автореферат диссертации по металлургии, 05.16.05, диссертация на тему:Разработка и внедрение автоматизированных методов проектирования и реализации технологии холодной прокатки изотропной электротехнической стали

•10 ил

2 6 ЛПР ШЗ

ЛИПЕЦКНП ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

На правах рукописи УДК 621- 771- 23. 06-52

ДОЛМАТОВ Александр Петрович

РАЗРАБОТКА И ВНЕДРЕНИЕ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ

МЕТОДОВ ПРОЕКТИРОВАНИЯ И РЕАЛИЗАЦИИ ТЕХНОЛОГИИ ХОЛОДНОЙ ПРОКАТКИ ИЗОТРОПНОЙ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКОЙ СТАЛИ

Специальность 05- 16. 05 — Обработка металлов давлением

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Липецк — 1993

Рабо?& выполнены в Липецком пол'гтехчическои институте

НАУЧНЫЙ РУКОВОДИТЕЛЬ - Д. т. к., профессор КУЗНЕЦОВ Л. А.

ОайЦШЬШЕ ОШШЕНГЫ: Д.т.н.. профессор ЗИНОВЬЕВ А.Е

к. т. и., доцент ЧВР1Ш а А.

Ведущге предприятие - Череповецкий металлургический комбинат

Запита диссертации состоится _1093 г.

б час шн на засед&шш снецишшак.роваиного совета К 06-1.22.01 в Л:псц/юн по/агекническом институте (398662, г. Лишил, у л Йегеля, 1).

С диссертш'яей мокно оэиыяшиться м библиотеке Липецкого политехнического института

Учений секретарь

специалиаированного \

соьета. к.т.н., профессор -.• В-С.ЗАЙЦЕВ

• 3 -

ОЫЦАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОШ.

АКТУАЛЬНХТЬ ПРОБЛЕМ. Работа посвящена вопросам оптимального автоматизированного расчета и реализации технологии холодной прокатки изотропной электротехнической стал) (ИЭТС) с использованием УЕМ стека. Она направлена на повышение качества холоднокатаной стали и улучшена гехншсо-экэкоиичоских показателей работы чэтырехклетьевого сга-на 1400 НЛМЬ..

ЦЕЛЬ РАБОТЫ - создание автоматизированной системы начальной настройки (АСНН) четырехклетювого стаяа »400, специализирующегося на холодной прокатке ИЭТС 2-4 групп логирозания.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА. Впервые в отечественной практике разработана и внедрена автоматизированная система проектирования и реализации режимов холодной прокатки изотропной электротехнической стали с содерка-шем крошим 0.9-3.5 %.

Разработан кошлекс математических моделей, включающий статистические модели прогноза сопротивления деформации, модели прогноза коэффициента трения, модели погонного усилия гфокатки, ¡¡оттого момента прокатки, опережения, модели для расчета межвалковых зазороь кле-тьй, модель прогноза кода сплаза, используемая при нассройкв радий-изотоших толщиномеров стана, модели толпищи масляных шильев в Г5СГ оперных валков клегей, модели момента и мощности потерь, рассеивав.днх в линии главного приводе клэтей стона. Разработана подсистема оперативной идентификации этих моделей, на основе измерений, поступающих с датчиков стана.

Разработки и внедрены автоматизирование методы оценки модуля кэсткоста рабочих клетей заЗоя (в процессе калибровки) и лсд полосой (на основе измерений процесса), методы получения кривых ссдлития

опорных валкоз в ГИТ и определения модности потг рь, рзс.-ёйпаемнх

в линиях главных приводов непрерывного стана.

Для автоматизированного расчета оптимашшх режимов холодной прокатки ИЭТС 2-4 групп легирования разработаны и реализованы две быстродействующие методики: по критерию максимального использования мощности приводов, в рамках вадвнца оператором стана огреиичехШ, и по критерию минимизации невязка распределения относительной попереч-.' ной разнотолицлности по клетям стана.

Для реализации расчетшл режимов холодной прокатки ИЭТС, разработан и внедрен метод "мягкой" заправки, обеспечивающий получение при заправке конечной толщины, путем изменения меквалковых зазоров при. прохождении переднего конца полосы по линии стана.

Разработан и реализован способ компенсации эффекта "скорости" на непрерывном четырехклетьевом стане 1400 в условиях холодной прокатки ЮТС, с использованием УВД в рекиме предварительной настрэйки стана.

ПРАКТ№ОКАЯ ПОЛЕЗНОСТЬ. Разработана и реализована автоматизированная система начальной настройки (АСШ) четырехклетьеюг-о стана К00 ЙЛМК, которая позволяет уменьшить расходный коэффициент на прокатку л последующую подготовку холоднокатаного металла до 5 кг/т (по сравнению с ре.шмем настройки стана оператором), сократить ирзмя на перенастройку стана, при изменашш химсостава.прокатываемой стали и стабилизировать продольную разнотолщинлость прокл'иваечых полос. .

АТТОРДЦКЯ РАБОТЫ. Сдълаш* доклады, на. восьмом (19 - 21 апреля 1987 г., г. Липецк) и девятом (10-12 сентября 1951 г., Г. Минск) Все-союзннх совещаниях по физике 11 металловедению электротехнических сталей и опипвов.

ПУБЛИКАЦИИ. Но теш диссертации опубликовано 3. тезисов и статей.

ГЧГср..! РАБОТЫ. Диссертация состоит из девяти глас общим осьемом 286 стр., содержит 33 рисушса, 29 таблиц, список использованной ли-тррьт^'рц из 202 наименований и прилохения. . .

