Preview

Известия высших учебных заведений. Черная Металлургия

Расширенный поиск

Статистическое моделирование температурных режимов работы нагревательных печей листовых станов горячей прокатки

https://doi.org/10.17073/0368-0797-2021-5-374-381

Полный текст:

Аннотация

В статье предложен способ совершенствования тепловой работы нагревательных печей с шагающими балками станов горячей прокатки при помощи статистической математической модели нагрева металла. Объектом исследования является тепловая работа методической печи с шагающими балками для нагрева слябов перед прокаткой. Предметом исследования – статистическое моделирование нагрева металла в печи данного типа. Создание статистической математической модели основано на отборе факторов, построении регрессионной модели, корреляционном анализе и оценке значимости переменных, построении регрессионной модели с учетом скорректированных факторов, получении уравнений регрессии. На базе результатов, полученных в ходе проведения 15 автоматизированных направленных промышленных экспериментов на методических печах станов горячей прокатки российских металлургических предприятий, разработана статистическая модель, описывающая с допустимой точностью процесс нагрева стальных заготовок. Проведена адаптация статистической модели с использованием результатов промышленных экспериментов. Приведены графики сравнения реальных температурных значений и температур, рассчитанных на основании штатной математической и разработанной статистической модели для одного из экспериментов. Проведен расчет погрешностей созданной модели. Сформулированы основные выводы, базирующиеся на результатах проделанного исследования. Впервые в металлургической практике разработана статистическая модель, описывающая процесс нагрева металла в пятизонной методической печи листового стана горячей прокатки с восемью нагревательными подзонами. Поскольку функция регрессии определена, интерпретирована и обоснована, и оценка точности регрессионного анализа соответствует требованиям, можно считать, что построенная модель и прогнозные значения обладают достаточной надежностью.

Об авторах

М. Ж. Богатова
Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС»
Россия

Майя Жемлейловна Богатова, аспирант кафедры энергоэффективных и ресурсосберегающих промышленных технологий

119049, Москва, Ленинский пр., 4)



С. И. Чибизова
Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС»
Россия

Светлана Игоревна Чибизова, кандидат технических наук, доцент кафедры энергоэффективных и ресурсосберегающих промышленных технологий

119049, Москва, Ленинский пр., 4)



Список литературы

1. Беленький А.М., Бурсин А.Н., Улановский А.А., Чибизова С.И. Совершенствование тепловой работы нагревательных печей станов горячей прокатки // Черная металлургия. Бюллетень научно-технической информации. 2015. № 2. С. 62–69.

2. Беленький А.М., Бурсин А.Н., Мордовкин Д.С., Улановский А.А., Чибизова С.И. Задачи совершенствования тепловой работы и конструкции нагревательных печей станов горячей прокатки // Труды XI конгресса прокатчиков: Сборник трудов. Т. 1. Магнитогорск, 2017. C. 29–35.

3. Мордовкин Д.С. Исследование и оптимизация технологии нагрева непрерывнолитых слябов в методических печах: Дисс. … канд. техн. наук. Липецк, 2011. 214 с.

4. Орелкина Д.И., Петелин А.Л., Полулях Л.А., Подгородецкий Г.С. Модель расчета концентрации вторичных металлургических выбросов в атмосфере // Известия вузов. Черная металлургия. 2016. Т. 59. № 5. С. 300–305. http://doi.org/10.17073/0368-0797-2016-5-300-305

5. Favennec Y., Labb V., Bay F. Induction heating processes optimization a general optimal control approach // Journal of Computational Physics. 2003. Vol. 187. No. 1. P. 68–94. http://doi.org/10.1016/S0021-9991(03)00081-0

6. Feischl M., Führer T., Niederer M., Strommer S., Steinboeck A., Praetorius D. Efficient numerical computation of direct exchange areas in thermal radiation analysis // Numerical Heat Transfer, Part B – Fundamentals. 2016. Vol. 69. No. 6. P. 511–533. http://doi.org/10.1080/10407790.2016.1173469

7. Wang H. Mathematical heat transfer model research for the improvement of continuous casting slab temperature // ISIJ International. 2005. Vol. 45. No. 9. P. 1291–1296. https://doi.org/10.2355/isijinternational.45.1291

8. Антипкина М.Е., Крупенников С.А., Левицкий И.А. Определение оптимальной толщины футеровки нагревательной печи // Новые Огнеупоры. 2019. № 10. С. 42–47.

9. Арутюнов В.А., Бухмиров В.В., Крупенников С.А. Математическое моделирование тепловой работы промышленных печей. М.: Металлургия, 1990. 239 c.

10. Арутюнов В.А., Левицкий И.А., Ибадуллаев Т.Б. Разработка методов математического моделирования теплофизических процессов в топливных промышленных печах // Металлург. 2011. № 1–2. С. 33–37.

