РАЗРАБОТКА ИММИТАЦИОННОЙ МОДЕЛИ МЕНИСКА ПОЛОСЫ ДЛЯ НАЛАДКИ ОТДЕЛОЧНОГО СТАНА С КЛЕТЯМИ СКРЕЩИВАЮЩИХСЯ ВАЛКОВ
Сформулировано упрощенное модельное уравнение с результатами числового вычисления. Установлено, что регулирование профиля имеет большое знамение для качества продукции. Допуски по планшетности и мениску горячекатаной полосы ограничивают ее применение для производства, оснащенного автоматизированными средствами, поэтому для последующей холодной прокатки требуется дополнительны обработка полосы. В связи с этим, очень важно управлять профилем полосы и планшетностью в клетях отделочного стана горячей прокатки. В настоящем докладе удалось математически предсказать профиль полосы на выходе каждой клети отдельного прокатного стана. Проанализировано влияние упругой деформации рабочих валков на профиль полосы и рассчитанные профили хорошо сходятся с экспериментально измеренными. С помощью модели рассчитали профили полосы для различных условий прокатки и режимов работы привода. Упрощенное уравнение для предсказания величины мениска при прокатке в клетях со скрещивающимися валками сформулировали на основе методов регрессионного анализа и данных аналитической модели. При помощи упрощенного уравнения можно легко определить оптимальные наладочные параметры, необходимые для управления величиной мениска и планшетностью при прокатке в отдельном станеВ последнее время рынок предъявляет высокие требования однородности толщины по ширине полосы. Например, малая величина ме-ниска горячекатаной полосы очень велика для последующей холодной прокатки. Это, однако, оказывает влияние только на управление профилей полосы в отделочном стане, при прокатке тонкой калиброванной полосы с высшим сопротивлением деформации.
Но поскольку управлять проще профилем тонкой полосы, то соответствующие устройства предусматривают в первых клетях отделочных станов. Важно эффективно воздействовать на профиль полосы в первых клетях, а на планшетность ее — в последних клетях.
В работе была получена иммитационная модель управления формой полосы в отделочных станах, названных в заголовке доклада. После аналитического исследования с математическим моделированием процессы управления профилем полосы при режимах прокатки и типах привода вывели упрощенную модель на сплаве регрессионного анализа и данных ма-тематического моделирования.
Теоретический анализ
В четырехвалковом стане упругая деформация возникает по четырем причинам:
1) изгиб рабочего валка;2) изгиб опорного валка;
3) несоосность рабочего и опорного валков;
4) несоосность рабочего валка и полосы.
Прогиб валка обычно складывается из прогиба, обусловленного сдвигающими напряжениями , и прогиба от изгибающего момента (рис. 1). Поэтому прогиб рабочего валка может быть записан в виде
Профиль поверхности рабочего валка изменяется в процессе прокатки и возможное количество прокатанных рулонов из полосы определяется накопленным износом и термической деформацией расширения валка. Профиль рабочего пространства будет изменяться в зависимости от положения перемещаемых рабочих валков. В худшем случае на полосе получатся выступы и волна.
В зависимости от истории нагружения при прокатке, общая выпуклость бочки рабочего валка выразится как сумма износа, термического расширения и начальной выпуклости бочки валка
CR(x) = -Cw(x) + Cth(x) + С,<*).
Для рабочего валка перемещающегося типа (величина перемещения S) профиль рабочего пространства можно вычислить следующим образом:
Gjy(x) = Сд (х + S) + Сд (х — 5).
Когда износ и термическое расширение рабочих валков отличаются, для верхнего и нижнего валков при прокатке будут получаться несимметричные условия нагружения, что может явиться причиной образования "светловины" полосы, клиновидности, несимметричной волны и так далее.
Для стана со скрещивающимися валками рабочее пространство изменяется в зависимости от угла между скрещиванием верхним и нижним валками. Как показано на рис. 4, когда от валков скрещиваются под углом 6 на расстоянии х от середины бочки рабочего валка его перемещение можно определить из следующего уравнения [7]:
Сравнение вычисленного и измеренного профиля полосы. Надежность теоретического анализа оценили, сравнивая вычисленные и практические данные (исходную и полученную толщину полосы в каждой клети, усилия прокатки, время прокатки и время охлаждения, ширину и длину каждой полосы). В партии, содержащей 80 рулонов, ширинна полосы изменялась от 900 до 750 мм и окончательная толщина полос была около 2,3 мм. Рабочие валки перемещали ступенчато по 20 мм в клетях с четвертой по седьмую (от F4 и F7).
Так, например, 34-й и 68-й рулоны соответствовали середине и окончанию партии. Вычисленные профили рабочего пространства показаны на рис. 5 и рис. 6. Ширина 34-го рулона составила 925 мм и окончательная толщина полосы — 2,36 мм.
Перемещения рабочих валков от клети F4 до F7 составили 120—120, 140—140 мм соответственно. 68-й рулон имел ширину 792 мм и окончательную толщину полосы 2,48 мм.
Результаты распределения толщины полосы показаны на рис. 7 и рис. 8 для 34-го и 68-го рулонов соответственно. Вычисленные данные хорошо согласуются с измеренными.
Влияние сил изгиба валка на профиль полосы. Для серии, содержащей 100 прокатанных рулонов, провели измерение полосы и вычислили эффект влияния изгибающих валков с увеличение усилия от 0 до 150 т интервалом по 50 т. На рис. 8 представлен профиль полосы после клети F7 для 50-го рулона. Уменьшение мениска можно получить при увеличении изгибающей силы. В этом случае изгибающая сила в 100 т дала мениск менее 35 мкм.
Прогнозирование мениска полосы для новых типов отделочных станов. В завершении работы, предложили новый тип отделочных станов: клети от F1 до F3 выполнены с попарно пересекающимися валками, а последующие — от F1 до F7 — с рабочими перемещающимися валками. На основе имитационной модели вычислили возможный мениск полосы. Результаты вычислений приведены в табл. 1.
Регулирование профиля валков только в отделочных клетях не позволяет получить очень малый мениск в тонкой калиброванной полосе особенно для высокопрочных сталей. Эффективный способ регулирования геометрических параметров полосы лежит в моделировании всех стадий практически на основе разработанной методики.
СБОРНИК НАУЧНЫХ ТРУДОВ Черная металлургия России и стран СНГ в XXI веке. Т о м 4, Москва 1994
