CC BY
63
мизации формы калибра усилие прокатки с нижа -ется во всех клетях предчистовой группы клетей. Исходя из этого следует, что оптимизированная калибровка позволяет:
- снизить затраты электроэнергии;
- уменьшить износ валков;
- повысить стойкость валков.
Применение бандажированных валков экономически обосновано. Увеличенная стоимость сменных колец ВК по сравнению с традиционными валками компенсируется значительным увеличением кампании бандажированных валков и сменой, при необходимости, только самих прокатных колец (бандажей), бывших в употреблении, а не всего тела валка.
Подобный опыт использования твердосплав-ных прокатных колец шведской фирмы 8ап^1к имеется в Новокузнецке в ОАО "ЗСМК" [7]. Эксплуатация комплектов составных прокатных валков на проволочном стане проходила без существенных замечаний по качеству поверхности ручьев и надежности крепления бандажей. Стойкость овальных и круглых калибров составных валков в 7,4-9,7 раза выше стойкости аналогич-ных калибров цельнолитых чугунных валков. За период эксплуатации на "ЗапСибе" на двух комплектах валков фирмы 8аМу1к прокатано 867597 т, что соответствует количеству металла, прокатанному на 17 комплектах чугунных валков.
Библиографический список
1. Полухин В.П., Полухин П.И., Николаев В.А. Составной рабочий инструмент прокатных станов. М.: Металлургия, 1977. 88 с.
2. Опыт производства и эксплуатации прокатных валков для сортовых и проволочных станов / Бабенко М.А., Белий Н.П., Дарда Ю.А. и др. // Труды шестого конгресса прокатчиков. Липецк, 2005. С. 499.
3. Составные прокатные валки: Монография / Белевский Л.С., Фиркович А.Ю., Судоргин И.В. и др.. Магнитогорск: МГТУ, 2004.
4. Левандовский С.А. Повышение результативности сортовых станов путем совершенствования модели управлении качеством: Дис. ... канд. техн. наук. Магнитогорск: МГТУ, 2006.
5. Тулупов О.Н. Структурно-матричные модели для повышения эффективности процессов сортов прокатки: Монография. Магнитогорск: МГТУ, 2002. 224 с.
6. Методы моделирования настройки сортопрокатных станов / С.А. Левандовский, А.Б. Моллер, О.Н. Тулупов, А.А. Зайцев // Труды междунар. науч.-техн. конф. 20-22 сентября 2005 г. СПб., 2005. С. 66-69.
7. Эксплуатация составных валков на проволочном стане Западно-сибирского металлургического комбината / А.И. Погоре-лов, М.В. Никигашев, Н.П. Калинин, Б.М. Чегодаев, В.В. Саломыкин // Бюл. "Черная металлургия". 2002. № 10. С. 32-33.
УДК 621.771.237:621.771.23.016
М.И. Румянцев, Г.А. Завалищин, И.Б. Сапожников, Д.Е. Борковой
ОЦЕНИВАНИЕ ПОВЫШЕНИЯ РЕЗУЛЬТАТИВНОСТИ ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА ХОЛОДНОКАТАНОГО ЛИСТОВОГО ПРОКАТА ЗА СЧЕТ ПРИМЕНЕНИЯ СТАЛИ С ПОНИЖЕННЫМ СОДЕРЖАНИЕМ
УГЛЕРОДА
В настоящее время наблюдается устойчивая тенденция к росту производства холоднокатаного проката из низкоуглеродистой стали с содержанием углерода менее 0,02%, которая должна иметь повышенную штампуемосгь как без по -крытия, так и с цинковым покрытием. Пониженные прочностные свойства горячекатаного проката из подобных сталей в некоторой степени облегчают задачу получения холоднокатаной полосы с высокой планшетностью, а также способствуют расширению возможностей производ-ства горячекатаных листов и полос для замещения холоднокатаных. Ранее были выполнены ис-следования, в результате которых установлено, что для обеспечения свойств готового проката на
уровне 07=240-290 МПа, ов=320-350 МПа и ^4=36-41% на широкополосном стане горячей прокатки должны обеспечиваться температура конца прокатки 920-930 и температура смотки около 650°С, а также разработан режим охлаждения на отводящем рольганге [1-2].
