Математическая модель и алгоритм расчета режимов и параметров прокатки полос на одно- и двухклетевом станах Стеккеля

Представлены математическая модель (разработана на основе метода М. Я. Бровмана) и алгоритм расчета силы прокатки, а также уточненный метод расчета температурных условий при прокатке полос на станах Стеккеля с одной и двумя чистовыми клетями. Приведены новые схемы прокатки полос на одноклетевом с тр...

Ausführliche Beschreibung

Gespeichert in:

Bibliographische Detailangaben
Datum:	2013
Hauptverfasser:	Коновалов, Ю.В., Хохлов, А.С.
Format:	Artikel
Sprache:	Russian
Veröffentlicht:	Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України 2013
Schriftenreihe:	Металл и литье Украины
Online Zugang:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/140502
Tags:	Tag hinzufügen Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Zitieren:	Математическая модель и алгоритм расчета режимов и параметров прокатки полос на одно- и двухклетевом станах Стеккеля / Ю.В. Коновалов, А.С. Хохлов // Металл и литье Украины. — 2013. — № 5. — С. 14-20. — Бібліогр.: 8 назв. — рос.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-140502
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-1405022018-07-08T01:23:36Z Математическая модель и алгоритм расчета режимов и параметров прокатки полос на одно- и двухклетевом станах Стеккеля Коновалов, Ю.В. Хохлов, А.С. Представлены математическая модель (разработана на основе метода М. Я. Бровмана) и алгоритм расчета силы прокатки, а также уточненный метод расчета температурных условий при прокатке полос на станах Стеккеля с одной и двумя чистовыми клетями. Приведены новые схемы прокатки полос на одноклетевом с тремя печными моталками и на двухклетевом станах Стеккеля с двумя печными моталками в обоих случаях с периодичной полной смоткой полосы в печных моталках. Показано, что на двухклетевом стане Стеккеля применение промежуточного подогрева полностью смотанного рулона в печных моталках позволяет не только устранить неравномерность распределения температуры по длине полосы (захоложенность концов), но и производить подогрев рулона до требуемой температуры. Представлено математичну модель (розроблену на основі методу М. Я. Бровмана) та алгоритм розрахунку сили прокатки, а також уточнений метод розрахунку температурних умов при прокатці смуг на станах Стеккеля з однією та двома чистовими клітями. Наведено нові схеми прокатки смуг на одноклітьовому з трьома пічними моталками та на двоклітьовому станах Стеккеля з двома пічними моталками – в обох випадках з періодичним повним змотуванням смуги в пічних моталках. Показано, що на двоклітьовому стані Стеккеля застосування проміжного підігріву повністю змотаного рулону в пічних моталках дає змогу не тільки усунути нерівномірність розподілу температури по довжині смуги (захолодженість кінців), але й проводити підігрів рулону до необхідної температури. A mathematical model (based on the method developed by Brovman) and the algorithm for calculating the rolling force, as well as the refined method of calculating the temperature conditions during strip rolling mills at the Steckel one and two finishing stands. We present new phase rolling strips on one-stand with three furnace coilers and two-stand Steckel mill with two furnace coilers, in both cases with periodic full coiling strip in the furnace coilers. It is shown that in the two-stand Steckel mill use of intermediate heating fully coiled at furnace coiler in the oven allows you to not only eliminate the uneven distribution of temperature along the length of the strip, but also to produce heating coil to the desired temperature. 2013 Article Математическая модель и алгоритм расчета режимов и параметров прокатки полос на одно- и двухклетевом станах Стеккеля / Ю.В. Коновалов, А.С. Хохлов // Металл и литье Украины. — 2013. — № 5. — С. 14-20. — Бібліогр.: 8 назв. — рос. 2077-1304 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/140502 621.7.072:001.891.573:519.254 ru Металл и литье Украины Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Russian
description	Представлены математическая модель (разработана на основе метода М. Я. Бровмана) и алгоритм расчета силы прокатки, а также уточненный метод расчета температурных условий при прокатке полос на станах Стеккеля с одной и двумя чистовыми клетями. Приведены новые схемы прокатки полос на одноклетевом с тремя печными моталками и на двухклетевом станах Стеккеля с двумя печными моталками в обоих случаях с периодичной полной смоткой полосы в печных моталках. Показано, что на двухклетевом стане Стеккеля применение промежуточного подогрева полностью смотанного рулона в печных моталках позволяет не только устранить неравномерность распределения температуры по длине полосы (захоложенность концов), но и производить подогрев рулона до требуемой температуры.
format	Article
author	Коновалов, Ю.В. Хохлов, А.С.
