Методика расчета режима обжатия на блюминге

Сначала рассмотрим “ручную” методику расчета режимов обжатия, осуществляемую без применения ЭВМ и сложных методов поиска экстремума, направленную на получение любого решения, проходящего по ограничениям.

Эту методику удобно представить “по пунктикам”, прослеживая логику и технику расчета. Естественно, нам известны все размеры валков, шпинделей, характеристики двигателя, а также параметры прокатываемого металла: размеры слитка, размеры готового блюма, марка стали, температура прокатки и прочие параметры, используемые при расчетах. Известны также все ограничения и модель (формулы) процесса.

1. Рассчитываем суммарное обжатие слитка за весь цикл прокатки.

При известных размерах поперечного сечения слитка НхВ и готового блюма hxb (см. рис. 9.10) суммарное обжатие

Здесь коэффициент к_ь характеризует среднее уширение одной стороны слитка, когда обжатие осуществляется по другой. Можно записать

На блюмингах коэффициент к_ь в первом приближении принимают равным 1,15. Истинное уширение будет уточнено по ходу расчета. По мере уменьшения высоты прокатываемой полосы коэффициент к_ь растет, но с увеличением ширины он снижается (табл. 10.2).

Для расчетов на других станах можно использовать данную таблцу значений коэффициента к_ь.

2. Рассчитываем максимально возможное обжатие на блюминге. Предположим вначале, что прокатываемая полоса по ширине не превышает значения Д, (см. рис. 10.3), поэтому обжатие ограничено максимальным углом захвата:

Задаем а_тах в пределах 24—28°.

3. Количество пропусков /?, за которое можно осуществить заданное суммарное обжатие, определяется неравенством

Как известно, число пропусков п нечетно, и по одной стороне слитка (например, по Н) оно таково:

а по другой стороне (стороне В)

Если, к примеру, получим по расчету п > 7,3, то можно выбрать п = 9 или 11, хотя увеличение числа пропусков ведет к потере производительности стана

Таблица 10.2

Значения коэффициента k_h

и снижению интенсивности обжатий. Однако при большем числе пропусков можно лучше распределить обжатия по пропускам по силе прокатки и моменту, добиться более равномерной загрузки привода, снизить опасность перегрева, иногда снизить суммарный расход энергии на прокатку.

4. Среднее обжатие по стороне Н

и по стороне В

5. Далее необходимо распределить кантовки, определить последовательность прокатки по каждой из сторон, номер калибра на валках для каждого пропуска. Можно воспользоваться схемами кантовок, данных в разд. 9.3.

Отметим, что распределение кантовок и назначение номеров калибров всегда должен осуществлять человек вручную в диалоговом режиме, но не по программе.

6. Результаты расчетов можно представить графически. На рис. 10.4 приведены максимальное и среднее обжатия и число пропусков для стороны Н и В. Чем больше разница между максимальным и средним обжатием, тем больше возможностей у технолога для варьирования режимом обжатия по пропускам.

Он имеет право произвольно назначить любые обжатия в пропуске, руководствуясь только двумя условиями: во-первых, они не должны превышать допустимое и, во-вторых, среднее обжатие по пропускам должно равняться значению, нанесенному на график. Можно назначить возрастающий (кривая 2) или убывающий (кривая 1) графики обжатия при прокатке. Кривые не обязаны быть обязательно плавными. Принципиально возможны распределения обжатий по другим кривым, например с минимумом или максимумом в средних пропусках. Рассмотрим подробно преимущества и недостатки каждого из графиков обжатий.

Если распределить обжатия по возрастающему графику 2, то небольшие обжатия будут приходиться на первые пропуски, когда высота полосы велика. В этих пропусках фактор //й_ср будет малым, очаг деформации высоким, возможны трещины в центральных зонах слитка, появятся большие наплывы, качество металла будет невысоким, которое, возможно, не удастся исправить в последних пропусках. С позиций качества металла график обжатий 1 более удачен, так как обжатия снижаются по мере снижения высоты раската, и практически во всех пропусках фактор //А,., более приближен к 1.