- 5 -

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАЯОТЫ

1. СОСТОЯЛИ ВОПРОСА И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ.

Бее ннне строящиеся и болыштство реконструируемых непрерывных станов холодной прокатки оснащак.гся управламцими енчж литвлышмп комплексам;', в составу математического обеспечения которых испо::ьзу-чтея АСШ, осуществляемо расчет рекима прокатки и соответствующих ему параметров нячялыюЯ настройки стана на какда!} подготоьлешшй к прокатке рулон. Ссстап чатемчтатескогс обыспечвния АСЧН я какдоы отдельном случае зависит от сортамента стана, свойств ирокяп.ШЕомой стали, состаьа оборудования стана, тактико-технических данных УБМ и cncveiffi управлений. Задача разработки АСНН для каждого сташ» специчтична.

Г-ля четирехклитьевого стана 1400 11ШК АС1Ш разрабатывалась под roioKiift комплекс елгарятних средств, посташюишх инофирмой. йдеолс-гпеЯ систем автоматизации стана предусматривалось использование УШ только б ¡^лшв предварительной настроЛки.

С учетом сноцифдач холодной прокатки ИЭТС и особенностей обору-дона:.'« чо'ПфС'Уклатьевогч/ стана 14С0, в работе по созданий ACKii стана были поставлены задача по елвдуицим основным направлением:

- исслвдовмию факторен, влияющих нг, сопротивление деформации ИХЗ, уелония нн.линвго трения ;( синтез математических моделей

tioaa сопротивления деформации и ко»].])ициеита трзния;

- исследонпшю характеристик оборудования четырехклетьеисго стана КОС, как ооъ&кта управления;

- разработка алгоритма оперативной идентификации модели?., используемых с АСШ! сгана, на основе измерений, поступающих с датчиков стана;

- получение уравнений для уточненного расчета Мо»аалкоього saao-рч клети;

- С - - -

- разработка принципа настройки изотопах Толщшююроз стана в

условиях прокат™ ИЭТС 2--4 групп легирования.

- разработка автоматизированных методов расчета оптимальных режимов прокатки ИЭТС 2-4 группЛегирования;

-разработка рационального метода заправки полосы в стан, обеспечивающего мштмальную /дачу некондациотшго переднего конца по--' лом, п условиях холодной грокатки ИЭТС 2-4 груш легирования;

. - разработка ггашципа скорэслю.! коррекции меквалкових зазоров клэте?! для компенсации "скоростного" эфГвкта на пароходных рекимах работн стана; .

2. ИСОЛЩСВАШЕ ПЛАСТКЧЕСК1ГС СВОЙСТВ ИЭТС 2-4 ГРУПП ЛЕТ50ВАНИЯ.

Для оценки неоднородности сопротивления деформации пр,: голодной прокатке 1!ЭТС, и в перчуд очередь - предел?, текучести (отс), исследо-. в:;.я диапазон каменевши сто горячекатаного подката. ■

Было установлено: неоднородность распределения продела текучести по ы'рине горячекатаных полос составляет от 2 до "Л А %, по длине ■..ксслодоватшх рулонов--от 4.6 до 8.1 внутршшавочкая.неоднородность предела текучести колеблется от 7.4.до "3.1 %, неоднородность внутри'группы лвгиррвгишя;- о? 27- до ">2 %..

■ ' Основной причиной^ нзодоорсдаости пластических свойств полос 110 шипинз -ч длине гррячекаташ/х полос являются неодинаковые условия протекания динамической ■ рекристаллиззции для различиях участков полосы при горячей прокатке. -Биутриплавочкая неоднородность связана с разбросов температур конца прокатки.и смотки. Причиной менялавочн^Й .уэодоороднооти является изменение химсостава прокатываемся ИЭТС.

В эки условиях, для точного прогноза предела тек',чести применены »кепдргшнталкно полученные статистические модем.

При наличия информации только ао химсоставу ИЭТС, прогноз на-

- ? -

чольного предела текучести горячекатаного подката производится пс урарнешто:

Ото = 162.6+63.46 С+97.04 SH-74.4 Кп+671.2 Р+ 92.4 А1-37.02 N1--151.6 Cu+1232.2 Ti, МПа П=0.93б S=26.8 ?=¡36.5 11 = 453 (2.1).

Вместо элементов химсостава подставляют их фактическое содержа-ше в %. Уравнение (2.1) получено для тапгатсс условий горячей'про- • катки ИЭТС на ШС-2000 Ш!МК. При наличии информации о температурах конца прокатки \Ткп) и смотки (Тем), значение ото может бить скорректировано умножением на коэффициент К+:

-3 -4 -4

К,. = 1.0-1.84 10 (Ткп-8б0)-3.4 10 (Тсы-б?5)+1.88 10 Si/1 (Тгат-860)+ с -б .

+4.G7 10 Si/O (Тсм-625) Н--0.945 S-0.C088' Р=198.5 п = 126 (2.2)

Исследовано влияние температуры.пормализаииокного отзэтя (Тн), времени выдержи и скорости охяаздекия (Уо:<л) на изменение пластических свойств стожк^нкого подката.