spellingShingle	Коновалов, Ю.В. Хохлов, А.С. Математическая модель и алгоритм расчета режимов и параметров прокатки полос на одно- и двухклетевом станах Стеккеля Металл и литье Украины
author_facet	Коновалов, Ю.В. Хохлов, А.С.
author_sort	Коновалов, Ю.В.
title	Математическая модель и алгоритм расчета режимов и параметров прокатки полос на одно- и двухклетевом станах Стеккеля
title_short	Математическая модель и алгоритм расчета режимов и параметров прокатки полос на одно- и двухклетевом станах Стеккеля
title_full	Математическая модель и алгоритм расчета режимов и параметров прокатки полос на одно- и двухклетевом станах Стеккеля
title_fullStr	Математическая модель и алгоритм расчета режимов и параметров прокатки полос на одно- и двухклетевом станах Стеккеля
title_full_unstemmed	Математическая модель и алгоритм расчета режимов и параметров прокатки полос на одно- и двухклетевом станах Стеккеля
title_sort	математическая модель и алгоритм расчета режимов и параметров прокатки полос на одно- и двухклетевом станах стеккеля
publisher	Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України
publishDate	2013
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/140502
citation_txt	Математическая модель и алгоритм расчета режимов и параметров прокатки полос на одно- и двухклетевом станах Стеккеля / Ю.В. Коновалов, А.С. Хохлов // Металл и литье Украины. — 2013. — № 5. — С. 14-20. — Бібліогр.: 8 назв. — рос.
series	Металл и литье Украины
work_keys_str_mv	AT konovalovûv matematičeskaâmodelʹialgoritmrasčetarežimoviparametrovprokatkipolosnaodnoidvuhkletevomstanahstekkelâ AT hohlovas matematičeskaâmodelʹialgoritmrasčetarežimoviparametrovprokatkipolosnaodnoidvuhkletevomstanahstekkelâ
first_indexed	2025-07-10T10:37:54Z
last_indexed	2025-07-10T10:37:54Z
_version_	1837256022234759168
fulltext	14 15МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 5 (240) ’2013 МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 5 (240) ’201314 15МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 5 (240) ’2013 МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 5 (240) ’2013 УДК 621.7.072:001.891.573:519.254 Ю. В. Коновалов, А. С. Хохлов Донецкий национальный технический университет, Донецк Математическая модель и алгоритм расчета режимов и параметров прокатки полос на одно- и двухклетевом станах Стеккеля Представлены математическая модель (разработана на основе метода М. Я. Бровмана) и алгоритм расчета силы прокатки, а также уточненный метод расчета температурных условий при прокатке полос на станах Стеккеля с одной и двумя чистовыми клетями. Приведены новые схемы прокатки полос на одноклетевом с тремя печными моталками и на двухклетевом станах Стеккеля с двумя печными моталками в обоих случаях с периодичной полной смоткой полосы в печных моталках. Показано, что на двухклетевом стане Стеккеля применение промежуточного подогрева полностью смотанного рулона в печных моталках позволяет не толь- ко устранить неравномерность распределения температуры по длине полосы (захоложенность концов), но и производить подогрев рулона до требуемой температуры. Ключевые слова: стан Стеккеля, печная моталка, полоса, проход, смотка полосы, клеть С тан Стеккеля в настоящее время определяют не только как специализированный стан для произ- водства продукции из труднодеформируемых, высоколегированных и электротехнических ма- рок стали с небольшим объемом производства, но и как стан с широким сортаментом полосовой и тол- столистовой продукции как по размерам, так и ма- рочному составу, компактный, относительно деше- вый и достаточно высокопроизводительный [1-4]�� Перспективность строительства и использования станов Стеккеля в Украине обусловлена тем, что при еще сохранившемся на некотором уровне раз- вития машиностроении (электротехническое, транс- портное, металлургическое и химическое) в Украине полностью отсутствует производство полос из кор- розионностойких и электротехнических марок стали�� К этому следует добавить, что после 1991 г�� на ме- таллургических заводах Украины построили лишь один толстолистовой реверсивный стан, а действу- ющие два широкополосных стана горячей прокатки (ШСГП) требуют коренной реконструкции и перевода на непрерывнолитую заготовку�� В развитии станов Стеккеля в последние годы произошло три важных события: создание новых по конструкции печных моталок, оборудованных выдвижной оправкой, с возможностью смотки