Так как сгаль с пониженным содержанием углерода обладает низким сопротивлением деформации, становится возможным увеличить толщину подката для производства холодноката-ной стали. Однако при этом эффект, заключающийся, например, в увеличении производитель -ности ШСГП, может быгь нивелирован трудностями переработки металла в цехе холодной прокатки. Так, увеличение толщины подката приве-
дет к возрастанию вытяжки при холодной прокатке и сответственно длины полосы. При объективно существующих ограничениях на скорость холодной прокатки [3] следствием подобных из -менений может стать увеличение машинного времени и снижение производительности стана холодной прокатки. Дга оценивания изменений производительности в системе «ШСГП-РСХП» была найдена аппроксимация кривой упрочнения таких сталей при холодной прокатке и разработана методика расчета производительности процесса холодной прокатки на двухклетевом реверсивном стане [2], а также составлена программа для ЭВМ.
В основе программы лежит обобщенный алгоритм автоматизированного проектирования режимов прокатки [4], который предусматрива-ет оценку комплекса ограничений и в том числе по энергосиловым параметрам. Дга определения усилия прокатки используется модель, сконструированная ранее в работе [5]. С целью повышения точности прогноза крутящего момента исследовали прокатку на РСХП 1700 полос толщиной 0,5-0,9 мм из подката 2,0-2,2 мм. Во всех случаях применялась двукратная прокатка, т. е. производилось четыре обжатия. На основе полученных с применением датчиков АСУ ТП значений тока приводных двигателей, скорости и усилия прокатки по известной методике [6] рассчитали коэффициент плеча момента у/. Установили, что первый и третий проходы производятся в условиях, когда переднее натяжение Q1 больше заднего Q0, а для второго и четвертого Q1<Q0. Поэтому для первого и третьего прохода коэффициенты плеча (у/=0,15-0,36) в целом выше, чем во втором и четвертом (у/=0,12-0,25). В качестве наиболее информативных факторов зависимости для расчета у/ проявились (рис.1) показатель высоты очага деформации тспл = 1ст/Иср (где 1СШ - длина
очага деформации с учетом сплющивания валка; Нср - средняя толщина полосы) и отношение радиуса рабочего валка Я к толщине переднего конца полосы И (показатель Я/И{). Наилучшим отображением влияния указанных факторов на коэффициент плеча является зависимость
у = 0,041тспл + 97,42 И,/ Я - 0,68, (1)
для которой показатель достоверности аппроксимации Я2=0,765; расчетное число Фишера ^=16,287; табличное значение числа Фишера при доверительной вероятности 95% ^95=3,422.
Исходя из технических особенностей агрегатов, выполняющих в дальнейшем углубленную переработку холоднокатаных полос, при исследовании производительности РСХП 1700 массу рулона приняли постоянной (0=20 т), что при вариации его ширины Ь от 1000 до 1250 мм обусловило относительную массу рулона О/Ь в пределах 15,7-19,5 т/м. Компьютерное моделирование прокатки полос толщиной Ик=0,38-
тспл
а
к/ь,
б
е, %
В
Рис. 1. Зависимость коэффициента плеча при холодной прокатке на двухкпетевом реверсивном стане от различных факторов
1,2 мм из подката толщиной Игк=1,5-3,0 мм показало, что во всех случаях скорость прокатки сталей с пониженным содержанием углерода во втором и четвертом проходах примерно постоянны (18,0-18,5 м/с во втором и 19-21,5 в четвертом ). В таких условиях наиболее значимыми факторами производительности РСХП оказались О/Ь, Ик и суммарная вытяжка Хъ= Игк/Ик (рис. 2). Их совместное влияние может быть отображено следующей статистически надежной линейной множественной аппроксимацией:
Ик, мм
150
140
130
120
110
100
90
80
70
\
\
\ о Ч
ч
эо^Ч^ с
о о
2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0 5,5
150
140
130
120
110
100
90
80
70
60
о
°
8
А
15
16
17 18
С/Ь, т/м
19
20
Рис. 2. Зависимость часовой производительности РСХП 1700 от конечной толщины полосы (а), суммарной вытяжки (б) и относительной массы рулонов (в)
Прсхп = 69,5 - 0,34^ + 108,8ИК -1,75 О/Ь (2) (Я2 = 0,964; ^ = 71,493; ^5 = 3,587).