Установлено, что увеличение. Та от 800 до 950 °С приводит к монотонному снижению продола текучести, что связано с ростом глубин рэк-ристаллизованной зон.ы подката, при постепенном переходе от деформированной структуры горячекатаного подката к рэкриста-илизованной. Увеличите Твид от 1' до 5 М5Ш приводт* практически к тем т последствиям, что и увеличение"тампэратурн ота:ига, главным образом за счет полного протекания рекрпсталлпзационннх процессов в подкате, хотя влияние этого фактора выражено слабее. Увеличение скорости охлаадения от 1 до 50°С/с приводит к росту предела текучести, предела прочности, но сникает количество гибов и относительное удлинапиё. Влияние этого фактора, в первую очередь связано ростом внутренних напряжений з поверхностной зоне отожженного подката, которые при увелнеюш интенсивное» ти охлаадения, приводя? к снижению пластичности подката.

Для прогноза ото нормализованного подката в условиях промшльим ного отжига на агрегате нормализации было получено уравнение:

а = 475.367-113.CI С+54.627 Sl-48.02 Mn+181.91 ?^4.22 A1 -

1 О

-26.739 Cr-'i.ao 1 N1-23.17 Cu+658.94 Ti-0.182 TH+

+0.558 Vn+1.916 Voxi 4=0.747 S=26.49 F=18.21 n=324, (2.3)

где Vii - скорость движения голоси через агрегат нормализации, м/мин.

В лабораторных условиях на 38 плавках бал исследочан характер упрочнения ИЭТС 2-4 групп логирования. Получены регрессионные уравнения для расчета коэффициентов кривой упрочнения:

о = 85.66-1.204 oTO+430.0 Ti-346.6 Р+76.85 Си-3.1 С (2.4) П = 0.626 Ь = 13.2 F= 3.883 п = 38

с = 0.276+0.081 oTO+2.23 Р-2.7 Ti-0.414Cu-0.0192 С (2.5)

R = 0.619 S - 0.088 F" 3.725 п = 38 Исследовано влияние температуры шрмализациокного отжига на параметры кривых наклепа b и с в диапазоне изменения кгемтгая от 0.96 до 2.97 й,"Гн=800 - 1050 °С. Установлено, что интенсивность наклепа нормализованного подката, при степенях суммарной дефэрмадич более 10 %, визе ча 30-80 МПа, чем горячекатаного. Дтя учета влияния фемпературы нормализа'лионього отжига предложено использовать поправочке коэффициенты К^ и Кс на парм9тры кривой упрочнения, зависящие от Тн, содержания углерода и алюминия в стали.

Сопротивление деформации ИЭТС определяется по уравнению: о8 = 1.15 (ого b Kb еКс с), (2.6)

где ото - начальный предел текучести подката; b и.с - параметры, рас-считывяомые по уравнениям (2.4-2.6); е-степень суммарного обкатия, 55.

3. И7ДГШЖЛВДЯ МОДЕЛЕЙ ПРОГНОЗА КОЭФФИЦИЕНТА ТРЕНИЯ ПРИ ХОЛО.ШОЙ ПРОКАТКЕ ИЭТС 2-4 ГРУПП ЛЕГКР0ВЛ1Ш.

Подсистема ¡дачти'1икации коэффициент;) тренкя при холодной прокати* 11ЭТГ. предназначена для Идентификации законов изменения коэффициента трения в каждой клети стана. Результата рзботы подсистомы исн0льму»'тся при решении задачи оптимального выбора рекима обжатий по

стану и для расчета скоростных коррекций межвал:;овых зазороз клетей.

Для оценки коэффициента трештя, в темпе с технологическим процессом, ла ТОЛ стане реа.лзован безитерациошшй метод давлеьия на основе аналитического уравнения Блэнда-Форда-Эллиса для усилия прокатки. Оценка оопротнвлешм деформации осуществляется по экспериментально полученным статистическим моделям. Подсчет сплющенной длили дуги производится по измеренному усилию прокатют.

Установлено, что фактические значения коэффициента трения при прокатке ИЭГС изменяются от 0.163 (прокатка на насеченных валках -клеть 1) до 0.021 (прокатка ча пальютом масле - 4 клеть). Наиболее значимыми факторами, влияющими на величину коэффициента трек^я,. являются: скорость прокатки (V), угол контакта (а), длина полосы, прокатанная не рабочих валках о момента их перевалки (Ь^).

С увеличением скорости прокатки на гладких ва.пках (2-4 клети стана) коэффициент третп нелинейно уменьшается. Для насечеишх вал-• ков и грубомюрохонатой поверхности полосы с увеличением скорости прокатки коэффициент трения возрастает.

Для идеь'тП'Г/икицпн зависимостей оирьделягдих изменение коэффициента трения, предложено 3 маииниориеитированных модели гида:

1. ц'=! 1/(а0+а,/7+а2У) 2. ц = 0.5 /(Н-М/й + <3д е^7

3. ц = 1/(с0 + с1 V + с2 Л' + С3 1/ а + сЛ 1^,).

где II - толщина полосы на входе в-клеть; И - толщина полосы на выходе из клети; К - радиус сплющенных рабочих валков-а0,а|.а^.йд.й,,с0,с,,с2,с3,с4 - коэффициенты идентификации.

Наиболее адекватную зависимость определяют методом выбранных-точек для трех средних оценок скоростей заправки, разгона (торможения) и установившегося режима. Наилучшей зависимостью считается га, для которой сумма квадратов отклонений между усредненной фактической и расчетной оценками коэффициента трения, на всех трех- скоростных отупениях работы стана, будет минимальна.

4. ИССЛЕДОВАНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК ОБОРУДОВАНИЯ НЕПРЕРЫВНОГО ЧЗТНРЕХГШТЬЕВОГО СТАНА 1400 ЯШ.

