автореферат диссертации по обработке конструкционных материалов в машиностроении, 05.03.05, диссертация на тему:Создание новых технологических процессов и оборудования непрерывных мелкосортных станов, обеспечивших повышение эффективности их работы

АКЦИОНЕРНАЯ ХОЛДИНГОВАЯ КОМПАНИЯ "ВСЕРОССИЙСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ И ПРОЕКТНО-КОНСТРУКТОРСКИЙ ИНСТИТУТ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОГО МАШИНОСТРОЕНИЯ ,<£у ИМ. АКАДЕМИКА А. И. ЦЕЛ И КО ВА"

р-5 На правах рукописи

- УДК 621.771.065

I

Кандидат технических наук КУЗЬМЕНКО АНАТОЛИЙ ГРИГОРЬЕВИЧ

СОЗДАНИЕ НОВЫХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ И ОБОРУДОВАНИЯ НЕПРЕРЫВНЫХ МЕЛКОСОРТНЫХ СТАНОВ, ОБЕСПЕЧИВШИХ ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ИХ РАБОТЫ

Специальность 05.03.05 — Процессы и машины обработки

давлением

ДИССЕРТАЦИЯ

в виде научного доклада на соискание ученой степени доктора технических наук

Москва, 1997 г.

Официальные оппоненты:

Доктор технических наук, профессор И.М. Меерович

Доктор технических наук А.Н. Иводитов

Доктор технических наук, профессор A.B. Третьяков

Ведущее предприятие — Западно-Сибирский металлургический

комбинат

Защита состоится июня 1997 г. в II00 часов

на заседании диссертационного Совета Д. 134.01.01 по присуждению ученой степени доктора технических наук в АХК "Всероссийский научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт металлургического машиностроения им. академика А.И. Целикова" Адрес: 109428, Москва, Рязанский проспект, 8а, тел. 174-37-26

С диссертацией в виде научного доклада можно ознакомиться в научно-технической библиотеке АХК "ВНИИМЕТМАШ"

Диссертация в виде научного доклада разослана "0%& мая 1997 г.

Ученый секретарь диссертационного Совета, кандидат технических наук, Старший научный сотрудник

К^Щ . В.Г.Дрощ

<г

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Научно-технический прогресс в сортопрокатном производстве базируется на разработке и освоении новых технологических процессов и высокоэффективного оборудования.

Технико-экономические показатели современных непрерывных мелкосортных станов (НМС) определяются двумя критериями: производительностью и качеством готового проката.

На современном этапе развития при работе в рыночных условиях доминирующим фактором для НМС является качество готового проката. При снижающемся производстве качество является основным фактором, обеспечивающим рентабельность НМС.

В сортопрокатном производстве, наряду с традиционными и достаточно хорошо изученными и решенными вопросами повышения точности геометрических размеров поперечного сечения проката, на повестку дня встал вопрос увеличения выхода годного мерного проката..

Потребители мелкосортной стали — машиностроительный комплекс, стройиндустрия и др. стали более жестко регламентировать требования к длине проката, что обусловлено стремлением к снижению расхода металла в машинах и строительных конструкциях.

Сортовой прокат поставляется потребителю мерной (строго регламентированной ГОСТом) и нормальной (немерной) длины.

Проблема увеличения выхода мерного проката наиболее остро стоит при производстве сортовых профилей мелкого сечения (до 350 мм2). При сложившихся технологии производства, компоновке, составе и конструкции оборудования высокоскоростных (V = = 15,0-Ы8,0 м/с) НМС выход мерного проката в прутках на них составляет 75—80 %. В связи с тем, что цена на немерный прокат значительно ниже, чем на мерный, это обуславливает снижение экономических показателей работы станов.

Очевидно, что решение задачи увеличения выхода мерного проката на НМС является актуальной научно-технической проблемой, требующей: комплексного исследования и анализа технологического процесса и оборудования НМС, как объекта производящего прокат в прутках мерной длины; разработки комплекса требований к технологии и конструкции оборудования, определяющих выход мерного проката; создания и промышленного освоения новых технических решений, повышающих эффективность НМС. Решению этой проблемы посвящена настоящая работа.

Цель работы. Первой целью является теоретическое и экспериментальное обоснование концепции комплексной реконструкции НМС, обеспечивающей увеличение выхода мерного проката в прутках.

Второй целью является — создание и промышленное внедрение новых технологических решений и конструкций оборудования, реализующих узловые вопросы этой концепции, а, именно:

— стабилизации (выравнивания) сечения раската по длине при прокатке, точного прогнозирования длины раската и его рационального раскроя на летучих ножницах;

— оптимизации и управления процессами транспортирования и торможения (в том числе и принудительного) горячекатаных и термически упрочненных полос на участке летучие ножницы—реечный: холодильник;

— точной укладки полос на холодильник, их торцовки (подравнивания) по передним (задним) концам;

— организации оптимальных планов безотходного раскроя пакетов проката на мерные товарные длины на стационарных ножницах, эффективного транспортирования пачек прутков при уборке и отделке.

Научная новизна работы:

— Разработана новая методология исследования и анализа работы НМС как технологического комплекса по производству мерного проката в прутках, базирующаяся на дифференцированном (блочном) подходе к формированию требований к технологии и оборудованию стана против хода производственного процесса от готового прутка, оговоренного заказом, к передельным операциям.

Блоки передельных технологических операций разграничиваются по признаку отсутствия обратной управляющей и корректирующей связи от последующей к предыдущей технологической операции. НМС рассмотрен как четырехблочная система:

1) мерный пруток—пакет полос (участок стационарные ножницы —отводящий рольганг);

2) пакет полос—прокатанная полоса (участок реечный холодильник—приемный рольганг);

3) прокатанная полоса—раскат (участок летучие ножницы— прокатный стан);

4) раскат—заготовка (участок прокатный стан—нагревательная печь—НЗС).

— Теоретически обоснован новый принцип стабилизации сечения проката по длине, что повышает точность прогнозирования длины и

скорости раската на выходе стана, следовательно, точность его раскроя на летучих ножницах.

— Разработан новый алгоритм прогнозирования длины и равномерного раскроя раската на летучих ножницах.

— Разработана методика расчета технологических и конструкционных параметров многосекционных рольгангов для поштучного транспортирования горячекатаных и термоупрочненных полос на участке летучие ножницы—клапанный сбрасыватель холодильника.

— Разработана методика расчета технологических и конструктивных параметров машин и устройств электромагнитного принудительного торможения, укладки и фиксированной остановки прокатанных полос на клапанных сбрасывателях реечных холодильников.

— Получена уточненная зависимость коэффициента трения при свободном торможении проката на клапанном сбрасывателе в функции скорости (0-^20 м/с), температуры и марки стали.

Практическая ценность и реализация результатов работы в. промышленности. Разработаны и освоены на НМС 250-1 и 4 и НПС 250-3 Криворожского металлургического комбината (КМК) новые способы и системы стабилизации сечения раската по длине, позволившие уменьшить в 2—3 раза разноширинность, следовательно стабилизировать длину и скорость раската на выходе из стана.

Разработана и внедрена на НМС 250 - 4 и5 КМК и 250-1 ЗападноСибирского металлургического комбината (ЗСМК) надежная система равномерного раскроя раската на двухбарабанных летучих ножницах и управления клапанным сбрасывателем.

Разработаны и широко внедрены новые конструкции клапанных сбрасывателей проката с водоохлаждаемой продольной тягой, с системами регулирования длины и безаварийного разделения смежных полос НМС 250-1, 2, 3, 4 и 5 КМК, 320 Белорусского металлургического комбината (БМЗ), 320 завода "Серп и Молот".

Созданы и широко освоены в производстве НМС 250-1 и 2 ЗСМК, 250-1, 3, 4 и 5 КМК новые (более 10 разновидностей) конструкции высокоэффективных устройств электромагнитного принудительного торможения и укладки полос на реечный холодильник, позволившие увеличить скорости прокатки и выход мерного проката на этих станах.

Созданы и внедрены на НМС 250-4 и 5 КМК, 320 металлургического завода г. Мишнольц, Венгрия, 250-1 и 2 ЗСМК, 320 БМЗ специальные электромагнитные рольганги с системой оперативного регулирования для транспортирования сортового проката: поштучного

на участке летучие ножницы—термоустановка—клапанный сбрасыватель; поштучного на подравнивающих рольгангах реечных холодильников; пакетов полос на участке отводящий рольганг —ножницы холодной мерной резки.

Комплексное решение задачи увеличения выхода мерного проката осуществлено при техническом перевооружении НМС 250-2 ЗСМК и 250-5 КМК, на которых внедрены и освоены технические решения, разработанные автором или при его участии, а именно: способ и система стабилизации сечения (скорости и длины) раската на выходе из стана; система прогнозирования длины и равномерного раскроя раската на летучих ножницах (для ножниц с пропуском реза и с запуском на рез); клапанный сбрасыватель с водоохлаждаемой продольной тягой; электромагнитные устройства для принудительного торможения и точной укладки прокатанных полос на холодильник; подравнивающий рольганг с системой тянущих электромагнитных роликов; электромагнитный отводящий рольганг. Такой блочный подход к реконструкции позволил достичь на этих станах повышения скоростей прокатки на 1—2,5 м/с и увеличения выхода мерного товарного проката в прутках на 6-12 %.

Апробация работы. Материалы и результаты диссертации доложены и обсуждены на:

— III Всесоюзной научно-технической конференции "Теоретические проблемы прокатного производства", г. Днепропетровск, 1980 г.;

— Всесоюзной научно-технической конференции "Проблемы термической и термомеханической обработки стали", г. Днепропетровск, 1981 г.;

— региональной научно-технической конференции "Новые технологические процессы и оборудования сортопрокатного производства", г. Свердловск, 1983 г.;

— Московском городском совете ВОИР, г. Москва, 1989 г.;

— На НТС Министерства тяжелого, энергетического и транспортного машиностроения СССР, г. Москва, 1989 г.

Публикации. Материалы диссертации опубликованы в 5 монографиях, 16 статьях и 38 авторских свидетельствах и патентах.

