Моделирование процессов и объектов в металлургии (90

Федер ально е государств енно е бюджетно е образователь но е учреждение высшего профессио наль но го образ ования

«Липецкий государств е нны й технич ес кий универс итет»

Кафедр а обработки металло в давлением

МОДЕЛИР О В АН ИЕ ПРОЦЕС С ОВ И ОБЪЕКТОВ В МЕТАЛЛУ Р ГИИ

Метод ич ес кие указания к практич ес ким занятия м для студенто в 4 курса очной фо р-

мы обучения специаль но с ти 110600 «Обработка металлов давл е- нием»

Составитель В.Н. Соловьёв

Рукопись Утвер жд аю : Заведующий кафедро й ОМД Ю.А. Мухин

Объём 0,9 п.л.

Тираж 100 экз.

Реценз ент : доцент кафедры прокатки, к.т.н. В.А. Чёрный

Липецк Липецкий государств енны й технич ес кий универс итет

2012

3

УДК 621.771 С 603

Рецензент В.А. Чёрный, канд. техн. наук, доц.

Соловьёв, В.Н. Моделирование процессов и объектов в металлургии

[Текст]: методические указания к практическим занятиям для студентов 4 курса очной формы обучения специальности 110600 «Обработка металлов давлением» / сост. В.Н. Соловьёв. – Липецк: Изд-во ЛГТУ, 2012. – 14 с.

Методические указания соответствуют дисциплине ОПД.Ф.10 «Моде-

лирование процессов и объектов в металлургии» в соответствии с федеральным государственным образовательным стандартом высшего профессионального образования по направлению подготовки дипломированного специалиста 651300 «Металлургия» (квалификация «инженер») (Утверждён

зам. министра образования Российской Федерации 03 марта 2000 г.).

Методические указания определяют последовательность проведения и содержание практических занятий, предназначенных для углубления знаний, полученных на теоретических занятиях.

Библиогр.: 19 назв.

© ФГБУВПО «Липецкий государственный технический университет», 2012

6

1. Цели и задачи

Целью проведения практических занятий является приобретение практических навыков использования знаний, полученных на теоретических занятиях по дисциплине «Моделирование процессов и объектов в металлургии».

На практических занятиях решаются следующие задачи:

-приобретение навыков формирования содержательного описания объекта на примере чистовой группы клетей непрерывного стана горячей прокатки и непрерывного стана холодной прокатки;

-приобретение практических навыков создания формализованного описания объекта;

-создание и оценка математической модели в виде программы на алгоритмическом языке.

Практические занятия проводятся в лаборатории, оборудованной вычислительной техникой.

2. Темы практических занятий

Практическое занятие № 1 «Модель для расчёта энергетического и силовых параметров деформации металла чистовой группы клетей непрерывного стана горячей прокатки. Содержательное описание объекта» (Рейтинговая оценка – 3 балла).

План занятия:

1.Описание процессов и явлений, протекающих внутри металла во время прокатки в чистовой группе клетей. Выбор наиболее существенных процессов и явлений, влияющих на формирование механических свойств проката в чистовой группе клетей. Формирование гипотез.

7

2.Описание состава оборудования чистовой группы клетей непрерывного стана горячей прокатки на примере стана 2000 ОАО «НЛМК». Геометрические параметры группы клетей, которые следует учитывать при построении математич еской модели.

3.Конструкция прокатной клети. Геометрические параметры эле-

ментов клети, которые следует учитывать при построении математической модели для расчёта энергосиловых параметров деформации металла.

4.Температурный режим прокатки. Приборы для измерения температуры металла, используемые на стане горячей прокатки.

Места измерения температуры. Методы определения и оценки температуры проката. Выбор температур для проведения расчёта энергосиловых параметров деформации металла.

5.Роль трения при прокатке. Факторы, определяющие условия трения на поверхности контакта при горячей прокатке. Опреде-

ление коэффициента трения.

6.Скоростной режим деформации металла в процессе прокатки в чистовой группе клетей. Скорость деформации. Температурный клин. Обратный температурный клин.

7.Формирование стратегии процесса прокатки. Настройка чисто-

вой группы клетей непрерывного стана горячей прокатки.

8. Неравномерность деформации в направлении длины, толщины и ширины полосы. Неравномерность температуры в направлении длины, толщины и ширины полосы. Особенности формирования механических свойств проката в направлении длины,

толщины и ширины.

