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

делать только один пропуск. Таким образом, целесообразно при­ нимать во всех этапах по 2 и 4 пропуска, а в последнем этапе 1 пропуск.

На блюмингах, где кантовка слитка возможна с обеих сторон стана, во всех этапах прокатки, кроме последнего, число пропус­

захвата металла валками. При этом для проверки допустимости принятых обжатий из многих теоретических и эмпирических фор­ мул [41,48—50] обычно для условий блюминга применяются следующие формулы.

Формула В. Е. Грум-Гржимайло

(II.7)

где р — коэффициент трения;

К— коэффициент, равный при отсутствии окалины 1 и при наличии окалины на слитке. 0,90—0,95.

Формула В. П. Бахтинова

5. Принятые обжатия часто проверяют по пластичности ме­ талла и качеству получаемого раската. Необходимость такой проверки в настоящее время практически отпала, так как трудами многих исследователей доказано, что применение больших обжа­ тий не только не ухудшает, а даже улучшает качество проката и механические свойства металла [48—51 ]. Поэтому при расчете обжатий обычно стремятся принимать схему прокатки с мини­ мальным числом пропусков.

6. Принятые обжатия по пропускам проверяются по прочности прокатных валков и других деталей и механизмов рабочей линии стана (Р < Рдоп и М с Мдоп), а также с точки зрения моментной характеристики и мощности прокатных двигателей (М + М а < < Л4Мдв). Эти проверки делаются обычно после расчета режима скоростей для принятого режима обжатий.

7. При расчете режима обжатий большое значение имеет точ­ ное вычисление уширений металла по пропускам ABz. Анализ большого числа формул [6, 45, 52—55] для расчета среднего уширения показал, что для условий прокатки на блюминге подходя­ щими формулами являются следующие:

40

Особенностью прокатки на блюминге является то, что в первых пропусках слиток практически не уширяется и не удлиняется, так как происходит его уплотнение. Поэтому в первых двух-трех пропусках уширение принимается равным нулю, т. е. ДB lt 2i 3 = 0.

8. Расчет режима обжатий заканчивается определением в к ждом пропуске z длины очага деформации /2, длины (мм) раската в Lz и N'z (обороты) по соответствующим формулам:

р— плотность стали, т/м3.

Всвязи с тем что машинное время пропуска начинается с мо­ мента входа слитка в валки в плоскости входа и продолжается до момента выброса слитка из валков в плоскости осей валков, расчетной длиной полосы будет ее длина, увеличенная на длину очага деформации. Отсюда расчетная длина полосы в оборотах валка будет равна

Последняя формула является более точной.

Порядок расчета режима обжатий состоит в следующем. Сна­ чала по известным характеристикам стана и прокатываемого слитка принимается некоторое среднее обжатие за цикл про­

Затем с-учетом приведенных выше требований и рекомендаций выбирается схема прокатки и производится расчет режима обжа­ тий в объеме табл. 1. Обычно расчет ведется от последнего про­ пуска к первому.

41

Вопросы оптимизации режима обжатий

Очевидно, что для прокатки одного и того же слитка на один и тот же заданный раскат можно составить и рассчитать множество различных вариантов режимов обжатий Пг, отличающихся своими

Если учесть естественное п в основном правильное стремление прокатывать слиток за минимальное (допустимое) число пропу­ сков, то для указанных условий можно составить всего несколько возможных вариантов схем прокатки. Вариантов же распределе­ ния обжатий по пропускам в этапах прокатки и суммарных обжа­ тий между этапами прокатки, т. е. вариантов совокупностей пара­ метров Нг, может быть много даже для одной схемы прокатки. Это объясняется тем, что до настоящего времени нет признанного метода распределения обжатий по пропускам этапа прокатки. Большинство исследователей по самым различным, в основном практическим, соображениям рекомендуют принимать неравномер­ ное распределение обжатий по пропускам в этапах прокатки [2, 6, 41, 55—58].

Вместе с этим некоторые исследователи также из практических соображений высказываются за равномерное распределение обжа­ тий по пропускам в этапах прокатки [12].

Таким образом, вопрос о распределении обжатий до настоя­ щего времени является спорным. Между тем если бы этот вопрос был решен однозначно и был бы найден оптимальный закон рас­ пределения обжатий, то задача по определению оптимального управления процессом прокатки па блюминге была бы значительно облегчена. Действительно, тогда бы четвертый параметр Нг из независимых переменных параметров режима обжатий стал бы независим от выбранной схемы прокатки, и число возможных ва­ риантов режимов обжатий сократилось бы до числа возможных схем прокатки. При этом каждый вариант режима обжатий, рассчитанный с учетом оптимального распределения обжатий, был бы уже за счет этого частично оптимизирован. Иначе говоря, математическая модель процесса прокатки в результате введения зависимостей, отражающих оптимальное распределение обжатий по пропускам, была бы частично оптимизирована. С этой целью проведено исследование [18], которое описано ниже (с. 104).

