Исследование возможности применения искусственных нейронных сетей для автоматического управления процессом металлизации

Металлопродукция ОЭМК:

Окатыши металлизованные термически пассивированные

Непрерывнолитая заготовка сечением 300х360 мм, длиной 4,2-11,8 м

Квадратная заготовка для переката со стор. 70-125 мм, длин. 9,1-11,8м

Сортовой прокат диаметром 80-160 мм, длиной 4,5-5,9 м и 9,1-11,8 м

Трубная заготовка диаметром 80-160 мм, длиной 9,1-11,8 м

Основные преимущества металла ОЭМК:

Особая чистота металла по содержанию вредных примесей и газов (кислород, азот).

Высокая точность проката по диаметру и кривизне.

Высокая технологическая пластичность металла при горячей и холодной деформации, которая на 10-50% выше, чем на обычном металле, что позволяет обеспечить осадку в горячем и холодном состоянии до 1/4 первоначальной высоты и специальные виды технологических испытаний. Это дает возможность гарантировать отсутствие дефектов при изготовлении деталей у потребителей.

Особенно явно преимущества металла ОЭМК выявляются в мелкосортном и среднесортном прокате. Такой металл обеспечивает осадку на 80-85%, что не может быть достигнуто на любом другом металле и не нормируется ни в отечественных, ни в зарубежных стандартах. При переработке расход металла снижается на 150-200 кг/т, расход инструмента - в 1,3-2,5 раза.

Повышенные механические и пластические свойства (относительное удлинение и сужение выше на 10-20%, ударная вязкость - на 20%, особенно повышается ударная вязкость при пониженных температурах).

Высокая чистота поверхности проката.

Низкая прокаливаемость, суженные пределы по химическому составу обеспечивают лучшую технологичность при термической обработке металла у потребителей.

Повышенная долговечность деталей.

Редукторы заднего моста и коробки передач автомобилей с деталями из металла ОЭМК имеют изгибно-усталостную прочность шестерен на 20-30% выше, сопротивление усталости коленчатых валов из металла ОЭМК на 30% выше, чем на обычном металле.

Котельные трубы имеют долговечность на 50% выше, чем из обычного металла, стойкость колец подшипников и тел качения из непрерывно-литой заготовки ОЭМК значительно превышает нормируемый показатель.

Все потребители металла ОЭМК подтверждают его высокое качество и эффективность использования для уменьшения брака, снижения расхода металла и инструмента, повышения других показателей, отказа от закупок по импорту. Фирмой TUV CERT (Германия) сертифицированы:

система качества ОЭМК по Международному стандарту ИСО 9002;

непрерывнолитая заготовка, сортовой прокат и трубная заготовка по техническим правилам AD-WO\TRD 100;

арматурные марки стали на знак "U".

ОЭМК является одним из крупнейших в мире металлургических предприятий, производящих металлопродукцию на базе процесса прямого получения железа. Продукция ОАО "ОЭМК" хорошо известна не только на внутреннем, но и на внешнем рынке. Основными потребителями являются машиностроительные, экскаваторные, тракторные, автомобильные, трубные и подшипниковые заводы, в том числе такие крупные как ЗИЛ, ГАЗ, КАМАЗ, БелавтоМАЗ. Благодаря высокому качеству продукция комбината высоко ценится потребителями и уверенно выходит на мировой рынок металла. С 1989 года комбинат экспортирует продукцию в Южную Корею, Тайвань, США, Италию, Югославию и другие страны.

Основными потребителями металлопродукции комбината на внутреннем рынке являются предприятия топливно-энергетического комплекса, тяжелого и автомобильного машиностроения, подшипниковые заводы:

Первоуральский новотрубный завод (ПНТЗ)

Синарский трубный завод (СинТЗ)

Волжский трубный завод

Белорусский металлургический завод (БМЗ)

АвтоВАЗ

ГАЗ

УАЗ

Челябинский трубопрокатный завод (ЧТПЗ)

Орловский сталепрокатный завод (ОСПАЗ)

Череповецкий сталепрокатный завод (ЧСПЗ)

Из металла ОЭМК изготавливаются шестерни, коленчатые валы, оси, толкатели, втулки, подшипники, котельные трубы, трубы нефтяного сортамента и др. Особенно успешно металл применяется при производстве деталей методами холодной высадки (степень осадки 75%), горячей штамповки, формовки в условиях сложной пластической деформации. Высокопластичные стали эффективны для производства крепежных изделий методом холодной высадки без подготовительной термообработки сортового проката и термообработки готовой продукции.

Благодаря высокому качеству продукция комбината высоко ценится потребителями и уверенно выходит на мировой рынок металла.

5.2.4. План производства

Производство окисленных окатышей

Цех окомкования производит окисленные окатыши из железорудного концентрата Лебединского горнообогатительного комбината, транспортируемого на комбинат по пульпопроводу в виде пульпы на расстояние 26,5 км.Из пульпы на дисковых вакуумных фильтрах получают кек, из которого в свою очередь получают окатыши.

