книги из ГПНТБ / Железнов, Ю. Д. Статистические исследования точности тонколистовой прокатки

= 26 с -1), то эффективность регулирования толщины полосы с по­ мощью нажимных винтов с увеличением частоты будет снижаться.

АЧХ по каналу А /— Ah1 имеет незначительный максимум на частоте 26 с -1 и значительные резонансы от со = 76 до 96 с -1. На рис. 52 на график АЧХ нанесен диапазон частот неравномер­ ности хода шпинделей Дсо для скорости прокатки 4— 10 м/с.

У АЧХ по каналам ARMl— A/ij и ARm0 — A/i x резко выражены максимумы на частоте со = 26 с -1. Биения рулонов моталок имеют меняющуюся частоту из-за переменного диаметра рулона. На рис. 53 и 54 нанесены наивысшие частоты биения эксцентриситета рулона Дсо при скоростях прокатки v = 4 и 10 м/с при диаметре рулона D = 0,5 м. Из графика видно, что частоты биения рулонов по каналу Д/?м1— Ahx попадают в зону высоких коэффициентов усиления, особенно при малых значениях диаметра рулона, а по каналу ARu0 — Aht практически этой зоны не достигают, но коэффициенты усиления этой зоны по каналу ARM— Ahx на тех же частотах значительно выше.

А7,пп/в

Ае,кгс/пмг

114

о = 20 с -1, причем регулирование воздействием на заднее натя­ жение примерно втрое эффективнее воздействия на переднее на­ тяжение.

Ограничение по частоте накладывается регуляторами и ма­ ховыми массами двигателей.

Вслучае регулирования толщины полосы нажимными винтами

иизменением уставки натяжения одновременно необходимо знать передаточные функции по каналу «изменение межвалкового за­

зора — натяжение». АЧХ по этим каналам представлена на рис. 57 и 58. Из графиков видно, что изменение межвалкового за­ зора оказывает значительное влияние на переднее натяжение и почти не влияет на заднее. Анализируя амплитудно-частотные характеристики, можно качественно определить пути улучшения технологического процесса. Так, с увеличением скорости про­ катки, которая смещает спектральные плотности в сторону боль­ ших частот, влияние разнотолщинности подката уменьшается (см. рис. 50), уменьшается влияние первой и второй гармоник коле­ баний радиуса опорных валков (см. рис. 51), а влияние третьей и четвертой гармоник увеличивается, возрастают коэффициенты передачи возмущений от колебаний радиусов рулонов моталок (см. рис. 53 и 54) и падает эффективность регулирования воздей­ ствием на нажимные винты и натяжения. Оценить долю каждого из каналов возмущений в конечной разнотолщинности полос не­ возможно, если неизвестны статистические характеристики каж­ дого вида возмущений. Ниже такой анализ проведен. В резонанс­ ной зоне частотой со от 76 до 96 с -1 коэффициенты усиления при­ нимают очень большое значение. Если в стане на этих частотах будут действовать даже незначительные возмущения, это приведет к потере устойчивости процесса прокатки. Такой случай возможен, например, из-за неравномерности хода шпинделей при скоростях

Рис. 58. АЧХ реверсивного стана по каналу раствор валков ■— переднее натяжение

Прокатай от 7,6 до iO м/с, f. е. скоростные возможности стана используются неполностью.

Таким образом, амплитудно-частотные характеристики ревер­

каналам значительно зависит от частоты. Для всех АЧХ опреде­ лена резонансная зона с частотой со от 76 до 96 с -1, которая соот­ ветствует собственной частоте крутильных колебаний главного привода и собственным частотам регуляторов; эффективность ре­ гулирования толщины полосы с помощью нажимных винтов с уве­ личением частоты несколько снижается. В диапазоне низких ча­ стот до со = 20 с -1 возможно регулирование толщины с помощью изменения уставок натяжения, причем воздействием на заднее натяжение.

6. Экспериментальное исследование продольной разнотолщинности на листопрокатных станах

а. Станы горячей прокатки

Основными составляющими продольной разнотолщинности горячекатаных полос на выходе непрерывной чистовой группы клетей без регуляторов толщины являются (рис. 59): нарастаю­ щая по длине разнотолщинность от температурного клина, увели­ чение толщины в местах касания сляба с глиссажными трубами в нагревательной печи, резкие колебания толщины на переднем и заднем концах от прокатки этих участков без натяжения, а также составляющая от рывков полосы и динамических просадок скорости при захвате полосы. Высокочастотная составляющая разнотолщинности образуется, как правило, из-за эксцентриси­ тета бочек и цапф опорных валков чистовой группы.