Одним из основных вопросов является вопрос о выборе сред­ них обжатий, с определения которых и начинается расчет режима обжатий. До настоящего времени даются различные рекоменда­ ции по выбору средних обжатий, а следовательно, и числа про­ пусков. Большинство исследователей рекомендуют на тяжелых реверсивных обжимных станах применять высокие обжатия и даже

«сверхобжатия» 100—150 мм [13, 48, 50, 58—69]. Для обеспече­ ния захвата слитка при таких обжатиях предлагаются различные способы: «затравка», принудительное заталкивание слитка в валки,

42

накатка и наварка валков, применение граненых валков, поджа­ тое валков после захвата с помощью эксцентриковых втулок, поджатие заднего конца полосы (при выходе ее) нажимным меха­ низмом и т. д. Доказывается, что большие обжатия не ухудшают качества проката.

Таким образом, эти исследователи рекомендуют режим обжатий выбирать с минимальным числом пропусков.

Другие же исследователи рекомендуют выбирать некоторые «осторожные» средние величины обжатий и соответственно при­ нимать среднее, рациональное или оптимальное число пропусков

[6, 14— 16, 41, 55, 57, 70, 71].

В настоящее время средние обжатия и число пропусков на станах выбирают самыми различными методами. Это еще раз под­ тверждает то, что вопрос о выборе средних обжатий и числа про­ пусков пока является также спорным. Между тем решение этого вопроса имеет большое значение для решения задачи по опреде­ лению оптимального управления процессом прокатки на блю­ минге. Действительно, если признать наиболее правильной пер­ вую позицию по рассматриваемому вопросу, то задача значительно упрощается, так как из всех возможных режимов обжатий можно сразу выбрать режимы с минимальным числом пропусков, а осталь­ ные режимы отбросить, как худшие. При этом число рассматри­ ваемых вариантов режимов обжатий резко сократится, а каждый рассматриваемый вариант режима обжатий с минимальным числом пропусков будет уже за счет этого частично оптимизирован и мате­ матическая модель процесса прокатки будет проще, т. е. опти­ мальнее. Если же признать наиболее правильной вторую пози­ цию по рассматриваемому вопросу, то число возможных вариантов режимов обжатий будет больше, зато при каждом поиске будет находиться наиболее оптимальный вариант режима прокатки. Проведенное в связи с этим исследование [19] приводится ниже

(см. с. 114).

Режим скоростей

Расчет пауз

Расчет режима скоростей для данного варианта режима обжатий начинается с определения длительности минимально необходимых пауз между пропусками. Величина пауз определяется временем перемещения верхнего валка при помощи нажимного механизма; временем, необходимым рабочему рольгангу для тормо­ жения раската после выброса и обратного возвращения его в валки; временем, необходимым на перемещение раската от валков к кантователю, на собственно кантовку, на перемещение раската линейками манипулятора от одного калибра

к другому и на обратное перемещение его к валкам.

Время работы нажимного механизма. Время работы нажимного механизма

зависит от величины перемещения верхнего валка и от быстродействия меха­ низма. Величина перемещения верхнего валка после пропуска z в общем случае равна

Положительная сумма будет соответствовать опусканию, а отрицательная сумма — подъему валка.

43

быстродействие нажимного механизма характеризуется следующими пара­

Из графика скорости видно, что максимально возможное пере­ мещение валка при работе нажимного механизма до номинальной скорости равно

а при работе до максимальной скорости равно

9

(11.18)

Эти перемещения являются постоянными величинами для дан­ ного нажимного механизма.

Время перемещения валка в зависимости от величины пере­ мещения определяется (рис. 8) по следующим формулам.

чина.

Обычно графики скорости нажимного механизма при опускании

ипри подъеме верхнего валка несколько различны. Это объяс­ няется различными условиями работы механизма в том и другом случае. Поэтому при опускании валка задаются одни параметры графика скорости и рассчитываются соответствующие постоянные величины, обозначаемые индексом «О», а при подъеме валка — другие, обозначаемые индексом «П» (см. основные условные обо­ значения). Расчет же времени работы нажимного механизма в том

идругом случае ведется по формулам [(11.19)—(11.21)].