Отличительной особенностью разработанноГ: для четырехклетьевого степа 1400 НЛМК АСНН, является использование УЕМ ь качестве инструмента для оперативного получения динамично геняющихся характеристик стана.

В связи с использованием на четырехклотьевом стане рабочих валков различных еэбодов изготовителей, были проведет! экспериментальные оценки модуля жесткости рабочих клетей методом забоя. В результате Our,с установлено", что модуль жесткости рабочи е ю-этей ('¿к0) на ско-" рости калибровки (16 мАаш) изменяется от 5.05 до 6.53 i»'.!/r,m, при среднем,значении я 5.7 Мн/мм. При эток величине упругого гистерезиса H9 пресаиаег 2 % или 0.0С8-0.012 !,'Л/ш.

Для получения оперативной информации об !,'к0, в условиях его нестабильности, был разработан и реализован адаптивный метод оценки модуля ; »легкости рабочих клетей в процессе калибровки. Суть метода заключается в последовательном накоплении УВМ стана, в процессе калибре вки клптн, массивов величин усилия сжатия клети к относительных полокений ГНУ,- ьа ветках нагрунения и разгрукет'я; с последумл.да выделением из ' этих да;тнх линейных уястков и расчэ го по кш фактических значений модуля жесткости клети, точки калибровки, усилия и относительного погокешя ПИ' клети, соответствующих начал/ линейного участка на кривой де^ирмчции клэти.

Получено уравнение для определения модуля жесткости клети под полосой в зависимости от ее ширины.В:

ЧК - Мкг- 293.93 0.1703 Ь. Т Умм. - (4.1)

. В

Оно используется для приближенного расчета Мк hp первый рулон

новой плавки. Для оценки, ь тз'/гге с те:';ю.::оги<югким процессом прокатки, жесткости клетей с учетом ширины прокатываемой полосы, разработан адаптивный метод.

в

Усредненная оценка Мк, полученная по результатам прокатки преде-дмего рулона, используется для уточненного расчета относительного положения ГНУ клетей при заправке на следующий рулон.

Исследовано влияние скорости прокатки на модуль жесткости клети без полосы, -выполненное методом забоя. Зафиксировано снижение Мк0 от 6.394 Мн/мм (неподвигша валки) до 5.53 Мн/мм (скорость вращения рабочих валков - 897 м/мин), что связано с изменением то.'пцинн масляных ¡елкньэв в ГПХТ опорных валков клети.

Для исследования толщины масляных клиньев косвенным методом применены 2 методики.■

Первая методика основана на явлении динамической жесткости клети. Она предусматривает сиятие кригшх нагрукения исследуемой клети на разных скоростей* ступенях, выдвлошге на них линейных участков и получение аппроксиксфующих выражений вида "относительное поломеьие ГНУ - усилие ската л". Затем для несколько: фиксированных значений усилия скатим выполняется расчет относительного положения ГНУ, при изменении скорости клети от минимальной до максимальной. По результатам расчетов получают кривые всплытия опорных валков в ШТ опорных валков клети.

Вторая методика основана на эффекте изменения усилия сжатии клети при ее разгоне и торможении:. Она предусматривает: установку зздин-ного значении усилия сжатия, важоЕ и ого скоростную стабилизации, коррекцией ыквалкового зазора i слети. Скорое гнпй коррекция м^жвалко-вош зазора клети дает коезбниую оценку толщины мьелч^шх клинььб а Г2ГГ опорных валков, при данном усилии скатия. Варьируя усилием скотин в технологическом диапазоне изменения усилия прокатки, получай? со-MofiCTbo кришк ьсплылм опорных валков в ГШТ.

Экспериментально исследованы мощность и момент рассеиваемые в

линии главных приводов клетей, получены математические выражения,

учитывающие момент трения качения, при контакте рабочих валков без

полосы. Предложена модель мощности, рассеиваемой в линии главного

привода клети вида: 2

2 (F + G Р + H Р) Кр = (С + D F + Е Р> V, (4.2)

где Р-усилие прокатки; V-скорость прокатки; С, D, Е, F, G,Н-эмшрические коэффициенты.

Установлена нестабильность характеристик рассеиваемой мощности в разные периоды работы стана.

Для оперативного получения динамично меняющихся характеристик стана разработан и реализован на базе УВМ стана специальный, полностью автоматизированный испытательный регсим, . включающий автоматический разгон и торможение стана при разных усилиях сжатия валкоз.

5. МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ ПРОЦЕССА И 1Г{ ЩЩЕНТИФИКАЦИЯ.

В подсистеме оперативного расчета режимов прокатки АСНН применены 2 контура прогноза: аналитический, использующий аналитические выражения для прогноза усилия, момента и опережения и статистический, использующий статистические модели погонного усилия (Р/В), погонного момента (М/В) и опережения полосы- (1+S). Оба тала моделей самоадапти-рущиеся. Статистические модели имеют следующий вид:

P/B,M/B, HS = Hqj-* a,jln hg + ajjlnhj + a^jOg + a4;j01 +

+ a5j Hu + a6y/v, J=1,4 ■ (5.1)

где: 11q - толщина полосы перед клетью; h] - толгдаа полосы за клетью Oq - удельное заднее натяжение полоса; о, - удельное переднее натяжение; Нп - толщина подката, V -скорость полосы на выходе из клети; a0í"a6i ~ «официанты идентификации; 3 - индекс клоти.

Для щюверки возможности идентификации .коэффициентов передачи

этих моделей на осно-эд измерений'процесса, исследованы корреляционные связи между параметрами-аргументами, входящими в уравнение (5.1) и гипотеза нормальности распределения зависимых переменных..

