CC BY
37
6. Pagano S., Paroni R. A simple model for phase transition: from the discrete to the continuum problem Quart. Appl. Math, 2003. - №61 - P. 89-109.
7. Аэро Э. Л. Существенно нелинейная микромеханика среды с изменяемой периодической структурой Успехи механики, 2002. - №3. - С. 130-176.
8. Shen W. Traveling waves in time periodic lattice dynamical systems Nonlinear Analysis, 2003. № 54. - P. 319-339.
9. Jensen J. S. Phononic band gaps and vibrations in one- and two-dimensional mass-spring structures Journal of Sound and Vibration, 2003. - №5. - P. 1053-1078.
10. Новацкий В. Теория упругости М.: Мир,1975. - 872 с.
11. Адрианов И. В. Об особенностях предельного перехода от дискретной упругой среды к непрерывной - ПММ, 2002. - №2. - С. 271-275.
12. Askes H., Мейкте A.V. One-dimensional dynamically consistent gradient elasticity models derived from a discrete microstructure. Part 1 : Generic formulation. Eur. J. Mech. A. Solids, 2002. - №21. - P. 573-588.
Одержано 24.12.2007
Предложена дискретная модель распространения нестационарного волнового возмущения в упругом стержне. Принципиальной особенностью новой модели является ступенчатый вид зависимости упругих характеристик модели (пружин) от деформации. Результаты исследований показали, что предложенная модель при решении нестационарных задач дает результаты, лучше согласующиеся с континуальной моделью, чем известные дискретные модели.
The discrete model ofpropagation of non-stationary wave indignation in an elastic rod is offered. The distinguishing feature of this model is a stage type of relationship of elastic characteristics of the model (springs) upon the deformation. Research results have proved that proposed model gives better results, when solving non-stationary problems that agree with continual model in comparison with known discrete models.
УДК 621.771.23
Е. В. Байков
Государственное высшее учебное заведение «Донецкий национальный технический университет»,
г. Донецк
ИССЛЕДОВАНИЕ НА НЕПРЕРЫВНОМ СТАНЕ ХОЛОДНОЙ ПРОКАТКИ ПРОДОЛЬНОЙ РАЗНОТОЛЩИННОСТИ ПОЛОС
На непрерывном четырехклетевом стане холодной прокатки исследовали продольную разнотолщинность полос при симметричном и асимметричном процессах прокатки. Асимметрию создавали только в четвертой клети разницей скоростей вращения рабочих валков. Применение рассогласования скоростей валков позволило уменьшить среднее значение толщины полос на 1,9 %, а долю полос, прокатанных в отрицательном поле допусков по толщине увеличить с 69 % до 85 %.
Металлургические предприятия Украины большую часть своей продукции поставляют на мировой рынок. Это характерно и для металлургических предприятий Донецкой области. В таблице 1 приведена структура готового проката, произведенного и экспортированного металлургическими предприятиями Донецкой области в 2005 году [1].
Как видно из таблицы, в 2005 г. предприятия Донецкой области экспортировали 82,55 % готового проката. Экспорт холоднокатаного листа был еще больше и составил 95,78 %.
Между тем, конкуренция на рынке металлопродукции непрерывно ужесточается, что является следствием наращивания производственных мощностей в ряде развивающихся стран, а также в Китае [2]. В свою очередь, ужесточение конкуренции на мировом рынке металлопродукции стимулирует повышение ее каче-
© Е. В. Байков, 2008
ства (подтвержденного сертификатом) и снижение себестоимости. В большинстве случаев производители и покупатели металлопродукции предпочитают сертифицировать ее в системе международных стандартов ИСО 9001 или ИСО 9002.
Получение продукции, отвечающей требованиям этих стандартов, предусматривает также использование технологии, обеспечивающей необходимое качество продукции.
Целью данной работы1 является повышение точности геометрических размеров холоднокатаных полос за счет совершенствования технологии их прокатки на непрерывном стане.
1 Работа выполнена под руководством д.т.н., проф. В. С. Горелика
МОДЕЛЮВАННЯ ПРОЦЕС1В В МЕТАЛУРПТ ТА МАШИНОБУДУВАНН1
Таблица 1 - Структура готового проката, произведенного и экспортированного предприятиями Донецкой области в 2005 году
№№ п/п Вид проката Произведено Экспортировано
тыс. тонн % тыс. тонн %
1 Арматура 214 1,4 20 0,1
2 Средний сорт 541 3,5 168 1,3
3 Крупный сорт 805 5,2 477 3,7
4 Заготовка катаная 855 5,5 850 6,7
5 Заготовка литая 5201 33,6 5181 40,5
6 Толстый лист 3770 24,3 3021 23,6
7 Горячекатаный лист 2555 16,5 2366 18,5
8 Холоднокатаный лист 593 3,8 568 4,4
9 Оцинкованный лист 340 2,2 150 1,2
10 Рельсы 198 1,3 0 0
11 Катанка 423 2,7 0 0
12 Лента 12 0,1 0 0
Итого 15507 100 12801 100
Существующие способы регулирования точности геометрических размеров листового проката по принципу воздействия можно разделить на три группы:
I группа - способы регулирования без приложения дополнительных нагрузок (станочное профилирование, тепловое профилирование и т.п.).
