книги из ГПНТБ / Баимов, Н. И. Оптимизация процессов прокатки на блюминге

возможных режимов прокатки, каждой точке которой соответ­ ствует определенный режим прокатки со своим оптимальным вариантом двигателя.

На оси ординат откладывают заданное значение цикла про­

=f {пп, b), PM,_IV = f {n„, b), T — f {n„, b) на плоскости.

Горизонталь T' и ее точки 1, 2, 3, 4, J показывают, что за­

данный цикл прокатки Т3 может быть осуществлен при множестве различных режимов скоростей, отличающихся параметрами ре­ жима скоростей. Все эти режимы с точки зрения производитель­ ности стана являются равноценными и все они одинаково удовлеттворяют условию задачи Т = Т3.

Однако кривые М„. дв, N'„. дв, Рмi- iv показывают, что ука­ занные режимы (по другим показателям) являются неравноцен­ ными. Отсюда следует, что полученные сочетания вариантов ре­ жимов прокатки (при данном г) с соответствующими оптималь­ ными вариантами двигателей, представленные на рис. 57 кри­ выми Т , М'п. дв, N'n. дв, Pmi- iv, являются разными, неравноцен­ ными, хотя все они удовлетворяют одному условию задачи Т = = Т3. Чтобы выбрать из этих вариантов сочетаний искомый опти­ мальный вариант, необходимо сравнить их по другим показа­ телям.

Выбор оптимального сочетания режима прокатки с соответствующим оптимальным вариантом двигателя

Построив кривые Т', М ’к. дв, N'H. дв, P m i - i v Д л я одинаковых по производительности стана {Т = Т3) сочетаний режимов про­ катки с соответствующими оптимальными вариантами двигателей для различных вариантов режимов обжатий (различных г), опти­ мальные сочетания выбирают следующим образом.

Для первого (рис. 57) варианта режима обжатий {г — 1) проверяется допустимость рассматриваемых вариантов сочета­ ний (по максимальному давлению прокатки) из условия Ры\ -iv <

175

с Рдоп • Обычно горизонталь Рдоп выше кривой P„i- iv- В таком случае рассматриваемые сочетания режимов прокатки с соответ­ ствующими оптимальными вариантами двигателей являются до­ пустимыми.

Если горизонталь Ядоп пересекает кривую Р'ы\- \\, то допу­ скаемыми сочетаниями будут сочетания, соответствующие участку кривой Р'ы]—iv ниже горизонтали

Рр,оп•

Аналогично проверяют допус­ тимость рассматриваемых соче­ таний режимов прокатки с соот­ ветствующими оптимальными ва­ риантами двигателей с точки зрения максимального момента прокатки из условия М < Млоп.

После такой проверки выби­ рают оптимальный вариант соче­ тания ПО минимуму кривой N'a. дв. При этом получим оптимальный режим прокатки с параметрами:

Г1> ^опт1> пп. 0ПТ1 и оптимальный вариант двигателя с параметрами:

^н. дв. опт1> ^н. дв. опт1 = ^п. опт 1>

N Н. Д В . ОПТ 1"

Полученное сочетание режима прокатки (при данном г = 1) с соответствующим оптимальным вариантом двигателя удовлетво­ ряет условиям задачи:

прокатки с соответствующими оптимальными вариантами двига­ телей и для других режимов обжатий, т. е. для г = 2, г = 3 . . ., = R.

На рис. 58 для каждого значения г приведены указанные выше

сочетаний режимов прокатки с соответствующими оптимальными вариантами двигателей. По указанным точкам 1 , 2 , 3 , . . . прове­

сочетание режима прокатки с соответствующим оптимальным вариантом двигателя для данных условий задачи с учетом варьи­ рования не только режимами скоростей, но и режимами обжатий.

