Моделирование процессов и объектов в металлургии. Методические указания к практическим занятиям для студентов 4 курса очной формы обучения специальнос

2135

Министерство образования и науки Российской Ф е-

дерации

Федеральное государственное бюджетное образов а- тельное учреждение высшего профессионального образ о-

вания «Липецкий государственный технический универс и-

тет»

Кафедра обработки металлов давлением

МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ

И ОБЪЕКТОВ В МЕТАЛЛУРГИИ

Методические указания к практическим занятиям для студентов 4 курса о ч-

ной формы обучения специальности 110600 «Обработка металлов давлением»

Составитель В.Н. Соловьѐв

Липецк

Липецкий государственный технически й университет

2012

УДК 621.771

С 603

Рецензент В.А. Чѐрный, 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. Соловьѐв. – Липецк: Изд-во ЛГТУ, 2012. – 14 с.

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

делирование процессов и объектов в металлургии» в соответствии с феде-

ральным государственным образовательным стандартом высшего профессио-

нального образования по направлению подготовки дипломированного специалиста 651300 «Металлургия» (квалификация «инженер») (Утверждѐн

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

2

1. Цели и задачи

Целью проведения практических занятий является приобретение практических навыков использования знаний, полученных на теоретиче-

ских занятиях по дисциплине «Моделирование процессов и объектов в ме-

таллургии».

На практических занятиях решаются следующие задачи:

- приобретение навыков формирования содержательного описания объекта на примере чистовой группы клетей непрерывного стана горячей про-

катки и непрерывного стана холодной прокатки;

-приобретение практических навыков создания формализованного описания объекта;

-создание и оценка математической модели в виде программы на ал-

горитмическом языке.

Практические занятия проводятся в лаборатории, оборудованной вы-

числительной техникой.

2. Темы практических занятий

Практическое занятие № 1 «Модель для расчѐта энергетического и силовых параметров деформации металла чистовой группы клетей непрерыв-

ного 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.

3

2. Описание состава оборудования чистовой группы клетей непрерыв-

ного стана горячей прокатки на примере стана 2000 ОАО «НЛМК». Геомет-

рические параметры группы клетей, которые следует учитывать при по-

строении математической модели.

3. Конструкция прокатной клети. Геометрические параметры элемен-

тов клети, которые следует учитывать при построении математической мо-

дели для расчѐта энергосиловых параметров деформации металла.

4. Температурный режим прокатки. Приборы для измерения темпера-

туры металла, используемые на стане горячей прокатки. Места измерения температуры. Методы определения и оценки температуры проката. Выбор температур для проведения расчѐта энергосиловых параметров деформации металла.

5. Роль трения при прокатке. Факторы, определяющие условия тре-

ния на поверхности контакта при горячей прокатке. Определение коэффи-

циента трения.

6. Скоростной режим деформации металла в процессе прокатки в чи-

стовой группе клетей. Скорость деформации. Температурный клин. Обратный температурный клин.

7.Формирование стратегии процесса прокатки. Настройка чистовой 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 расчѐта энергосиловых параметров деформации металла в чисто-

вой группе клетей непрерывного стана горячей прокатки. Индивидуально проводится поиск математических моделей, описывающих явления и про-

цессы в соответствии с заданием преподавателя.

4

Практическое занятие № 2 «Модель для расчѐта энергосиловых пара-

метров деформации металла в чистовой группе клетей непрерывного широко-

полосного стана горячей прокатки. Формализованное описание объекта» (Рей-

тинговая оценка – 3 балла).

План занятия:

1.Разработка алгоритма расчѐта энергосиловых параметров дефор-

мации металла в чистовой группе клетей непрерывного стана горячей прокатки.

Прямой и обратный алгоритм.

2.Формирование граничных условий.

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

4.Выбор математической модели расчѐта энергосиловых парамет-

ров деформации металла. Критерии отбора. Соответствие математической мо-

дели поставленной задаче.

5.Формирование начальных условий расчѐта.

6.Создание формализованного описания в виде последовательно-

сти формул.

Студенты создают самостоятельно формализованное описание в виде программы на алгоритмическом языке, проводят расчѐт энергосиловых па-

раметров деформации металла в чистовой группе клетей непрерывного стана горячей прокатки. Степень детализации математического моделирования процесса прокатки задаѐтся преподавателем.

Практическое занятие № 3 «Модель для расчѐта энергосиловых пара-

метров деформации металла чистовой группы клетей непрерывного стана горя-

чей прокатки. Оценка математической модели» (Рейтинговая оценка – 3 балла).

План занятия:

1.Сравнение результатов расчѐта энергосиловых параметров де-

формации металла в чистовой группе клетей непрерывного стана горячей про-

5

катки, проведѐнных студентами с заданной преподавателем степенью дета-

лизации 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 непре-

рывного стана горячей прокатки.

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

ными.

4.Выводы по оценке математической модели. Оценка необходимо-

сти изменения гипотез, положенных в основу математической модели. Опреде-

ление области применения разработанной математической модели.

Практическое занятие № 4 «Модель для расчѐта 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 существен-

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

2. Описание состава оборудования непрерывного стана холодной про-

катки на примере стана 2030 ОАО «НЛМК». Геометрические параметры группы клетей, которые следует учитывать при построении математиче-

ской модели.

