Первое приближение предельной толщины горячекатаного подката для производства холоднокатаной листовой стали Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

М.И.Румянцев, И.В.Фадеев, Р.О.Рыжкин

ФГБОУ ВО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И.Носова»

ПЕРВОЕ ПРИБЛИЖЕНИЕ ПРЕДЕЛЬНОЙ ТОЛЩИНЫ ГОРЯЧЕКАТАНОГО ПОДКАТА ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ХОЛОДНОКАТАНОЙ ЛИСТОВОЙ СТАЛИ

Аннотация. В развитие ранее выполненных исследований получены зависимости, которые позволяют выбрать первое приближение предельного по техническим возможностям стана суммарного обжатия и соответствующую толщину подката для холодной прокатки за N проходов полосы заданных размеров при известной характеристике прочностных свойств горячекатаного металла.

Ключевые слова: холоднокатаная листовая сталь, горячекатаный подкат, предельное суммарное обжатие, толщина подката.

Введение

При заданной толщине готовой полосы Ьк толщина подката Н0 определяется выбранным суммарным обжатием : Н0 = кк/(1 — 8£). Суммарное обжатие является одним из важнейших режимных параметров. С одной стороны, его величина обусловлена силовыми и энергетическими возможностями станов, а с другой, - зависимостью собственно свойств готовой продукции, а также их стабильности от степени холодной деформации перед термической обработкой (отжигом). Поэтому величина суммарного обжатия и, следовательно, толщина подката определяются назначением холоднокатаной листовой стали и возможностями стана, используемого в технологической схеме ее производства.

Так, при производстве стали холоднокатаной углеродистой и низколегированной конструкционной применяют преимущественно четырех- и пятиклетевые непрерывные станы, на которых достижимы суммарные обжатия от 40 до 85%. Обжатия более 75% могут быть получены только на пятиклетевых станах. С увеличением толщины и ширины готовой полосы 82 уменьшается [1-3].

Ранее [4] для отображения влияние комплекса указанных факторов на величину суммарного обжатия была получена аппроксимация

8Е = ехр(4,0136 — 0,2197^ + 0,1065 N — 0,1171р^) , % (1)

где N — число клетей в непрерывном стане или число проходов при прокатке на реверсивном стане; = ¿0/Ьро — коэффициент использования бочки валка; Ь0 — ширина подката при

поступлении на стан; Ьро — длина контакта рабочего и опорного валков. Недостатком зависимости (1) является то, что в ней не учтено влияние прочностных характеристик подката.

Исследование возможностей станов холодной прокатки по суммарному обжатию

Задача выбора толщины проката должна решаться с учетом комплекса ограничений, часть из которых отображает технические возможности клетей и приводов, а часть - особенности собственно процесса прокатки [5]. Чтобы получить зависимость, которая позволит выбирать суммарное обжатие при холодной прокатке с учетом прочностных характеристик подката, рассмотрели результаты компьютерного исследования1 с применением программы автоматизированного проектирования [6] для определения предельных обжатий на непрерывных станах 630, 2500 и 2000 и двухклетевом реверсивном стане 1700 прокатки полос различных размеров из стали четырех групп прочности. Толщины холоднокатаных полос при-

1 Компьютерное моделирование выполнено аспирантом В.С. Митасовым

нимали в соответствии с сортаментом каждого стана, а ширины - как наименьшую, наибольшую и среднюю по технической характеристике. В качестве марок-представителей по группам прочности I, II, III и IV приняли стали с пределом текучести 300, 350, 450 и 510 МПа. Результаты моделирования подтвердили известную и отмеченную ранее [4] тенденцию: более толстые и более широкие полосы должны прокатываться с меньшим суммарным обжатием (рис. 1). При прокатке стали групп прочности III и IV минимальная достижимая толщина больше, чем при прокатке металла групп прочности I и II. С увеличением ширины полосы максимальное достижимое суммарное обжатие уменьшается.