176

Полученное сочетание режима прокатки с соответствующим оптимальным вариантом двигателя удовлетворяет условиям за­ дачи

По полученным оптимальным потребным параметрам двигателя и следует заказывать его для данного стана, данных слитков, и заданной производительности. При необходимости можно задать желаемый запас двигателя по моменту и мощности.

Порядок расчета оптимальных параметров и мощности прокатных двигателей блюмингов

На основании вышеизложенного можно рекомендовать следую­ щий порядок расчета оптимальных параметров и мощности дви­

можные варианты режимов скоростей варьированием независи­

в) составляют сетку возможных вариантов режимов скоростей

ввиде табл. 33.

3.В результате для каждого режима обжатий (для каждого г)

имеем IJ вариантов режимов скоростей, а общее число вариантов режимов прокатки при г = R получается равным

V = IJR.

4. Для каждого варианта режима прокатки рассчитывают: а) режим прокатки в объеме, который можно получить, не имея

данных о прокатном двигателе (табл. 1, граница а — а); б) оптимальные потребные параметры и мощность двигателя.

Результаты расчетов для каждого режима обжатий (для каж­ дого г) заносят в таблицу сетки возможных вариантов (табл. 33).

5. По полученным данным для каждого режима обжатий (для каждого г) строят графики функций:

ставляют собой области возможных режимов прокатки с соот­ ветствующими оптимальными вариантами двигателей.

6. На полученных в графическом виде областях возможных режимов прокатки с соответствующими оптимальными вариантами двигателей для каждого режима обжатий (для каждого г) строят

Т= Тя.

7.Полученные варианты сочетаний проверяют на допустимость

8.Из допустимых вариантов сочетаний по минимуму кривых

К. дв = f (п„, Ь) для каждого режима обжатий (для каждого г) определяют оптимальное сочетание, т. е. получают параметры опти­ мальных вариантов сочетаний:

дят оптимальное сочетание режима прокатки с параметрами г, &0пт> ^н. опт и оптимального варианта двигателя с параметрами

В результате одновременно находят оптимальный режим про­ катки и соответствующий оптимальный вариант двигателя с опти­ мальными потребными параметрами и мощностью.

Использование электронной вычислительной машины для расчета оптимальных параметров и мощности

прокатного двигателя по предлагаемому методу

По описанной выше методике определения оптимальных пара­ метров и мощности двигателя для заданной производительности стана при прокатке слитка на заданный полупродукт следует, что прежде всего надо рассчитать оптимальные параметры и мощ­

178

ность двигателя для каждого из V вариантов режимов прокатки, а затем на основании полученных данных построить графики соот­ ветствующих функций и найти оптимальное сочетание режима

прокатки и соответствующих оптимальных параметров и мощности двигателя.

В первый этап решения задачи входит расчет большого числа (—100) вариантов режимов прокатки.

На полный расчет одного варианта режима прокатки тратится 5—8 ч времени, а для решения всей задачи потребовалось бы несколько десятков (и даже сотен) смен ручного счета. Таким обра­ зом, рассматриваемый метод является трудоемким. Поэтому для решения поставленной задачи по рассматриваемому методу была использована электронная вычислительная машина. Для этого разработан алгоритм, который позволяет полностью механизи­ ровать труд по выполнению первого этапа поставленной задачи, т. е. по расчету всех V вариантов режимов прокатки с соответствую­ щими оптимальными вариантами двигателей. По этому алгоритму, названному «алгоритмом для решения третьей задачи», разработана программа расчетов применительно к ЭВМ «Урал-2» и выполнены примеры расчетов.

В ЭВМ обрабатываются по порядку все V варианты режимов прокатки, рассчитываются и определяются для каждого из них оптимальные потребные параметры и мощность двигателя, выда­ ются для всех рассмотренных V вариантов результаты в виде основных параметров режима прокатки и соответствующих ему

анта режима прокатки с соответствующим оптимальным вариантом двигателя. Этот этап выполняется по результатам машинного счета вручную.

Указанное графо-аналитическое решение поставленной задачи является весьма наглядным и убедительным способом решения.