Обжиг окатышей производится на конвейерной машине площадью 480 м2. Производительность цеха окомкования 2600 тыс. т. в год. Окисленные окатыши имеют размер 5-20 мм, содержание железа в окатышах не менее 67%, кремнезема - не более 3,3%, прочность - не менее 250 кг/окатыш.

Производство металлизованных окатышей

Окисленные окатыши по транспортерам поступают в шахтные печи цеха металлизации. Цех металлизации производит металлизованные окатыши из окисленных окатышей по технологии Мидрекс - нагретым восстановительным газом, полученным из природного газа после его конверсии в реформерах. В цехе имеются четыре установки металлизации общей производительностью 1800 тыс. тонн в год, на которых производятся пассивированные металлизованные окатыши, которые передаются в электросталеплавильный цех комбината, и отгружаются другим металлургическим заводам, а также на экспорт. Они пригодны для перевозки в открытых вагонах, речным и морским транспортом. Таким образом, план производства продукции представлен на рис. 6.1.

Металлизованные термически пассивированные окатыши ОЭМК - это высококачественное металлургическое сырье, полученное в установках металлизации по специальной технологии, обеспечивающей низкую склонность к вторичному окислению при увлажнении. Владельцем "ноу-хау" технологии пассивации металлизованных окатышей является ОЭМК.

Достоинством окатышей являются:

высокое содержание железа;

широкий диапазон регулирования степени металлизации и содержания углерода;

низкое содержание серы, фосфора и цветных металлов;

низкая склонность к вторичному окислению.

Рис. 5.1. План производства продукции ОЭМК

Таблица 5.1. Химический состав металлизованных окатышей, вес %:

Fe общ.	90,0 (минимум)	Cao+SiО2	6,0 (максимум)
Fe мет.	86,0 (минимум)	S	0,005 (максимум)
С	1,2 (минимум)	P	0,015 (максимум)

Содержание остаточных элементов и примесей цветных металлов (Cu, Ni, As, Sn, Pb, Zn, Sb, Biи т.д.) в металлизованных окатышах в10 и более раз ниже, чем в металлоломе.

Таблица 5.2. Физические свойства:

Средний размер - 5-20мм
Прочность - более 100 кг/окатыш
Насыпной вес - 1,9 - 2,1 т/м3

5.2.5 Вспомогательные цеха и службы

Работа основных цехов комбината обеспечивается энергетическим и ремонтно-механическим хозяйством в составе электроэнергоремонтных и механоремонтных цехов.

Техническое управление охватывает все основные производства комбината, оснащено современным химико-аналитическим, контрольно-испытательным, металлографическим и специальным исследовательским оборудованием, изготовленным ведущими фирмами ФРГ, Японии и др., и имеет большие возможности для проведения исследований по различным направлениям.

5.2.6 Автоматизация производства

ОЭМК - это высокоавтоматизированное производство. Интегрированная автоматизированная система управления комбинатом является многоуровневой и построена по иерархическому принципу.

Верхний уровень управления комбинатом поддерживается информационной системой класса ERP на базе R/3 SAP, которая совместно с локальными цеховыми системами обеспечивает выполнение основных бизнес-процессов.

Цеховые системы автоматизации, в свою очередь, имеют три уровня:

на уровне цеховых АСУ решаются задачи сменно-суточного планирования выплавки стали и производства проката, слежения за металлом на всех переделах производства, формирования базы данных по технологическим маршрутам обработки металла, анализа данных, выдачи отчетных документов;

на следующем уровне реализуются программы автоматизированного управления технологическими процессами и основными агрегатами (электродуговыми и термическими печами, машинами непрерывной разливки стали, прокатными клетями и т.д.);

на уровне базисной автоматизации решаются задачи локального управления и регулирования, а также сбора и первичной обработки информации о ходе технологического процесса и сопряжения с другими системами.

Интеграцию всех автоматизированных систем в единое информационное пространство обеспечивает отказоустойчивая и высокоскоростная корпоративная оптоволоконная сеть.

5.2.7 Персонал и управление

Центральное место в материальном стимулировании результатов труда занимает организация заработной платы. Организация заработной платы производится в соответствии с требованиями ряда объективных экономических законов (в частности, закона повышения производительности труда).

Статьей 132 КЗоТ закреплено положение о том, что размер оплаты труда работника зависит только от его личного трудового вклада, качества труда и не ограничивается максимум. На предприятиях и в организациях всех отраслей промышленности России действует государственный документ - "Единый тарифно-квалификационный справочник работ и профессий" (ЕТКС).

Организационная структура управления цехом окомкования и металлизации представлена на рис. 6.2.

5.2.8 Финансовый план

При определении экономического аспекта эффективности капитальных вложений должен достигаться наиболее полный учет затрат в основные и смежные производства, должна быть выявлена общая сумма эффекта от этих затрат как у производителя, так и у потребителя.

Общая экономическая эффективность определяется как отношение эффекта к капитальным затратам, вызвавшим этот эффект.

