CC BY
15Д.И.Кинзин
ФГБОУ ВО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И.Носова»
ОПЫТ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ТРЕНАЖЕРА-ИМИТАТОРА «ПРОКАТКА МЕТАЛЛА В РЕВЕРСИВНОЙ КЛЕТИ КРУПНОСОРТНОГО СТАНА» ДЛЯ ПОДГОТОВКИ СПЕЦИАЛИСТОВ ПО ОБРАБОТКЕ МЕТАЛЛОВ ДАВЛЕНИЕМ
Аннотация. В статье рассматривается опыт использования тренажера-имитатора реверсивной обжимной двухвалковой клети крупносортных или рельсобалочных станов в процессе подготовки специалистов в области обработки металлов давлением.
Ключевые слова: тренажер-имитатор, обжимная реверсивная клеть, обучение специалистов, обработка металлов давлением.
В 2017-18 годах автор преподавал на курсах профессиональной переподготовки сотрудников АО «ЕВРАЗ Нижнетагильский металлургический комбинат» по программе «Обработка металлов давлением», при этом в учебном процессе активно использовался тренажер-имитатор «Прокатка металла в реверсивной клети крупносортного стана», в разработке которого автор принимал участие (Рис. 1.).
Рис. 1. Обучение специалистов АО «ЕВРАЗ-НТМК» на тренажере-имитаторе
Данный тренажер разработан компанией SIKE и его подробное описание представлено в одиннадцатом номере журнала «Калибровочное бюро» [1].
При разработке данного тренажера было принято решение максимально упростить концепцию и математическую модель программы, и, как показал опыт использования тренажера, это оказалось весьма плодотворным.
В программе реализован процесс прокатки прямоугольных заготовок из блюмов в реверсивной двухвалковой клети, которые часто используются в качестве обжимных на крупносортных или рельсо-балочных станах. При этом у пользователя есть только один вариант калибровки валков и ограниченный выбор размеров блюма и готовой заготовки, температуры нагрева и марки стали (Рис. 2).
Рис. 2. Окно выбора начальных параметров прокатки
После выбора начальных параметров пользователь может реализовать прокатку выбранного сечения, управляя рольгангами, направляющими линейками с крюковыми кантователями, напралением вращения валков и межвалковым зазором (Рис. 3).
Рис. 3. Рабочее окно тренажера
Но при этом на действия пользователя наложены определенные ограничения, например, нельзя задать раскат в валки, если его ширина больше ширины калибра или угол захвата металла больше допустимого, также есть ограничения по прочности оборудования и мощности двигателя и т.д. Реализуемый процесс протекает во времени, скорость течения которого также можно варьировать.
Пользователь самостоятельно выбирает, какие калибры задействовать, зазор между валками, количество проходов и кантовок. При осуществлении одного прохода программа вычисляет геометрические размеры раската, температуру и энергосиловые параметры, которые в дальнейшем используются как исходные данные для следующего прохода. Данный расчет был реализован в программе на основе простейшей концептуальной причинно-следственной модели (Рис. 4).
Рис.1. Концептуальная причинно-следственная модель
На рисунке в кружках представлены числовые расчетные или управляемые параметры:
Но - высота раската на входе в валки;
а - угол контакта металла с валком;
/1 - длина раската на выходе из валков;
Ь - длина раската на входе в валки;
Г - зазор между валками;
Во - ширина раската на входе в валки;
Т1 - температура раската на выходе из валков;
Ь-1 - высота раската на выходе из валков;
То - температура раската на входе в валки;
( - сопротивление металла пластической деформации;
¿1 - ширина раската на выходе из валков;
Р - усилие прокатки.
Стрелочками на рисунке показана взаимосвязь между параметрами, а знак «+» или «-» на конце стрелочки показывает, увеличивается или уменьшается параметр на конце стрелочки с увеличением параметра в начале стрелочки. Например, увеличение зазора между валками приводит к увеличению высоты раската на выходе из валков, и т.д. Другие взаимосвязи, кроме тех, что указанны на рис. 4 не рассматриваются. При этом данные взаимосвязи реализованы на основе самых простых формул.
Изменение температуры раската за время прокатки в калибре и перемещения его к следующему калибру рассчитывались на основе метода А.И.Целикова, учитывающего понижение температуры вследствие отдачи теплоты излучением и повышение температуры раската вследствие перехода механической энергии деформации в теплоту [2]. Уширение рассчитывалось по формуле Б.П.Бахтинова для ящичных калибров [3].
Несмотря на столь простую математическую модель, и как показало практическое использование данного тренажера-имитатора, все основные закономерности процесса прокатки отражаются вполне адекватно, и по заверениям многих практиков, которые пробовали работать на данном тренажере, он может быть использован для обучения не только специалистов по обработке металлов давлением в учебных заведениях различного уровня, но и как тренажер для действующих операторов постов управления различных прокатных станов.
Простота тренажера позволяет пользователю быстро освоить работу с программой, что не вызывает отторжения у слушателей с начальным уровнем подготовки, и в тоже время программа дает достаточную свободу действий для реализации множества режимов прокатки, что интересно для более продвинутых пользователей. Таким образом, обучающиеся, которые только знакомятся с основами прокатного производства, могут «почувствовать» процесс прокатки, понять основные закономерности и ограничения, увидеть течение процесса во времени, а студенты старших курсов или даже действующие специалисты, могут попробовать осуществить различные режимы прокатки, сравнить их между собой по различным параметрам и осознать цену ошибки. Также программа позволяет работать в режиме «обучения» - когда пользователь может видеть текущие размеры раската, и в режиме «тестирования» - когда пользователь видит только итоговый результат, что приближено к реальной работе оператора реверсивной клети.
Можно заключить, что разработка тренажеров различных процессов прокатного производства вполне может быть основана на самых простых математических моделях, при условии адекватного отражения основных закономерностей. В тоже время стремление учесть максимальное количество параметров и процессов зачастую может приводить к внутренним противоречиям, необоснованному усложнению программного продукта, росту требований к аппаратной части тренажера и, как следствие, к его удорожанию. В итоге подобные дорогие тренажеры оказываются сложными в освоении не только для обучающихся, но и для самого преподавателя, и, как следствие, большая часть заложенного функционала на практике не используется, что нужно помнить как разработчикам, так и заказчикам подобных тренажеров-имитаторов.
Библиографический список
1. Чудинова Ю.А., Тихонов А.В. Тренажер «81КБ. Прокатка металла в реверсивной клети крупносортного стана» // Калибровочное бюро. 2017. №11. С. 13-17. иКЬ:кйр://,^^^ра88ёе81§п.ги/питЬег8/ (дата обращения: 10.11.2018).
2. Методы проектирования температурных режимов горячей сортовой прокатки: учебное пособие / Ф.С.Дубинский, М.А.Соседкова. Челябинск: Изд-во ЮУрГУ, 2007. 18 с.
3. Калибровка прокатных валков / Б.П.Бахтинов, М.М.Штернов. М.:Металлургиздат, 1953. 785 с.
•- INFORMATION ABOUT THE PAPER IN ENGLISH-•
D.I.Kinzin
Nosov Magnitogorsk State Technical University
EXPERIENCE OF USING TRAINER-SIMULATOR «METAL ROLLING IN A REVERSING ROUGHER HEAVY BAR MILL STAND» FOR TRAINING OF SPECIALISTS IN METAL DEFORMATION PROCESS
Abstract. The article discusses the experience of using a trainer-simulator of reversing rougher heavy bar mill stand in the process of training specialists in the field of metal forming.
Keywords: trainer-simulator, reversing rougher heavy bar mill stand, training specialists, metal forming process.