- Установлено, что корреляция наблюдается между входной толщиной и задним натчкением (1-4 клети, П=0.59...0.93), выходной толщиной и выходным натяжением (2 и 3 клети, R=0.63...0.82), между входной и выходной толщинами (4 кл., Я=0.57".. .0.95). Наличие атих корреляционных связей определяется взаимодействием клетей непрерывного стана друг с другом через прокатываемую полосу. Для четвертой клети наблюдается корреляционная связь (П=С.49...0.839> мевду входной толщиной я скоростью, усиливаемая работой САРН.

Гипотеза нормальности распределения усилил, момента и опережения (проверка производилась на И7 рулонах 29 плавок ИЗГС) выполняется в 92 % случаев уж« к моменту скончания прокатки первого рулона плавки (п=б1-94), к моменту окончания прокатки 2-оГп рулона - в 98.3 % случаев (п=123-182), а к моменту окончания прокатки 3-его рулона - практически для ЮТ % всех исследованных случаев.

Для расчета передаточных коэффициентов моделей очага дефдрмяцин в темпе с технологическим процессом, предложен и реализован яа УБМ .стана двухпроходаый алгоритм идентификации, исгюльзущий метод линейного преобразования переменных, расчет передаточных ха°Мицивнтов производится.индивидуально для каждой клоти стана. По окомппи« прокатки рулонов данного класса, коэффициенты идентификации сохраняются на магнитном дном?.

OKcmiyai aiiHrf системы ицентифнкации показала, что' о&данаотройк& сгаткоткчесмх моделей про-екает аа 3-4 рулона плавки. Лалее' хоэффиг циинты удвитфикшшн меняется незначительно. Коэффициенты множественной корреляция уравнения (5.1) в реальных условиях прокатки ИЗТО из-инчаютея от 0.60 до 0.97. Средние ошибки прогноза я а . первый j-улон, ссктлняот по усилию 4.5 %, но моменту дрокатки-5.8 В дальнейшем.

ошибка прогноза монотонно сдакаэтсн до 1.5 - ''.5 % и менее.

/¿ля обеспечения точности показаний радийизотопьых толщиномеров стана в- условиях холодной прокатки ИЭТС, предложен и реализован способ автоматизированного расчета поправки (кода сплава), зависящей от химсостава ¡» температуры нормалкзационного отжига. Погрешность автоматизированного способа настройки толщиномеров стана составляет но более 2 шм.

При прокатке ИЗТС необходим точный выбор моивалковкх зазоров клети. С этой полью в работе получено Дьа аналитических уравнения для определения начальшл меквалковых зазоров клети. Они учитывает различные условия деформации кдати на линейном и нелинейном участках ее нагружения, фактическую ветчину модуля жесткости клети без полосы к модуль жесткости клети под полосой прокатыааэмой игаринн.

6.' НЕКОТОРЫЕ АСПЕКТЫ ОПТИШВДСГО ЬЫБОРЛ РЕША ПРОКАТОМ ЮТО 2-4 ГРУПП ЛЕГИРОВАНИЯ.

Подсистема оперативного расчета режимов прокатки И5ТС на четы-•рехклетьоБом - стане 1-+00 насчитывает 6 стратегий. В диссертационной работе расчлатрчсается две из них. •''

По первому способу расчет режимных параметров прогресса прокатки произведи гея, длл заданной максимальной скорости прокатки, по критерию, минимизации иеравломерностей. распределения вытяжек по ширине полосы во всех клетях сына. Для данного Случая критерий оптимизации записывается в виде:

4 - : ■ 2 2

ф0 1 XV - арй1<1 - е,Би) (В/т,).] - Шп (6.1).

где Оп - поперечная разнотщинность подката; №> - точ,цина подката; .1 - индекс клети; - тол'дкня полосы за клотьй; суммарный 115/1-гиб двух рабочих ьал<оь, учитываются неравномерность упругого сшш-зд&шм рабочих валков под полосой; Мст1 г станочная ирофилироикй рабочих вблкод; вЦ^ - тепгювач лро}»ишроька рабочих валков; В - щи-

- 15 -

рина прокптньячмой полос»; Т. - длина бочки рабочего валка;

/Автоматическая Формулировка задачи оптимизации сводится ь итерационному решению смоту"ч 4-х линейны* уравнений с 4-мя неизвестным;!, из которых находит 3 м.гадатьевые толщины и максимальную невязку распределения гктягок по ширине полосы в клети 1 (бмах^). при которые достигается мшлгмум Функционала (6.1). Невязка распределения вытяжек по мирике полосы в остальных клотях стана задается иесовыми коаЭДици-ентчма в долях едттщч относительно (б^нх) априорно.

Пршиически ппоиесс поиски оптимального режима холодной прокатки осуществляйся за 3-4 итерации, а затем решается второй э^ап задачи -точная компенсация .¡огяык распределения внтя^ек по ширине прокатываемой ' полосы в клетях о:чна действием изглбч-нротиыдозгПСч валков.

Второй сп "'СоС' вл5ора режима прокатки на .установившейся скорости р^ам-гауется на основе заданных спэпегером стана значений допустимой нагрузки по'мощности глЛочит клетей. Это'! саособ используется при прокатке У'чТС понышунной толщины.