Результаты моделирования также показали, что при прокатке на РСХП 1700 полос из сталей с пониженным содержанием углерода максимальная допустимая по энергосиловым параметрам суммарная вытяжка выражается зависимостью
[ЛЕ] = 10,228 - 2,491Ик - 6,657Ь/Ьр (3)
(Я2 = 0,686; ^ = 13,136; F95 = 3,587),
где Ьр - длина бочки опорного валка реверсивно -го стана.
Производительность широкополосного стана горячей прокатки (ШСГП 2000) исследовали с пр [енением ранее разработанной программы автоматизированного проектирования [7] при вариации ширины полос от 1000 до 1650 мм, что обусловило диапазон удельной массы рулонов в пределах от 17,7 до 23,6 т/м. Установили, что указанные выше рацио нальные температуры конца прокатки полос из сталей с пониженным содержанием углерода достигаются при запра-
1000 г 950 Л- 900 § 850
5 800
£ 750 ч 700 8 650 | 600 с 550 500
1,6 1,8 2,0 2,2 2,4 2,6 2,8 3,0 3,2 3,4 3,6 3,8 И гк» ММ
УРк = 11,8 - 1,1056И гк К = 0,981
ч 1 "ч ч
о"-
"Ч ч >
-КЗ
1,6 1,8 2,0 2,2 2,4 2,6 2,8 3,0 3,2 3,4 3,6 3,£
ИГ„, ММ
Рис. 3. Влияние толщины прокатываемых полос из стали с пониженным содержанием углерода на производительность ШСГП 2000 (а) и скорость прокатки в последней чистовой кпети (б):
1...4 - при относительной массе рулонов 23,6; 21,6; 18,7 и 17,7 т/м соответственно
10,5
10,0
9,5
9,0
8,5
8,0
7,5
Рациональная толщина подката для холоднокатаной основы проката толщиной 0,38-0,48 мм с полимерным покрытием
Размеры холоднокатаной Сталь 08пс Сталь с пониженным содержанием углерода
полосы, мм Нгк, мм Производительность, т/ч Нгк, мм Производительность, т/ч
Ширина Толщина ШСГП 2000 РСХП 1700 ШСГП 2000 РСХП 1700
1126 0,48 2,0 548 89,2 2,4 617 89,2
1250 0,48 1,7 544 91,7 2,1 627 91,0
1275 0,41 1,4 485 85,6 1,8 577 85,4
1250 0,38 1,5 499 82,9 1,8 566 81,3
1275 0,36 1,3 460 78,6 1,7 555 79,2
1275 0,47 1,7 555 91,6 2,1 639 94
вочной скорости в последней чистовой клети ШСГП 2000 (У0р-к) в пределах 7,8-10 м/с, а допустимый температурный клин по их длине обеспечивается ускорением 0,025-0,035 м/с2. Причем наблюдается (рис. 3, б) следующая зависимость необходимой величины заправочной скорости от толщины полосы:
¥0Рк = 11,8- 1,1056^. (4)
С увеличением толщины прокатываемых полос производительность возрастает, но при увеличении удельной массы рулона снижается (рис. 3, а). Последнее обстоятельство вызвано тем, что при постоянной массе рулона увеличение фактора О/Ь сопровождается применением более узких, а значит, более длинных слябов и тем самым увеличением машинного времени прокатки в чистсвой группе. С учетом указанных особенностей произ-водительность ШСГП при прокатке полос из ста -лей с пониженным содержанием углерода может быть отображена следующей множественной линейной аппроксимацией:
Пшсгп = 1024,9 +100,78Игк - 29,29О/Ь (5) (В2 = 0,991; ¥р = 9802,64; ¥95 = 3,044).
