CC BY
39
Моделирование процесса выкатываемости поверхностных дефектов.
Найзабеков А.Б., Талмазан В.А., Ержанов А.С.
finite-element method, flattening, exploration, the rolling mill, forming, relative depth of flaw, coefficient of friction, work roll, net reduction, case-hardening, a reference grid, simulation.
References
1. Zenchenko F.I., Chernov P.P., Masur V.L. Preduprezhdenie poryvov pri holodnoj prokatke polos. [The prevention of gusts at cold rolling of strips]. Prokatnoe proizvodstvo. [Plate rolling], 1990, no.3, pp. 35-42.
2. Skorohodov V.N., Barmin G.J., Chernov P.P. Vykatyvaemost' defektov pover-hnosti pri holodnoj prokatke i kachestvo polosy. Flattening of surface defects at cold rolling and quality of a strip. StaI'. [Steel], 1991, no.5, pp. 45-48.
Zilberg J.V. Issledovanie zakonomernostej formoizmenenija pover-hnostnyh defektov pri prokatke. [Exploration of regularities of a forming of surface defects at rolling]. Stal'. [Steel], 1997, no.10, pp. 44-46.
Zilberg J.V., Milenin A.A. Teoreticheskoe i jeksperimental'noe issledovanie formoizmenenija poverhnostnyh vpadin pri prokatke. [Theoretical and an experimental research of a forming of superficial caves at rolling]. Izvestia vuzov. Chernaya metallurgia. [Informations of higher educational institutions. Iron and steel industry], 1998, no.11, pp. 27-29.
Ershov V.N. Issledovanie intensivnosti vyrabotki poverhnostnyh defektov metalla pri prokatke. [Exploration of intensity of galling of surface defects of metal at rolling]. Izvestia vuzov. Chernaya metallurgia. [Informations of higher educational institutions. Iron and steel industry], 1985. no.12, pp. 48-50.
УДК 621.771.014.2 Калугина О.Б.
ЧИСЛЕННОЕ РЕШЕНИЕ ЗАДАЧИ ОПТИМИЗАЦИИ ФОРМЫ ВЫТЯЖНЫХ КАЛИБРОВ
Аннотация. Разработан численный метод решения задачи оптимизации формы вытяжных калибров. В качестве целевой функции оптимизации выбран максимум коэффициента эффективности калибровки, который соответствует минимальной работе деформации. На основе численного метода создано программное приложение, позволяющее при заданных параметрах равноосных калибров в четных проходах получить оптимальную форму калибра в нечетном проходе с максимальным коэффициентом эффективности.
Апробация программного комплекса для решения задачи оптимизации формы калибра проведена для наиболее типичных систем вытяжных калибров.
Полученные численные решения согласуются с практическим опытом калибровщиков и действующими калибровками.
Ключевые слова: сортовая прокатка, моделирование, оптимизация, форма калибра, энергопотребление
Одной из приоритетных задач сортопрокатного производства является повышение эффективности путем снижения издержек.
Энергосбережение при горячей сортовой прокатке может быть достигнуто совершенствованием формы калибров вытяжных клетей с целью снижения энергозатрат на формоизменение.
Задачу оптимизации всей схемы калибровки стана разбили на несколько более мелких подзадач: рассмотрен процесс прокатки в двух смежных клетях.
Исходными данными для оптимизации калибровки в смежных клетях были равноосные сечения на входе в первую клеть и на выходе из второй (рис. 1). В первой клети мы можем подобрать бесконечное многообразие неравноосных калибров, которые позволят из заданной заготовки получить требуемый профиль на выходе из второй клети.
Рис. 1. К постановке задачи оптимизации
В работе [1] была доказана обратная связь работы деформации с коэффициентом технологичности калибровки. Максимум коэффициента эффективности соответствует минимальной работе деформации.
Поскольку коэффициент технологичности является матричным выражением коэффициента эффективности, в качестве критерия оптимизации выбран максимум коэффициента эффективности калибровки.
Разработка математической модели и постановка задачи оптимизации были представлены ранее в работах [2, 3]. Аналитическое решение данной задачи не представляется возможным по ряду причин, поэтому для решения задачи оптимизации был разработан численный метод.
Для этого искомая кривая представлена (с учетом отмеченных ограничений) в виде ломаной линии, состоящей из набора коор-
калиь» второй клети ДИНЭТ уЗЛОВЫХ ТОЧеК,
соединенных отрезками.
Для дискретизации непрерывного пространства поиска траектории был применён известный математический аппарат матричного подхода к моделированию калибровки.
Общая блок-схема для численного решения поставленной задачи показана на рис. 2.
ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВДАВЛЕНИЕМ
С
Исходный и конечный контуры Мак с.угол наклона калибра
V
Шаг по декартовой сетке
Апробация программного комплекса для решения задачи оптимизации формы калибра проведена для наиболее типичных систем вытяжных калибров.