1. НЕПРЕРЫВНЫЙ МЕЛКОСОРТНЫЙ СТАН КАК ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС ПО ПРОИЗВОДСТВУ МЕРНОГО ПРОКАТА И КОНЦЕПЦИИ ЕГО ТЕХНИЧЕСКОГО ПЕРЕВООРУЖЕНИЯ

1.1. Методология исследования и анализа работы НМС как объекта производства мерного проката

Технологический процесс производства мерного пруткового проката на непрерывном стане характеризуется многостадийностью и многофакторностью [1]. Он представляет собой набор технологических операций по последовательному преобразованию проката из одной формы в другую: заготовка—раскат—полоса—пакет полос—пачка прутков мерной или немерной длины. Особенность каждой из следующих одна за другой операций состоит в том, что ее результаты в значительной мере зависят от результатов предыдущей операции при отсутствии обратного влияния. Иначе говоря, каждая технологическая операция вносит свой "вклад" в долю немерного проката по стану в целом вследствие ее нерациональной организации, нестабильной работы и конструктивных недостатков оборудования, усугубляя при этом, а не исправляя, нежелательные результаты предыдущих операций.

Таким образом, выход мерной продукции оказывается функционально связанным со структурой всего технологического процесса на стане, а также с возможностями оборудования и режимами его работы. Задача увеличения выпуска мерной продукции может быть решена при условии раскрытия форм и количественных показателей этих связей.

Методологическую основу исследования составляет анализ процесса в соответствии с формализованной структурной схемой стана (рис.1), на которой он представлен в виде четырех технологических блоков: "стационарные ножницы—отводящий рольганг", " реечный холодильник—приемный рольганг", "летучие ножницы—прокатный стан", "нагревательная печь—НЗС". На рис.1 представлено влияние каждого технологического блока на показатель выхода мерного проката. Такой подход является удобным по ряду причин. Во-первых, в одном технологическом блоке объединяется относительно большое количество единиц оборудования, работу которого можно анализировать с общих позиций, а именно с учетом его роли в результатах обработки проката конкретной формы: мерный пруток—пакет полос—полоса—раскат-заготовка. Во-вторых, анализировать работу технологических блоков

15

12

а

о х а

к а.

• Нестабильность координаты торца

полосы перед торможением

• Нестабильность скорости полос перед торможением

• Непостоянство коэффициента

торможения

• Нестабильность работы оборудования холодильника

• Непостоянство размеров (длины площади сечения) заготовки

• Неточность прогнозирования длины раската

• Применяемый способ раскроя

(раскройный план)

• Нестабильность вьггяжки по длине

раската • Дискретность порезки на ножницах постоянного вращения

НЗС—нагревательная печь

Прокатный стан-летучие ножницы

Приемный рольганг—реечный холодильник

• Взаимное смещение полос при перемещении пакета • "Отскок" пакета после удара об упор

Отводящий рольганг—НХР

!

ЧЗЩ8~ф Ьиоии Щущрро

Рис. 1. Составляющие потерь мерного проката на НМС 6

можно не только автономно, но и против хода технологического процесса, что является методически правильным и удобным. Этот прием позволяет предъявлять требования к работе оборудования каждого технологического блока, исходя из идеального конечного результата, добиваясь всякий раз уменьшения доли немерного проката.

1.2. Технологический блок "отводящий рольганг—стационарные

ножницы"

Для получения максимального выхода мерного проката "идеальным" пакетом следует считать такой, в котором все без исключения полосы сторцованы, кратны заказной длине прутка, качество торцов полос соответствует требованиям ГОСТа, при перемещении отводящим рольгангом холодильника не смещаются относительно друг друга и устанавливаются для порезки на стационарных ножницах так, чтобы длины прутков в первой и всех очередных пачках были одинаковыми. Так как пакет всегда "неидеальный", то количество мерного проката, которое удается реально выделить из пакета полос, оказывается зависящим от большого числа непостоянных факторов: продольного смещения (разброса) торцов полос после их остановки в конце фазы сброса на холодильник, длин полос в пакете, координаты передвижного упора, точности остановки пакета на стационарных ножницах для порезки, заданных ограничений на процентное содержание немерного проката в итоговых результатах процесса порезки пакета (заданный показатель сортности) и др.

Оценка предельных возможностей рассматриваемого блока в интересующем нас аспекте выхода мерной продукции может быть проведена в предположении, что длина всех полос в пакете одинакова и с учетом длины /м мерного прутка, числа к кратностей, величины 8 разброса, а также интервала я. длин немерных прутков допускаемой сортности составляет

/п = А/ + 8 + 20,. (1)

В этом случае потери мерного проката определяются выражением

^п ак. — . Ю0% (2)

'п

и достигают, например, для самого трудоемкого профиля диаметром 10 мм 5% (при 5 =2 м, а. = 1,5 м, /п = 100 м). Очевидно, что уменьшение потерь возможно при условии сокращения разброса 8 и обеспечения

кратности длины полос длине мерного прутка, т.е. 1п = к!^ В реальных условиях, когда длины полос в пакете различаются, разброс определяется двумя независимыми случайными составляющими: отклонением пути торможения полос и колебаниями их длины, которые являются результатом работы предшествующих технологических блоков. В этом случае появляется дополнительная возможность сокращения потерь путем перераспределения разброса между началом и концом пакета, а, следовательно, должна быть поставлена задача поиска оптимальной конфигурации пакета.

Практика работы участка стационарных ножниц показывает, что даже в случае "идеальной" торцовки полос в пакете перед началом транспортирования, конфигурация пакета, установленного на рез, будет нарушена. Установлено, что в процессе транспортирования полосы в средней части пакета совершают перемещение меньшее, чем перемещение полос по бокам пакета. Продольный сдвиг боковых и средних полос достигает 0,4 м, а его характер повторяет форму образующей бочки роликов, которая в средней части изношена обычно больше, чем по краям.

Установлено также, что при транспортировании может возникать проскальзывание полос по роликам рольганга. Исследование особенностей процесса транспортирования пакета позволило определить условие его возникновения. Доказано, что проскальзование обусловлено значением некоторого параметра а = /п//0, названного параметром пакета и характеризующего отношение приведенной к ролику рольганга массы проката Jn к моменту инерции вращающихся масс ролика /0. Проскальзывание возникает при значениях а меньше критического [5]

МЛ -

(3)

где Мп — пусковой момент привода, /? — радиус роликов, ц —коэффициент трения, £ — ускорение силы тяжести. Очевидно, что наиболее критичным является транспортирование "легких" пакетов, которые обычно образуются в конце порезки очередной партии (плавки) металла.

Дополнительные потери мерного проката возникают также вследствие динамического "отскока" пакета при его ударе об упор.

Эти два фактора определяют необходимость разработки специализированного оборудования, способного обеспечить стабильное транспортирование пакета с регулируемым ускорением и его точную остановку на упоре.

1.3. Технологический блок "приемный рольганг—реечный холодильник"

Разброс полос в пакете, поступающем на ножницы холодной резки, обусловлен с одной стороны колебаниями их длины и некратностью ее длине мерного прутка, а с другой — неточной укладкой полос на холодильник. Выдвигая требования к технологии и работе оборудования на приемной стороне холодильника, следует исключить из рассмотрения первую группу причин, поскольку они связаны с технологией раскроя на летучих ножницах и их последствия не могут быть скомпенсированы работой оборудования на рассматриваемом участке.

Основанием для выработки концепции ощутимого снижения потерь мерного проката на холодильнике за счет точного позиционирования полос на его настиле стали результаты теоретического анализа процесса торможения [1, 7, 12, 19]. Предпосылкой для такого анализа стало проведенное автором широкомасштабное исследование коэффициента трения при торможении [8, 21], позволившее предложить для расчетов экспериментальную зависимость (рис. 2)

ц = 1,67 С (4)

работающую в диапазоне скоростей К0= 5-^20 м/с, где С — параметр, зависящий от материала и температуры полосы, а также преобразованную зависимость [5] для диапазона У0 = 0-^-20 м/с

ц = В(Г0 + Д)^5, (5)

где В и И — экспериментальные коэффициенты.

Ц

Рис. 2. Зависимости коэффициента трения от скорости скольжения при торможении: / — для малых, 2 — для больших скоростей по формуле (4), 3 — преобразованная зависимость по формуле (5)

0,5

0,4

0,3

\\

ЧЧ- ■ 1

\\ /2

3

10

15 20 м/с

При анализе [5] точности укладки полос на холодильник использованы дифференциальные уравнения движения полосы в трех фазах торможения с учетом конструктивных параметров клапанного сбрасы-вателяи и зависимости (4). Точность остановки горячекатаных и термо-упрочненных полос оценивалась путем определения чувствительности тормозного пути к влияющим технологическим параметрам.

Анализ составляющих дисперсии о2[5"т] при свободном торможении показал, что наиболее значимыми являются начальная скорость полос У0 перед торможением (54%), коэффициент трения р. (31%) и инерционность механизма сбрасывателя х (временная задержка от момента выдачи команды на включение сбрасывателя до момента вхождения тормозных поверхностей клапанов в контакт с полосой) (15%).

+ + (6,

При принудительном торможении к перечисленным факторам добавляется длина полос /п, учитываемая в выражении (6) слагаемым

-^г^ сг2[/п]. Причем влияние этих факторов на дисперсию тормозного

пути распределяется соответственно 8%, 82% , 8% и 2%.

Опыт эксплуатации НМС и данные экспериментальных исследований [1, 7, 19] показывают, что основная причина нестабильности скорости полос У0, поступающих на клапанный сбрасыватель, состоит в нерациональной настройке скоростного режима транспортирующего рольганга, при которой разгон полосы не успевает завершиться к моменту начала торможения. Рациональная настройка должна обеспечивать комплексное соблюдение двух требований: безаварийного разделения смежных полос на клапанном сбрасывателе и стабилизации скорости полос в начале торможения. При выборе режимов работы транспортирующего оборудования следует учитывать особенности транспортирования термоупрочненных полос, такие как снижение коэффициента трения и наличие гидротранспортирующего эффекта термоустановки.

Нестабильность работы механизмов холодильника связана с образованием люфтовых зазоров в соединительных узлах, тепловым расширением элементов конструкции и другими причинами. Вызванные ими отклонения момента начала торможения составляют от 0,5 до 2% 10

времени инерционности х [5]. Это предопределяет необходимость создания конструкции сбрасывателя, исключающей влияние этих факторов.