Однако на такое решение поставленной задачи, при котором ЭВМ используется только для выполнения первого этапа задачи, а второй этап выполняется вручную, требуетс'я много времени. Поэтому разработан алгоритм для решения как первого, так и второго этапа поставленной задачи с помощью ЭВМ. Этот алго­ ритм позволяет полностью механизировать труд по решению задачи в целом. По этому алгоритму, названному «алгоритмом для решения четвертой задачи», разработана программа расчетов применительно к ЭВМ «Урал-2».

ЭВМ, выбирая из V вариантов только те варианты режимов прокатки, которые удовлетворяют условию задачи Т = Т3, рас­ считывая их, определяя для каждого из них оптимальные потреб­

ные параметры и мощность двигателя и сравнивая их по потребной мощности двигателя, выбирает оптимальный вариант сочетания режима прокатки с соответствующим оптимальным вариантом двигателя, по которому и выдает результаты в виде основных пара­ метров оптимального режима прокатки и оптимальных потребных

параметров двигателя: г, Ь, п„, 2 4i, Т, М ср, М„. дв, GD\B, N„. дп. Последний алгоритм позволяет быстро решать поставленную

задачу.

Указанные алгоритмы, помимо исходных данных, предусма­ тривают дополнительные исходные условия, состоящие в том, что варианты режимов обжатий Я г==i, 2 , 3 , . . . r д о л ж н ы быть рас­ считаны заранее и заданы. Кроме того, в качестве дополнительных исходных условий задаются величины: 6тах, АЬ, /, /гптах, Алп,

Пример расчета оптимальных параметров и мощности прокатного двигателя блюминга

Рассчитать оптимальные параметры и мощность прокатного двигателя для блюминга 1300 при условиях прокатки, приведенных в табл. 25, 26 (режим обжатий). Условия данного примера та­ кие же, как и для рассмотренного ранее первого примера (см. с. 140) с той лишь разницей, что для данного примера прокатные двигатели не заданы и требуется их подобрать из условия задан­ ной производительности стана, соответствующей циклу Т3 = 30,1 с.

По разработанному методу задача решается с помощью ЭВМ, для чего используется алгоритм для решения третьей задачи и соот­ ветствующая программа, составленная для ЭВМ «Урал-2».. При этом рассчитывается каждый вариант режима скоростей, опреде­ ляются его показатели и потребные оптимальные параметры и мощ­ ность двигателя. Полученные результаты в виде показателей

режима прокатки Т, PuhU.u\,iv< М „ . дв, ^ н.дв Для каждого варианта режима скоростей заносятся в табл. 35 сетки возможных

180

= пн.дв, представляющие собой область возможных режимов ско­ ростей (рис. 59). Указанные режимы являются допустимыми по усилиям прокатки, поэтому графики функций Рм = f \b) не строят.

Из полученной области возможных режимов скоростей постро­ ения графиков функций: V = f (пп, Ь) = Т3 — 30,1 с М дв =

Рис. 59. Области возможных вариантов режимов скоростей с соответст­ вующими оптимальными вариантами прокатных двигателей и выбор опти­

мального варианта (четвертый пример)

= f (п„, Ь) и N'H. дв = f (пп, Ь) и нахождения минимума N'K. дв min выбирается оптимальный вариант режима скоростей и соответ­ ствующий ему оптимальный вариант двигателя при bonr = 100 об/ мин/с, «п.опт = «„.дв.опт = 62,5 об/мин, Л1„.дв.опт = 140,5 тс-м

И N u. дв. опт = 9 0 0 0 к В т -

Полученный оптимальный режим скоростей при найденных оптимальных параметрах и мощности двигателя полностью рас­ считывается на ЭВМ и представлен в табл. 36.