Модель для выбора толщины горячекатаного подката и ее действенность

По результатам компьютерного моделирования получили массив из 272 значений среднего коэффициента обжатия, при которых выполняются ограничения по энергосиловым параметрам (= ), и множественную аппроксимацию

Г--1 . -0,095 7 -0,177 о—0,017 о—0,085 п ^ (2)

Ырм^ = 4,052•а0 • К -р—, -Р—0 — 0,06,

( Я2 =0,874; ^ =53,758; ^95 =2,405)

где ан — предел текучести подката; Р = Ь0/ Нк — коэффициент формы поперечного сечения полосы; Я — показатель достоверности аппроксимации; ¥р — рассчитанное число Фишера;

— табличное значение числа Фишера при доверительной вероятности 95%. Так как ^Р > , аппроксимация (2) является статистически надежным отображением исследуемой зависимости.

Известному при заданном числе проходов N соответствует наибольшая толщи-

на подката

[Н0 \мш = Ьк 'ИМ . (3)

Тогда предельное допустимое из ограничений на энергосиловые параметры суммарное обжатие (%)

Ырмш =100-(1 "1/[лЙмж) . (4)

Соотношение (4), а также зависимости (3) и (2) позволяют выбрать первое приближение максимального суммарного обжатия и соответствующей толщины подката для холодной прокатки за N проходов полосы заданных размеров при известной характеристике а н прочностных свойств горячекатаного металла.

Применительно к задаче выбора предельного суммарного обжатия модель дает абсолютную погрешность от -6,5 до 9,3% при среднем значении 1,4%. Относительная погрешность находится в пределах от -14,3 до 18,5% при среднем значении 2,5%. Стандартная ошибка оценивания 3,9%, степень соответствия прогнозируемых и наблюдаемых значений 0,882 (рис. 2).

Рассмотрели также действенность модели. Под действенностью понимаем оценку [7]

Е=- ттт

р] , где Р= 100 ^С]^] — процент совпадения прогнозируемых значений

] -го показателя качества (] = 1, т) анализируемого процесса с результатами прямых испытаний, А] — количество прогнозируемых значений ] -го показателя при выполнении N у

испытаний, таких, что модуль их отклонение от действительных не превышает заданную относительную ошибку оценивания. При ошибке оценивания не более 10% действенность модели Е =85,9 %, а при допустимой ошибке 15% Е =96,9 %.

Толщина проката, мм

а

Толщина проката. ]

г

85

£ 80

К =

1 75 с.

с

¥ -о I

э- 65 г

О 60 55

б) - ■ 1100 мм

т ■ ■ ♦ ♦ ■ ♦ 1650мм ^ 2350мм

♦ 1

■

1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 Толщ|[на проката, мм

1//'

■ ■ б) ■ 1000мм

Щ ♦ ■ ♦ 1250мм ^ 1800мм

■ ■ ■

А ♦ ♦ ■ *

А А

А

1,0 1,5 Толщина

2,0 2,5 проката, мм

£ 80

| 70

8-50

О 40

■ 1000 мм

■ ♦ ♦ 1250 мм а 1650 мм

А ♦ * ■ ■

Ж ■ ♦ ♦

* 1 * *

-е- 50

30

б) ■ юоо мм

♦ 1250 мм

1650 мм

♦ ■

♦

♦ ■

• «

• *

0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 Толщина проката, мм

д

б)

■ _ ■ 1100 мм

■ ■ ♦ 1 ♦ 1650мм

■ ЗЗ'ЧАмм

*

♦ ■

♦

1,5 2,0 2,5 3,0 Толщина проката, мм

б) ■ 1000 мм

■ 1 ♦ ♦ 1250 мм а 1650 мм

А ■ ♦

А " I ♦ ♦

А А А ___ 1

0.0 0.5 1.0 1,5 2,0 2,5 3,0 3.5 Толщина проката, мм

б

0,0

0.5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 Толщина проката, мм

£. 50 о

б) ■ ■ 1

■ 1

■ 1

1,5 2,0 2,5 3,0 Толщина проката, мм

и

к

Толщина проката,

л

м

в

е

з

Рис. 1. Максимальные обжатия, достижимые при прокатке холодной прокатке полос из стали различных групп прочности (по данным компьютерного моделирования): а — непрерывный пятиклетевой 630; б, в, г, д — реверсивный 1700 (прокатка за 4 прохода); е, ж, з, и - непрерывный четырехклетевой 2500; к, л, м - непрерывный пятиклетевой 2000; б, е, к - группа прочности I; в, ж, л - группа прочности II; г, з, м - группа прочности III;