Согласно данным суммарной разбраковки на станах, отклоне­ ние средних толщин горячекатаных полос от номинала для партии одного сортамента в результате нестабильности работы печей, темпа прокатки, износа валков и т. п. составляет 10— 15% для толщин 1,2— 4 мм с уменьшением отклонений по мере роста тол­ щины. При этом за пределы допуска по среднему значению тол­ щины выходят 4— 6% количества полос в партии. Сопоставление аналогичных характеристик для стана 2000 НЛМЗ и стана 2500 ММК показывает, что на стане 2000 с более жесткими клетями,

Рис. 59. Профилограмма про­ дольной разнотолщинности горячекатаной полосы (Жда­ новский металлургический завод им. Ильича, стан 1700, сортамент 3,0X 1030 мм)

116

более высокой скоростью прокатки и наличием управления ско­ ростью для компенсации температурного клина доля полос в партии, выходящих за пределы допуска, примерно вдвое ниже.

Рассматривая продольную разнотолщинность полосы как слу­ чайную величину для широкого сортамента, определили ее мате­ матическое ожидание М (h), дисперсию D (к) и среднеквадратич­ ное отклонение а (h). Под разнотолщинностью понимали разность между максимальной и минимальной толщиной в пределах одной полосы (реализации). В табл. 21 приведены статистические харак­ теристики продольной разнотолщинности горячекатаных полос для различных станов. В числителе дроби указана разнотолщин­ ность конец— середина, а в знаменателе — начало — середина

полосы.

Средняя разнотолщинность по длине полос на всех станах (см. табл. 21) колеблется в пределах 6— 17% от толщины для сорта­ мента 2— 4 мм с уменьшением процента отклонения по мере роста толщины.

117

Характерно, что для давно эксплуатируемых станов, где обслу­ живающий коллектив накопил богатый опыт по технологии тонко­ листовой горячей прокатки, эти характеристики несколько лучше. Например, на стане 2500 ММК отклонение по продольной разнотолщинности для полос 2 мм составляет 10% а на стане 1700 Жда­ новского металлургического завода— 17%. За пределы допуска, который составляет по классу А для этих толщин 10— 18%, вы­ ходит от 5 до 15% длины полос (получено по накопительным

к р и в ы м }^

При прокатке минимальной толщины на «минус» почти вся полоса укладывается в допуск по толщине, при прокатке же с уста­ новкой на номинальную толщину значительная часть заднего конца может выйти из допусков из-за температурного клина.

Из сопоставления количества брака в результате продольной разнотолщинности от полосы к полосе и по длине одной по­ лосы можно сделать вывод о необходимости обеспечить стабиль­ ность условий прокатки, прежде всего при переходе от полосы к полосе.

Для полосы, полученной на непрерывном стане горячей про­ катки без регулирования толщины, характерным является асим­ метричный характер распределения отклонений продольной разно­ толщинности (см. рис. 59). Это подтверждает наличие закономерно изменяющихся по длине отклонений (температурный клин, перед­ ний и задний концы, прокатанные без натяжений, и т. п.) и слу­ чайно меняющихся отклонений, которые возникают из-за биения валков, колебания толщины масляной пленки в подшипниках, колебаний режима работы главных приводов и т. д. Неслучайные, закономерные, относительно медленно меняющиеся по длине со­ ставляющие продольной разнотолщинности, как правило, в на­ стоящее время устраняются системами регулирования.

На непрерывном стане 2000 горячей прокатки НЛМЗ иссле­ довали колебания толщины по длине подката. На расстоянии 50 мм от кромки с шагом 500 мм вручную измеряли толщину недокатов, выброшенных на промежутке между черновой и чистовой группами.

На рис. 60 представлены результаты измерения продольной разнотолщинности полосы 2 X 1250 мм из стали СтЗкп.

Исследования показали, что величина продольной разнотол­ щинности подката АЛ. при прокатке полос 4 X 1500 мм из стали СтЗкп (толщина подката 34 мм) составляет 0,5 мм. При прокатке полос 1,8 X 1250 мм из стали СтЗкп (толщина подката 29 мм) продольная разнотолщинность равна 0,55 мм. Величина продоль­ ной разнотолщинности при прокатке полос 12 х 1800 мм и 12 X X 1680 мм из сталей 17 ГС и 17 Г2СФ (толщина подката 40 мм) Ah = 0,4-^0,7 мм. На графиках изменения толщины просматри­ ваются разнотолщинность, вызванная глиссажными трубами, и температурный клин. Колебания толщины, вызванные глиссаж­ ными трубами, составляют 0,1— 0,3 мм.