Математическая фор/улировка задачи опгимигзции в этих услориях также сводится.к итерационному решению системы 4-х линейных уравнений о 4-мя неизвестными, из рэдения которой находят 3 мекклетьевые толщи-га и р! счетяух' мощность наиболее загруженной клети. После обеспечения заданных соотношчшА распределения мощности кледай, решается задача ■ выбора максимальной скорости прокатки, с т« чтобы мощность, наиболее з&грухешгой клети находилась в диапазоне 95-97.5 % от мощности е.) привода. Расчет режима прокатки завершается определением про'тивоизгиба по клетям сганг. Решение находится за 2-4 итерации.

7. рата "МЯГКОЙ4 ЗАПРАВКИ.

Высокий уровень предварительного нагруженин клетей при аапраым полос ИЭТО, приводит к искажению по форм переднего конца полосы.

труднчет его задачу в последующие клети, л иногда сопровождается по-порчзоч рабочих валков. Режим заправки с приразгрукенными последними клптьни стана, используемый ранее, обеспечивал длину разнотол-щинного позднего конць полосы до 70-120 м. Поэтому для прокатки ЙЭТС бнл чрел.лоунн и реализован рег.им зянраьки, получивший у цехового пер-сонч.ча НПЯВЯ 19 "МЯГКОЙ'*.

При втом, заправка полосы в стан производится с метг.лкогьш вя-зорими большими, чем это требуется для достижения расчетного режима обжатий. Это позьолячт улучшить процесс захвата и сформировать утол-и»ч'инй »ер'дний конец полосы, устойчивпй к потере гиноской формы. Сокращен'« жч *го длянн достигается тем, что ноле захвата полосы первой клюгим. с интервалом 2-Г> о. корректируется мем?«лковнЙ зазор первой и.и«ти, дня до^тидания толщины полпсы за пор$ой клеть» равной номинальной- Когда передний конец будет захва'ен второй, а затем третьей хцетьк, производится коррекция гчжвялковот зазора клети 2, до расчетной не личины, обо спи чинящей получение оптимально рассчитанной толщины за зт-1й клетью. 8люм, после зчхнате полосы четнертой клетью корректируется межвалковый зазор клети 3, н после захвата полосы моталкой - меьналковнй зазор клети Для дополнительного снижения усилия анпрчвки используется заправка с повышенным уровнем межклетьевчх натяжений и'нотнкения на моталке. Компенсация оставшийся часта прогибе валков, »»чзвзнкчн несовпадением усилий заправки и установиинегс!« процессе, достигается действием протиеоизгиба в каждой клети стана,

Эмпирически лы..ь> установлено, что для устойчивой заправки, меж-валчовьй яазор кнкдой последующей клети должен корректироваться на

келичичу равную или на 7-12 % большую, чем коррекция межвалкового за*

зоря предедушей клети. Коррекция меквалковнх зазороч от 0.4 до 0.6 мм янзыеччт при работающей СДРН изменение меяклетьнвих натяжений от 20 до по КГГ, » время стабилизации САРК межклетьевнх натяжений составляет

от 3 по Г> с.

Тнкмм , изм^ч^ние мрхвалкоьых зазоров в троц^ "се запран-

ки, ¡фактически не влияет ля стабильность процесса, однако не 20-"7 м позволяет уменьшить ялину лекондиционного переднего конца полосы, улучшить условия .-«хвата полос, обеспечить возможность получения при заправке номинальных толдин по стяну и уменьшить броски заправочного токе на двигатели главное прннодя ст^на.

С 1938 годя способ "мягкой" запривки находится б промышленной ьксилуатации на четнрехклетьевим стане 1400 ГОЖ.

3. РАЗРАБОТКА ПОДСЙЯЯМ К0>ФЕ:К'-АЦйИ CKnF0CTr¡.-,rn >WKKTA.

Поцсйочвмч юидочь^'фч »T'fenT» "скпроом" при^начна-'ч.-, для скоростной стабилизации ьы/удчсй «олв^нн »iw-cs за к«*исй кд-'Тьч ц на выходе 4ernpn.'K.v'-',,b>íH(.i:o о^ача 400 «а ыер^ходянч р^лима»: нго работы. Она р»кйпм«домг «a 'Ja-íe угу пчаич, конц^Р-рал'^з ряода-ьы:-ода и рям;чгр,уемых автоматах згирядоицю ruifw«^'« устрийсгнем* к-ч-гий (ПАУ ГНУ). Система Бочдийстиу^т на илмчнвние тчнишловых swopos» к-к— тей ьрл разгоне и тормотюнич стана.

Л'М Скор'';ткой" коррекции межьялкоь-яч} -зазора клети используется зависимость A3 = (рр-р; P)-/v. гд« A3-коррекция на дедоно.ФА относительного полокенчн ГНУ клечм; р-кдоренчоо усми* прокатки; V - линейная скорость вращения рабочих валков кмти, р0 и р, -скоростной коррекции.

Расчет Oq и р. производ-тсч индцьядуальио для какдой кле^и

стана, :-ачем очи передаются на ПАУ ГНУ, ноторн« осучрсгвляч~ гл-посредственную коррекции ме^алкочнх зазором к.»мгей при прокатке. При расчете эти* коэффициентов у«йткна«1ся тпенче законы и^-'н^нин га-щинк МИО.ЯЯЧЧХ кяшьвР в ТЭТ оплрннх ьчлкль, полученные ь ходе илшь-

■ -У-;" '8

•гелыюго режима, коэффициенты идентификации зависимостей для опредо- -ления коэффициента трения, рассчитанные подсистемой идентификации коэффициента трения и средние параметры процесса, оафиксироватшв гам при,прокатке группы рулонов ГОТО одного класса.