6

3. Конструкция клети. Геометрические параметры элементов клети,

которые следует учитывать при построении математической модели для расчѐта энергосиловых параметров деформации металла.

4. Роль трения при прокатке. Факторы, определяющие условия трения на поверхности контакта при холодной прокатке. Определение коэффици-

ента трения. Приборы для измерения шероховатости поверхности валков металла. Отпечатываемость микрорельефа.

5. Скоростной режим деформации металла в процессе прокатки. Ско-

рость деформации.

6. Формирование стратегии процесса прокатки. Настройка клетей не-

прерывного стана холодной прокатки.

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

ката в направлении длины, толщины и ширины.

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

вой группе клетей непрерывного стана горячей прокатки. Индивидуально проводится поиск математических моделей, описывающих явления и про-

цессы, в соответствии с заданием преподавателя.

Практическое занятие № 5 «Модель для расчѐта энергосиловых пара-

метров деформации металла на стане холодной прокатки. Формализованное описание объекта» (Рейтинговая оценка – 3 балла).

План занятия:

1.Разработка алгоритма расчѐта энергосиловых параметров де-

формации металла в клетях непрерывного стана холодной прокатки. Пря-

мой и обратный алгоритм.

2.Формирование граничных условий.

7

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

4.Выбор математической модели расчѐта энергосиловых пара-

метров деформации металла. Критерии отбора. Соответствие математиче-

ской модели поставленной задаче.

5.Формирование начальных условий расчѐта.

6.Создание формализованного описания в виде последовательности формул.

Студенты создают самостоятельно формализованное описание в виде программы на алгоритмическом языке, проводят расчѐт энергосиловых па-

раметров деформации металла в группе клетей непрерывного стана холодной прокатки. Степень детализации математического моделирования процесса прокатки задаѐтся преподавателем.

Практическое занятие № 6 «Модель для расчѐта энергосиловых па-

раметров деформации металла на стане холодной прокатки. Оценка математи-

ческой модели» (Рейтинговая оценка – 3 балла).

План занятия:

1.Сравнение результатов расчѐта энергосиловых параметров де-

формации металла на стане холодной прокатки, проведѐнных студентами с

заданной преподавателем степенью детализации математического модели-

рования процесса прокатки.

2.Анализ фактических результатов прокатки полосы в виде сило-

вого и скоростного режимов прокатки полосы на стане 2030 ОАО

«НЛМК». Оценка параметров прокатки полосы на стане 2030 ОАО

«НЛМК». Невязки. Определение настройки клетей.

3. Оценка достоверности математических моделей, разработанных студентами. Оценка достоверности проводится сравнением результатов расчѐта

8

по математической модели с теоретическими знаниями или фактическими дан-

ными.

4.Выводы по оценке математической модели. Оценка необходи-

мости изменения гипотез, положенных в основу математической модели.

Определение области применения разработанной математической модели.

Практическое занятие № 7 «Модель для расчѐта температурных усло-

вий охлаждения на отводящем рольганге непрерывного стана горячей прокат-

ки. Содержательное описание объекта» (Рейтинговая оценка – 3 балла).

План занятия:

1. Описание процессов и явлений, протекающих внутри металла в процессе охлаждения полосы на отводящем рольганге непрерывного стана го-

рячей прокатки. Выбор наиболее существенных процессов и явлений, вли-

яющих на формирование механических свойств проката. Формирование гипотез.

2. Описание состава оборудования отводящего рольганга непрерывного стана горячей прокатки на примере стана 2000 ОАО «НЛМК». Геометриче-

ские параметры душирующей установки, которые следует учитывать при построении математической модели.

3. Температурный режим прокатки. Приборы для измерения темпера-

туры металла, используемые на отводящем рольганге стана горячей прокат-

ки. Места измерения температуры. Методы определения и оценки темпера-

туры проката.

4. Скоростной режим деформации металла в процессе прокатки в чи-

стовой группе клетей. Скорость охлаждения. Температурный клин.

5. Формирование стратегии процесса охлаждения. Настройка души-

рующей установки непрерывного стана горячей прокатки.

6. Неравномерность охлаждения в направлении длины, толщины и ширины полосы. Неравномерность температуры в направлении длины,

9

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

Студенты самостоятельно проводят поиск известных математических моделей для расчѐта температуры полосы на отводящем рольганге непрерыв-

ного стана горячей прокатки. Индивидуально проводится поиск математиче-

ских моделей, описывающих явления и процессы в соответствии с задани-

ем преподавателя.

Практическое занятие № 8 «Модель для расчѐта температурных усло-

вий охлаждения на отводящем рольганге непрерывного стана горячей прокат-

ки. Формализованное описание объекта» (Рейтинговая оценка – 4 балла).

План занятия:

1.Разработка алгоритма расчѐта температуры полосы на отводящем рольганге непрерывного стана горячей прокатки. Прямой и обратный алгоритм.

2.Формирование граничных условий.

3.Принцип настройки душирующей установки стана для реализа-

ции выбранной стратегии процесса охлаждения.

4.Выбор математической модели расчѐта температуры полосы.

Критерии отбора. Соответствие математической модели поставленной задаче.

5.Формирование начальных условий расчѐта.

6.Создание формализованного описания в виде последовательности формул.

10