Delovanje elektro obločne peči v železarni Štore Steel, ki so eden izmed največjih proizvajalcev debelo-ploščatih vzmeti v Evropi, sestavlja polnjenje, taljenje, rafinicija, doseganje ustrezne temperature ter prebod. Poraba električne energije pri posamičnem koraku je ključnega pomena. Analizirana je bila poraba električne energije elektro obločne peči med taljenjem in rafinacijo. V analizo so bili vključeni tudi tehnološki zastoji in zastoji zaradi vzdrževalnih del. Za modeliranje porabe električne energije je bilo zbranih 25 parametrov med taljenjem (npr. koks, dolomit) in rafinacijo (npr. kisik, ogljik, apnenec) 3248 zaporedno izdelanih šarž v letu 2018. Za modeliranje smo uporabili linearno regresijo in genetsko programiranje. Pri genetskem programiranju smo uporabili rezultate 100 neodvisno razvitih civilizacij (zagonov sistema). Povprečno relativno odstopanje od eksperimentalno dobljenih podatkov pri linearni regresiji je bilo 3,60 %, pri genetskem programiranju pa 3,31 %. Oba modela smo validirali s pomočjo 278 šarž izdelanih v letu 2019, ko je bilo tehnoloških zastojev in zastojev zaradi vzdrževalnih del manj kot 20 minut pri posamični šarži. S pomočjo razvitih modelov je bilo moč izračunati, da bi lahko brez tehnoloških zastojev in zastojev zaradi vzdrževalnih del porabo električne energije zmanjšali za 1,04 % (linearna regresija) ali 1,16 % (genetsko programiranje). OPOMBA: odprto dostopna publikacija.
F.10 Izboljšanje obstoječega tehnološkega procesa oz. tehnologije
COBISS.SI-ID: 16647451V tem delu je izdelan simulacijski sistem za vroče valjanje jekla. Sistem lahko simulira valjanje bram in bloomov, kot tudi okroglih ali kvadratnih gredic, v različnih simetričnih ali asimetričnih oblikah v neprekinjenem, vzvratnem ali kombiniranem valjanju. Geometrije kalibrov so določene s strani uporabnika. Število valjarnih strojev in razdalje med njimi so poljubni. Upoštevana je predpostavka modela rezine, ki omogoča učinkovito reševanje problema. Povezani termomehanični problem z velikimi deformacijami se rešuje z novo brezmrežno kolokacijsko metodo z radialnimi baznimi funkcijami. Z uporabo tlačnega testa primerjamo simulacijske rezultate z metodo končnih elementov. Za industrijsko uporabo je bila zasnovana uporabniku prijazna aplikacija za valjanje na osnovi C # in .NET ogrodja. Rezultati simulacij, ki so bili neposredno vzeti iz sistema, so prikazani za vsako vrsto konfiguracije valjarne. OPOMBA: odprto dostopna publikacija.
F.10 Izboljšanje obstoječega tehnološkega procesa oz. tehnologije
COBISS.SI-ID: 16723995Enostaven model Lagranževe potujoče rezine je bil v preteklosti uspešno uporabljen za napovedovanje povezav med procesnimi parametri in temperaturnim poljem ter strukturo zrn, oceno makroizcejanje, optimizacijo procesnih parametrov in izračun koeficientov regulacije livne naprave. Namen tega prispevka je vključiti tudi model mehanskih napetosti in deformacij v okvir potujoče rezine. Osnova vseh omenjenih modelov je model prevoda toplote, ki upošteva zapletene mehanizme prenosa toplote v kokili, na prhe, valjčnice in sevanje. Njegova glavna prednost je zelo hiter čas računanja, ki ga je mogoče uporabiti tudi pri časovno povezanem krmiljenju livne naprave. Makroskopski model, uporabljen v tej študiji, temelji na teoriji kontinuumske zmesi in izračunava entalpijo in sestavo zmesi kot vhodne parametre za mikroskopske izračune. Model strukture zrn temelji na konceptu celičnih avtomatov, ki ga nadomešča koncept točkovnih avtomatov z naključno porazdeljenimi vozlišči. Makroizcejni model temelji na modelu mikroizcejanje z vzvodnim pravilom. Toplotna prevodnost in difuzivnost sestevin kapljevite faze sta umetno povečani za upoštevanje konvekcije taline. Izračunano temperturno polje se uporablja za oceno temperaturnega krčenja trdne lupine, ki v kombinaciji s metalostatskim tlakom poganja elastično-viskoplastični model mehanike trdnin. Rezultati modela se uporabljajo za ocenjevanje območij, ki so dovzetne za nukleacijo razpok, na podlagi uporabe več modelov vročega trganja in poškodb. Postopek reševanja vseh modelov temelji na metodi kolokacije z radialnimi baznimi funckijami na makroskopskem merilu in na konceptu točkovnih avtomatov na merilu strukture zrn. Izvedena je študija občutljivosti nedavno predstavljene standardne geometrije kontinuirnega ulivanj in realnih pogojev kontinuirne naprave za gredice Štore-Steel. Razpravljamo o morebitnih dodatnih izboljšavah modela.
F.10 Izboljšanje obstoječega tehnološkega procesa oz. tehnologije