II группа - способы регулирования предполагающие приложение дополнительных нагрузок (противо-изгиб, гидрораспор и т.п.).
III группа - способы регулирования через воздействие на величину пластической деформации (различные виды асимметрии при прокатке).
Первая группа способов не позволяет оперативно реагировать на изменения размеров заготовок и полос, вторая - создает дополнительную нагрузку на валки и станины. Асимметричная прокатка позволяет оперативно реагировать на изменения размеров заготовок и полос и не вызывает увеличения нагрузки на станину и валки. Поэтому для снижения продольной разнотолщинности было предложено использовать рассогласование скоростей валков.
Следует отметить, что в отличие от симметричного процесса в очаге деформации при асимметричной прокатке возникает зона сдвиговой деформации, т. е. зона, в которой силы контактного трения со стороны ведущего (вращающегося с большей скоростью) и ведомого (вращающегося с меньшей скоростью) валков направлены в противоположные стороны (рис. 1). Протяженность этой зоны и, как следствие, повышение качества полос, определяется не только степенью рассогласования скоростей валков, а и режимом прокатки.
Рис. 1. Схема очага деформации при симметричном (а) и асимметричном (б) процессах прокатки
ISSN 1607-6885 Hoei Mamepia.nu i технологи в металурги та машинобудувант №1, 2008
103
Применение асимметричной прокатки позволяет изменять текстуру проката и шероховатость его поверхности, получать прокат с требуемыми физико-механическими свойствами, управлять формой полосы. Также многие исследователи отмечают, что при асимметричной прокатке снижается сила прокатки, что позволяет уменьшить упругую де формацию клети [3-10].
Задача данной работы состояла в том, чтобы изучить влияние скоростной асимметрии на продольную разнотолщинность полос, получаемых на непрерывном стане холодной прокатки.
Исследования2 проводили на непрерывном четы-рехклетевом стане холодной прокатки 1700.
Продольную разнотолщинность оценивали по величине отклонения толщины полосы от заданной. Толщину полосы на стане измеряли при помощи рентгеновского толщиномера, установленного за четвертой клетью стана. Заданное значение толщины устанавливают вручную. Сигнал с толщиномера регистрируют при помощи УВМ и используют как управляющий в системе автоматического регулирования толщины и натяжения полосы (САРТиН), установленной на четвертой клети стана.
При проведении исследования в первых трех клетях стана полосы прокатывали только по симметричному скоростному режиму, а в четвертой клети - как по симметричному, так и по асимметричному скоростным режимам. Деформационно-скоростные режимы прокатки на стане (обжатие, натяжение и т.д.) при проведении исследования назначали в соответствии с технологической инструкцией. Равенство обжатия полос в четвертой клети при симметричном и асимметричном процессах прокатки обеспечивала САРТиН.
Рассогласование скоростей валков в четвертой клети стана создавали разницей скоростей вращения двигателей главного привода. Степень рассогласования скоростей валков назначали с учетом установленной ранее загрузки двигателей главного привода [11], а оценивали по разнице частоты вращения ведущего (ю1) и ведомого (ю2) двигателей главного привода по следующей зависимости
40
2-^2 )
100%
+ю
2
Для измерения скорости вращения на двигателях главного привода были установлены импульсные датчики оборотов типа РЕТА. Сигналы с датчиков оборотов, а также токовую загрузку двигателей главного привода регистрировали при помощи осциллографа Н-117.
По результатам исследования рассчитали частотное распределение отклонения толщины полосы от заданного значения (рис. 2).
2В проведении исследования принимали участие А. П. Митьев, И. В. Клименко, А. В. Феофилактов
30
20
10
1 ч ч 2
1 1 1 1 V \ 1
/ / 1 1 \ \ \ \ \
/ // // у \ \ \ ^ \ \
-60
-40
-20 0 20 40 Отклонение толщины, мкм
60
Рис. 2. Продольная разнотолщинность холоднокатаных полос после симметричной (1) и асимметричной (2) прокатки в четвертой клети непрерывного стана холодной прокатки
Количественно продольную разнотолщинность полос оценивали по следующим показателям:
- отклонению среднего значения от заданного (уставки толщиномера) Лйф («+» - среднее значение выше номинального, «-» - ниже), мкм;
- среднеквадратичному отклонение аПр , мкм;
- средней толщине полосы Иср, мм;
- доле полос, прокатанных в отрицательном поле допуска по толщине , проценты.