Уменьшение разброса полос на холодильнике требует стабилизации или компенсации колебаний коэффициента трения |х путем корректировки момента начала торможения (сброса). При этом следует использовать стратегию сброса полос "по торцу", неоспоримые преимущества которой перед стратегией сброса "по резу" были убедительно доказаны в ряде работ [1, 12, 9]. Особой привлекательностью обладает организация сброса полос на холодильник "по переднему торцу", которая позволяет уменьшить разброс на головной части пакета и существенно упростить выработку раскройного плана мерной резки на стационарных ножницах. Однако, при существующей конструкции клапанных сбрасывателей этот способ при скоростях проката более 10 м/с неосуществим. Его реализация возможна при решении задачи разделения смежных полос в начале торможения.

Особые и чрезвычайно широкие возможности в плане позиционирования полос при укладке на холодильник предоставляет принудительное торможение проката. Его применение обеспечивает значительное (в 1,5—2 раза) сокращение пути торможения, следовательно, увеличение скорости прокатки на 1—2,5 м/с [3, 1, 13, 15, 17]. Однако до последнего времени задача интенсификации торможения рассматривалась в известной степени изолировано от требований увеличения выхода мерного проката. В результате вопрос о месте приложения к полосе дополнительного тормозного усилия был однозначно решен в пользу линии подъемных клапанов сбрасывателя. Заслуживает, между тем, внимания и вариант размещения устройств принудительного торможения в приемном ручье рихтовального желоба (на промежуточных стенках) холодильника, который дает возможность существенного изменения тормозного пути без вмешательства в процесс разделения смежных полос на клапанах.

Стремление к точной укладке полос не исключает использование подравнивающего рольганга на холодильнике [9].

1.4. Технологический блок "прокатный стан—летучие ножницы"

Доминирующее влияние на точность раскроя оказывает длина раската /р, образующаяся на выходе чистовой клети стана. Случайный характер /рв основном определяет потери мерной продукции на рассматриваемом участке. В свою очередь длина раската зависит от длины

заготовки Ьз, площади ее поперечного сечения Гз и геометрических размеров (сечения) готового профиля /п. Отношение двух последних величин характеризует коэффициент вытяжки А, проката на стане, а распределение случайной величины / определяется произведением случайных величин

1Р = и, О)

Колеблемость длины раската оценена расчетным путем по значениям статистических параметров (математическому ожиданию Щх], среднему квадратическому отклонению о[х] и границам размаха колебаний Л[х]), характеризующих колеблемость влияющих факторов (табл. 1). Данные были получены в результате замеров представительной выборки заготовок на НЗС-1 комбината "Криворожсталь". Здесь же приведены параметры нормального распределения сечения готового проката и вытяжки для профиля диаметром 10 мм, а также вычисленные в соответствии с методикой работы [5] параметры распределения длины раскатов наиболее мелких профилеразмеров.

Таблица 1

Статистические параметры размеров заготовки и проката

Влияющий фактор лад с[х) ад

Длина заготовки ¿з Площадь сечения заготовки Площадь сечения проката Рп Коэффициент вытяжки X 11,275 м 6346 мм2 63,6 мм2 99,78 0,41 м 189,2 мм2 1,88 мм2 4,19 1,55 м 1135,2 мм2 11,28 мм2 25,14

Длина раската / 0 10 мм 0 12 мм 0 14 мм 938,08 м 649,1 м 475,8 м 25,68 м 17,77 м 13,10 м 154,1 м 106,63 м 78,16 м

Обращает на себя внимание, что в отличие от параметров заготовки, повлиять на которые можно только соответствующими мероприятиями на непрерывно-заготовочном стане, вытяжка в значительной степени является результатом собственно процесса прокатки на НМС и ее стабилизация способна существенно уменьшить колебания длины раската. В связи с этим приоритетное значение приобретает проблема создания и внедрения в производство эффективных методов стабилизации сечения готового профиля по длине.

Существенное негативное влияние на потери мерного проката оказывает операция раскроя раската на полосы.

Известны три технологических требования к построению раскройных планов [1,5, 14]. Первое состоит в соблюдении условия крат-

ности длин полос длине готового пруткового проката, второе — в обеспечении максимально возможных значений длин этих полос, третье — в ограничении снизу длины концевой (последней) полосы. Эти требования в различной степени удовлетворяются в известных способах раскроя: равномерном, ступенчатом, по уставке и на крат.

Анализ известных способов раскроя с использованием показателя

выхода немерного проката ураск по формуле [5, 6] ^ = (8)

141 /=1 *р |

где V. — суммарная немерная обрезь на /-том раскате длиной / , М — количество раскатов, выбранное из условия статистической устойчивости результатов, показал, что в общем случае доля немерного проката растет пропорционально длине мерного прутка. Наименьшие потери (до 3%) имеют место при раскрое по уставке.

При раскрое на крат средние потери возрастают до 4%.

Заметно снижается выход мерного проката при равномерном раскрое, где потери достигают 8 % (рис. 3).

При этом доля потерь, обусловленная колебаниями размеров заготовки, составляет 2—3% и фактически соответствует потерям при раскрое по жесткой программе.

— ступенчатом

2. НОВЫЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ РЕШЕНИЯ

И ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ СТАБИЛИЗАЦИИ СЕЧЕНИЯ,

ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ДЛИНЫ И РАСКРОЯ РАСКАТОВ

2.1. Новая концепция построения НМС с раскроем раскатов по жесткой программе

Идеальный результат работы технологического блока "прокатный стан—летучие ножницы" состоит в получении на его выходе полос проката заданных размеров сечения и максимально возможной длины, кратной длине мерного прутка. Достижению такого результата препятствует ряд технологических факторов, часть которых связана с работой собственно рассматриваемого участка, а часть приносится с предыдущих стадий производства. В работе разработан комплекс мероприятий по совершенствованию технологии и оборудования участка, направленный на максимальное удовлетворение требований его эффективной работы.

Ближе других подводит к решению поставленной задачи организация порезки раскатов на летучих ножницах по жесткой программе. Ее применимость, однако, ограничена из-за вероятного появления на концах раскатов коротких полос, что особенно опасно при производстве термически упрочненного металла. Это заставляет изыскивать новые подходы к организации технологического потока на НМС в целом.

Разработан радикальный подход к решению проблемы применимости раскроя по жесткой программе. Он представляет собой новую концепцию построения технологического процесса на выходной стороне НМС, которая предполагает установку дополнительного реечного холодильника для приема укороченных концевых полос [47, 55]. При этом от головной части раската, выходящего из чистовой группы клетей, летучими ножницами отделяются полосы одинаковой максимально допустимой длины, кратной длине мерного прутка. Эти полосы транспортируются подводящим рольгангом к основному холодильнику и перекладываются на его настил. Благодаря тому, что длина полос кратна длине мерного прутка и разброса концов в пакете нет, доля мерных прутков, выкраиваемых из него на стационарных ножницах близка к 100%.

Концевые полосы, образующиеся при порезке раскатов, делятся на мерные или кратные мерным прутки непосредственно летучими ножницами и подаются трайбаппаратом к дополнительному холо-

дильнику, оснащенному барабанным сбрасывателем и подравнивающим рольгангом. Последний немерный пруток, появляющийся на каждой концевой полосе отбраковывается.

Проработаны варианты установки дополнительного холодильника перпендикулярно оси основного [55] и за ним [47].

2.2. Новый подход к применению равномерного раскроя раскатов за счет перехода на мерную заготовку и стабилизации сечения готового профиля

Необходимо отметить, что внедрение предложенного решения на действующих НМС сопряжено со значительными капитальными затратами на их реконструкцию. Поэтому перспективными продолжают оставаться разработки, направленные на сокращение потерь мерного проката в условиях применения равномерной программы раскроя. Эти потери в значительной мере определяются колебаниями длины полос от раската к раскату. Анализ (раздел 1.4) показывает, что при сужении размаха колеблемости длины раската они могут быть существенно (с 8 до 4%) сокращены.

Наиболее радикальной и эффективной мерой в этом направлении является переход НМС на прокатку мерных заготовок, положенный в основу пакета технических предложений ВНИИМЕТМАШ для технологических комплексов НЗС—НМС. Ощутимый эффект от такого перехода возможен лишь в случае применения его в сочетании с целым рядом мер, обеспечивающих высокую точность и стабильность поперечных размеров (сечения) готового профиля [1, 5].

В результате моделирования и экспериментальных исследований точности непрерывной прокатки, доказано отсутствие значимой связи размеров готового мелкосортного профиля с размерами исходной заготовки. При этом сглаживающий эффект непрерывного стана может быть усилен благодаря качественной калибровке валков [2, 16, 20], выбору оптимальной жесткости прокатных клетей [18], установке клетей, конструкция которых позволяет стабилизировать раствор валков [28, 38], а также регулируемому режиму межклетевых натяжений. Отсюда следует, что постоянство длины раскатов может быть обеспечено при стабилизации размеров сечения готового профиля, выкатываемого из заготовок постоянного объема. Таким образом, мерность заготовок следует понимать как равенство их массы. Кратность же длины раската длине мерного прутка обеспечивается при условии учета обрези перед чистовой (промежуточной) группой клетей.

Уменьшение массы заготовки из-за угара металла в нагревательной печи при ритмичной работе стана не превышает 0,5—1,2 %, т.е. его влиянием на длину раската можно пренебречь.

Сказанное предопределило цель проведенного под научным руководством автора исследований точности непрерывной сортовой прокатки [5], итогом которых стала разработка нового метода стабилизации размеров готового проката.

Исследования точности размеров круглой стали диаметром 10 мм показали, что размеры с вероятностью 99,5% находятся в пределах: по высоте 9,92±0,12 мм и ширине 9,81±0,38 мм. Приведенные отклонения высоты почти в три раза меньше отклонений ширины и не выходят из минусового допуска на прокат высокой точности (-0,3; +0,1 мм), тогда как отклонения ширины профиля укладываются только в поле допусков обычной точности (-0,5; +0,3 мм). Таким образом, задача стабилизации сечения сводится на практике к задаче стабилизации ширины проката.

Отсутствие надежных измерителей размеров сортового проката в потоке стана вынуждает изыскивать пути для их косвенного контроля. Экспериментально была установлена тесная корреляционная связь (коэффициент корреляции р = 0,95) горизонтального размера проката с величиной свободно образованной петли металла между черновой и чистовой группами стана.