Отслеживая изменения скоростного тренда коэффициента трения в клетях стана, подсистема непрерывно уточняет коэффициенты скоростной коррекции межвалкоьых вазороь клетей, Самонастройка 1юдсисте?^ы осуществляется за 2-3 рулона," ь дальнейшем коэффициенты р0 и р1 изменяются незначительно.

' Подсистема компенса1ЬШ скоростного эффекта позволяет зниэить прэдольну*» разнотолцанность участков полос, прокатанных на переходных рокимах. работы стана. до 8-?0 мкм. при номинальной, 'кмпцине полоса 0.5 .ли; С 1990 г. она находится в промушленно.й эксплуатации.

■ 9.' СОЗДАКИК АВТ0МАТКЗ'Л?0ВЛНК01/! СИСТЕМЫ ПРОтаИРОйАШ! РЙШОВ ХОЛОДНОЙ ПРОКИШ К РАСЧЕТА НХСТРОЕЧШХ ПАРАМЕТРОВ .СТАНА.

Система реализована на 2-х УЕМ типа "Зо1г.г 164.0". Она связана с локальными систомзми управления станом (САРН, САРС, С/'ГТ, уопвщкоме-рами и'ИАУ ОТ) через.2 концентратора ввода-вшюдч тина' ЛРР-315 и Функционирует в режиме предварительной настройки стона с каналом коррекции! на гидронаисймиг.'о устройства клетеП.

Программно система выполнена в виде трех отдельных задач: задачи идентификации, яндачи расчета оптимального .рекима прокатки'и настройки отана, вспомогательной задачи управления монитором и файловой структурой АСНН.

^сходными данными для расчета является: ширина полосы, толщина подхаул, конечнпч толщина полосы, химсостав, температура и скорость №>;*'г.{|из«ц1юнного отжиги (если таковой проиукдалси), температура конца прокатки, темперятурс» конца смотки (если по ним имеется ннфср-

мацця в системе), класс Прокатки, ограничений" »я- максимальную око. рость прокатки, диашетри рабочих и опорных вчлков, длина ч глубина скосом на опорных маяках, модули ¡¡»сткооти рабочих клетей, значения точек калибровки, коайшщвнты закона всплытия опорных валков н ГШ", длина полоса, прокатанная на рябочих палках клетей 1--4 с момента их перевалки и нсадер стратегии расчета. Расчет оптимального режима холодной прокатки производится с использованием критериев: миниьмяации коррекций па '•ДгЯ стана, минимизации невязок, в распределении вытяжек по шрт- полосы по клетям стана, по оадшюму оператором распределению мощностей клетей и заданному распределению усилий.

АСЖ выполыьт расчет дважды на кэадый. рулон: при посадке на те-.чочку розмлт-тятелг (предварительный) и перед окончанием прокатки предыдущего рулона (окончательный). Результаты расчета индицируются оператору цьнтралысго поста управления стоном. При посадке рулоиа т бцр'""ан разматньателя рассчитанные- УБМ уставки распределяются н* .чо-кн.к-чичв системы унрпшк-ния сткюм.. По время ирокйтки предедущего рулона ТОМ уточняет !-'оя.1г[«цивиты идентификации моделей используемых н системе, которые затем используются для расчетов но п^следущяй ру-

Гл&ыле 'преимущество системы - сокращенна длины некондиционных концов полосы-. Очо реализуется точным расчётом Каотроочк:»х ийрим^т-рсв, гчГ-чс.'Мчичйюад гри эапраькв реализации рвкимо «Сжатий не, ус"г<<но-еявиейся скорости (с использованием режима "мягкоЗ" ачпрэвки)'а ом»~ роотеой .от&биладецие* выуодчоЯ «мадам' лошеи 'за каждой клеть» «а »м-реходншх реки\;ах работы/ стана. 'ЩЙ олеепччикввт сокращение длиик рмн<>толщшшх концов три прокатке КЭТС от 49 до 57 м о каждого про-катыранмого рулона или,, н среднем, на 5 кг/т. В октябре 1992 г. очогема едяна в промышленную ячсплу^тэцик».

- 20 -ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. На базе управляющего вычислительного комплекса ччтирохклать-евопо стана 1400 ЩМК, ряэрпО'отана и внедрена ьвтоматизправнньля система проектирования и реализации режимов холодной прокчткь изотропной электротехническом стали 2-4 групп легирования.' В ее состл. входят псдсистг'п;: прогноза ссь^ютиилемая деформации, 1Ц-опк:)за коэффициента трения, расчета роима прокьгкн на рабочей скорости, оперативной иденти11»:кат»и математических моде; 'й, рпсчетп няс,рооччнх параметров, индикации реализации рГ1ссчитанного pojc.ua прока гки и ком/таксации («Кйлуа скоросш.

2. создания подоистоьи прогноза сопротивляниь деформации ИТ5ТС 2-4 групп погированил, >л..кшмш] зкспсримектальннй исслвдриани;-. пластических свойств гор.пс.чат.-щл'ч и нормализованного подката и характера упрочнения 1137С при холодной Дчиор.лаи.пп горячекатаной и нормализованной стали. Кглучеян статистически«» уравнения для расчета сопротавлкгая деформации при холодной прокатке ИЭТО с оодарканмсм 81-0.9-8.3 %, ьклктициб в себя хрмсоотни, темнературно-скоростние наргмзтрн горячей прокатки и норм.игазациогоого отгона.