Разнотолщинность полос составила
Лк"ср а "р и п кср гпр ^от
симметричный процесс -12,93 22,692 0,468 69
асимметричный процесс -20,88 18,621 0,459 85
Как видно, применение рассогласования скоростей валков позволило уменьшить среднее значение толщины полос на 1,9 %. А это, в свою очередь, позволило увеличить долю полос, прокатанных в отрицательном поле допуска по толщине на 16 %.
Следует отметить, что при проведении исследования рассогласование скоростей валков не привело к возникновению дефектов плоскостности полос и превышению допустимого значения токовой загрузки двигателей главного привода.
0
a =
MОДЕЛЮВАННЯ ПРОЦЕС1В В MЕТАЛУРПÏ ТА MАШИНОБУДУВАННI
Таким образом, применения рассогласования ско- б. ростей валков на непрерывном стане холодной прокатки позволяет снизить продольную разнотолщин-ность полос и, тем самым, повысит эффективность работы системы автоматического регулирования толщины полос и натяжения. 7.
Перечень ссылок
1. Кисшь В.В., Жуков В.Д., Коновалов Ю.В. Mеталургiй- s. ний комплекс Донецько'1 области Повiдомлення 1 // Mеталл и литье Украины. - 200б. - № 3-4. - С. 5-11.
2. Смирнов А.Н., Смирнов E.H. Опыт производства сортовых заготовок для длинномерного проката // Mеталл. - 9. 2005. - № 1. - С. 44-50.
3. Управление шероховатостью лент с помощью несимметричной прокатки / В. Е.Лунев, И. Г.Шубин, M. И.Ру- 10. мянцев и др. // Производство проката. - 2003. - № б. -
С. 2S-29.
4. Агеев Л. M. Управляющие воздействия на форму полосы при прокатке // Труды 4 Конгресса прокатчиков, Mаг-нитогорск, 1б-19 окт., 2001. - Т. 1. - M., 2002. - С. 192197. 11.
5. Влияние сдвиговой прокатки на текстуры деформации фольги из алюминия высокой чистоты / Lu Aiqiang, Jiang Qiwu, Wang Fu and ect. // Jinshu xuebao = Acta met. sin. -2002. - 3S. - № 9. - С. 974-97S.
Lee Dong Nyung, Kim Keun-Hwan. Effect of asymmetric rolling parameters on texture develpoment in aluminum sheets // Abstr. 130th Annual International Meeting and Exhibition of TMS, New Orleans, La, Febr. 11-15, 2001. -JOM: J. Miner., Metals and Mater. Soc. - 2000. - 52, № 11. - С. 155.
Нжолаев В.О., Мазур В.Л. Технолопя виробництва сортового та листового прокату. - Запорiжжя, видавницт-во ЗД1А, 2000. - Ч. II. - 220 с.
Исаевич Л. А., Сидоренко М.И., Смирнова Л. А. Периодическая прокатка полос в условиях интенсивной сдвиговой деформации // Кузнечно-штамповочное производство. - 2000. - 8. - С. 15-17.
Kawalek A., Dyja H., Markowski J. Effect of asymmetrical rolling on broadening of the product line of rolled sheets // Metalurgija (Zagreb). - 2003. - 42, № 3. - С. 207-211. Федоринов В.А., Данько А.В., Шломчак Г.Г. Исследование контактных напряжений при асимметричной прокатке методом фотоупругости // // Удосконалення про-цеав i обладнання обробки тиском в металургп i машинобудувант: Тематич. зб. наук. пр. - Краматорськ: ДДМА, 2007. - С. 369-373.
Байков Е.В. Исследование технологии холодной прокатки полос на непрерывном стане с рассогласованием скоростей валков // Удосконалення процеав i обладнання обробки тиском в металургп i машинобудувант: Тематич. зб. наук. пр. - Краматорськ: ДДМА, 2007. -С. 424-427.
Одержано 10.12.2007
На безперервному Homupbox^imboeoMy cmaHi холодного плющення дослiджували подовжню piзнomoвщuннiсmь смуг при симетринному й асиметринному процесах плющення. Асuмеmpiю створювали тшьки в нетвертш клimi розницею швидкостей обертання робоних валтв. Застосування розузгодження швидкостей валтв дозволило зменшити середне знанення товщини смуг на 1,9 %, а настку смуг, прокатаних в негативному пoлi допусюв по товщит збтьшити з 69 % до 85 %.
Variations in thickness strip at the symmetric and asymmetric processes of rolling are studied on the continuous four-stand cold-rolling mill. Asymmetry was set up only in the fourth stand through the difference in velocity of roll rotation. The application of discrepancy in roll velocity allowed to decrease average sheet thickness value by 1,9% and increase the part of the strips that were rolled in a negative zone of tolerance from 69 to 85%.
ISSN 1607-6SS5 Hoвi мamepiaлu i mexнoлoгiï в мemaлypгiï ma мaшuнoбyдyвaннi №1, 200S 1 05