всей длины полосы, не оставляя концов в задающих ро- ликах; появившееся в связи с этим предложение по установке третьей (дополнительной) печной мотал- ки, необходимой для подогрева полосы, без останов- ки работы всего стана [5]; применение для чистовой прокатки двухклетевой непрерывной группы [6]�� Разработка новых моталок связана с одним из основных недостатков станов Стеккеля – захолажи- ванием концов полос, остававшихся в тянуще-зада- ющих роликах, позволяющих вытянуть не полностью смотанную полосу в печной моталке�� Захолаживание концов обусловливало их утолщение и неравномер- ность свойств металла по длине полосы�� Новые печные моталки дают возможность сматы- вать всю полосу в печной моталке, делать временную выдержку, что способствует полному выравниванию температуры по сечению рулона, а следовательно, и по длине полосы�� Такая технология существенно ме- няет температурно-скоростные и силовые парамет- ры прокатки и требует соответствующего создания расчетной базы�� Цель работы – разработка математической мо- дели и создание алгоритма расчета параметров про- катки полос на станах Стеккеля с различными вари- антами компоновки оборудования�� Сотрудниками фирмы VAI в связи с возможно- стью полной смотки полосы в моталку и наличием трех моталок предложена схема движения полос в этих моталках и рабочей клети [5]�� Однако в соот- ветствии с этой схемой рулоны в печных моталках в большинстве случаев подогревают только один раз перед последним проходом, что по мнению авторов недостаточно, и поэтому они предложили новую схе- му прокатки (рис�� 1), в соответствии с которой подкат (1-я полоса) поступает в рабочие валки, произво- дится первый проход и передний конец полосы че- рез тянуще-задающие ролики попадает на смотку в первую печную моталку (позиция а)�� При выходе из валков заднего конца полосы 1 прокатка прекраща- ется и, как на традиционных станах, полной смотки полосы на печной моталке не происходит, делается реверс рабочих валков и тянуще-задающих роликов и производится второй проход полосы 1 в обратном направлении�� При этом конец полосы подают на вто- рую печную моталку для полной ее смотки и подо- грева (позиция б)�� В это время 2-я полоса поступает на прокатку и неполную смотку в первую печную моталку (пози- ция в); далее следует реверс рабочих валков и тянуще-задающих роликов и обратный проход 2-й полосы с полной смоткой ее на третью печную мо- талку для подогрева (позиция г)�� После смотки 2-й 14 15МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 5 (240) ’2013 МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 5 (240) ’201314 15МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 5 (240) ’2013 МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 5 (240) ’2013 полосы, 1-ю подогретую полосу со второй печной моталки задают в валки, сматывают не полностью на первой моталке (позиция д) и задают в обратный проход с последующей полной смоткой на второй моталке (позиция е)�� Затем 2-ю полосу с третей печ- ной моталки подают на третий и четвертый проходы (аналогично первым двум) и полностью сматывают в третей печной моталке для подогрева (позиция ж и з)�� Первую полосу со второй печной моталки на- правляют в последний, пятый проход и по опущен- ной проводке она «уходит» из клети по отводящему рольгангу на смотку в подпольной моталке (пози- ция и)�� В клеть поступает 3-я полоса, производится первый проход с неполной смоткой полосы на пер- вой печной моталке (позиция к), реверс рабочих валков и тянуще-задающих роликов и обратный про- ход 3-й полосы с полной смоткой ее на вторую печную моталку для подогрева (позиция л)�� После этого 2-ю полосу направляют в последний, пятый проход и передают на отводящий рольганг и под- польную моталку (позиция м)�� Потом в клеть посту- пает 4-я полоса (позиция н)�� Дальше операции пов- торяются�� В соответствии с предложенной схемой каждая полоса дважды за период прокатки остается в печ- ной моталке на подогрев�� То есть, предложенная схема позволяет не только сохранить температуру полосы в печной моталке, но и создает возможность подогревать, а главное – полностью устранить захо- лаживание концов полос�� Для расчета силы прокатки в привязке к стану Стеккеля авторами разработан метод, базирующий- ся в части силовых условий прокатки на методике расчета силы прокатки М�� Я�� Бровмана�� Алгоритм расчета нового метода показан в виде блок-схемы на рис�� 