118

Рис. 60. Продольная разнотолщннность подката (стан 2000, сталь Ст.Зкп, сортамент 2X 1250 мм)

Исследования продольной разнотолщинности полос, прокатан­ ных в чистовой группе стана 2000, проводили на профилях 1,2 X

с толщиной осциллографировали температуру конца прокатки, что позволило установить связь между температурой полосы и толщиной.

После порезки полос на листы толщину измеряли ручным

вой группы с металлом в валках. Возможность ускорения группы в процессе прокатки увеличивает производительность стана, осо­ бенно на тяжелых слябах-, и может быть использована в качестве метода регулирования разнотолщинности по длине полосы и тем­

разгона и с разгоном стана с различными темпами ускорения. Изменения толщины полосы по длине рулона для одного из типо­ размеров полосы представлены на рис. 61. Для других типораз­ меров характер кривых аналогичен.

Из рис. 61 видно, что толщина полосы, прокатанной без уско­ рения, увеличивается от переднего к заднему концу рулона, что связано с температурным клином. По мере увеличения ускорения температурный клин уменьшается и толщина по длине рулона выравнивается. При дальнейшем увеличении ускорения темпера­ тура полосы после 12-й клети даже увеличивается от головы к хвосту рулона, что вызывает соответствующее уменьшение тол­ щины.

Зависимость толщины от температуры полосы за 12-й клетью хорошо видна на рис. 62. Здесь показано шесть характерных участ-

119

Без ускорения

Толщина полосы,пн

Рис. 61. Влияние ускорения стана на продольную разнотолщинность. Цифры на графиках — ускорение, м/с2

Рис. 62. Изменение температуры (/), толщины (2) и ширины полосы (3) по длине рулону (сталь Ст.Зкп, сортамент 1,5X 1050 мм)

120

ков разиотолщинности полосы. На участках / и V толщина полосы значительно выше номинальной, что можно объяснить отсутствием переднего и заднего натяжения полосы. На участке II имеется провал толщины, связанный с повышенной температурой торца сляба. На участке III толщина близка к номинальной. На этом участке прокатка идет без ускорения до захвата полосы моталкой. Небольшое падение температуры полосы (8— 10 град) не оказы­ вает заметного влияния на толщину. После захвата полосы мо­ талкой начинается ускорение стана (участок IV). Температура полосы растет, толщина уменьшается. На участке V действует система автоматического обжатия концов полосы, которая воз­

«Минск-22», позволяет сделать ряд выводов относительно общего характера разиотолщинности полосы и об источниках ее возник­ новения.

Если рассмотреть спектральный состав продольной разнотолщинности полосы, то оказывается, что почти вся дисперсия лежит в области низких частот, что указывает на наличие медленно из­ меняющихся во времени источников возмущений. В основном это возмущение типа температурного клина (рис. 63).

На тесную связь продольной разиотолщинности с температурой указывает также коэффициент взаимной корреляции температуры и толщины, который для исследованного сортамента лежит в пре­ делах ры = 0,85 -ъО,9.

Для исследованного сортамента «следов» глиссажных труб не было обнаружено. Это может быть объяснено тем, что слябы для данного сортамента уложены в печи в два ряда и имеют отно­

находится до шести слябов, поэтому слябы успевают равномерно прогреться.

Можно ожидать, что для длинных и широких слябов большой массы (порядка 30 т) будут проявляться при прокатке «следы» глиссажных труб.

Кроме зависимости толщины полосы от температуры, на всех рулонах наблюдается уменьшение толщины на участке длиной 30— 40 м в конце рулона, связанное с действием системы автомати­ ческого обжатия концов, особенно при больших ускорениях. Оче­ видно, система еще не отработана. Следует включить ее в работу значительно позже — примерно в то время, когда до выхода зад­ него конца из шестой клети остается 500— 600 мм. При этом сум­ марное перемещение нажимных винтов 6— 9-й клетей нужно уве­ личить, чтобы устранить увеличение толщины на конце полосы из-за отсутствия натяжения между клетями в конце рулона. Та­ кой же метод можно рекомендовать для начала рулона (участок /), т. е. пока петледержатели не вступили в работу.

121

Рис. 63. Спектральная плотность продольной разнотолщинности

Из анализа табл. 22 следует, что при существующем состоянии стана, который не оборудован системой автоматического регу­ лирования толщины, оптимальными, с точки зрения продольной разнотолщинности, являются следующие ускорения стана: 0,03— 0,05 м/с2 для полосы 1,2 мм и 0,05 м/с2 для полосы 1,5 мм.

Видно, что уровень оптимальных ускорений весьма низок и не позволяет значительно увеличить производительность стана, так как проектная скорость стана 19— 21 м/с или совсем не дости­ гается или достигается лишь к концу рулона. Очевидно, что для

Т а б л и ц а 22. Зависимость коэффициента вариации от ускорения

122