Правомерность косвенного контроля ширины проката по величине петли (по изменению секундных объемов металла на входе в чистовую группу стана) подтверждена результатами математического моделирования на ЭВМ.

Наиболее эффективным управляющим воздействием на горизонтальный размер проката являются межклетевые натяжения. При этом между рассогласованием скорости вращения смежных клетей в любом из межклетевых промежутков чистовой группы и изменением ширины проката наблюдается зависимость, близкая к линейной, а чувствительность ширины к изменению натяжений в различных промежутках практически одинакова. Так, рассогласование скорости смежных клетей на 0,5% приводит к изменению ширины на 0,1 мм. В то же время наиболее предпочтительным является воздействие через натяжение в последнем межклетевом промежутке, так как в этом случае достаточно корректировать скорость вращения валков одной лишь последней клети и нет необходимости в согласованном изменении скоростей всей группы.

Этот способ стабилизации размеров (сечения) проката по длине

нашел отражение в ряде новых технических решений [34, 36, 41, 44, 45, 42] и реализован на НМС 250-1 и 4 и НПС 250-3 КМК. Отличительной особенностью указанных технических решений является реализация воздействия на рассогласование скоростей Де в межклетевом промежутке чистовой группы пропорционально отклонению петли ДА между черновой и чистовой группой с учетом наличия проката Р в соседней нитке черновой группы

Де = - оДЛ + ЪР, (9)

где а и Ь — коэффициенты пропорциональности, определяемые экспериментально.

Уменьшение отклонений ширины профиля на переднем конце раската, связанных с эффектом заполнения стана, осуществляется путем программного уменьшения натяжений по линейному закону с максимального значения до заданного.

Выравнивание сечения раската по длине приводит не только к стабилизации длины раската, но также и скорости прокатки. Последняя без предложенных мер может изменяться в пределах одного раската на 3—4%, что приводит к колебаниям длины отрезаемых от раската полос. Переменная скорость прокатки является также одним из технологических возмущений, действующих в процессе транспортирования, ликвидация которого способствует ритмичности и качеству работы оборудования приемной стороны холодильника.

2.3. Новый подход к прогнозированию длины раската

Программа раскроя раската органически связана со способом прогнозирования длины раската перед раскроем и в отличие от других станов, где задача построения оптимизированного раскройного плана и задача прогнозирования длины раската могут решаться автономно, на НМС рассматривать их в отрыве друг от друга нельзя.

Анализ точности прогнозирования длины раскатов на НМС [5] подтверждает возможность практического использования трех способов прогнозирования: первого, основанного на гипотезе о соблюдении постоянства секундных объемов металла в клетях, второго — на гипотезе о сохранении значений коэффициента вытяжки при прокатке соседних заготовок и третьего — на гипотезе о постоянстве количества проката между фиксированными сечениями стана. Наибольшую точность прогнозирования обнаружил третий из названных способов, в котором прогнозирование длины раската осуществляется по времени переме-

щения заднего конца через стан. При заполнении стана металлом (или освобождении стана от него) передний (задний) участок проката последовательно проходит очаги деформации всех клетей, но длительность заполнения (освобождения) металлом этих очагов деформации изменяется от заготовки к заготовке по целому ряду нестабильных технологических причин (форма переднего торца проката, температура, динамическое падение скорости валков, изменение натяжений и т.п.). Кроме этого при движении переднего торца проката на аварийных ножницах между группами клетей стана осуществляется зачистка переднего торца, при которой от проката отделяется кусок переменной длины, а иногда и проба длиной порядка 1,0 м. Влияние указанных факторов на время прохождения через стан заднего конца раската исключено.

Статистический анализ значений скорости прокатки и времени перемещения начала и конца заготовки через НМС 250-1 КМК при производстве круга диаметром 10 мм показывает, что для черновой группы время прохождения заднего конца изменяется в среднем на 0,6 с, а для чистовой — на 0,48 с. Соответственно в эквивалентной длине это составляет 1,65 м и 7,2 м.

Сопоставление указанных значений с математическим ожиданием длины раската 940 м, (табл. 1) показывает, что ошибка прогнозирования составляет менее 1 %.

Предложенный способ прогнозирования длины раската использован в системах равномерного раскроя раскатов на летучих ножницах НМС 250-4 и 5 КМК и 250-1 ЗСМК [1, 5, 14].

2.4. Применение ножниц, работающих в режиме запуска на рез

Оснащение многих НМС двухбарабанными летучими ножницами с механизмом пропуска реза предопределило дискретную точность отсчета длины /п полосы

(10)

Ло

где К0 = У„/Уа — коэффициент обгона ножниц (К и К — скорости ножей и проката), — длина развертки барабана ножниц по траектории ножей, N — количество оборотов барабана между смежными резами.

Оператор выбирает коэффициент К0 произвольно из области допустимых значений 1,02—1,12, руководствуясь необходимостью обеспечить качественное разрезание проката (отсутствие загибов или

крючков на торцевых участках смежных полос).

Изменение коэффициента К0 непременно отражается на результатах прогнозирования длины раската и на точности полос по длине. Именно этими особенностями двухбарабанных летучих ножниц с механизмом пропуска реза объясняется тесная связь прогнозирования длины раската с разработкой раскройного плана. Изменением числа N оборотов барабана между смежными резами можно обеспечить только дискретное изменение длин полос на величину пропорциональную развертке барабана ^ Изменение длины полос внутри диапазона дискретности ограничено возможностями допустимого изменения К^.

Таким образом, двухбарабанные летучие ножницы с механизмом пропуска реза не имеют возможности обеспечить кратность /п и /м.

Дискретность порезки увеличивает потери мерного проката на 0,5—1 % (рис. 4). Исключение дискретности возможно при использовании для порезки раската летучих ножниц с запуском на рез. Такой

подход реализован при перевооружении НМС 250-1 и 2 ЗСМК [5]. у,%

8

2ч1 Л чЛ

• д ин 41 1

{.•«"ЧГ

I ,м

10

12

Рис. 4. Зависимость потерь мерного проката от длины мерного прутка при раскрое: 1 — с учетом дискретности; 2 — без учета дискретности по резу

6

3. ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЕ ПРИНУДИТЕЛЬНОЕ ТОРМОЖЕНИЕ И ТОЧНАЯ УКЛАДКЛ ПРОКАТА НА ХОЛОДИЛЬНИКЕ

3.1. Рациональный режим работы приемного рольганга холодильника

Экспериментальное исследование транспортирования полос к холодильнику с использованием метода "магнитных меток " [8, 21] выявило (рис. 5) наличие в процессе движения ряда фаз (разгона от скорости прокатки К0 до скорости второй секции рольганга У2, движение со скоростью У2, разгона до скорости гидротранспортирования Уг, разгона до скорости третьей секции У3, движения со скоростью У3 и торможения) и высокочувствительную сложную функциональную связь процесса с параметрами транспортирующего оборудования.

V, м/с

1 ,_,_11_^

Рис. 5. Экспериментальная тахог-рамма транспортирования полос на приемном рольганге

-р-Г ! >'1 II I 1_1| I |

0

1

Рациональный режим работы приемного рольганга должен обеспечивать окончание разгона полос к моменту начала торможения

'р^.-'о. 00

где / — время разгона от скорости Уп до К3, /с6 — упреждение на включение сбрасывателя. Это требование дополнено условием безаварийного разделения полос на сбрасывателе

(12)

интенсивность

а —

1Ч>1, , _ О - а / л2/2 > /,,

р Зч 2' 0 р' т сб ' 2 '

где — перемещение полосы при разгоне, торможения, и условием продольной устойчивости полос при движении

1 < К2 < К < Къ, (13)

где К2 = У2/Уа, К3 = Уъ/У0, К/У0.

Необходимые для определения рационального скоростного режима качественные зависимости времени / и перемещения 51 от параметров полосы и оборудования получены на математической модели процесса транспортирования, которая была адаптирована к экспериментальным данным.

Основу модели составили дифференциальные уравнения сил Г2,

и действующих па полосу, для различных (|)аз движения, в которых влияние температуры поверхности проката Т° на коэффициент трения учитывалась по формуле

и = (т,;-тл (и)

где р0— базовое значение по формуле (5), Т°— температура конца прокатки, ат— эмпирический коэффициент [8]. Усилие гидротранспортирования рассчитывалось по зависимости, полученной на основании экспериментальных данных

[/r' + ar(Kr-i)]/nr

_ j г ' г f л* г'* 'г —

г_{/г,г при vr<х, (15)

где^' и /"— удельные "тянущие" и "тормозящие" усилия со стороны термоустановки, х — текущая скорость полосы, /м — длина отрезка полосы внутри термоустановки, (хг— эмпирический коэффициент.

Скорость К рассматривалась как неизменный параметр участка транспортирования, определяемый требованиями к структурно-механическим свойствам термоупрочненного проката.

Методом регрессивного анализа по результатам полного факторного эксперимента на модели получены выражения для / и «У вида

(16) (17)

При совместном решении (И), (12), (13) и (16), (17) определены области рационального скоростного режима приемного рольганга (рис. 6). Выбор скоростей секций рольганга внутри этих областей гарантирует выход полос на установившуюся скорость перед началом торможения, т.е. К = const.

'р = в, К + аЛ + + «А + ъКК + + «,> = ь,у, + ь2у2 + v„ + ьь^ + b5v2v3 + b6VJ„ + ьг

к

1,16

Рис. 6. Области оптимального скоростного 1,14 режима приемного рольганга: а — при К0 = 13,2 м/с; б — при К0 = 14,1м/ с; 1 — для /п = 85 м; 2 — для I = 90 м; 3 — для I - 1,08 ~ 100 м.

к.

1,08

1,06

1,01

б

1

ч

1,0 1,04 1,08

1,0 1,04 1,08

К,

3.2. Новые клапанные сбрасыватели (конструкция, расчет, управление)

Как показали исследования [5] и анализ точности остановки полос при торможении на клапанном сбрасывателе (разд. 1.3), одним из основных факторов, влияющих на разброс прокатанных полос на холодильнике является нестабильная инерционность привода клапанного сбрасывателя. Используемые на НМС клапанные сбрасыватели рычажного типа с продольной многозвенной тягой и кулачковым электромеханическим приводом имеют инерционность 1,37-И,52 с, что обуславливает разброс до 2,5 м. Вследствие большой длины продольной тяги (125—175) м и нестабильностью теплового воздействия окружающей среды по ее длине появляются различные по величине и произвольно локализующиеся линейные удлинения (сокращения), обуславливающие нарушение кинематической схемы и нестабильность работы сбрасывателя. Перепад температуры по длине тяги достигает 20°, а ее относительное удлинение до 0,8 мм/м. Для сбрасывателя длиной 175 м максимальное абсолютное удлинение достигает 150 мм.

