CC BY
25------------------------------------- Листопрокатное производство
М.И. Румянцев
ФГБОУ ВПО «Магнитогорский государственный технический университет имени Г.И. Носова»
РАЗВИТИЕ МЕТОДИКИ СИНТЕЗА РЕЖИМА ОБЖАТИЙ ПРИ ГОРЯЧЕЙ ПРОКАТКЕ НА ШИРОКОПОЛОСНЫХ СТАНАХ.
СООБЩЕНИЕ 1. ВЫБОР ЧИСЛА АКТИВНЫХ ЧИСТОВЫХ КЛЕТЕЙ
Разработан алгоритм выбора числа активных клетей чистовой группы широкополосного стана горячей прокатки в зависимости от размеров полос и прочности стали.
Ключевые слова: широкополосный стан горячей прокатки, чистовая группа, толщина полосы, ширина полосы, предел текучести стали при стандартных условиях испытания, число активных чистовых клетей.
Введение
Деформация металла на широкополосном стане горячей прокатки (ШСГП) производится в черновой и чистовой группах клетей, в каждой из которых осуществляется NR и Np проходов соответственно. Вопрос о числе чистовых проходов во многих литературных источниках не обсуждается, т. е. подразумевается, что N равно числу клетей в чистовой группе. Однако на практике наблюдаются случаи, когда одна или две последние клети не используются. Указанная особенность учитывается, например, в работе [1]. Здесь для тонких полос (толщиной не более 3,9 мм) рассматривается прокатка в семи, а для более толстых полос - в шести чистовых клетях. С целью повышения обоснованности выбора числа клетей чистовой группы для прокатки того или иного профилеразмера выполнили статистический анализ опыта работы ШСГП 2000 ОАО «ММК». Анализ производили по следующим признакам: конечные толщина hK и ширина Ък полосы, предел текучести металла при стандартных ус-
Калибровочное бюро (www.passdesign.ru). 2015. Выпуск 6
100
------------------------------------------ Листопрокатное производство
ловиях испытания ст0, а также отношение ширины прокатанной полосы к ее толщине = bjhK , которое часто используется в виде критерия при оценке
сохранения плоскостности.
Влияние толщины полосы
Из сравнения распределений (рис. 1) видно, что семь клетей применяют преимущественно для прокатки полос толщиной до 5 мм (рис. 1,а). Шесть клетей наиболее часто задействуют для прокатки полос толщиной 5 мм и более, а пять клетей, - если необходимо получить полосы толщиной 6-7 мм и более.
а
б
Nf=5 Nf=6 Nf=7
в г
Рис. 1. Распределения конечной толщины полосы при прокатке в семи (а), шести (б)
и пяти (в) чистовых клетях
Калибровочное бюро (www.passdesign.ru). 2015. Выпуск 6
101
----------------------------------------- Листопрокатное производство
Такие выводы подтверждаются также данными на рис. 1, г. Здесь представлен вариант так называемой диаграммы и размахов [2]. Точками указаны положения медиан. Отрезки с горизонтальными засечками отображают размахи без учета выбросов. Нижней стороне каждого прямоугольника соответствует процентиль 5% (Р5о/о), а верхней - процентиль 95% (Р95о/о). Таким образом, ниже и выше прямоугольника расположены по 5% значений анализируемой величины, а внутри него сосредоточены 90% возможных значений. Исходя из указанных особенностей диаграммы, можно утверждать, что семь чистовых клетей применяют при прокатке полос толщиной до 5 мм, шесть клетей - преимущественно для получения толщины 5-12 мм, а пять клетей - при прокатке полос толщиной не менее 6 мм.
Влияние ширины полосы
Особенности применения различного числа клетей в связи с шириной прокатываемых полос иллюстрируются рис. 2. При использовании семи чистовых клетей отношение Ьк/Lp находится преимущественно в пределах 0,5-0,7 (рис. 2, а). Для полос, прокатанных в шести клетях, преобладает pL =0,5-0,8 и притом доля полос, у которых bKj Lp > 0,8 достигает 18% (рис. 2,б). Полосы, прокатанные с использованием пяти клетей, в подавляющем большинстве случаев имеют bKj Lp =0,5-0,9 при практически равномерном распределении данного отношения в указанном диапазоне.
Сравнение процентилей (рис. 2, г) позволяет сделать следующие выводы. Если определить долю в 90% полос различной ширины как разность
р5% (Pi)_ Ps% (Pi), то полосы, прокатанные в семи клетях, имеют ширину, при которой pL =0,52-0,77. Соответственно, для 90% полос, прокатанных в
шести и пяти клетях, характерны следующие диапазоны bKJLp: 0,50-0,92 и 0,45-0,84. С учетом размахов указанные отличия можно считать несуществен-
Калибровочное бюро (www.passdesign.ru). 2015. Выпуск 6
102
------------------------------------------ Листопрокатное производство
ными, т.к. области вариации характеристики pL для различного числа клетей в значительной мере перекрываются.
