CC BY
31М.И. Румянцев, Д.Н. Чикишев, И.А. Разгулин
ФГБОУ ВО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова»
ОПЫТ КОНСТРУИРОВАНИЯ МОДЕЛИ ДЛЯ РАСЧЕТА МОМЕНТА ПРОКАТКИ
НА ТОЛСТОЛИСТОВОМ СТАНЕ
Выполнен анализ погрешности прогноза момента при прокате толстых листов в зависимости от известных методик расчета коэффициента плеча.
Ключевые слова: прокатка толстых листов, момент прокатки, высота очага деформации, коэффициент плеча, высотная утяжка.
При совершенствовании технологических систем листовой прокатки большое значение имеет задача определения момента прокатки, который в соответствии с известным подходом выражается через усилие прокатки Р с использование коэффициента плеча у: М = 2Ру1Х (здесь 1Х - длина геометрического очага деформации). Для вычисления у
существует множество различных формул. Однако они были получены при различных условиях прокатки и применение каждой из них в иных условиях будет приводить к заметным погрешностям оценки момента прокатки. Поэтому в работе была поставлена задача выбора формул, которые дают наименьшую погрешность в конкретных условиях прокатки.
В качестве экспериментальных данных использовали результаты наблюдений при прокатке на стане 5000 раскатов толщиной 12,0-25,4 мм и шириной 2620-4500 мм из сталей марок СтЗсп, 15ХСНДА, категорий прочности К65 (2 паспорта) и Х65, которые также анализировались в предыдущей работе [1]. Настоящий эксперимент включал 87 опытов, каждый из которых соответствовал прокатке одного из листов. Усилие прокатки изменялось в диапазоне 20-97 МН (рис. 1), а момент прокатки - от 1000 до 8000 кНм (рис. 2). В качестве определяющего фактора приняли характеристику высоты очага деформации ¡х!Ьср , расчетные
значения которой оказались в пределах от 0,64 до 2,88.
Рис. 1. Усилие прокатки для различных марок сталей по проходам
9000 8000 7000 3 6000 Щ 5000
5,4000
й 3000 2000 1000 о
н
г
15ХСНДА - -I .'-.- (2) -й-К65 ( 1 )
-о-Хб5 СтЗсп
01 23456789 10 11 1213 1415 16 17 1819 2021 2223 Номер прохода
Рис. 2. Момент прокатки для различных марок сталей по проходам
Фактические значения коэффициента плеча рассчитывали по известной формуле:
Уф =
Ы.
Ф
2 Р1
(1)
где 1Х - длина очага деформации с учетом высотной утяжки [2]:
4 =
и
%;
(2)
и% - степень высотной утяжки:
^ -0,7
и% = 0,115
к
V %сР У
(3)
Расчетные значения у определяли по формулам, авторами которых являются: З.Вусатовский [3, (1.290)]; М.М.Сафьян, В.И.Мелешко [3, с.95]; Д.Н.Калинский [3, с.95]; Ю.В.Полторапавло, П.П.Поляков и др. [3, с.95]; М.И.Бояршинов, В.П.Полушкин [3, с.95]; В.М.Луговской [3, с.95]; В.С.Смирнов, А.К.Григорьев и др. [3, с.95]; Э.А.Орнатский, В.М.Клименко и др. [3, с.96]; Д.И.Суяров, Ф.С.Гилевич [3, с.95].
Сравнив относительные погрешности расчета коэффициента плеча по указанным формулам с результатами расчетов по формуле (1) установили, что при 1х1кСр < 1,4 наименьшая погрешность наблюдается при использовании формулы Д.И.Суярова и Ф.С.Гилевича:
у = 0,4915 + 0,518
I'
к
0,7068
'I •л2
ср
к
V ср
+ 0,258
'I •л3
к
V ср У
0,02
к
V Ср У
(4)
В диапазоне 1,4 < 1х!кср < 2 предпочтительно использовать формулу З.Вусатовского:
У
к
-1п
2Ак к
(5)
1
Для случаев прокатки М.М.Сафьяна и В.И.Мелешко:
когда 1х1%ср > 2, рекомендуем применять формулу
у = 0,498 - 0,0283
к
к
(6)
ср
Алгоритм расчета коэффициента плеча, учитывающего указанные особенности, приведен на рис. 3.