Сравнение различных вариантов инвестиционного проекта и выбор лучшего из них рекомендуется производить с использованием различных показателей, к которым относятся:

а) чистый дисконтированный доход (ЧДД) или интегральный эффект;

б) индекс доходности (ИД);

в) внутренняя норма дисконта (ВНД);

г) срок окупаемости;

Чистый дисконтированный доход -- превышение интегральных результатов над интегральными затратами. Определяется как сумма текущих эффектов за весь расчетный период, приведенная к начальному шагу.

Если в течение расчетного периода не происходит инфляционного изменения цен или расчет производится в базовых ценах, то величина ЧДД для постоянной нормы дисконта вычисляется по формуле:

(6.1)

где Дt -- результаты, достигаемые на t-ом шаге расчета;

Рt -- затраты, осуществляемые на том же шаге;

? - норма дисконта (?=0.18);

Дt - Рt - эффект достигаемый на t-ом шаге.

Если ЧДД инвестиционного проекта положителен, то проект является эффективным (при данной норме дисконта), и может рассматриваться вопрос о его принятии. Чем больше ЧДД, тем эффективнее проект. Если инвестиционный проект будет осуществлен при отрицательном ЧДД, инвестор понесет убытки (проект неэффективен).

Индекс доходности -- представляет собой отношение суммы приведенных эффектов к величине капитальных вложений:

(6.2)

Индекс доходности строится из тех же элементов, что и ЧДД. Если ЧДД положителен, то ИД > 1 и наоборот.

Внутренняя норма дисконта представляет собой ту норму дисконта ?, при которой значение приведенных эффектов равно приведенным капитальным вложениям.

ВНД является решением уравнения:

(6.3)

Расчет ЧДД инвестиционного проекта показывает, является ли он эффективным при некоторой заданной норме дисконта ; ВНД проекта определяется в процессе расчета и затем сравнивается с требуемой инвестором нормой дохода на вкладываемый капитал.

Срок окупаемости -- минимальный временной интервал (от начала осуществления проекта), за пределами которого интегральный эффект становится и в дальнейшем остается неотрицательным, т.е. это период (измеряемый в месяцах, кварталах или годах), начиная с которого первоначальные вложения и другие затраты, связанные с инвестиционным проектом, покрываются суммарными результатами его осуществления.

Внедрение разработанной системы управления ведет к повышению производительности шахтных печей. Расчет экономической эффективности будет производиться для повышения производительности на 0,2 % и снижения расхода природного газа на 0,1 % в год по мере улучшения функционирования системы, хотя по прогнозам эффект может быть значительно больше. В таблице 6.1 приведены себестоимости 1 т металлизованных окатышей до и после внедрения системы. До внедрения производительность одного модуля составляла 450 000 т. в год.

Таблица 6.3. Калькуляция себестоимости 1 т металлизованных окатышей до и после внедрения

Статьи затрат	до внедрения	после внедрения	+/-, руб.
	Цена, руб.	Кол-во, т	Сумма руб.	кол-во, т	Сумма руб.
Сырье и основные материалы: окисленные окатыши металлосодержащие отходы подготовка отходов ИТОГО	200,04 67,0 6,71 -	1,382 0,012 - 1,394	276,46 0,8 - 277,26	1,382 0,012 - 1,394	276,46 0.8 - 277,26	- -
2. Отходы (-)	-	0,3940	1,84	0,3900	1,84	-
3. Вспомогательные материалы	-	-	2,41	-	2,41	-
Топливо технологическое: - газ природный 1000 м3	-	-	71,9	-	71,8	-0,1
5. Расходы по переделу: электроэнергия оплата труда отчисления на соц. нужды износ инструмента, приспособлений целевого назначения содержание основных средств внутризаводское перемещение грузов амортизация основных средств затраты на капитальный ремонт затраты на текущий ремонт прочие расходы ИТОГО	- - - - - - - - - - -	- - - - - - - - - - -	35,82 7,17 2,65 0,21 1,88 1,58 8,08 22,2 7,15 1,1 87,84	- - - - - - - - - - -	35,80 7,6 2,55 0,21 1,86 1,58 8,0 19,5 2,25 1,1 80,45	-0,02 +0,43 - 0,1 - - 0,02 - - 0,08 - 2,7 - 4,9 - - 7,39
Цеховая себестоимость	-	-	437,57	-	430,1	- 7,56
Общезаводские расходы	-	-	18,45	-	18,45	-
Производственная себестоимость	-	-	456,02	-	448,46
Коммерческие расходы	-	73000	88,93	73000	88,93	-
Полная себестоимость товарной продукции	-	73000	544,95	73000	537,39	- 7,56

Таким образом, при равномерной производительности один модуль произведёт 450 900 т. продукции за год внедрения системы, причём годовой доход при этом составит:

(544,95 - 537,39) 450900 = 3 423 532,5 руб.

Статьи капитальных затрат на создание системы управления приведены в таблице 6.4., а также приведены экономия от внедрения системы, затраты на ее внедрение и обслуживание в течение 5 лет. Зная экономию и затраты можно рассчитать ЧДД, ИД (см. таблицу 6.5.).

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9