Студенты самостоятельно проводят поиск известных математических моделей для расчёта энергосиловых параметров деформации металла в чистовой группе клетей непрерывного стана горячей прокатки. Индивидуально

8

проводится поиск математических моделей, описывающих явления и процессы в соответствии с заданием преподавателя.

Практическое занятие № 2 «Модель для расчёта энергосиловых пара-

метров деформации металла в чистовой группе клетей непрерывного широко-

полосного стана горячей прокатки. Формализованное описание объекта» (Рейтинговая оценка – 3 балла).

План занятия:

1.Разработка алгоритма расчёта энергосиловых параметров деформации металла в чистовой группе клетей непрерывного стана горя-

чей прокатки. Прямой и обратный алгоритм.

2.Формирование граничных условий.

3.Принцип настройки клетей стана для реализации выбранной стратегии процесса прокатки.

4.Выбор математической модели расчёта энергосиловых парамет-

ров деформации металла. Критерии отбора. Соответствие математической модели поставленной задаче.

5.Формирование начальных условий расчёта.

6.Создание формализованного описания в виде последовательности формул.

Студенты создают самостоятельно формализованное описание в виде программы на алгоритмическом языке, проводят расчёт энергосиловых параметров деформации металла в чистовой группе клетей непрерывного стана горячей прокатки. Степень детализации математического моделирования процесса прокатки задаётся преподавателем.

9

Практическое занятие № 3 «Модель для расчёта энергосиловых пара-

метров деформации металла чистовой группы клетей непрерывного стана горячей прокатки. Оценка математической модели» (Рейтинговая оценка – 3 балла).

План занятия:

1.Сравнение результатов расчёта энергосиловых параметров де-

формации металла в чистовой группе клетей непрерывного стана горячей прокатки, проведённых студентами с заданной преподавателем степенью детализации математического моделирования процесса прокатки.

2.Анализ фактических результатов прокатки полосы в виде тем-

пературно-скоростного режима прокатки полосы на стане 2000 ОАО «НЛМК». Оценка параметров прокатки полосы на стане 2000 ОАО «НЛМК». Невязки. Определение настройки клетей чистовой группы непрерывного стана горячей прокатки.

3.Оценка достоверности математических моделей, разработанных студентами. Оценка достоверности проводится сравнением результатов расчёта по математической модели с теоретическими знаниями или фактическими данными.

4.Выводы по оценке математической модели. Оценка необходимости изменения гипотез, положенных в основу математической мо-

дели. Определение области применения разработанной математической модели.

Практическое занятие № 4 «Модель для расчёта энергосиловых пара-

метров деформации металла на непрерывном стане холодной прокатки. Содер-

жательное описание объекта» (Рейтинговая оценка – 3 балла). План занятия:

1.Описание процессов и явлений, протекающих внутри металла в процессе прокатки на стане холодной прокатки. Выбор наиболее

10

существенных процессов и явлений, влияющих на формирование механических свойств проката на стане холодной прокатки. Формирование гипотез.

2.Описание состава оборудования непрерывного стана холодной прокатки на примере стана 2030 ОАО «НЛМК». Геометрические параметры группы клетей, которые следует учитывать при построении математической модели.

3.Конструкция клети. Геометрические параметры элементов клети, которые следует учитывать при построении математической модели для расчёта энергосиловых параметров деформации ме-

талла.

4.Роль трения при прокатке. Факторы, определяющие условия трения на поверхности контакта при холодной прокатке. Определение коэффициента трения. Приборы для измерения шероховатости поверхности валков металла. Отпечатываемость мик-

рорельефа.

5.Скоростной режим деформации металла в процессе прокатки. Скорость деформации.

6.Формирование стратегии процесса прокатки. Настройка клетей непрерывного стана холодной прокатки.

7. Неравномерность деформации в направлении длины, толщины и ширины полосы. Особенности формирования механических свойств проката в направлении длины, толщины и ширины.

Студенты самостоятельно проводят поиск известных математических моделей для расчёта энергосиловых параметров деформации металла в чисто-

вой группе клетей непрерывного стана горячей прокатки. Индивидуально проводится поиск математических моделей, описывающих явления и процессы, в соответствии с заданием преподавателя.

11