Предложена и нашла широкое практическое применение (НМС 250-1, 2, 3, 4, 5, КМК, НМС 250 БМЗ) принципиально новая конструкция клапанного сбрасывателя с жесткой водоохлаждаемой полой тягой [42]. Тяга на одном конце имеет кулачковый привод возвратно-поступательного перемещения, а другим связана с устройством порционной подачи охладителя в ее полость. При возвратно-поступательном перемещении тяги вода прокачивается по тяге-трубе, обеспечивая ее равномерное охлаждение по длине.

Разработана методика расчета параметров конструкции кулачкового привода для клапанных сбрасывателей указанной конструкции.

Для организации сброса по "по переднему торцу" при высоких скоростях и значительных колебаниях длины полос разработана и внедрена на НМС 250-5 и 4 КМК конструкция сбрасывателя с регулируемой длиной [50].

Особенность конструкции состоит в том, что группа клапанов в начале холодильника снабжена электромагнитным захватом для удержания их в верхнем нерабочем положении. При этом остальные клапаны работают в обычном режиме.

Наличие электромагнитного захвата позволяет автоматически оперативно вводить и выводить из работы требуемое количество клапанов. Зная координату положения переднего конца первой уложенной полосы, ее длину /, и длину следующей за ней полосы /п (второй,

третьей и т.д.) увеличивают или уменьшают длину сбрасывателя. При этом количество выводимых из работы клапанов определяется выражением

П = (/, - ¡Ж , (18)

где /к — длина клапана.

Эти клапаны обеспечивают надежное разделение (отсечку) заднего и переднего концов смежных полос и точную остановку полос с заданной координатой их передних концов.

Задача надежного разделения смежных полос конструктивно решена за счет упреждающего подъема выносной части клапанного сбрасывателя по отношению к основной. Разработаны и внедрены в производство (НМС 250-5 КМК и 250-1 ЗСМК) две конструкции сбрасывателей такого типа. Конструктивная особенность первой [37] состоит в том, что продольная тяга выполнена двухзвенной, имеет шарнирное соединение, и первое звено снабжено клиновидным копиром ее дополнительного вертикального перемещения со связанными с ней подъемными клапанами.

Вторая [49] снабжена телескопической продольной тягой, внутренняя часть которой, выполненная в виде водоохлаждаемой трубы, связана с первой секцией клапанов, а наружная связана со второй секцией клапанов и имеет возможность продольного смещения относительно внутренней при ее возвратно-поступательном движении. Процесс подъема осуществляется вначале первой секцией, а затем второй.

Для управления клапанным сбрасывателем разработана и используется новая система, учитывающая два основных технологических возмущения: колебания скорости в начале торможения А К и коэффициента трения при торможении Дц[33]. Работа системы основана на корректировке времени включения сбрасывателя в соответствии с зависимостью

дК зг

'сб='а, —АГ|, (19)

Э/ У

где — время задержки при сбросе первой полосы, ¿у и -г^т —

>аз " ' з о 1

частные производные функциональной зависимости /с5 =ЛК,7°), АТ — отклонение температур полосы. Указанная система внедрена на НМС 250-5 и 4 КМК.

3.3. Машины и устройства электромагнитного принудительного торможения и укладки полос на холодильник.

Конструкция, расчет

Для принудительного торможения термически упроченного с прокатного нагрева (феррмагнитного) проката на реечных холодильниках созданы и широко внедрены (НМС 250-1, 4 и 5, КМК, НМС 250-1 и 2 ЗСМК) машины и устройства электромагнитного торможения.

Электромагнитный способ принудительного торможения позволяет решить одновременно задачи интенсификации, оперативно-дистанционного управления и автоматизации процесса торможения проката на холодильниках.

В основе конструкции этих машин и устройств используются специальные тормозные электромагниты, встроенные в подъемные клапаны, или рихтовальные желоба (промежуточные стенки) клапанных сбрасывателей реечных холодильников.

Разработанные электромагнитные устройства для торможения сортового проката по конструкции и принципу работы подразделяются на три группы:

— Устройства, обеспечивающие интенсификацию нормальных контактных сил и коэффициента трения за счет электромагнитного притяжения движущегося проката к опорным тормозным поверхностям [39, 46, 59, 54, 58].

В конструкции устройств этого типа используются как подвижные, встроенные в подъемные клапаны, тормозные электромагниты (рис. 7а, б), так и стационарные тормозные электромагниты, встроенные в рихтовальные желоба (промежуточные стенки) (рис. 1в, г, д) клапанного сбрасывателя.

Принудительное торможение осуществляется на линии подъемных клапанов или на рихтовальных желобах. Прокатанные полосы после интенсивного охлаждения (термоупрочнения) в потоке стана до температуры ниже 723° (точки Кюри), т.е. с ферромагнитными свойствами, подводящим рольгангом поштучно транспортируются на холодильник. По достижении полосой заданного положения относительно холодильника подается сигнал на подъем клапанов (сброс), при этом автоматически включаются встроенные в них тормозные электромагниты. Движущаяся полоса под действием магнитного поля притягивается к полюсам тормозных электромагнитов, этим обеспечивая увеличение нормальных контактных сил трения скольжения и коэффициента трения, т.е. сил торможения.

12 5 4 3 1 2 5 4 3

Рис. 7. Конструкции устройств электромагнитного принудительного торможения: 1 — приемный рольганг; 2 — подъемный клапан; 3 — желоб; 4 — рычаг; 5 — тормозной электромагнит; 6 — немагнитная вставка

Процесс принудительного торможения на стационарных тормозных электромагнитах происходит после подачи проката с клапанов на рихтовальные желоба.

— Комбинированные устройства, обеспечивающие интенсификацию нормальных контактных сил и коэффициента трения скольжения за счет электромагнитного притяжения и одновременно механического прижатия движущегося проката к опорным тормозным поверхностям [22, 25].

В конструкции устройств этого типа используются подвижные, встроенные в подъемные клапаны, тормозные электромагниты и прижимные механические линейки, установленные с зазором над подъемными клапанами (рис. 7е). Разновидностью такого устройства является конструкция с электромагнитными тормозными башмаками (рис. 1ж).

Принудительное торможение осуществляется при подъеме клапанов сбрасывателя за счет механического прижатия движущегося проката башмаками (линейками) к поверхности клапана и его одновременного прижатия к тормозным электромагнитам.

— Устройства, обеспечивающие интенсификацию коэффициента трения (торможения) за счет намагничивания либо тормозных поверхностей [23], либо ферромагнитного проката [56].

Устройство для намагничивания тормозных поверхностей представляет собой [-образную проводку настраивающуюся на профиль проката и установленную на подъемных клапанах, в которую полюсами друг против друга встроены идентичные тормозные электромагниты (рис. 7з).

Второй способ состоит из намагничивания ферромагнитных полос (магнитотвердых) в потоке стана перед подачей на клапанный сбрасыватель.

Основными параметрами при расчете устройств электромагнитного торможения являются: путь 5П и сила <2п принудительного торможения; электромеханические характеристики и конструктивные размеры тормозных элементов (электромагнитов, башмаков и т.д.)

Сила принудительного торможения 0п определяется из выражения

0и = ЛI, = т[{ V*- КДО- Я1] , (20)

где [(К и К — скорость полосы соответственно в начале и конце торможения, м/с; цэ — коэффициент трения скольжения намагниченных поверхностей.

Экспериментально [1,4, 10] установлено увеличение коэффици-

ента торможения в магнитном поле. При идентичных условиях трения скольжения пар стальная опорная поверхность—прокат (удельных нормальных нагрузках, качестве трущихся поверхностей и др.) коэффициент трения для намагниченных поверхностей в 1,5—2 раза выше чем для ненамагниченных (рис. 8). ц

Рис. 8. Зависимость коэффициента торможения от удельных контактных сил 1 — ненамагниченные поверх- 0,3 ности; 2 — намагниченные поверхности. О,1

0,5 1,5 2,5 3,5 рг кг/см2

Это объясняется тем, что на микроуровне поверхности трения соприкасаются большим количеством выступов. При скольжении намагниченных поверхностей происходит деформация магнитного поля, между выступами появляются помимо нормальных тангенциальные составляющие магнитного поля, увеличивающие силу трения скольжения.

Предельная нормальная сила при торможении круглых профилей из условия устойчивости поверхности проката механическому, тепловому и другим видам износа и разрушениям, вызывающим ухудшение его качества [ 1, 11, 26]

[ок]2/</

1 -к! \ + к1 Л

Р<

Ег

0,637

(21)

Длина контактной поверхности тормозного элемента (электромагнитов) с прокатом /

/ =

0,637от(Кп2 - УК2 - 2 <>>£)

1-^т , \

Е, Еп

(22)

где (1— диаметр проката, мм; к., Ет и кш, Еп — коэффициент Пуассона; модуль упругости, кг/мм2 тормозного элемента и проката; [ск] — допустимое напряжение сжатия в контактном слое проката.

В основе конструкции созданных устройств (рис. 7а, в, г, е, ж, з) используются многополюсные тормозные электромагниты с ориентированным магнитным полем вдоль оси проката и щелевые электромаг-

+

ниты с ориентированным магнитным полем в поперечном направлении оси проката (рис. 16, д).

При разработке конструкции тормозных электромагнитов исходили из условия: получения максимальных удельных усилий магнитного притяжения для проката всего сортамента НМС при заданных размерах поперечного сечения электромагнита; обеспечения механической равнопрочности с оборудованием; надежности работы при нагреве от транспортируемого металла до 600° С.