44

Время работы рабочего рольганга и манипулятора с кантова­ телем. В паузу после пропуска без последующей кантовки раскат должен быть отведен от оси валков на расстояние, равное, как минимум, длине очага деформации в последующем пропуске lz+1. Раскат может быть отведен рольгангом, когда скорость выброса

Во втором случае, когда полоса отводится от оси валков на рас­ стояние /2+1 за счет силы инерции при надлежащей скорости выброса, последняя должна быть равной

а время на отвод раската будет равно (рис. 9, б)

= / ! £ • <п -24>

При сравнении формул (11.22) и (11.24) видно, что tx. pz> t'x. pz. На современных обжимных станах при р, «=* 0,25 и обжатиях

Кроме того, при варьировании параметрами режима скоростей скорость выброса полосы vBможет приобретать значения, равные

по формуле (11.22).

В паузах с кантовкой короткой полосы, когда длина последней менее удвоенного расстояния от оси валков до первого крючка

45

кашгователя, т. е. Lx < 2SK, раскат должен быть отведен от оси валков на расстояние

(11.25)

Это соответствует наиболее рациональному условию, когда центр тяжести раската обязательно доводится до первого крючка кантователя и кантовка становится надежной (рис. 10).

Минимально допустимое расстояние от плоскости осей валков до конца раската, необходимое для осуществления кантовки, равно (рис. 11):

46

рость выброса voz = 0, либо выброшен валками при надлежащей скорости выброса vaz > 0.

В первом случае, когда vBZ = 0, время на отвод раската от оси валков на расстояние Spz в зависимости от скорости рольганга vp равно:

После отвода раската от оси валков на расстояние Spz начи­ нается его кантовка. Время кантовки tKZ(т. е. время работы мани­ пулятора с кантователем) зависит от быстродействия этих меха­ низмов, от способа кантовки, от взаимного расположения преды­ дущего калибра, в котором осуществлен пропуск перед кантовкой, и последующего калибра, в который передается раскат после кантовки, от слаженности работы операторов. Для каждого стана это время рассчитывается по быстродействию манипулятора и кан­ тователя или может быть принято по экспериментальным хронометражным данным для каждого вида кантовки.

После кантовки раската последний возвращается к валкам и за­ дается в них рабочим рольгангом. При этом путь раската по роль­ гангу обратно к валкам будет меньше пути движения его от вал­ ков на величину /z+1, т. е,

Spz = S pz /2+1.

Движение раската при этом может быть равноускоренным. Отсюда время возвращения раската равно:

оси валков на расстояние Spz будет меньше, чем в первом случае. Так, при

Vp, = V 2 M SpzlQ-3

47

При этом рольганг может или не работать, или работать на­ встречу выбрасываемой полосе с остановкой к концу периода tx р 2, или работать с замедлением с остановкой к концу этого периода.

Из формул (II.32) и (II.34) видно, что tx. KZ > tx. KZ. Разница времени возникает только за счет первого члена tx Р2, который

во втором случае в У 2 раза меньше, чем в первом. Но так как первый член формул (II.32) и (11.34) составляет менее 20—30% всей суммы, то разница полного времени кантовки в первом и вто­ ром случаях получается менее 10%. Поэтому расчет времени кан­ товки короткой полосы следует проводить по формуле (II.32) для первого случая. Это диктуется еще и тем, что при последу­ ющем расчете режима скоростей варьируют ускорениями и за­ медлениями рабочих валков, скоростями валков при захвате (п3) и выбросе (п„), которые могут изменяться в пределах соответ­

скоростей выброса больше нуля, вплоть до скорости, при которой раскат отбрасывается как раз в положение кантовки Sp2 и не да­

лее, т. е. до скорости vDZ = 2|rgSP210-3. Очевидно, что в пау­ зах с кантовкой максимально допустимая скорость валков при выбросе пв м должна быть равна соответственно

Приведенные выше рассуждения и формулы применимы и для расчета пауз при кантовке длинных полос, когда Lz > 25к; при этом в формулы (11.28)—(11.32) вместо SP2 подставляется величина S 6z, определяемая по формулам (II.26), (II.27).

Выбор минимально необходимых пауз. Для определения мини­ мально необходимой паузы txz после пропуска z рассчитывается время работы нажимного механизма tKм2по формулам (II.19)— (II.21), время работы рольганга tli pz по формуле (11.22), если пауза без кантовки, или полное время, необходимое на кантовку

48

полосы, tx Kz по формулам (11.28)—(11.32), если пауза с кантов­ кой. По полученным результатам выбирается минимально необ­

Определение допускаемых скоростей захвата

Условия захвата металла валками исследованы многими авто­ рами как иа лабораторных установках, так и на действующих станах [2, 48, 59 и др. ]. Эти исследования продолжаются.

Условиям прокатки иа блюмингах и слябингах наиболее удовлетворяют исследования В. А. Тягунова [6]. Результаты этих исследований в виде приведенных ниже аналитических зависимо­ стей приняты в математической модели процесса прокатки для