Степень соответствия между коэффициентом плеча, рассчитанным по данному алгоритму и фактическим значением Уф составляет 82% (рис.4), а расхождение прогнозируемого и фактического момента прокатки не превышает 1% (рис. 5).
Для оценки важности и обоснования необходимости учета высотной утяжки в исследованиях процесса толстолистовой прокатки выполнили подобные расчеты, целенаправленно не рассматривая данное явление. В этом случае степень соответствия прогнозируемых и фактических значений у уменьшается до 59% (рис. 6). Вместе с тем степень соответствия прогнозируемых и фактических значений момента прокатки остается достаточно высокой -98% (рис.7).
/
X
с
НАЧАЛО
3
1=4яАк
К =
к+к
у = 0,115 (1х / Иср )
-0,7
'' х = 4л/1-
у = 0,498 - 0,0283Г х / кср
к 1 к
у = ——1п —
2Ак к
у = 0,4915 + 0,518/'х/кср -0,7068(/'х/кср)2 + 0,258(/'х/кср)3 -0,02(/'х/кср)
( КОНЕЦ )
Рис. 3. Алгоритм расчета коэффициента плеча
0,800 0,700 ^ 0,600 0,500 0,400 0,300
К2 = 0.8201
_осЙ
<У°
о ,£$5
О
0,400 0,450 0,500 ^ 0,550 0,600 0.650
Рис. 4. Диаграмма соответствия фактических и рассчитанных значений коэффициента плеча с учетом высотной утяжки
2
9000 8000 7000 6000 „ 5000 к 4000 м 3000
^Г 2000 1000 о
1
'V. 1
И*1*
с, о
сс
1000 2000
3000 4000 5000 М, кН-ы
6000 7000 8000
Рис. 5. Диаграмма соответствия фактических и рассчитанных значений момента прокатки с учетом высотной утяжки
Рис. 6. Диаграмма соответствия фактических и рассчитанных значений коэффициента плеча без учета высотной утяжки
9000 8000 7000 „ 6000 к 5000 ^4000 ^ 3000 2000 1000 0
R2 = 0,983 1 г?
о^бЬ
о 2-""
Ь о
0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000
М, кН м
Рис. 7. Диаграмма соответствия фактических и рассчитанных значений момента прокатки без учета высотной утяжки
Таким образом разработан алгоритм расчета момента прокатки толстых листов, который позволяет обеспечить высокую точность прогноза за счет выбора формул для определения коэффициента плеча в зависимости от характеристики высоты очага деформации lxjhcp
Если учитывать высотную утяжку полосы на входе металла в валки, что особенно важно при lxjhcp < 1, степень соответствия прогнозируемых и фактических значений коэффициента
плеча достигает 82%. Если высотной утяжкой пренебречь, степень соответствия рассчитанного и фактического у уменьшается до 59%. В обоих случаях степень соответствия моментов прокатки составила 98-99%.
Библиографический список
1. Румянцев М.И., В.И. Белов, И.А. Разгулин. Опыт совершенствования методики Л.В.Андреюка для расчета напряжения текучести при горячей листовой прокатке. Электронный журнал «Калибровочное бюро» 5 выпуск, с.73-84, 2015г. URL: http://passdesign.ru/numbers/number_five_05_2015.zip (дата обращения: 10.02.2016).
2. Грудев А.П. Теория прокатки. Изд-е 2-е, перераб и доп. М.: Интермет Инжиниринг. 2001. 280с.
3. Коновалов Ю.В., Остапенко А.Л., Пономарев В.И. Расчет параметров листовой прокатки. Справочник. М.: Металлургия, 1986.