181

3. ОПТИМИЗАЦИЯ ПАРАМЕТРОВ НАЖИМНЫХ МЕХАНИЗМОВ БЛЮМИНГОВ

Выбор основных параметров нажимных механизмов

Цикл прокатки складывается из суммы машинного времени по пропускам и суммы пауз между пропусками. Паузы между

в следующем пропуске и определяются временем срабатывания нажимного механизма, т. е. его быстродействием. Вторые связаны не только с перестановкой верхнего рабочего валка на заданное обжатие в следующем пропуске, но и с кантовкой слитка и передви­ жением его от калибра к калибру, и определяются временем срабатывания манипулятора, кантователя и рабочего рольганга, т. е. быстродействием этих механизмов.

К длинным паузам относится также начальная пауза (пауза между слитками), которая опять же определяется временем сра­ батывания нажимного механизма, т. е. его быстродействием.

Одним из способов повышения производительности блюмингов и других реверсивных станов является снижение длительности пауз за бчет повышения быстродействия нажимных механизмов, манипуляторов, кантователей и рабочих рольгангов. В связи с тем что большинство пауз определяется быстродействием нажим­ ного механизма, последнему уделяется большее внимание.

Основными параметрами нажимных механизмов реверсивных обжимных станов являются [75—77, 98—101 ]: максимальный рабочий и монтажный подъем верхнего валка; способ уравнове­ шивания верхнего валка; диаметр и шаг резьбы нажимного винта; тип передачи и передаточное число редуктора, соединяющего двигатель с нажимным винтом; мощность и число установленных двигателей; максимальная поступательная скорость винтов, уско­ рения и замедления при перемещении валка, характеризующие динамические качества механизма и его быстродействие.

Проведенный обзор и анализ основных параметров существую­ щих нажимных механизмов [101] реверсивных обжимных станов показали, что эти механизмы, даже на одинаковых типоразмерах станов имеют самые различные основные параметры и в связи с этим различное быстродействие.

Для определения рациональных способов повышения быстро­ действия нажимных механизмов проведены исследования этих

механизмов [101—105).

Сравнительный статический расчет вариантов нажимного меха­ низма с различными способами уравновешивания, учитывающий все силы трения (в направляющих подушках верхнего валка, на пяте и в резьбе нажимных винтов, в подшипниках передачи, в элементах уравновешивающих устройств), показал, что рацио­

183

нальными способами уравновешивания верхнего валка являются грузовое и гидравлическое.

Нажимные механизмы работают преимущественно в пуско­ тормозных режимах с большой частотой включений и большими динамическими нагрузками. Поэтому основными критериями, характеризующими нажимной механизм, должны быть динами­ ческие качества, точнее ускорения и замедления при перемещении валка.

Общим показателем динамических качеств нажимного меха­ низма (и его быстродействия) является некоторое вполне опреде­ ленное соотношение параметров системы нажимное устройство — электропривод, названное показателем динамичности механизма /С;

GD\ в — маховой момент двигателя с учетом деталей на его валу, кгс-м2;

GD„ex — маховой момент механизма на его рабочем валу, кгс • м2.

Из уравнений

а = МАЪК - ^ К , '

(III.14)

Ь = МДВК + ^ К ,

где Мдв — момент двигателя, кгс-м; Мст — статический момент механизма на рабочем валу (на

оси винта), кгс-м, видно, что механизм, у которого показатель динамичности имеет

наибольшую величину, при прочих равных условиях будет иметь лучшие динамические качества и более высокое быстродействие.

Следовательно, при проектировании нажимных механизмов необходимо стремиться к получению максимальной, величины показателя динамичности, т. е.:

1)к некоторому оптимальному значению передаточного числа редуктора;

2)к минимуму маховых моментов двигателя и механизма;

3)к максимальной величине шага винта.

Всвязи с этим в наших работах дан подробный анализ методов определения оптимального передаточного числа редуктора и ра­ циональных параметров двигателей, а также дан анализ кинема­ тических схем механизмов с точки зрения маховых моментов [101—

1061.

184