2�� При вычислении изменения температуры металла в данной методике расчет производят по уравнению, которое учитывает все составляющие параметры теплового баланса и достоверность которого под- тверждена экспериментом на промышленном про- катном стане [7] 4 0 0 cp 1 1 ( / 1000 ) 50017, 5 0, 294 lg ( )k t h t p h h + ∆ = + − τυ υ , (1) где k – коэффициент, учитывающий химический со- став стали (его значение для легированных марок стали 19; углеродистых 21); t0 – начальная темпера- тура полосы, °С; τ – время охлаждения полосы, с; v – скорость прокатки, м/с; ρcp – среднее нормальное контактное напряжение, МПа�� Изменение температуры рулона в печи рассчиты- вали по предложенному авторами методу, который получен на основании закона Ньютона-Рихмана�� В соответствии с этим методом уравнение изменения температуры рулона за счет нагрева от печи (здесь и далее имеется в виду печь, в которой расположена моталка) посредством конвекционного теплообмена Tк имеет следующий вид: 1− τ= + −kT T e T Tк печ в печ( ), (2) где Тпеч – температура в печи стана Стеккеля, °С; Рис. 1. Схема прокатки полос в стане Стеккеля с тремя печны- ми моталками: положение полос на разных стадиях процесса про- катки (а-н): неполная смотка полосы в печной моталке показана затемнением; полная смотка полосы и выдержка рулона в печной моталке – черным цветом а б в г д е ж з и к л м н 123Моталки Полосы 1-я 1-я 2-я 2-я 1-я 1-я 2-я 2-я 1-я 3-я 3-я 2-я 4-я 1� 1�МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 5 (240) ’2013 МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 5 (240) ’20131� 1�МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 5 (240) ’2013 МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 5 (240) ’2013 k1 – коэффициент, учитывающий теплоотдачу рулону от атмосферы печи; Тв – температура витка наматы- ваемой полосы, °С; e – основание натурального ло- гарифма; τ – время нагрева, с�� Коэффициент k1 предложено рассчитывать по следующей зависимости: 1 α τ= − П m F k С m , (3) где α – количество теплоты, отдаваемое с 1 м² по- верхности за единицу времени; для данных усло- вий – 125 Вт/(м²∙°С); Fп – площадь нагреваемой части полосы, м²; Сm – теплоемкость тела; для данных ус- ловий Сm = 710 кг∙м2/(с2∙°С); m – масса намотанного витка полосы, кг�� Масса намотанного витка рассчитывается как πρ=m bh( r - h),2 , (4) где ρ – плотность металла, кг/м3; h – толщина нама- тываемой полосы, м; b – ширина наматываемой по- лосы, м; r – радиус намотанного витка полосы, м�� Уравнение расчета изменения температуры ру- лона за счет передачи тепла от барабана моталки посредством теплопроводности ТТ к первому витку имеет вид 2− τ= + −kT T e T Tт б в б( ), , (5) где Тб – температура барабана моталки, °С; k2 – коэффициент, учитывающий теплопроводность, определяется как π λτ= − т b k r С т r 2 б 2 , ln ( ) (6) где λ – коэффициент теплопроводности; для данных условий λ = 27 Вт/(м·°С)); rб – радиус барабана мо- талки, м�� Уравнение передачи тепла от витка к витку по- средством теплопроводности имеет вид τ= + −2 т + 1( ),-k i i iT T e T T (7) где Ti, Ti + 1 – температура предыдущего и по- следующего наматываемых витков полосы на барабан, °С�� В процессе намотки полосы наружная поверх- ность каждого намотанного витка сначала контак- тирует с атмосферой печи (конвекция), а затем – с внутренней поверхностью следующего намотанного витка�� Поскольку температура кладки печи близка к температуре атмосферы печи, то этот нагрев (излу- чение) можно не учитывать�� Внутренняя поверхность первого намотанного витка будет контактировать с поверхностью барабана, а внутренняя поверхность последующих намотанных витков – с наружной по- верхностью предыдущих намотанных витков�� Для проверки разработанного метода расчета ав- торами использованы экспериментальные данные, полученные на стане Стеккеля 1200 Ново-Липецкого металлургического комбината и представленные в работе [8]�� Стан 1200 имеет универсальную обжим- ную клеть дуо и чистовую реверсивную клеть квар- то�� В табл�� 1 представлены параметры прокатки для одного из исследованных размеров полос чистовой клети�� Таблица 1 Режим обжатий и силовые параметры прокат- ки в чистовой клети стана 1200: полоса сечением 2,5×1000 мм, Ст3 [8] Проход h0, мм h1, мм ε, % Р, МН 1 11,0 7,5 31,8 10,5 – 12,6 2 7,5 5,0 33,3 11,7 – 13,0 3 5,0 3,6 28,0 10,3 – 11,8 4 3,6 3,2 11,1 6,0 – 9,0 5 3,2 2,63 17,8 5,5 – 9,0 Примечание: h0, h1 – толщина полосы до и после прохода; ε – относительное обжатие; Р – сила прокатки Рис. 2.          