Основными размерами магнитной системы (рис. 9а) многополюсного тормозного электромагнита являются длина полюса Ь и расстояние / между ними. Большие усилия могут быть достигнуты в случае глубокого насыщения проката на межполюсном расстоянии. При этом глубокое насыщение желательно на всех сечениях проката. Ь I ь а I ? — 3 4

N

И-И

----EZb»

tOt

а) 0 ' Й б) 5 б

Рис. 9. Магнитная система и конструкция семиполюсного тормозного электромагнита: 1 — магнитопровод; 2 — катушка возбуждения; 3 — полюс; 4 — немагнитная (ст. Г13) вставка; 5— крышка; 6— клеммная панель.

Функционально размеры / и Ъ связаны выражением

Ь =

(23)

где Впр — магнитная индукция в прокате, Вб/м2; |i0 = 4it • 10 7 — магнитная проницаемость, Вб/Ам; к— h/d ; Нпр — напряженность магнитного поля в прокате, А/и. Формула (23) справедлива при F > Яп /. Для углеродистых сталей принимали Впр = 2 Вб/м2 и Нп = 3 • 104 а/м [4].

В результате приведенных расчетов и физического макетирования разработана оптимизированная под мелко- и среднесортный прокат конструкция семиполюсного тормозного электромагнита (рис. 96). Магнитная система имеет размеры / = Ь = 30 мм. На рис. 10 приведены его электромеханические характеристики.

Рис. 10. Электромеханические характеристики семиполюсного тормозного электромагнита: а — контактная сила магнитного притяжения Р,б— сила трения скольжения <2 в функции площади поперечного сечения проката арматурной стали сечением числа у кривых — сила тока катушки возбуждения, А

Из анализа электромеханических характеристик семиполюсного тормозного электромагнита следует, что для сокращения пути торможения на 50% потребуется 15 таких электромагнитов. Устройства первого поколения (НМС 250-1 ЗСМК, 250-5 КМК) содержат по шесть тормозных электромагнитов встроенных в клапаны и по девять встроенных в стационарные стенки.

Стремление к увеличению удельных тормозных усилий и упрощению конструкции позволило разработать новую конструкцию щелевого тормозного электромагнита (рис. 11а). Особенностью его конструкции является то, что активный магнитный поток направлен поперек оси проката.

Рис. 11. Щелевой тормозной электромагнит а, и его магнитная система б 1 — полюсы; 2 — сердечник; 3 — катушка возбуждения; 4 — немагнитная вставка; 5 — клеммная панель; б —кожух

Тормозное воздействие на прокат в щелевом электромагните происходит в его своеобразном воздушном зазоре — в К-образном желобе. При разработке электромагнита основная трудность связана с расчетом магнитной проводимости в этом зазоре при такой конфигурации магнитопровода (рис. 116) и наличии в нем проката. Для такой конфигурации магнитопровода вычисления проводимостей воздушных зазоров выполнены графическим методом.

Вычислялась проводимость воздушного зазора между поверхностями полюсов N и Для чего все поле разбито на т отдельных трубок индукции (в данном случае т = 37). Точки на поверхностях полюсов соединены линиями, которые образуют граничные поверхности трубок. Линии поля выходят нормально из поверхностей полюсов Ым. Б. Каждая трубка по длине разбивалась на равные части. Линии, соединяющие точки деления, являются эквипотенциальными. Число единичных трубок в каждой трубке индукции п = 6. Длина щелевого электромагнита / на порядок превышает величину минимального расстояния между поверхностями полюсов N и Б, поэтому боковые выпучивания магнитного потока не учтены. Магнитная проводимость воздушного зазора (?80 щелевого электромагнита в отсутствие в нем проката определяется формулой

Аналогично вычисляются магнитные проводимости при наличии в зазоре проката, находящегося на расстоянии 5 от поверхностей полюсов N и 5. По графикам (? = /(5) определяется производная магнитной проводимости сК/5/с18 при 5 = 0. Магнитное усилие притяжения проката к электромагниту расчитывается по формуле

где — падение намагничивающей силы в зазоре, А.

В разработанном щелевом электромагните минимальное расстояние между полосами 7 мм, катушка намотана проводом ПОЖ-700, диаметр провода 1,0 мм, число витков 1160, номинальный ток 1,8 А.

На рис. 12 приведены зависимости контактной силы магнитного притяжения и силы трения скольжения от площади поперечного сечения проката арматурной стали при разных силах тока в катушках возбуждения.

= ^о1т/п'

(24)

Ри = 0,5/? с!С6/с15,

(25)

100 300 Fm, лш2 100 300 Fm, лш2

Рис. 12. Электромеханические характеристики щелевого тормозного электромагнита: а — контактная сила магнитного притяжения Р, б — сила трения скольжения Q, и функции площади поперечного сечения проката арматурной стали; числа у кривых — сила тока катушки возбуждения, А

Вследствие того, что щелевой электромагнит обеспечивает удельное тормозное усилие в 2,5—3,5 раза больше чем семиполюсный он широко использован при реконструкции действующих (НМС 250-13СМК и НМС 250-5 КМК) и создании новых (НМС 250-23СМК, НМС 250-1 и 4 КМК) устройств электромагнитного принудительного торможения проката.

Для осуществления сброса по переднему концу и управления тормозными электромагнитами при фиксированной остановке разработан специальный индуктивный бесконтактный датчик контроля переднего конца ферромагнитного проката [4]. Чувствительная часть датчика представляет нереверсивную щ-образную дифференциально-трансформаторную систему, точность характеристик которой мало зависит от изменения внешних условий.

При разработке устройств электромагнитного торможения (рис. 7) важным является выбор рациональной установки тормозных электромагнитов. Этот выбор сводится к сравнению эффективности схем размещения электромагнитов в подъемные клапаны и стационарные рихтовальные желоба (промежуточные стенки) сбрасывателя. При этом сравнивается величина пути торможения.

Эффективность схемы определяется по знаку разности между величинами пути торможения ±ДST

±AS =S"- S* (26)

T ЭТ ЭТ ' 4 '

где и £этж соответственно путь торможения полос при размещении электромагнитов в клапанах и желобе.

а (У-^)2

¿■кл = УАл - + 1 3 т Кл; , (27)

т

Сж — у * . /И(К3~^/КЛ)2

ЭТ 3 кл 2 20 ' ' '

Анализ выражений (27) и (28) для семиполюсного и щелевого тормозных электромагнитов показывает, что при использовании мощных магнитов более эффективным по сокращению пути торможения является размещение их в клапанах.

4. ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ РОЛЬГАНГИ И УСТРОЙСТВА ДЛЯ ТРАНСПОРТИРОВАНИЯ МЕЛКОСОРТНОГО ПРОКАТА

4.1. Электромагнитные ролики для поштучного транспортирования

сортового проката

Пропускная способность транспортных рольгангов мелкосортных станов низка из-за ограниченного коэффициента трения между прокатом и бочкой роликов, который обуславливает предельные ускорения 1—2 м/с2. Необходимость идентификации процесса разгона (и торможения) проката и стабилизации его скорости на рольгангах мелкосортных станов возникает при транспортировке и подравнивании отдельных полос термоупроченного и холодного ферромагнитного проката, а также при транспортировке пакетов полос и мерных пачек. Возможность увеличения сил прижатия пакета к роликам рольганга в стационарном магнитном поле и коэффициента трения между намагниченными поверхностями позволило разработать различные модификации электромагнитных и транспортных устройств для НМС.

Для электромагнитных рольгангов, предназначенных для поштучной транспортировки проката за термоустановкой и подравнивания на холодильнике, разработана специальная конструкция биконического ролика [53] (рис. 13).

Рис. 13. Биконический электромагнитный ролик 1 и 2 — ферромагнитное и немагнитное кольца; 3 — опорный диск; 4 — ступица; 5— приводной вал; 6— катушка возбуждения; 7 — магни-топровод; 8 — полюсные сегменты

Ролик содержит биконическую бочку, составленную из чередующихся ферромагнитных и немагнитных колец. Одним из торцов бочка связана с опорным диском, ступица которого насажена на приводной вал, установленный в двух опорах качения. С другого торца бочки в

зазоре между ее внутренней поверхностью и валом установлена неподвижная катушка возбуждения, которая охватывает магнитопровод, консольно закрепленный на корпусе одной из опор качения. На магнитопроводе закреплены полюсные сегменты, расположенные строго под ферромагнитными кольцами бочки. Ферромагнитные кольца бочки на внутренней поверхности снабжены проточками, а полюсные сегменты входят в эти проточки с зазором 5. Для разрыва магнитной цепи по валу его центральная часть выполнена из немагнитной стали.

Для увеличения выхода мерного проката решающее значение имеет задача сокращения разброса (см. раздел 1) передних концов полос проката на реечном холодильнике. Эта проблема решена [ 1, 24] путем разработки подравнивающего рольганга, включая разработку секционного электромагнитного ролика (рис. 14). Вал электромагнитного ролика установлен в подшипниковых узлах, смонтированных на сварной раме. На валу стянуты гайкой полюсные диски, образующие конусные поверхности, совпадающие по форме с рейками холодильника. В воздушный зазор размером 7 мм между дисками проходит стенка толщиной 3 мм корпуса, сваренного из немагнитной стали, несущего неподвижную катушку возбуждения. Катушка намотана проводом марки ПСДК диаметром 0,77 мм. Число витков катушки 1680, номинальный ток 1,3 А.

Рис. 14. Четырехсекционный электромагнитный ролик подравнивающего рольганга реечного холодильника 1 — рама; 2 — вал; 3 — подшипник; 4 и 5 — полюсные диски; 6 — катушка; 7— корпус; 8 — гайка

При одновременном включении четырех катушек намагничивающие силы направлены встречно. Для раздельного включения катушек (линии подравнивания) и исключения замыкания магнитного потока через металлоконструкцию рамы, вал ролика выполнен сварным с установкой на шейках вставок из немагнитной стали.

Экспериментальные электромеханические характеристики для одного электромагнитного ролика приведены на рис. 15.

Т,Н 280

240 200 160 120 80 40

Рис. 15. Зависимости транспортного усилия от тока катушки возбуждения для круглого проката диаметром 10, 16 и 32 мм.

О 0,4 0,8 1,2 1,6

Разработанный электромагнитный подравнивающий рольганг реечного холодильника (НМС 250-5 КМК) состоит из системы приводных электромагнитных и холостых поддерживающих роликов, установленных в конце реечного поля холодильника по ходу перекладывания полос перед пакетирующим устройством [24].