д, и, н - группа прочности IV

И

ш со,

<и S

м нн

<а

Г

2 M

m <D О

s

<u

te ?

M

\o «

X

90 80 70 60 50 40 30 20

— R2 = 0, РР1 о о о

А О ° r&ï

О Ж

0(ГО о

о о 09 & о

с 1 SqOOO ч* °

20 30 40 50 60 70 80 Предсказанное значение [^J PMWt %

90

Рис. 2. Диаграмма соответствия прогнозируемых и наблюдаемых значений Заключение

В развитие ранее выполненных исследований получены зависимости, которые позволяют выбрать первое приближение предельного по техническим возможностям стана суммарного обжатия [s^p^j^ и соответствующую толщину подката H0 для холодной прокатки

за N проходов полосы заданных размеров hK х è0 при известной характеристике прочностных свойств горячекатаного металла G h .

Библиографический список

1. Современный цех холодной прокатки углеродистых сталей / Ф.В.Франценюк, Ю.Д.Железнов, Л.А.Кузнецов, В.Г.Камышев. М.: Металлургия, 1984. 154 с.

2. Холодная прокатка и отделка жести / А.Ф.Пименов, О.Н.Сосковец, А.И.Трайно и др. М.: Металлургия, 1990. 208 с.

3. Гарбер Э.А. Производство проката. Справочное издание. Том 1. Книга 1. Производство холоднокатаных полос и листов (сортамент, теория, технология, оборудование). М.: Теплотехник. 2007. 368 с.

4. Методы выбора режимов и расчета параметров при автоматизированном проектировании тонколистовой прокатки / В.М.Салганик, Г.А.Медведев, М.И.Румянцев и др. // Труды третьего конгресса прокатчиков. М.: АО "Черметинформация". 2000. С. 180-188.

5. Химич Г.Л., Цалюк Б.М. Оптимизация режимов холодной прокатки на ЭЦВМ. М.: Металлургия, 1973. 256 с.

6. М.И.Румянцев, А.В.Горбунов, В.С.Митасов. Программа CR CAD для автоматизированного проектирования безаварийных режимов холодной прокатки стали разнообразного назначения на станах различных типов // Свид. о гос. рег. прогр. для ЭВМ. №2013611300 от 09.01.2013. ОБПБТ. 2013. №5. Ч.3. С. 982.

7. Повышение действенности системы управления качеством трубного листового проката на базе статистического прогнозирования свойств / Румянцев М.И., Черкасов К.Е., Якушев Е.В., Корнилов В.Л., Федосеев С.А., Логинов А.В. Магнитогорск, 2013.

•- INFORMATION ABOUT THE PAPER IN ENGLISH -•

M.I.Rumyantsev, I.V.Fadeyev, R.O.Ryzhkin

Nosov Magnitogorsk State Technical University

FIRST APPROXIMATION OF ULTIMATE THICKNESS OF SEMI-FINISHED HOT-ROLLED PRODUCTS FOR COLD-SHEET STEEL PRODUCTION

Abstract. While developing the previous research the dependences have been obtained which allow choosing the first approximation of ultimate by its technical capacity summarized reduction mill. In addition, the corresponding thickness of the semi-finished roll products for cold rolling for the N passes of the sheet of the reference dimensions at the known characteristics of the strengthening properties of the hot-rolled metal has been chosen.

Keywords: cold-rolled sheet steel, semi-finished hot-rolled products, ultimate summarized reduction, thickness of the semi-finished rolled products.