11. Alizadeh M., Edris H., Shafyei A. Mathematical modeling of heat transfer for steel continuous casting process // International Journal of ISSI. 2006. Vol. 3. No. 2. P. 7–16.

12. Chen W.H., Chung Y.C., Liu J.L.Analysis on energy consumption and performance of reheating furnaces in a hot strip mill // International Communications in Heat and Mass Transfer. 2005. Vol. 32. No. 5. P. 695–706. http://doi.org/10.1016/j.icheatmasstransfer.2004.10.019

13. Chen Y.W., Chai T.Y. Modelling and prediction for steel billet temperature of heating furnace // International Journal of Advanced Mechatronic Systems. 2010. Vol. 2. No. 5-6. P. 342–349.

14. Storck J., Lindberg B. A cost model for the effect of setup time reduction in stainless steel strip production // Proceedings, 1st Swedish Production Symposium. Gothenburg, Sweden, 2007. P. 1–8.

15. Han S.H., Chang D., Kim C.Y. A numerical analysis of slab heating characteristics in a walking beam type reheating furnace // International Journal of Heat and Mass Transfer. 2010. Vol. 53. No. 19-20. P. 3855–3861. http://doi.org/10.1016/j.ijheatmasstransfer.2010.05.002

16. Wild D., Meurer T., Kugi A. Modelling and experimental model validation for a pusher-type reheating furnace // Mathematical and Computer Modelling of Dynamical Systems. 2009. Vol. 15. No. 3. P. 209–232. http://doi.org/10.1080/13873950902927683

17. Беленький А.М., Дубинский М.Ю., Калимулина С.И. Промышленный эксперимент – основа проведения энергосберегающей политики в металлургической теплотехнике // Металлург. 2010. № 5. С. 26–29.

18. Беленький А.М., Дубинский М.Ю., Ладыгичев М.Г. Температура: теория, практика, эксперимент. Т. 2. Измерение температуры в промышленности и энергетике. М.: Теплотехник, 2007. 736 с.

19. Улановский А.А., Тааке М., Беленький А.М., Бурсин А.Н., Чибизова С.И. Использование автономной автоматизированной системы компании Phoenix TM для мониторинга температурного поля нагреваемого металла в металлургических печах // Черные металлы. 2019. № 9. С. 59–64.

20. Богатова М.Ж., Чибизова С.И. Статистическое моделирование температурных режимов работы нагревательных печей листовых станов горячей прокатки // Труды IX Международной научно-практической конференции «Энергоэффективные и ресурсосберегающие технологии в промышленности. Печные агрегаты. Экология» 12–14 декабря 2018 г., Москва. С. 196–203.

21. Радченко Ю.С. Основы статистического моделирования: Учебное пособие для вузов. Воронеж: ИПЦ ВГУ, 2010. 30 c.

22. Улановский А.А., Беленький А.М. Повышение эффективности нагревательных печей станов горячей прокатки // Труды VI Международной научно-практической конференции «Энергосберегающие технологии в промышленности. Печные агрегаты. Экология». М.: МИСиС, 2012. С. 472–484.

23. Carlsson L.S., Samuelsson P.B., Jönsson P.G. Using statistical modeling to predict the electrical energy consumption of an electric arc furnace producing stainless steel // Metals. 2020. Vol. 10. No. 1. Article 36. http://doi.org/10.3390/met10010036

24. Hsieh C.T., Huang M.J., Lee S.T. Numerical modeling of a walkingbeam-type slab reheating furnace // Numerical Heat Transfer; Part A – Applications. 2008. Vol. 53. No. 9. P. 966–981. http://doi.org/10.1080/10407780701789831

25. Kim J.G., Huh K.Y., Kim I.T. Three-dimensional analysis of the walking-beam-type slab reheating furnace in hot strip mills // Numerical Heat Transfer; Part A – Applications. 2000. Vol. 38. No 6. P. 589–609. http://doi.org/10.1080/104077800750021152

26. Santos C.P., Giacomin C.N. Computer simulation of slab reheating process in walking beam furnaces // Tecnologia em Metalurgia e Materiais. 2008. Vol. 5. No. 1. P. 35–39.


Для цитирования:


Богатова М.Ж., Чибизова С.И. Статистическое моделирование температурных режимов работы нагревательных печей листовых станов горячей прокатки. Известия высших учебных заведений. Черная Металлургия. 2021;64(5):374-381. https://doi.org/10.17073/0368-0797-2021-5-374-381

For citation:


Bogatova M.Zh., Chibizova S.I. Statistical modeling of temperature operating modes of heating furnaces for hot strip mills. Izvestiya. Ferrous Metallurgy. 2021;64(5):374-381. (In Russ.) https://doi.org/10.17073/0368-0797-2021-5-374-381

Просмотров: 84


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 0368-0797 (Print)
ISSN 2410-2091 (Online)