Проанализировав полученные численные решения, можно сделать следующие выводы:
- искомой оптимальной формой калибра для любых систем вытяжных калибров является шестиугольный калибр (рис. 4);
- точка перелома шестиугольника всегда находится внутри контура сечения входящего профиля;
- выпуклость дна и боковых стенок калибра (рис. 4, б);
- наихудшим решением по данному критерию оптимизации всегда является гладкая бочка.
Рис. 2. Блок-схема алгоритма численного решения задачи оптимизации формы калибра
Представленный алгоритм реализован в виде интерактивного программного комплекса для проектирования оптимальных калибровок валков сортопрокатного стана ОрйшРазз (рис. 3). Получено свидетельство о государственной регистрации программы ЭВМ [4].
Рис. 3. Исходные данные для поиска оптимальной неравноосной калибровки второй кпети и найденные решения программным комплексом OptimPass
Полученные численные решения согласуются с практическим опытом калибровщиков и действующими калибровками.
контур сечения заготовки на входе
а б
Рис. 4. Анализ результатов численного решения задачи оптимизации
Численное решение задачи оптимизации формы вытяжных калибров
Калугина О.Б.
Учитывая известные рекомендации к проектированию калибров и результаты численного решения задачи оптимизации формы калибров по критерию эффективности калибровки, были построены чертежи черновых калибров в нечетных проходах для стана 370 ОАО «ММК».
Предполагаемая экономическая эффективность от внедрения разработанной схемы калибровки валков стана 370 составляет 2,8 млн руб.
Список литературы
1. Зайцев А.А. Анализ и совершенствование схем калибровки рав-
нополочной угловой стали на основе матричных моделей формоизменения: дис. ... канд. техн. наук. Магнитогорск: МГТУ, 2003. 107 с.
2. Тулупов О.Н., Кинзин Д.И. Калибровка простых сортовых профилей как решение задач оптимального управления // Труды восьмого конгресса прокатчиков, Магнитогорск, 11-15 октября 2010 г. Т1. Магнитогорск: Магнитогорский дом печати, 2010. С. 230-235.
3. Кинзин Д.И., Калугина О.Б. Оценка влияния показателей формы очага деформации на уширение при сортовой прокатке // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова. 2011. №4. С. 21-23.
4. Оптимизация калибровки валков сортопрокатного стана по критерию эффективности калибровки ОрШтРаээ: Свидетельство государственной регистрации программы для ЭВМ № 2011618922, ОБПБТ 2012. №1, С. 301.
INFORMATION ABOUT THE PAPER IN ENGLISH
NUMERICAL SOLVING TASK OF OPTIMIZATION SHAPE OF EXHAUST BREAK-DOWN PASS
Kalugina O.B.
Abstract. Numerical method of solving optimization shape pass design task had been developed.
Maximize efficiency coefficient was choose as an optimization efficiency function. It improved minimize deformation work. Program application was constructed by developed numerical method. It enabled to got optimal shape design in odd pass with maximize efficiency coefficient when even roll pass parameters was furnish.
Approbation of program application for optimization task solving was saw above most typical system of break-down pass.
Obtained numerical solving is tie together working pass design. Keywords: shape rolling, modeling, optimization, shape of roll-pass, energy consumption.
References
1. Zaitsev A.A. Analiz i sovershenstvovanie shem kalibrovki ravnopolochnoj ugbvoj stali na osnove matrichnyh modelej formoizmenen'ja. Extented ab-t-----------------------------------------------------------------------------
stract of PhD dissertation [Analyzing and improvement scheme calibration of equal angular steel by matrix modeling of forming]. Magnitogorsk, 2003, 107 p.
2. Tulupov O.N., Kinzin D.I. Calibration Simple Rolling Shapes as solving task of optimal control. Trudy vos'mogo kongressa prokatchikov. [Proceedings of eight congress rolling specialists]. Magnitogorsk, 11-15 October, 2010, pp. 230-235.
3. Kinzin D.I., Kalugina O.B. Ocenka vlijanija pokazatelej formy ochaga deformacii na ushirenie pri sortovoj prokatke. [Assessment of deformation Hearth form indicator's influence on widening in shape rolling]. Vestnik Magnitogorskogo gosudarstvennogo tehnicheskogo universiteta im. G.I. Nosova. [Vestnik Magnitigorsk state technical university named after G.I. Nosov]. 2011, no.4, pp. 21-23.
4. Optimizacija kalibrovki valkov sortoprokatnogo stana po kriteriju jeffektivnosti kalibrovki OptimPass. [Optimization of calibration grooving bar-rolling mill by criteria efficiency OptimPass]. Certificate state registration of program for computer no.2011618922, OBPBT 2012. №1, p. 301.