cp 0 0 1 11,15 ( / / )p n n n    31 2 mm t mA e U     0 0 60 1000 Dn   0 0 1 ln( ) d hU l h    0/h h              0 1 0 1 x x (exp(0,5 ) 1) (1 / )(1 / ) 1 ( ) / 2 n fm Исходные данные: D, h0, b, Δh, t, υ0, R, m1, m2, m3, A, σ0, σ1     0 / ( 1)n    1 1/ ( 1)n  cp dP p l b  dl R h   1 0h h h   0 1/h h cpdm = l / h   0 1 cp 2 h hh 0,5(1,05 - 0,0005 )f = t Рис. 2. Блок-схема расчета силы прокатки для условий стана Стеккеля: D – диаметр рабочего валка; h0 – начальная толщина полосы; h1 – конечная толщина полосы; b – ширина полосы; Δh – абсолютное обжатие; t – температура полосы; v0 – скорость прокатки; U – ско- рость деформации; n0 – окружная скорость валков; hср – средняя толщина полосы; ld – длина очага деформации; R – радиус рабочего валка; m1, m2, m3, A – термомеханические коэффициенты; ε – относительное обжатие; σ – сопротивление деформации; ρср – среднее нормальное контактное напряжение; P – сила прокатки; nσ – коэффициент напряженного состояния; σ0 – заднее удельное натяжение полосы; σ1 – переднее удельное натяжение полосы 1� 1�МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 5 (240) ’2013 МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 5 (240) ’20131� 1�МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 5 (240) ’2013 МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 5 (240) ’2013 В процессе промышленных исследований, ре- зультаты которых представлены в работе [8], изме- ряли: давление металла на валки при прокатке; чис- ло оборотов главных двигателей клетей; размеры и температуру прокатываемой полосы; температуру в печи�� Для измерения давления металла на валки в чистовой клети применяли проволочные датчики�� Угловую скорость фиксировали по данным цеховых приборов и рассчитывали на их основании скорость прокатки�� Температуру металла измеряли оптиче- ским пирометром�� Однако данных по температуре металла, скорости прокатки и температуре в печи в работе [8] нет�� По данным табл�� 1 видно, что сила прокатки в каж- дом из проходов колеблется в достаточно широком диапазоне, что обусловлено колебаниями темпера- туры по длине раската и величины обжатия (уста- новку зазора между валками после каждого прохода производил оператор поста управления вручную), а также разной скоростью по длине раската�� В табл�� 2 для полос того же размера представле- ны результаты расчетов параметров прокатки, кото- рые выполнены по разработанным математическим моделям и алгоритмам силы и температуры прокат- ки для режимов обжатий (см�� табл�� 1) и традицион- ной для стана Стеккеля схемы прокатки, то есть при неполной смотке полосы�� При сравнении результатов, представленных в табл�� 1 и 2, можно сделать вывод о том, что расчет- ные значения силы прокатки находятся в диапазоне, приведенном в табл�� 1�� Выпадает из общей тенден- ции только четвертый проход�� На основе полученных резуль- татов можно сделать вывод, что разработанный метод расчета да- ет результаты, близкие к экспери- ментальным�� На рис�� 3 показана схема двух- клетевой чистовой группы стана Стеккеля, разработанная ПАО «Но- вокраматорский машиностроите- льный завод» (НКМЗ)�� Пока реали- зации такого проекта нет, поэтому разработка режимов прокатки с учетом возможности полной смот- ки полос в печной моталке стано- вится актуальной�� Наличие двух клетей имеет следующие преиму- щества: увеличивается обжимная способность ста- на; уменьшается угар, а следовательно, и потери металла; снижается число возможных аварийных си- туаций благодаря меньшему числу захватов концов полос в моталках�� В привязке к двухклетевому стану Стеккеля и на- личию новых моталок авторами разработана схема прокатки (рис�� 4), которая осуществляется следу- ющим образом: первая полоса поступает в клеть Стеккеля, входит в тянуще-задающие ролики с пере- дней стороны стана, прокатывается в двухклетевой группе, поступает в тянуще-задающие ролики с за- дней стороны клети и по поднятой проводке направ- ляется в заднюю печную моталку (позиция а)�� Зад- ний конец полосы остается в роликах, производится реверс валков и следует прокатка первой полосы в обратном направлении с полной смоткой в печную моталку с передней стороны стана и выдерживает- ся в ней (позиция б)�� Пока 1-я полоса подогревается в печи, в клеть поступает 2-я полоса, выполняется первый проход в обоих клетях и полоса