Электромагнитный ролик связан с электроприводом промежуточным валом. Вся цепочка: электродвигатель-промежуточный вал-электромагнитный ролик устанавливается на общей раме, один конец которой шарнирно связан с двумя неподвижными рейками холодильника, а другой свободно опирается на фундаментную плиту. Такая конструкция исключает погрешность поперечного перемещения ручьев ролика и неподвижных реек при их удлинении от воздействия высоких температур. Рамы с электромагнитными приводными роликами устанавливаются на места частично демонтированных тележек холодильника.

Холостые ролики состоят из профилированного бандажа, вращающегося на опорах качения относительно неподвижной оси. Для обеспечения безаварийного транспортирования полос вдоль холодильника при их подравнивании между рейками и роликами установлены направляющие желоба, закрепляемые на неподвижных рейках. Подравнивающий рольганг снабжен датчиками контроля переднего

конца и упорами. Использование электромагнитного рольганга для подравнивания сортового проката обеспечивает ускорение разгона и торможения до 5 м/с2. Интенсификация процесса транспортирования в 5... 10 раз достигается посредством электромагнитных сил в зоне контакта ферромагнитного проката с бочками роликов рольганга.

4.2. Электромагнитные устройства для транспортирования пакетов

сортового проката.

Как отмечено в разделе 1 работа участка отводящий рольганг-ножницы холодной резки НМС сопряжена с двумя технологическими проблемами:

1 — ограниченная пропускная способность участка из-за высокой цикличности процесса мерной резки и малых ускорений разгона и торможения при транспортировании;

2 — неточная порезка пакета из-за продольного смещения полос в пакете при транспортировании.

Пропускная способность отводных рольгангов определяется коэффициентом трения между холодным металлом и бочкой роликов, который обусловливает предельные ускорения (1—2 м/с2). Так как транспортные рольганги при порезке пакетов проката на мерные длины работают в режиме разгонов и торможений, это имеет решающее значение.

Интенсивность разгона и торможения пакета на этих рольгангах многократно увеличена за счет создания стационарного электромагнитного поля в зоне контакта ферромагнитного проката с бочкой рольганга. Кроме этого при транспортировке пакетов проката подмаг-ниченными роликами исключено взаимное смещение полос в пакете, вызванное неравномерным износом бочки ролика по длине и др.

Разработано два типа электромагнитных устройств для транспортирования пакетов мелкосортного проката на отводящем рольганге [4].

Устройство первого типа (рис. 16) представляет собой пару приводных роликов, под бочками которых вдоль рольганга установлены два стационарных электромагнита. Каждый электромагнит состоит из магнитопровода-бруса из стали Ст. 3 с сечением 100x100 мм, закрепленного на опорах. В брусе выполнены две цилиндрические проточки, охватывающие снизу с зазором бочки соседних роликов. На каждый магнитопровод-брус между бочками роликов надета катушка возбуждения, намотанная проводом марки ПСДК диаметром 1,5 мм. Число витков 2100, номинальный ток 3,7 А.

Рис. 16. Магнитная система электромагнитного устройства транспортирования пакетов для мелкосортного проката 1 — приводной ролик; 2 — магнитопровод; 3 — катушка возбуждения; 4 — пакет

Устройство работает следующим образом. При подаче пакета прокатанных полос на ролики рольганга включаются катушки возбуждения. В результате создается стационарное электромагнитное поле между соседними роликами устройства. Пакет полос, лежащий на роликах, замыкает это поле, чем и создается увеличение нормальных контактных сил и коэффициента трения между прокатом и бочками роликов. Благодаря этому рольганг работает в режиме высоких регулируемых ускорений.

На рис. 17 приведены электромеханические характеристики устройства для наиболее трудоемкого пакета полос диаметром 10 мм, из которых следует, что сила транспортирования пакета на нем в 5-Н0 раз выше, чем на обычном рольганге.

Разновидностью этого устройства является конструкция, которая имеет один магнитопровод, установленный между бочками соседних

Т,

Рис. 17. Электромеханические характеристики электромагнитного устройства для транспортирования пакета полос. Сила транспортирования Т в функции сечения пакета ^ полос диаметром 10 мм при: 1 — без электромагнита; 2 — при / = 1 А; 3 — при / = 2 А; 4— при J = 3 А; 5 — при /ном = 3,66 А

/я

380 340 300 260 220 180 140 100 60

О 200 600 1000

Г, лш2

роликов, а катушка возбуждения охватывает магнитопровод и частично бочки роликов [57].

Электромагнитные транспортные устройства первого типа внедрены на НМС 250-4 и 5 КМК по 6—8 устройств на каждом отводящем рольганге.

Устройство второго типа (рис. 18) включает один приводной ролик с бочкой из феррамагнитного материала (стали 20), и трехполюсный электромагнит, установленный стационарно под бочкой ролика. Особенность конструкции ролика в том, что феррамагнитная бочка отделена от вала немагнитными торцевыми шайбами. Боковые полосы электромагнита выведены заподлицо с плоскостью направляющего желоба рольганга по обе стороны ролика, а средний полюс установлен под роликом и с зазором охватывает его снизу. На горизонтальных участках магнитопровода между полюсами установлены две катушки возбуждения. Каждая катушка намотана проводом марки ПСДК диаметром 2,5 мм. Число витков катушки 600, номинальный ток 9,2 А. Таким образом в устройстве получена трехполюсная магнитная система, средним полюсом которой является приводной ролик. Магнитный поток замыкается через пакет проката между плоскими полюсами и средним полюсом-роликом. При этом обеспечивается увеличение нормальной контактной силы притяжения и происходит намагничивание поверхностей трения между прокатом и бочкой ролика (увеличение коэффициента трения).

сердечник; 5 — катушка возбуждения; 6 — полюсный башмак

На рис. 19 приведены зависимости тянущего усилия от намагничивающей силы катушек возбуждения I для разных размеров транспортируемого проката.

38

I, А N910

№40

Ш5

2

4

8

6

10

Рис. 19. Электромеханические характеристики электромагнитного устройства транспортирования проката

____ кн

О 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4

Это устройство внедрено на НМС 250-1 и 2 ЗСМК, на станах 320 БМЗ и металлургического завода г. Мишкольц, Венгрия.

Для исключения эффекта "динамического отскока" пакета при ударе об упор предложено оснастить рольганг плоскими электромагнитами-захватами стационарно встроенными между роликами под пакетом [29] или подвижными в направлении движения пакета расположенными над [35] или под [31] пакетом, а также упор с электромагнитной торцевой плитой [32]. Разработаны устройства для раскроя пакета полос [30] и сортировки пачек готовых прутков [27].

Использование специальных электромагнитных торцовочных устройств позволило увеличить пропускную способность участка отводящий рольганг—ножницы холодной резки НМС на 20—30 %, повысить точность мерной резки.

Основное значение в расчетах электромагнитных устройств имеют электромеханические характеристики в виде зависимостей усилий электромагнитного притяжения и трения скольжения проката, развиваемые устройствами в зависимости от силы тока (намагничивающей силы) катушки возбуждения. Так как зависимость коэффициента трения скольжения для намагниченных поверхностей известна, определяющей для электромагнитного устройства является зависимость усилия притяжения от тока катушки возбуждения.

Для любой магнитной системы усилие магнитного притяжения Р определяется выражением [4]

где — падение Н.С. в рабочем зазоре, А; ^ — падение Н.С. в воздухе по путям потока рассеяния, А; (75 и с! 6^/(35 — магнитная проводимость рабочего зазора, Вб/А, и ее производная по зазору; С/о и сК/оД18 —

Ри = 0,5(^6^3 + г<мот,

(29)

магнитная проводимость рабочего зазора, Вб/А, и ее производная по зазору.

Основная трудность при разработке электромагнитных систем для торможения и транспортировки мелкосортного проката состоит в определении зависимости магнитной проводимости воздушного зазора от величины зазора.

В простейшем случае при наличии равномерного поля проводимость определяется, как произведение магнитной проницаемости в воздухе на отношение площади сечения магнитного потока к длине линии индукции магнитного поля. В более сложных случаях поле между полюсами разбивается на ряд магнитных потоков, причем разбивка производится так, чтобы трубки потоков имели форму простых геометрических фигур. Проводимость каждой трубки определяется отношением ее среднего сечения к средней длине трубки. Полная проводимость равна сумме проводимостей отдельных трубок, если приложенная к концам разность магнитных потенциалов (падения Н.С. на трубках) остается для всех трубок одинаковой.

Для еще более сложной конфигурации поверхности полюсов вычисление проводимости воздушных зазоров производится графическим методом. При сложной конфигурации магнитного поля и, как следствие, невысокой точности расчета, в особенности при небольших размерах магнитной системы, оказывается целесообразным макетирование магнитной системы и экспериментальное определение электромеханических характеристик.

По способу определения магнитной проводимости электромагнитные устройства торможения и транспортировки мелкосортного проката можно разбить на четыре группы:

- многополюсный электромагнит для торможения проката;

- щелевой электромагнит для торможения проката;

- электромагнитные ролики с биконической формой полюсов;

- подмагниченный ролик рольганга для транспортировки пакетов проката.

Многополюсный электромагнит имеет короткие полюса, соизмеримые с размерами мелкосортного проката. Магнитное поле между коротким плоским полюсом и прокатом цилиндрической формы является трехмерным, состоящим из потоков выпучивания сложной формы. Для такой формы поля при необходимости анализа большого количества вариантов геометрических размеров (длины полюса и междуполюсного расстояния) расчетные методы не обеспечивают высокой точности, поэтому было отдано предпочтение макетированию

магнитной системы и экспериментальному определению электромеханических характеристик электромагнита.

Щелевой электромагнит на большей части длины возбуждает плоскопараллельное магнитное поле сложной формы. Потоки выпучивания по краям электромагнита составляют небольшую долю от общего магнитного потока и ими можно пренебречь с небольшой потерей точности расчета. Поэтому для щелевого электромагнита применим графический метод расчета проводимостей.

Электромагнитные ролики с биконической формой рабочей поверхности при отсутствии проката возбуждают хотя и сложное, но симметричное относительно оси вращения ролика магнитное поле, для расчета проводимостей которого применим графический метод. Однако, мелкосортный прокат квадратного, шестигранного или круглого сечения, транспортируемый роликом, в зоне контакта с биконическими поверхностями ролика искажает магнитное поле. В этой зоне оно трехмерно, аналитические формулы для его расчета отсутствуют, разбить это поле на отдельные трубки магнитного потока с известными для них формулами расчета магнитной проводимости не представляется возможным. Поэтому рекомендуется макетирование магнитной системы, а электромеханические характеристики электромагнитных роликов рекомендуется экспериментально определить на макетах их магнитных систем.