Производительность, наоборот, будет выше, если катать по графику 2. При гаком режиме прокатки в первых пропусках полоса короткая и при невысоких обжатиях удлиняется медленно. Машинное время прокатки зависит от длины полосы, и в этих пропусках оно небольшое. Оно станет большим лишь в нескольких последних пропусках. При прокатке по графику 1 уже в первых пропусках длина полосы становится большой, машинное время велико, и при дальнейшей прокатке с небольшими обжатиями полоса уже будет длинной

Рис. 10.4. Распределение обжатий по пропускам по сторонам Н и В

и машинное время останется большим. Суммарная длина полос по всем пропускам по графику / выше, чем по графику 2, что и определяет различие машинных времен. При прокатке часто критерий производительности несовместим с критерием качества металла, эти критерии требуют прямо противоположной стратегии обжатия металла: либо качество, либо количество. Впрочем, такое наблюдается практически всегда и в других случаях.

Загрузка оборудования по мощности более равномерна, если в первых пропусках обжатия меньше, чем в последних, т. е. прокатка ведется по графику

2. Большие моменты в первых пропусках возникают за счет как высокой неравномерности деформации металла, так и большой ширины слитка. К концу прокатки эти параметры снижаются, и обжатие можно увеличить.

По критерию минимума расхода энергии на прокатку различие в графиках прокатки / и 2 не столь очевидно. По возрастающему графику 2 моменты более равномерно распределены по пропускам, и они ниже в первых и выше в последних пропусках, чем при прокатке по графику 1. Время прокатки х- также более равномерно возрастает к последним пропускам. Если катать по графику /, то в первых пропусках будут максимальные моменты, но полоса короткая и т₍ невелико. В следующих пропусках длина полосы будет быстро наращиваться, но момент прокатки падать. Суммарный расход энергии по любому из этих графиков может оказаться ниже.

Итак, руководствуясь приведенными логическими рассуждениями или более сложными подсчетами критериев, технолог назначает обжатия по пропускам Д/г₍. Необходимо подчеркнуть слово “назначает”, потому что даже при применении сложных математических методов расчета, когда обжатия по пропускам выбираются с помощью программы на ЭВМ, решение должен принять технолог.

7. Имея обжатия по пропускам, можно построить таблицу режима обжатия по пропускам. Примерная форма ее представлена в табл. 10.3.

Первые семь столбцов таблицы обязательны и отражают размеры проката после каждого пропуска. Остальные столбцы пока неважны, они отражают значения параметров, по которым производится проверка режима обжатия.

Теперь можно уточнить уширение полосы Драссчитав его по одной из известных формул, например по формуле Бахтинова с поправкой Смирнова:

• Здесь р — коэффициент трения, V — коэффициент Смирнова; V = 1, если Ь₀< И₀, и V = 0, если 6₀ > й₀.

Таблица 10.3

Таблица обжатий

Уширение, рассчитанное по этой формуле, не обязано быть равным среднему значению, заложенному коэффициентом к_ь, поэтому конечное сечение блюма может немного не совпадать с заданным ЬхИ. Необходимо подогнать его под заданные размеры, изменив обжатия в любых пропусках. Технику корректировки проследим ниже на конкретном примере.

8. Полученную таблицу прокатки необходимо проверить по давлениям и моментам прокатки. В каждом пропуске должны выполняться известные условия:

Если в каких-то пропусках одно из этих условий не выполняется, необходимо снизить обжатие в этом пропуске и перераспределить обжатия в некоторых остальных пропусках. Режим прокатки принимается как возможный, если приведенные ограничения пройдены во всех пропусках. При ручном расчете этот режим считается приемлемым. При расчете на ЭВМ следует просчитать несколько вариантов, варьируя числом пропусков, обжатиями по пропускам и скоростными параметрами, и выбрать лучший по заданному критерию.