полностью сматывается в печной моталке с задней стороны ста- на и остается в ней на подогрев (позиция в), а первую полосу выдают из передней печной моталки, произ- водят последний (третий) проход и по опущенной проводке передают на отводящий рольганг и сматы- вают на подпольной моталке (позиция г)�� Затем вто- рую подогретую полосу выдают на второй проход, сматывают полностью в передней печной моталке и подогревают (позиция д)�� В клеть поступает 3-я полоса (позиция е)�� Далее очередность действий пов- торяется�� Первая полоса подогревается в печной моталке только один раз перед последним проходом, все остальные полосы после каждого прохода (то есть два раза за пери- од прокатки) подогреваются в печ- ных моталках (рис�� 4)�� Это созда- ет благоприятные температурные условия прокатки и дает возмож- ность поддерживать температуру полосы на любом заданном уров- не�� При этом сводятся к минимуму колебания силы прокатки, облег- Таблица 2 Результаты расчета параметров прокатки в чистовой клети стана 1200 для полосы 2,5×1000 мм, Ст3 Проход h0, мм h1, мм ε, % Р, МН υ, м/с t, °С tп, °С 1 11,0 7,5 31,8 11,9 5 950 1040 2 7,5 5,0 33,3 13,0 919 1040 3 5,0 3,6 28,0 10,4 904 1040 4 3,6 3,2 11,1 3,6 880 1040 5 3,2 2,63 17,8 6,7 840 1040 Примечание: обозначения те же, что и в табл. 1; t – расчетная температура средней части полосы в соответствующем проходе; tп – температура в печи; υ – скорость прокатки средней части полосы Рис. 3. Схема двухклетевого стана Стеккеля, разработанного ПАО НКМЗ [6]: 1 – печь; 2 – моталка; 3 – направляющая проводка; 4 – тянуще-задающие ролики; 5 – ножницы; 6 – рабочие клети; 7 – ножницы № 2 1 Метал 2 5 3 4 6 7 850060008500 1� 1�МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 5 (240) ’2013 МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 5 (240) ’20131� 1�МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 5 (240) ’2013 МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 5 (240) ’2013 Таблица 3 Результаты расчета режимов и параметров прокатки на двухклетевом стане Стеккеля для полосы сечением 1,2×1000 мм из стали 45 ° Проход h0,мм h1,мм Δh,мм ε tк, °С tм, °С tмв, °С P, МН υ, м/с 1 980 21,17 2,7 50 26 24 0,48 980 23,38 5,4 980 23,38 5,4 2 971 967 1040 20,23 5,0 26 14 12 0,46 978 981 1040 21,97 10,0 978 981 1040 21,97 10,0 3 1020 15,22 2,7 14 7,5 6,5 0,46 961 19,46 5,3 957 19,66 5,3 4 993 975 1040 16,86 5,0 7,5 4,0,0 3,5 0,47 958 966 1040 20,33 10,0 954 962 1040 20,52 10,0 5 947 15,77 2,7 4 2,2 1,8 0,45 924 18,48 5,5 924 18,48 5,5 6 866 810 20,86 5,0 2,2 1,2 1,0 0,45 905 908 20,92 10,0 905 908 20,92 10,0 Примечание: tк – температура полосы на входе в клети; tм – температура полосы на входе в печную моталку; tмв – температура полосы на выходе из печной моталки после подо- грева; tк, tм tмв и P приведены для переднего, середины и заднего концов чаются условия работы систем автоматики, обеспе- чивается постоянная структура металла�� Установка дополнительной печной моталки в этом случае не требуется�� С использованием разработанного метода и алгоритма расчета выполнен расчет параметров прокатки в двухклетевой группе�� В качестве примера в табл�� 3 представлены ре- зультаты расчета параметров прокатки исходно- го подката сечением 50×1000 мм из стали 45 в по- лосу толщиной 1,2 мм при начальной температуре t0 = 980 °C�� Допустимая сила прокатки рассчитана исходя из прочности рабочих валков и равна 33,5 МН�� Расчеты для двухклетевого стана Стеккеля про- изведены начиная со второй полосы, когда стан уже работает в полную силу�� Если рассматривать первую полосу, то она будет с несколько захоложенным пе- редним концом, так как после первого прохода смот- ки полосы не происходит�� Каждая пара проходов соответствует одному об- щему проходу через две клети (табл�� 3)�� Минималь- ная скорость прокатки на переднем конце (1,4 м/с) при входе его в первую клеть обусловлена тем, что при выходе его из этой клети она увеличивается до 2,7 м/с; на этой скорости передний конец будет входить во вторую клеть, при этом скорость полосы после ее выхода увеличивается до 5 м/с и полоса входит в печную моталку на этой скорости�� После этого производится ускорение обеих клетей�� Длина раската при первом общем проходе невелика – 15 м, поэтому ускорение производится до 10 м/с�� Принято, что барабан моталки также подогрева- ется посредством индукционного нагрева до 900 °C�� Для того, чтобы выровнять