V članku predstavimo elemente in uporabo izboljšanega simulacijskega sistema, ki smo ga razvijali v prejšnjega pol desetletja za napravo za kontinuirno ulivanje gredic v podjetju Štore Steel. Simulacijski sistem je uporabljen v kontekstu moderne avtomatizacije in informatizacije petindvajset let stare trožilne naprave za kontinuirno ulivanje Concast za gredice kvadratnih dimenzij 140 in 180 mm s kapaciteto 160 000 ton/leto. Simulacijski sistem je uporabljan v časovno povezani in časovno nepovezani verziji. Časovno nepovezana verzija je uporabljana za nastavitve pravilnih procesnih parametrov in izračun temperaturnega polja, makroizcejanja in zrnatosti gredice. Prav tako je uporabljana za izračun sprememb sekundarnega ulivanja in pozicije izlivka. Časovno povezana verzija je uporabljana za avtomatski nadzor ulivanja. Članek predstavlja posodobitev naše publikacije v BHM iz leta 2005 (Application of Continuous Casting Simulation at Štore Steel, BHM, Vol. 150, No. 9, 300–306). Komentar: Članek demonstrira vodilne rezultate projektne skupine in njihov vpliv v industriji na področju fizikalnega modeliranja metalurških procesov.
F.09 Razvoj novega tehnološkega procesa oz. tehnologije
COBISS.SI-ID: 2761467Umetne nevronske mreže (UNM) smo uporabili kot alternativo fizikalnemu modeliranju za izračun relacij med procesnimi parametri proizvodnje jeklenih polizdelkov (topljenje starega železa, legiranje, kontinuirno ulivanje, odvajanje vodika, ponovno segrevanje, valjanje, hlajenje na hladilni klopi) in mehanskimi lastnostmi končnega izdelka (raztezek, natezna trdnost, elastični modul, trdota po valjanju, skrček). UNM podajajo bistveno hitrejšo tehniko ocene odziva, komplementarno fizikalnemu modeliranju. Procesna pot proizvodnje palic v podjetju Štore Steel je bila izbrana za demonstracijo novega pristopa. Uporabljena UNM je večslojna s povratnim razširjanjem napak, sigmoidno aktivacijsko funkcijo in nadzorovanim učenjem. Celotni nabor 123 procesnih parametrov je bil zmanjšan na 34 najbolj vplivnih, uporabli pa smo 1879 podatkovnih množic za učenje. Rezultati parametričnih študij, ki smo jih opravili, so skladni s pričakovanji, ki temeljijo na industrijskih izkušnjah. Vsekakor pa so potrebne nadaljne študije pri zajemanju podatkov in pri analitičnih postopkih za izdelavo metodologije, ki bi bila zanesljivo uporabna v vsakdanji praksi. Metodologija je bila po vsej verjetnosti prvič uporabljena pri modeliranju skozi proces izdelave jekla. Komentar: Članek demonstrira vodilne rezultate raziskovalne skupine in njihov vpliv v industriji na področju modeliranja metalurških procesov na podlagi računske inteligence.
F.09 Razvoj novega tehnološkega procesa oz. tehnologije
COBISS.SI-ID: 2601467V disertaciji je prvič opisano reševanje inženirskih modelov turbulence ter modelov strjevanja s turbulenco v talini na podlagi brezmrežne metode. Prikazani so številni testni primeri. Najbolj nelinearni primeri so verificirani s primerjavo z rezultati komercialnega programskega paketa FLUENT. Izdelan je model kontinuirnega ulivanja jekla. Simuliran je vpliv procesnih parametrov ulivanja na hitrostno in temperaturno polje v gredici. Komentar: Disertacija je bila s strani mednarodne organizacije ECCOMAS (European Committee for Computational Methods in Applied Sciences and Engineering) izbrana med najboljše v Evropi v letu 2010 ter nagrajena. S tem je demonstrirana odličnost člana projektne skupine ter odličnost izobraževanja v projektni skupini.
E.02 Mednarodne nagrade
COBISS.SI-ID: 1516283Preprosti Lagranžev model potujoče rezine smo uporabili za predikcijo relacij med procesnimi parametri, makroizcejanjem in strukturo zrn (enakoosna v stebričasto in stebričasta v enakoosno transformacijo) med kontinuirnim ulivanjem gredic. Bistvena prednost modela potujoče rezine je zelo hiter računski čas v primerjavi s kompletnim 3D modelom prenosa toplote in toka tekočine, ki potrebuje računski čas, merjen v dnevih. Model rezine zato dovoljuje zelo hitre računske čase in dovoljuje hitre optimizacije in celo izračune, časovno sklopljene z realnim procesom. Modeli za prenos toplote in sestavin temeljijo na modelu kontinuumske mešanice z vzvodnim strjevalnim pravilom in povečanimi toplotnimi in sestavinskimi difuzivnostmi za hevristično upoštevanje efektov toka tekočine. Model rasti zrn temelji na Gaussovem nukleacijskem pravilu, KGT modelu rasti, povezanim z makroskopskim modelom prenosa toplote in sestavin. Temperaturno in sestavinsko polje je rešeno z brezmrežno metodo na podlagi kolokacije z radialnimi baznimi funkcijami. Model rasti zrn je rešen na podlagi metode točkovnih avtomatov, nove brezmrežne vaiante metode celičnih avtomatov. Primerjava rezultatov z eksperimentalnimi podatki za jeklo 51CrV4 je podana s primerjavo makroizcejanja in strukture zrn prečno po gredici. Simulacije in primerjave so bile narejene za nominalne pogoje ulivanja, zmanjšano temperaturo ulivanja, in povečano hitrost ulivanja. Model presenetljivo dobro popisuje kvalitativne značilnosti makroizcejanja in strukture zrn. Model vročega valjanje sestavljajo sklopljeni termični model, mehanski model in model za manipulacijo in pozicioniranje točk. Predstavimo valjanje kvadratne gredice v okroglo palico. Diskutirane so možne nadaljne dopolnitve modela glede na druge fizikalne mehanizme. Komentar: Na konferenci APCOM2013 v Singapurju smo poleg predstavljenega ključnega vabljenega predavanja, ki bo izšlo v reviji EABE, organizirali minisimpozij "MS-86 Computational modelling of casting, rolling and heat treatment processes".
B.04 Vabljeno predavanje
COBISS.SI-ID: 3129339Štore Steel d.o.o. se sooča s problemom majhnih naročil (v povprečju 15 ton) ter izdelavo ogromne količine različnih kvalitet jekla (več kot 1400). Jeklo se izdeluje v šaržah (50-53 ton). V članku je predstavljena metodologija za optimiranje izdelave planiranih kvalitet in količin jekla v predvidenem roku z namenom, da se zmanjša odlita planirana količina jekla, kjer je dobavni rok daljši kot določeni ter neplanirana količina jekla. Za optimizacijo je bil uporabljen genetski algoritem. Rezultati raziskave so uporabljeni v praksi od leta 2006, ko sta se v letu 2007 odlita planirana količina jekla, kjer je dobavni rok daljši kot določeni ter neplanirana količina jekla zmanjšali iz 17,17% na 10,12%. Komentar: Članek demonstrira uporabo razvitih metod računske inteligence v praksi. Demonstrirani so veliki prihranki.
F.13 Razvoj novih proizvodnih metod in instrumentov oz. proizvodnih procesov
COBISS.SI-ID: 1817595