а
б
Nf=5 Nf=6 Nf=7
в г
Рис. 2. Распределения коэффициента использования длины бочки рабочего валка
при прокатке в семи (а), шести (б) и пяти (в) чистовых клетях
Влияние предела текучести при стандартных условиях испытания
Как и в более ранних наших работах (например, [3-5]) предел текучести в стандартных условиях испытания оценивали по формулам Л.В. Андреюка [6]. Сравнение распределений ст0 (рис. 3) показывает, что для полос, прокатанных с использованием семи клетей, характерны значения от 74 до 80 МПа (рис. 3,а), а при использовании шести клетей - от 75 до 95 МПа (рис. 3,б). В обоих случаях от 1 до 2% полос имеют ст0 не более 75 МПа. Полосы, прокатанные в пяти
Калибровочное бюро (www.passdesign.ru). 2015. Выпуск 6
103
----------------------------------------- Листопрокатное производство
клетях, отличаются тем, что 60% из них имеют ст0 =75-80 МПа, а остальные 40 % - в диапазоне от 80 до 95 МПа (рис. 3,в).
110
105
100
95
90
85
80
75
70
Nf=5 Nf=6 Nf=7
б
а
в г
Рис. 3. Распределения предела текучести стали в стандартных условиях при прокатке
в семи (а), шести (б), пяти (в) чистовых клетях и диаграмма размахов (г)
В то же время, из сравнения процентилей (рис. 3, г) следует, что и при прокатке в пяти, и при прокатке в шести клетях 90% полос, т.е. в пределах от P5% (g0 ) до P95% (g0 ), характеризуются практически одинаковыми ст0 (78-90 МПа в первом случае и 76-89 МПа во втором). Полосы, прокатанные с использованием семи клетей, в 90% случаев имеют ст0 =75-80 МПа. Таким образом, если выбирать число чистовых клетей в зависимости от предела текучести при стандартных условиях, то для прокатки марок стали, у которых ст0 =75-
Калибровочное бюро (www.passdesign.ru). 2015. Выпуск 6
104
------------------------------------------ Листопрокатное производство
80 МПа и менее, рекомендуется NF =7. При ст0 > 80 МПа NF = 6 или
Nf 5.
Влияние отношения ширины прокатанной полосы к ее толщине
Распределения характеристики = К/h при прокатке с различным числом активных чистовых клетей приведены на рис. 4.
а
б
1000
900
800
700
^ 600 ^?500 400 300 200 100 0
Nf=5 Nf=6 Nf=7
в г
Рис. 4. Распределения отношения ширины к толщине полосы при прокатке в семи (а),
шести (б) и пяти (в) чистовых клетях
Для полос, прокатанных с применением семи клетей указанное отношение варьируется в наиболее широком интервале - от 200 до 900 (рис. 4. а), причем в 90% случаев fibh =250-800 (рис. 4, г). У полос, прокатанных в шести клетях, значения fibh наблюдаются в пределах от 50 до 400 (рис. 4. б), а 90% из
Калибровочное бюро (www.passdesign.ru). 2015. Выпуск 6
105
----------------------------------------- Листопрокатное производство
них приходятся на интервал 100-300 (рис. 4, г). В пяти клетях прокатывают сечения с соотношением сторон от 50 до 300, из которых 90% соответствуют диапазону 100-210 (рис. 4.г).
Заключение
Выполненный анализ позволил рекомендовать следующий алгоритм выбора количества чистовых клетей (рис. 5).
Рис. 5. Алгоритм выбора числа клетей для прокатки в чистовой группе
Если технология предусматривает, что чистовая прокатка должна производиться с относительными обжатиями не менее чем [s]mn, выбор числа активных клетей производится по известному соотношению между числом проходов и характеристиками суммарной и средней деформации:
Nf = lnHef/lnHf ,
где Hzf = hp/K - коэффициент суммарного обжатия от толщины промежуточного раската h до конечной толщины hK;
Hf = 1 (1_ [s]min) - коэффициент среднего обжатия.
Если же прокатка производится без регламентации минимальной степени деформации за проход, Nf определяется следующим образом. Полосы толщи-
Калибровочное бюро (www.passdesign.ru). 2015. Выпуск 6
106
------------------------------------------ Листопрокатное производство
ной не более 5 мм необходимо прокатывать в семи чистовых клетях, а при толщине более 12 мм - использовать пять клетей. Если должна быть прокатана полоса толщиной от 5 до 12 мм, то критерием для выбора числа клетей является отношение Р^ь = К/К . При РЬк>210 используется шесть чистовых клетей, а в противном случае - пять.
Библиографический список
1. Обоснованный выбор режима обжатий в чистовой группе широкополосного стана горячей прокатки / В.М. Салганик, М.И. Румянцев, А.Г. Соловьев, Д.С. Цыбров // Производство проката. 2010. №5. С. 16-20
2. Боровиков В. STATISTICA. Искусство анализа данных на компьютере. 2-е изд. СПб.: Питер. 2003. 688 с.
3. Румянцев М.И.. Методика разработки режимов листовой прокатки и ее применение // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И.Носова. 2003. № 3. С. 16-18.
4. Моделирование процесса прокатки и охлаждения на толстолистовом стане для оценивания концептуальных проектных технических и технологических решений в условиях неопределенности основных параметров оборудования / М.И. Румянцев, Д.Е. Малаховский, В.С. Митасов и др. // Производство проката. 2009. № 7. С. 24-32.
5. Румянцев М.И. Опыт развития и применения автоматизированного проектирования режимов горячей и холодной прокатки листовой стали разнообразного назначения на станах различных типов // Труды девятого конгресса прокатчиков: Череповец 15-18 апреля 2013 г. Т2. Череповец: Череповецкий гос. университет, 2013. С. 43-54.
Калибровочное бюро (www.passdesign.ru). 2015. Выпуск 6
107