температуру полосы по всей длине требуется, чтобы тем- пература печи была больше, чем температура барабана моталки, так как передний конец переме- щается до первой клети медлен- нее остальной части полосы и остывает быстрее, поэтому он должен быть более нагретым, чем остальная часть полосы�� Для это- го авторами принята температура среды в печи 1040 °C (такая же, как была при эксперименте в печ- ных моталках стана 1200 Новоли- пецкого металлургического комби- ната – НЛМК)�� Перед вторым проходом полоса охлаждается примерно на 10 °C, а перед моталкой – еще на 4 °C, дальше она вся сматывается на печной моталке, вместе с задним концом и ее температура повыша- ется�� Подогревается она по вре- мени, равному пятому и шестому проходам первой полосы, которая прокатывается во время нагрева данной полосы (рис�� 4)�� Как показа- ли расчеты это время составляет 138 с�� За то время, которое полоса Рис. 4. Схема прокатки полос в стане Стеккеля при наличии двухклетевой непрерывной группы и периодического подогрева полос (рулонов) в печных моталках (а-е): неполная смотка рулона показана затемнением; полностью смотанные в печной моталке и подогреваемые в ней рулоны – черным цветом а б в г д е 12Моталки Полосы 1-я 2-я 3-я 1-я 2-я 1-я 1� 1�МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 5 (240) ’2013 МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 5 (240) ’20131� 1�МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 5 (240) ’2013 МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 5 (240) ’2013 ЛИТЕРАТУРА 1�� Компактные технологии на базе станов с печными моталками / А�� Л�� Остапенко, Э�� Е�� Бейгельзимер, Д�� А�� Деркач, Ю�� Н�� Белобров // Металл и литье Украины�� – 1999�� – № 9-10�� – С�� 41-45�� 2�� Розенталь Д. Прокатные станы Стеккеля – экономичная альтернатива для производства горячекатаных полос из высококачественных сталей // Steel Times International�� – 1992�� – № 2�� – С�� 24-25�� 3�� Чемпион Н. Дж. Современная технология производства толстых листов на стане Стеккеля // Чер�� металлы�� – 2004�� – № 2�� – С�� 79-84�� 4�� Современные подходы к производству низкоуглеродистой микролегированной трубной стали на станах Стеккеля / Ю�� Д�� Морозов, Е�� А�� Голи-Оглу, С�� Ю�� Настич, А�� В�� Кнышев // Там же�� – 2012�� – № 9�� – С�� 8-14�� 5�� Технология прокатки на стане Стеккеля фирмы VAI / Г�� Таллер, Г�� Джумлия, В�� Грубер и др�� // Там же�� – 2005�� – № 4�� – С�� 96-100�� 6�� Широкополосные станы горячей прокатки�� Новые проектные решения�� Т�� 2�� / Ю�� Н�� Белобров, В�� С�� Стеч, А�� В�� Барабаш и др�� // Тр�� VI конгресса прокатчиков�� – М��: ОАО «Черметинформация», 2005�� – С�� 59-66�� 7�� Коновалов Ю. В., Хохлов А. С. Пути решения температурной задачи прокатки // Обработка материалов давлением�� – 2012�� – № 2 (31)�� – С�� 185-188�� 8�� Байраков В. И., Федин В. П. Исследование тонколистового стана 1200 с моталками в печах // Сталь�� – 1960�� – № 2�� – С�� 130-133�� Таблица 4 Результаты расчетов нагрева полосы в печной моталке между прохо- дами Номер подогрева Часть полосы Tпеч, °С Tб, °С T, °С τс, с τр, с τп, с τ∑, с 1 передняя 1040 900 1029 10,6 13,3 138,07 162 середина 966 152 задняя 962 140 2 передняя 1040 900 980 37,5 46,9 23,65 108 середина 939 68 задняя 939 25 Примечание: Tпеч Tб – температура атмосферы печи и барабана моталки; T – темпера- тура полосы после подогрева; τс – время смотки полосы на моталку; τр – время размотки полосы с барабана после подогрева; τп – время подогрева полностью смотанной полосы; τ∑ – суммарное время подогрева части полосы с учетом смотки и размотки подогревается в печной моталке, происходит выравнивание темпе- ратуры по всей длине полосы (табл�� 3)�� В табл�� 4 представлены ре- зультаты расчета нагрева полосы после каждого прохода (показаны до этого в табл�� 3, по данным ко- торой видно, что после подогрева полосы в моталке перед третьим и четвертым проходами температу- ра переднего конца полосы выше (равна 1020 °C), чем середины и заднего конца)�� Это обусловлено тем, что температура печи боль- ше, чем температура барабана моталки�� После четвертого прохода следует пов- торный подогрев рулона в печной моталке�� Время, за которое подогревается рулон, равно времени пер- вого и второго проходов третьей полосы (см�� рис�� 4, табл�� 4), то есть 24 с�� После подогрева рулона сле- дует пятый и шестой проходы�� Температура для переднего конца прокатки