение. Результаты работы могут быть использованы при разработке и совершенствовании алгоритмического обеспечения АСУ ТП нагревательных и термических печей.

Ключевые слова


качество нагрева и термообработки металла; контроль перепада температуры по сечению; автоматизированная система управления; настройка алгоритмов контроля; допустимая погрешность измерения температуры поверхности; плотность теплового потока

Полный текст:

PDF

Литература


Shakola Yu.A., Kostogryzov V.S., Goldfarb E.M. Sposob opredeleniya prodolzhitel'nosti vyderzhki slitkov v nagrevatel'nykh kolodtsakh [A method for determining the exposure time of ingots in heating wells]. Patent USSR, no. 144866, 1962.

Goldfarb E.M. Teplotekhnika metallurgicheskikh protsessov [Thermotechnology of metallurgical processes]. Moscow, Metallurgy Publ., 1967. 440 p.

Revun M.P., Grankovsky V.I., Baybuz A.N. Intensifikatsiya raboty nagrevatel'nykh pechey [Intensification of the operation of heating furnaces]. Kiev, Technique Publ., 1987. 136 p.

Kostogryzov V.S., Lviv S.G., Miroshnichenko M.V., Morekhina N.M. [A method for controlling the degree of ingot heating over a section]. In the book: Gladkikh V.I. Industrial Furnace, 1979, pp. 53–60. (in Russ.)

Wick H.-J., Greiff H. Monitoring of the degree of warming of blocks in deep furnaces with the extended Kalman filter. METEC'84: 2 Int. Walzwerkkongr., Dusseldorf, June 22–28, 1984, vol. 2. Dusseldorf, 1984, F 3/1–F 3/13.

Barr P.V., Burgess A.W. A.P.C. computer model for the slab reheating furnace. CIM Bull., 1989, 02, no. 926, pp. 116–117.

Klima R., Kuck A., Sucker D. Ein einfaches mathematisches Modell für die Wärmeübertragung und seine Anwendung auf Durchlauf-Warmofen. Gas Warme Int., 1983, vol. 32, no. 4, pp. 138–143.

Revun M.P., Zinchenko V.Yu. [Promising directions for improving the thermal work of heating and thermal chamber furnaces]. Metallurgicheskaya teplotekhnika: sb. nauch. trudov Natsional'noy metallurgicheskoy akademii Ukrainy [Metallurgical heat engineering: Collection Scientific Proceedings of the National Metallurgical Academy of Ukraine]. Dnepropetrovsk, “PP Grek OS.” Publ., 2006, pp. 294–302. (in Russ.)

Specht Eckehard, Alt Rudiger. Temperature compensation in heated solids. Steel Res., 1990, vol. 61, no. 11, pp. 569–575.

Lukin S.V., Kibardin A.N., Sidorenkova S.E., Kochkin A.A. [Optimization of heating and temperature control of slabs during hot planting in heating furnaces]. Vestnik Cherepovetskogo gosudarstvennogo universiteta [Bulletin of the Cherepovets State University], 2016, no. 3, pp. 7–11. (in Russ.)

Panferov V.I. [About the indirect control algorithm and the features of the temperature fields of massive bodies during exposure at a constant surface temperature]. Izv. vuzov. Chernaja metallurgija [The News of High Schools. Ferrous Metallurgy], 1985, no. 4, pp. 93–97. (in Russ.)

Panferov V.I. [To control and analysis of temperature fields of massive bodies during the leveling period at zero heat flux through the surface]. Izv. vuzov. Chernaja metallurgija [The News of High Schools. Ferrous Metallurgy], 1986, no. 3, pp. 123–126. (in Russ.)

Panferov V.I. [About some properties and about the algorithm of indirect control of temperature fields of massive bodies during the exposure period at a constant furnace temperature]. Izv. vuzov. Chernaja metallurgija [The News of High Schools. Ferrous Metallurgy], 1985, no. 6, pp. 114–116. (in Russ.)

Panferov V.I. [To control the temperature fields of massive bodies during the exposure period at a constant furnace temperature]. Izv. vuzov. Chernaja metallurgija [The News of High Schools. Ferrous Metallurgy], 1986, no. 7, p. 157. (in Russ.)

Panferov V.I. [Algorithmization of quality control of metal heating in furnaces]. Izv. vuzov. Chernaja metallurgija [The News of High Schools. Ferrous Metallurgy], 1989, no. 4, pp. 140–144. (in Russ.)

Kartashov Je.M. Analiticheskie metody v teorii teploprovodnosti tverdyh tel [Analytical methods in the theory of the thermal conductivity of solids]. Moscow, High School Publ., 2001. 550 p.

Panferov V.I. [Adaptive quality control systems for metal heating in furnaces]. Izv. vuzov. Chernaja metallurgija [The News of High Schools. Ferrous Metallurgy], 1990, no. 7, p. 110. (in Russ.)

Thayts N.Yu. Tekhnologiya nagreva stali [Steel heating technology]. Moscow, Metallurgizdat Publ., 1950. 450 p.

Pryadkin L.L. [Automation of continuous heating furnaces of rolling production]. Stal' [Steel], 1986, no. 2, pp. 103–106. (in Russ.)

Kehlbery E. Optimization of reheat furnace operation. ABB Rev., 1992, no. 3, pp. 13–18.

Parsunkin B.N., Panferov V.I. [Control of metal heating]. Izv. vuzov. Chernaja metallurgija, 1981, no. 10, pp. 127–129. (in Russ.)

Panferov V.I., Gelfand I.M., Kulachenkov G.P., Torchinsky E.M. [Development of an automated control system for annealing rolls of cold rolled tape]. Resursosberegayushchiye i ekologicheski chistyye tekhnologii v metiznom proizvodstve: sb. nauch. tr. MM SSSR.[Resource-saving and environmentally friendly technologies in hardware production: Sat. scientific Proceedings of the MM of the USSR]. Moscow, Metallurgy Publ., 1991, pp. 53–57. (in Russ.)

Panferov V.I. [Some problems of automation of hoods]. Izv. vuzov. Chernaja metallurgija [The News of High Schools. Ferrous Metallurgy], 2002, no. 4, pp. 42–45. (in Russ.)

Parsunkin B.N., Andreev S.M., Akhmetov T.U., Akhmetova A.U. [Investigation of the accuracy of the method for monitoring the temperature state of heated continuously cast billets before issuing]. Elektrotekhnicheskiye sistemy i kompleksy [Electrotechnical systems and complexes], 2014, no. 4 (25), pp. 28 – 30. (in Russ.)

Andreev S.M. Teoreticheskiye osnovy i prakticheskaya realizatsiya energosberegayushchego optimal’nogo upravleniya nagrevom nepreryvnolitykh zagotovok v pechakh prokhodnogo tipa: dis. d-ra tekhn. nauk [Theoretical foundations and practical implementation of energy-saving optimal control of heating continuously cast billets in continuous furnaces. Doct. sci. diss.]. Magnitogorsk, 2019. 310 p.




DOI: http://dx.doi.org/10.14529/met200407

Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.


Bookmark and Share