3 Специальная часть

3.1 Расчет энергосиловых параметров процесса горячей прокатки. Математическое обеспечение

Оптимизация технологических режимов обжатия при горячей прокатке относительно толстых листов и полос относится к важнейшим факторам, обеспечивающим повышение технико-экономических показателей процесса прокатного производства в целом. При этом значение оптимальных технологических режимов обжатий и соответствующим им энергосиловым параметрам процесса прокатки является необходимым с точки зрения повышения степени научной обоснованности проектно-конструкторских решений, используемых как при создании новых, так и при модернизации действующих прокатных станов.

Непосредственно в качестве целевых функций при оптимизации технологических режимов обжатий были использованы математические модели процесса горячей прокатки, организованные на выполнении критериев полной загрузки механического оборудования.

Программное обеспечение решения поставленной задачи оптимизации было осуществлено на основе алгоритмического метода целенаправленного перебора вариантов. Аналитическое описание данного метода может быть представлено в виде:

Δh_i(k+2)= Δh_ik+A_hsign([x]-x_ik),

где h_i – величина абсолютного обжатия полосы в i-ом проходе;

k – порядковый номер очередного цикла итерационной процедуры решения;

Δh – шаг изменения величины абсолютного обжатия, количественная оценка которого была принята переменной в зависимости от степени приложения промежуточных результатов к исходному;

[x_i] – заданные значения параметров [P_i], [N_i], [M_i] непосредственно связанных с принятым критерием оптимальности;

Учитывая изложенное выше и исходя из логики функциональных связей между величиной абсолютного обжатия и энергосиловыми параметрами процесса горячей прокатки, решение задачи оптимизации по условию полной загрузки механического оборудования можно представить в виде последовательных пошаговых приращений:

Δh_i(k+1)= Δh_ik+0,05∙h_0i,

в случае одновременного выполнения каждого из условий : P_i≤[P_i], M_i≤[M_i], N_i≤[N_i].

В случае же невыполнения хотя бы одного из этих условий, изменим величину пошагового приращения:

Δh_i(k+1)= Δh_ik-0,05∙h_0i, где

h_0i – исходная толщина листа в данном проходе.

Таким образом, может быть определено абсолютное обжатие, соответствующее условию обеспечения максимально допустимой загрузки и, как следствие, условию достижения максимальной производительности механического оборудования конкретных прокатных станов.

3.2 Определение технологических режимов прокатки листа 50х2600

Выбираем в качестве заготовки для производства листа 50х2600 (материал – сталь 45) сляб толщиной 200 мм, шириной 1800 мм и длиной 1600 мм.

Найдем максимальное обжатие из ряда следующих условий:

, коэффициент трения с учетом температуры.

Для обеспечения требуемой ширины заготовки, производим поперечную прокатку.

1)

2)

3)

4)

5)

,

Дальнейшую прокатку производим вдоль в, пока не обеспечим заданную толщину 50 мм.

1)

2)

3)

4)

Исходя из полученного результат можно сделать вывод что относительное обжатие в чистовой клети очень велико, поэтому прокатку вдоль мы разобьем на 5 этапов.

Найдем длинны в каждом проходе.

Обжатия распределяем следующим образом – 70% на черновую клеть и 30% на чистовую.

Температура начала прокатки 1100С. Падение температуры в каждом проходе составит 25С, на промежуточном рольганге – 150С. Следовательно суммарные потери температуры составят 300С. Температура конца прокатки 800С.

Определим энергосиловые параметры прокатки в черновой клети. Расчет проведем по инженерной методике.

Начальная толщина раската h₀=200 мм, абсолютное обжатие , ширина проката b=3000 мм, радиус валков R=500 мм, скорость прокатки V_пр=0,5 м/с.

Относительное обжатие:

Угол захвата:

Длина очага деформации:

Скорость деформации:

Средняя толщина раската:

Фактический предел текучести:

,

где σ_т=87,4 МПа – табличное значение предела текучести;

а1=0,173, а2=0,103, а3=-3,05 – коэффициенты регрессии;

t=1100°С – температура прокатки.

Удвоенное сопротивление сдвигу:

2К_с=1,115∙σ_ф=1,115∙68.5=60,2 Мпа

Коэффициент напряженного состояния:

т.к. ℓ/h_ср=1.04>1, то

Нормальные контактные напряжения:

Сила прокатки:

P=p_ср∙b∙ℓ=60,7∙1800∙175.41=19,2 МН

Коэффициент плеча при

при

Момент прокатки:

Мощность прокатки:

При выбранном режиме прокатки в черновой клети кварто энергосиловые параметры не превышают предельных значений.

Дальнейший расчет производили на ЭВМ. Результаты расчета приведены в таблице 3.1.

Таблица 3.1 – Результаты расчета энергосиловых параметров

№ прохода	Н0, мм	Н1, мм	Е, %	Р кН	М, кН*м	L0/Нср	Nw, кВт
1	200,00	138,46	30	13637,42	259,50	1,052	259,50
2	138,46	103	12,8	17452,80	50,36	0,729	201,43
3	103	80	14,6	19687,34	127,02	0,844	635,11
4	80	63	17,2	22718,80	212,43	1,002	1274,60
5	63	55	20,7	27804,87	345,75	1,235	2420,23
6	55	50	26,1	34438,27	557,14	1,605	3565,72

Покажем графическое отображение распределения энергосиловых параметров по проходам (рис.3.1). На рисунке 3.1 показано:

1. относительное обжатие в i-ом проходе (рис. 3.1 а);

2. абсолютное обжатие в i-ом проходе (рис. 3.1 б);

3. скорость прокатки в i-ом проходе (рис. 3.1 в);

4. сила прокатки в i-ом проходе (рис. 3.1 г);

5. момент прокатки в i-ом проходе (рис. 3.1 д)

6. мощность прокатки в i-ом проходе (рис. 3.1 е).

Энергосиловые параметры не превышают допустимых значений в черновой и чистовой клетях. Следовательно, данный режим загрузки стана является наиболее оптимальным и рациональным.

а) б)

в) г)

д) е)

Рисунок 3.1 – Графическое отображение распределения энергосиловых параметров по проходам