равна 810 °С, а для се- редины и заднего конца – 908 °С (см�� табл�� 3)�� Эта температура находится в оптимальном температур- ном диапазоне (860-920 °С), обеспечивающем тре- буемую структуру и механические свойства металла (кроме переднего конца)�� Сила прокатки в третьем и пятом проходах снижа- ется за счет длительного времени нагрева полосы в печи и, следовательно, высокой температуры раска- та перед проходом�� Выводы 1�� Разработана математическая модель и алго- ритм расчета силы прокатки для условий прокатки полос на станах Стеккеля, базирующиеся на методе расчета силы прокатки М�� Я�� Бровмана, и уточнен- ном авторами методе расчета температурных усло- вий прокатки�� Адекватность разработок подтвержде- на сравнением их с экспериментальными данными, полученными в промышленных условиях�� 2�� Представлены схемы прокатки полос на одно- клетевом стане Стеккеля с тремя печными моталка- ми и двухклетевом – с двумя, в обоих случаях – с периодичной полной смоткой полос в печных мотал- ках�� 3�� Подтверждено, что для одноклетевых станов Стеккеля целесообразно применение трех печных моталок, а при прокатке на двухклетевом стане Стек- келя они нецелесообразны�� 4�� Разработаны режимы прокатки полос на двух- клетевом стане Стеккеля с промежуточными подо- гревами полностью смотанных рулонов в печных моталках, которые дают возможность не только уст- ранить неравномерность температуры по длине по- лосы, но и производить подогрев рулонов до требуе- мой температуры�� 20 21МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 5 (240) ’2013 МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 5 (240) ’201320 21МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 5 (240) ’2013 МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 5 (240) ’2013 Konovalov Yu. V., Khokhlov A. S. Mathematical model and algorithm of the operating conditions and parameters of rolling strips on the one-and two-stand Steckel mills A mathematical model (based on the method developed by Brovman) and the algorithm for calculating the rolling force, as well as the refined method of calculating the temperature conditions during strip rolling mills at the Steckel one and two finishing stands. We present new phase rolling strips on one-stand with three furnace coilers and two-stand Steckel mill with two furnace coilers, in both cases with periodic full coiling strip in the furnace coilers. It is shown that in the two-stand Steckel mill use of intermediate heating fully coiled at furnace coiler in the oven allows you to not only eliminate the uneven distribution of temperature along the length of the strip, but also to produce heating coil to the desired temperature. Summary steckel mill, furnace coiler, the strip, passage, coiling strip, standKeywords Поступила 04��06��13 Коновалов Ю. В., Хохлов О. С. Математична модель та алгоритм розрахунку режимів і параметрів прокатки смуг на одно- та двоклітьовому станах Стеккеля Представлено математичну модель (розроблену на основі методу М. Я. Бровмана) та алгоритм розрахунку сили прокатки, а також уточнений метод розрахунку температурних умов при прокатці смуг на станах Стеккеля з однією та двома чистовими клітями. Наведено нові схеми прокатки смуг на одноклітьовому з трьома пічними моталками та на двоклітьовому станах Стеккеля з двома пічними моталками – в обох випадках з періодичним повним змоту- ванням смуги в пічних моталках. Показано, що на двоклітьовому стані Стеккеля застосування проміжного підігріву повністю змотаного рулону в пічних моталках дає змогу не тільки усунути нерівномірність розподілу температури по довжині смуги (захолодженість кінців), але й проводити підігрів рулону до необхідної температури. Анотація стан Стеккеля, пічна моталка, смуга, прохід, змотування смуги, клітьКлючові слова Продолжается подписка на журнал «Металл и литье Украины» на 2013 год Для того, чтобы подписаться на журнал через редакцию необходимо направить письмо-запрос по адресу: 03680, г. Киев-142, ГСП, бул. Вернадского, 34/1, ФТИМС или по факсу: (044) 424-35-15�� Счет-фактуру согласно запросу редакция высылает письмом или по факсу�� Стоимость одного журнала – 30 грн�� Годовая подписка – 360 грн�� (для Украины)�� Годовая подписка для зарубежных стран – 90 $��

Математическая модель и алгоритм расчета режимов и параметров прокатки полос на одно- и двухклетевом станах Стеккеля

Institution

Ähnliche Einträge