Publishing house Radiotekhnika

"Publishing house Radiotekhnika":
scientific and technical literature.
Books and journals of publishing houses: IPRZHR, RS-PRESS, SCIENCE-PRESS

Тел.: +7 (495) 625-9241


Setting up the annealing model of the strip in broaching furnaces according to the data in the form of increments

DOI 10.18127/j19997493-201903-06


M.Yu. Ryabchikov – Ph.D. (Eng.), Associate Professor, Department «Automated Control Systems», Nosov Magnitogorsk State Technical University
I.D. Kokorin– Undergraduate Student, Department «Automated Control Systems», Nosov Magnitogorsk State Technical University

The efficiency of heating furnace thermal state control in the iron and steel industry significantly affects the efficiency of production in general. Due to perturbations, the thermal state of metal leaving the furnace may be non-compliant with the process specifications, which leads to extra costs. For instance, in steel strip annealing, an decrease in the temperature of the strip on the exit from the furnace to below the required level increases the likelihood of galvanization defects. Providing a margin for metal heating temperature results in increased costs. It is expedient to use metal heating models when choosing temperature conditions.
Currently, models of various structures are use in simulating metal heating in heating furnaces. Choosing the model structure, authors consider completeness of description of heat-engineering and other processes, reduction of computational costs in computer-based simulation, etc. However, an issue of using the accumulated technological information when choosing the structure and setting up the model is often ignored, which requires further studying.
It is necessary to resolve the problem of choosing the structure of the metal heating model that, on the one hand, would correspond to the tasks of metal heating control and, on the other hand, could be set up using the accumulated technological information. It is important to take into account that a heating furnace operates under uncontrolled perturbations and that it is required to provide self-regulation of the metal heating model to meet current conditions in order to ensure efficient optimization of control over its thermal state.
Problems of choosing a rational structure and setup parameters for a model of steel strip heating in strand-type furnaces when solving control tasks were considered. For that purpose, a strip heating control system was studied during the period of changes in the range of sizes that might involve perturbations in numerous uncontrolled heat exchange parameters and metal properties. Representation of setup process data as increments makes it possible to rule out the effect of uncontrolled perturbations associated with the fact that temperature control sensors in furnace zones do not fully reflect the actual thermal state.
It is shown that in transition to data increments, variation of the adopted structural parameter of a metal annealing model has no significant effect on the model setup error. However, the structural parameter shall be chosen based on the efficiency of using a self-regulatory metal annealing model when predictions are made on the basis of extrapolation by time. It is demonstrated that when predicting changes in the metal heating temperature on the exit from the furnace, it is expedient to use a model of heat exchange in the convection form when the range of sizes is changed.
Difficulties of using models with numerous uncontrolled adjustable parameters are analyzed. The authors suggest a method to use heat balances of the zones when setting up a metal heating model under the conditions of uncontrolled perturbations by external heat losses of the furnace.
The recommendations on the choice of the strip annealing model structure can be used in design of thermal state control systems in strand-type furnaces of continuous hot-dip galvanizing units.

  1. Соболев В.М.Совершенствование тепловой работы агрегатов непрерывного отжига на основе информационно-теплотехнического моделирования и экспериментального изучения режимов термообработки. Дис. ... канд. техн. наук: 05.14.04. М. 1984. 183 с.
  2. Каширских В.Ф.Совершенствование режимов нагрева стальной полосы в протяжных печах непрерывного отжига на основе разработки и развития расчетных и экспериментальных методов теплотехнического исследования. Дис. ... канд. техн. наук: 05.14.04. М. 1984. 151 с.
  3. Кривандин В.А., Аптерман В.Н., Беленький В.Н. и др.Исследование температурных режимов работы протяжных печей // Сталь. 1999. № 3. С. 54-56.
  4. Соболев В.М., Беленький А.М., В. Бердышев В.Ф. и др. Исследование и совершенствование тепловой работы агрегата непрерывного отжига / // Известия ВУЗов. Чёрная металлургия. 1999. № 5. С. 32-34.
  5. Рябчиков М.Ю. Использование модели нагрева полосы при управлении температурным режимом в протяжной печи башенного типа // Нейрокомпьютеры: разработка, применение. 2011. № 5. С. 41-50.
  6. Рябчиков М.Ю., Самарина И.Г. Изучение режимов нагрева стальной полосы в протяжной печи башенного типа для светлого отжига // Металлообработка. 2013. № 1 (73). С. 43-49.
  7. Рябчиков М.Ю. и др. Разработка и адаптация моделей температурных режимов в протяжной печи башенного типа, учитывающих непостоянство внешних тепловых потерь // Автоматизированные технологии и производства. 2016. № 3 (13). С. 70-75.
  8. Рябчиков М.Ю. Адаптация теплотехнических моделей протяжной башенной печи и нагрева металла для управления температурными режимами отжига стальной полосы // Проблемы управления. 2017. № 5. С. 61-69.
  9. Парсункин Б.Н. Ахметов Т.У., Мухина Е.Ю., Гиляев О.С. Энергосберегающее управление тепловым режимом по температуре поверхности нагреваемого металла // Автоматизированные технологии и производства. 2013. № 5. С. 231-241.
  10. Парсункин Б.Н., Ахметов Т.У., Бондарева А.Р., Петрова О.В., Полухина Е.И. Энергосберегающее управление тепловым режимом при переменной производительности методических печей // Автоматизированные технологии и производства. 2014. № 6. С. 128-133.
  11. Андреев С.М., Парсункин Б.Н. Система оптимального управления тепловым режимом промышленных печей // Машиностроение: сетевой электронный научный журнал. 2013. № 2. С. 18-29.
  12. Рябчиков М.Ю.Выбор структуры и критерия адаптации модели нагрева стальной полосы в протяжных печах // Вестник МГТУ Станкин. 2018. № 1 (44). С. 66-75.
  13. Рябчиков М.Ю., Рябчикова Е.С. Управление температурным состоянием протяжной башенной печи для рекристаллизационного отжига стальной полосы // Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика. 2018. № 1. С. 13-21.
  14. Панферов В.И. Моделирование нагрева окисляющихся слябов // Известия ВУЗов. Черная металлургия. 1994. № 10. С. 52.
  15. Панферов В.И. Адаптивные системы контроля качества нагрева металла в печах // Известия ВУЗов. Черная металлургия. 1990. № 7. С. 110.
  16. Панферов В.И. Об алгоритмах вычисления некоторых показателей качества нагрева массивных тел // Известия ВУЗов. Черная металлургия. 1988. № 5. С. 116.
  17. Панферов В.И. Оценка температурных полей массивных тел по наблюдаемым величинам процесса нагрева // Известия ВУЗов. Черная металлургия. 1988. № 7. С. 112.
June 24, 2020
May 29, 2020

© Издательство «РАДИОТЕХНИКА», 2004-2017            Тел.: (495) 625-9241                   Designed by [SWAP]Studio