Так как применение подката большей толщины приведет к увеличению суммарной степени деформации при холодной прокатке, что в дальнейшем скажется на комплексе свойств готовой продукции, оценили влияние степени деформации при холодной прокатке на оТ, ов и 84 отожженных и дрессированных полос. Были получены следующие регрессионные зависимости:
ат = 1852,9Мп -18,9^-136,8 (6)
(В2 = 0,788; ¥р = 50,323; ¥95 = 3,354);
84 = 187,65С - 2,72^ + 47,88 (7)
(В2 = 0,687; ¥р = 29,732; ¥95 = 3,354); а в = 301,14 - 756,26С - 0,168 4 (8)
(В2 = 0,407; ¥р = 19,697; ¥95 = 3,354),
где С и Мп - содержание углерода и марганца в стали, %.
Дга выбора максимальной возможной толщины подката из сталей с пониженным содержанием углерода необходимо рассматривать задачу максимизации производительности технологической системы «ШСГП-РСХП» (П1,=ПШСгп+ПрСхп^тах). При этом оптимизируемым параметром целесооб-разно принять именно толщину горячекатаной полосы Нгк, а ограничениями - свойства готового проката, отображаемые зависимостями (6)-(8), и максимально допустимую суммарную вытяжку при холодной прокатке (3). Например, поиск ре -шения задачи в указанной постановке с целью выбора толщины подката для производства холоднокатаной основы толщиной 0,36-0,48 мм проката с полимерным покрытием показал, что при исполь-зовании вместо стали 08пс стали с пониженным содержанием углерода допустимо увеличить толщину подката на 0,3-0,4 мм. При этом производительность РСХП 1700 фактически не изменится, а производительность ШСГП 2000 возрастет с 460555 до 555-639 т/ч (см. таблицу).
С применением компьютерного моделирования горячей прокатки на ШСГП и холодной прокатки на двухклетевом реверсивном стане, а также результатов исследования влияния суммарной степени деформации при холодной прокатке на свойства проката из сталей с пониженным содержанием углерода получена система линейных уравнений, позволяющих решать задачу максимизации производительности технологической сис-темы «ШСГП-РСХП» за счет увеличения толщины горячекатаного подката. В результате решения данной задачи установлено, например, что при использовании стали с пониженным содержанием углерода толщина подката для производства холоднокатаной основы толщиной 0,36-0,48 мм проката с полимерным покрытием может быть увеличена на 0,4 мм. В результате при неизменной производительности РСХП производительность ШСГП возрастет на 15-20%.
Библиографический список
1. Салганик В.М., Румянцев М.И., Завалищин Г.А. Выбор режимов охлаждения на отводящем рольганге ШСГП для сталей с различным содержанием углерода // Моделирование и развитие процессов обработки металлов давлением: Сб. науч. тр. Магнитогорск: ГОУ ВПО «МГТУ», 2006. С. 70-76.
2. Румянцев М.И., Завалищин Г.А., Орлов Н.Б. Моделирование элементов производства листовой стали с пониженным содержанием углерода для повышения служебных свойств продукции и результагивноститехнологии // Вестн. МГТУ. 2007. № 1. С. 60-63.
3. Выбор первого приближения скоростного режима при автоматизированном проектировании непрерывной холодной прокатки / Салганик В.М., Медведев Г.А., Румянцев М.И. и др. // Труды четвертого конгресса прокатчиков. М.: АО «Чер-мет информация», 2002. С. 163-171.
4. Румянцев М.И., Омельченко Б.Я. Обобщенный алгоритм автоматизированного проектирования режимов прокатки // Теория и технология процессов пластической деформации: Труды Всерос. науч.-техн. конференции, 8-10 октября 1996 г. М.: МИСиС, 1997.
5. Салганик В.М., Виер И.В., Румянцев М.И. Опыт конструирования математической модели для расчетаусилия холодной прокатки // Моделирование и развитие процессов обработки металлов давлением: Межвуз. сб. науч. тр. Магнитогорск: МГТУ, 2005. С. 52-59.
6. Рокотян Е.С., Рокотян С.Е. Энергосиловые параметры обжимных и листовых станов. М.: Металлургия, 1968. 272 с.
7. Румянцев М.И., Зарецкий М.В., Кротова О.Н. Современная реализация алгоритма автоматизированного проектирования режимов горячей листовой прокатки // Новые программные средства для предприятий Урала: Сб. тр. Регион. науч.-техн. конференции. Магнитогорск: МГТУ, 2003.