3. 1? проште::;пшх условиях исследовано влкякиэ пар:.метров про-цвсза холодной прокате! ИЭ1Ч/ 2-1 групп ¿огорьмыия на .»арактер изыо-нания коэффициента трения, при применении эмульсий г технологических смпзок, используемых ив .четнрэхилатьевом стане 14 СО 1Ш.<К. Ирадлохеш математические модули для прогноз?; коэффициента -трония и алгоритм идлт^икпцин их породиточ[шх коеЭДиционтон, » таали с технологическим процессом. Результату исследований использованы при создании подсистем;; щюгноза коэффициента трения..

4. Прьдлокоиа структура статистических моделей пропюза усилия прокат», момента прокатки и опережения полосы, при холодной прокатке ИЭТО. Исследован характер взаимодействия входных и выходных переден-

пах атих кода-яей и предложен алгоритм идентификации их парвдаточних . коэффициентов в условиях взаимной мультиколллнварности входных измерений. Получены уравнв1шя дпя уточненного расчета относительных поло-seiMft гвдронаювдшх устройств клети с учетом нелинейной зоны деформации ¡слети. Разработала и внедрена амортизированная методика расчета лопрапкл (кода сплава); используемой для настройки радийизотогшых толщиномеров стана, при колебаниях химсостава прокатываемой ИЭТС.

5. Для подсистемы расчета оптимальных реиимов холодной прокатки ¡ОТО, разработаны к реализованы две бнстродействуодих методики: по критерии максимального использования мощности приводов ч по критерию минимизации невяски распределения относительной поперечной разяотол-вдпшости по клетям стана.

6. Разработаны антонатизированннэ (с использованием 1'оМ стана» методы: оценки модуля тасткооти рабочих клетей в процессе калибровки, метод оцвтсн модуля г.всткостп рабочих клетей под полосой ня осноье измерений' процесса, метода получения кривых всплытия опорных валков в гагп :! определения могдаости потерь, рассаиззаешх э линиях главшх приводов клетей непрерывного стана.

. 3 рашах подсистемы реализации расчетных ренинов прокатки, разработан и внедрен метод "мягкой" заправки, обеспечивающий получе • кие лрн эалрярко нотчноЯ толщины, путем изменения ыекважоаых впчо-ров при прохождении переднего конца полосы по лшзм стана.

8. Предложены математические завиышости и способ компеноыша * и

Аффекта скорости в условиях прокатки на непрерывном стана, при :!спользоэшш VHJ е {«яме предварительной 'настройки стана. Риполнен-нна разработки легли в основу подсистем компенсации ^{фзкта "скорости" на четир&хклетьевом стано 1400 ШМК.

Основное содернаы!о диссертации опубликовано г сл&дущих рабитах:

1. Влияние параметром горячей прокатки на пласпгчьи'киа снойст! а горячекатаных полос изатрлпной электротехнической стала '¿-к гр/нл гч-

- R2 -

гироваяия./Л.А.Кузнецов, А.П.Долматов, О.Й.Пол.««ов и др.//Девятов совещание по фшике и металловедению электротехнических сталей и сплавов. Тезисы докладов, г. Минск. - 1991. - с. 64-85.

2. Влияние темперятурно-скоростных параметров нормалиаационного отлита на уровень мехсвойотп отожженного подката изотропной электротехнической стали 2-4 груш легировачия./Л.А.Кузнецов, А.П.Долматов и др.//Девятое совещание по физике и металловедении электротехнических сталей и сллавог. Гвздсн докладов, г. Минск. - J991. - с.96-97.

3. Коррекция начальной настройки стана холодной прокатки при колебаниях ' мехсройств подката/Л.А.Кузнецов, М.А.Махлышев, А.П.Долма-тов//Известия вузов. Черная металлургия. - 1989. - ЛИ.- с, 87-90.

4. Статистическое исследование механических свойств горячекатаного подката изотропной электротехнической стали второй груша лаги-рования/А.Ь.Долматов, М.Д.Поляков, О.Н.Ивахненко, М.А.Мехлышеч//Оо-ввршенствованме технологии производства электротехнических сталей и сплавов. - Липецк. - 1987. Часть 2. - с. 23-27.

Б. Освоение технологии холодной прокатки МЭГС 2 грушш легирования т четырвхклегьевом стане t400 ВДМК/В.П.Барятинский, Л.П.Долматов, М.Ю.Поляков//Совершенотвовй1ше технолог^ производства елехтро-.технических стадай и сплавов, «асть 2. - Липецк. - 1987 - о. 20-35.

С. Режим "мягкой заправки" при холодной прокатке изотропной стали на чвтерехклетьевоц стане 1400 ШШК/ А.П.Долматов, М.Ю.Поляков, А.С.Роддугин н др.//Соадртэнствоваюю технологии производства алект-ротвхничеоюа старей и сплавов. - Липецк. - 1987. Часть ?. - с.36-41.

.7. Оптимизация настройки радийизотошшх толщиномеров при холодной прокатке изотропной электротехштаской стали '¿-4 групп логирова-ния/Л.Н.Долматов,' Ы.Ю.Поляков, И.А.Чер!{сров//Соввршенствова1Шв технологии производства »лекгротехнических сталей гг сплавов.. - Липецк. ~ 1947. Часть 2. - о. 42-44.

8. Адаптивный метод настройки четырехклетьввого стака 1400 IDBiK/и.Ю.Полйков, А.П.Долматов, В.А.Громов и др.//Теория у практика *онксмшотойоа прокатки. - Вороне». - 1589. - с. 94-104.