Подмагниченные ролики электромагнитных рольгангов для транспортировки пакетов мелкосортного проката содержат два отличающихся по форме воздушных зазора в магнитной системе, требующих расчета магнитной проводимости. Это воздушный зазор между плоским полюсом проката и зазор между роликом рольганга и прокатом. Магнитное поле и в одном и в другом воздушных зазорах двухмерное (плоско параллельное), для расчета магнитных проводимостей таких воздушных зазоров удобно применять графический метод. При большой ширине пакета, сравнимой с длиной бочки ролика, магнитными потоками выпучивания по краям пакета можно пренебречь. При этом с достаточной степенью точности в расчете пакета можно принять за плоскость с высокой магнитной проводимостью. Это справедливо, если пакет содержит мелкосортный прокат квадратного сечения, и с допустимой погрешностью, если пакет составлен из проката круглого и шестигранного сечения. При уменьшении ширины пакета погрешность от неучтенных потоков выпучивания возрастает. Для случая транспортировки подмагниченным роликом одиночной штуки мелкосортного проката (трехмерное магнитное поле) графический метод

расчета магнитных проводимостей неприемлем, электромеханические характеристики определены экспериментально на макете магнитной системы ролика. Усилие притяжения единичной полосы проката получается большим по сравнению с усилием притяжения, приходящимся на одну такую полосу проката, но находящуюся в пакете.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

На основе выполненных автором исследований и конструкторских разработок в работе получены научно обоснованные технические решения, направленные на создание новых технологических процессов и специализированного оборудования непрерывных мелкосортных станов, промышленное внедрение которых обеспечило значительное повышение их технико-экономических показателей:

— выход мерного товарного проката увеличен на 6-И 2 %;

— скорость прокатки увеличена на 1-^2,5 м/с.

1. Дифференцированное (блочное) исследование НМС выявило функциональную связь и установило количественные зависимости показателя выхода мерного проката от основных параметров технологического процесса и конструктивных особенностей оборудования передельных участков (отводящий рольганг—ножницы холодной резки; летучие ножницы—реечный холодильник; стан—летучие ножницы; НЗС—нагревательная печь—стан).

2. Установлены основные факторы, влияющие на выход мерного проката на НМС. Доля их влияния на потери мерного проката составляет в среднем: от колебания массы заготовки 2—3 %; от колебания коэффициента вытяжки и дискретное™ раскроя 5—6 %; от разброса прокатанных полос на холодильнике 4—6 %; от неточной мерной резки 2-3 %.

3. Предложена методика расчета разброса прокатанных полос на холодильнике, позволившая установить зависимость разброса от скорости начала торможения, коэффициента, трения, инерционности системы сбрасывателя,, длины полосы (при принудительном торможении). Влияние этих факторов на дисперсию разброса составляет: при свободном торможении 54%, 31 %и 15%; при принудительном 8 %, 82 %, 8 % и 2 % '. ■

4. Получена экспериментальная зависимость коэффициента трения от скорости скольжения (0—20 м/с) температуры (400—1000° С) и марки стали, (углеродистые, низколегированные) при торможении ^сортового проката;

5. Разработана методика расчета электромагнитных машин и устройств принудительного торможения и точной укладки полос на холодильник, на основании которой создана гамма (более 10) принципиально новых высокоэффективных конструкций этого оборудования, получивших широкое промышленное внедрение.

6. Предложен метод анализа работы отводящего рольганга через соотношение момента инерции вращающихся масс роликов и приведенной к ним массе пакета, позволивший установить критические значения этих соотношений и разработать новые конструкции электромагнитных устройств для транспортирования пакета.

7. Созданы новые конструкции клапанных сбрасывателей реечных холодильников, позволившие решить задачи надежного приема, торможения и разделения прокатанных полос на высоких скоростях.

8. Результаты теоретических и экспериментальных исследований, конструкторских разработок широко реализованы в промышленности:

— электромагнитные устройства для транспортирования и стабилизации пакета внедрены на НМС 250-4 и 5 КМК, 250-1,2 ЗСМК и 320 БМЗ;

— подравнивающий рольганг с электромагнитными роликами внедрен на НМС 250-2 ЗСМК;

— машины и устройства электромагнитного торможения внедрены на НМС 250-1, 2 ЗСМК, 250-2, 4 и 5 КМК и 280 ЧерМК;

— клапанные сбрасыватели проката внедрены на НМС 250-1, 2, 3, 4 и 5 КМК;

— способ и система стабилизации сечения (длины) раската внедрены на НМС 250-4КМК, 250-1 ЗСМК и НПС 250-3 КМК;

— система прогнозирования длины раската и равномерного раскроя внедрены на НМС 250-4 и 5 КМК, 250-1 ЗСМК.

ПУБЛИКАЦИИ АВТОРА ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Монографии

1. Кузьменко А.Г. Мелкосортные станы. Состояние, проблемы, перспективы, Металлургия, 1996.

2. Гетманец В.В., Тильга С.С., Кузшенко А.Г. и др. Справочник калибровщика, Минерал, 1995.

3. Кузьменко А. Г. Торможение сортового проката на реечных холодильниках, УкрНИИНТИ, per. №3761-Д82, 1983.

4. Кузьменко А.Г., Грачев В. Г., Солодовник Ф.С. Электромагнитные механизмы металлургических машин, Металлургия, 1996.

5. Кузьменко А.Г. Производство мерного проката на непрерывных мелкосортных станах, Металлургия, 1997.

Статьи

6. Гетманец В.В., Кузьменко А.Г. и др. Возможности повышения скоростей прокатки на мелкосортных станах, Сб. "Металлургия и коксохимия", № 41, Техшка, 1974.

7. Калинин В.П., Ермоленко А. Ф., Кузьменко А.Г. Анализ процесса торможения проката на холодильниках сортовых станов после порезки на летучих ножницах, Труды ВНИИМетМаш, № 40, 1975.

8. Калинин В.П., Кузьменко А.Г. Торможение проката на холодильниках мелкосортных станов, Труды ВНИИМетМаш, № 40, 1975.

9. Кузьменко А.Г., Калинин В.П., Сапожников А.Я. и др. Устройства и механизмы подравнивания проката по концам на реечных холодильниках, НИИИФОРМТяжМаш, №1-75-11, 1975.

10. Кузьменко А.Г., Калинин В.П., Солодовник Ф.С. Электромагнитное торможение термически упрочененного мелкосортного проката, Труды ВНИИМетМаш, № 56, 1978.

11. Кузьменко А.Г., Калинин В.П., Романченко В.Л. и др. К расчету основных параметров процесса и устройств принудительного торможения проката, УКРНИИНТИ, per. № 2554, РЖ № 4, 1981.

12. Кузьменко А.Г. Исследование факторов, влияющих на выход мерного проката непрерывных мелкосортных станов, Сб. докладов III Всесоюзной научно-технической конференции "Теоретические проблемы прокатного производства", 1980.

13. Кузьменко А.Г., Романченко В.Л. Графоаналитическое исследование загрузки непрерывных мелкосортных станов, Сб. докладов III

Всесоюзной научно-технической конференции "Теоретические проблемы прокатного производства", 1980.

14. Кузьменко А.Г. Улучшение раскроя термически упрочененного проката на непрерывных мелкосортных станах, Тезисы докладов Всесоюзной научно-технической конференции "Проблемы термической и термомеханической обработки стали", 1981.

15. Кузьменко А.Г., Калинин В.П., Макеев и др. Повышение производительности мелкосортных станов при прокатке термоупроч-ненного металла, Сталь, № 6, 1982.

16. Коломников С.Г., Шилов В.А., Смирнов В.К. Кузьменко А.Г. статистическое исследование расхода валков непрерывных мелкосортных станов, "Известия высших учебных заведений", Черная металлургия, № 12, 1982.

17. Кузьменко А.Г., Солодовник Ф.С., Калинин В.П., Дрозд В.Г. Электромагнитное торможение термически упрочененного мелкосортного проката, Сб. "Технологические процессы и агрегаты нанесения защитных покрвтий на трубы и прокат", ВНИИМетМаш, № 56, 1978.

18. Калинин В.П., Клименко В.М., Кузьменко А.Г. и др. Исследование влияния жесткости чистовой клети на повышение точности сортового проката, имеющего концевые эффекты, непрерывных мелкосортных станов, Сб. "Конструирование и исследование современных прокатных стамов", ВНИИМетМаш, 1985.

19. Калинин В.П., Кузьменко А.Г. Анализ разброса положения и длин прокатанных полос на холодильниках мелкосортных станов. Сб. "Конструирование и исследование современных прокатных станов". ВНИИМетМаш, 1985.

20. Кузьменко А.Г., Коломников С.Г. Математическая модель расхода валков при прокатке простых сортовых профилей на непрерывных мелкосортных станов, Тезисы докладов региональной научно-технической конференции "Новые технологические процессы и оборудование сортового производства", 1983.

21. Калинин В.П., Кузьменко А.Г. Торможение проката на холодильниках мелкосортных станов, НИИИФОРМТяжМаш, №1-75-5, 1975.

Изобретения

22. Кузьменко А.Г. Устройство для торможения проката на холодильнике. A.C. 466926, кл. В21В 43/00, 1973.

23. Кузьменко А.Г., Калинин В.П. Устройство для торможения прокатки. A.C. 716661, кл. В21В 43/00. 1977.

24. Кузьменко А.Г. Холодильник для проката. A.C. 740327, кл. В21В 43/02. 1978.

25. Кузьменко А.Г., Калинин В.П., Макеев И.М. и др. Устройство для торможения проката перед холодильником. A.C. 747550, кл. В21В 43/00, 1978.

26. Кузьменко А.Г. Способ торможения круглого проката. A.C. 799851, кл. В21В 43/00, 1981.

27. Егоров B.C., Диниц Г.С., Кузьменко А.Г. и др. Устройство для сортировки мелкосортного проката. A.C. 867537, кл. B23D 33/02, 1979.

28. Лежнин Н.И., Калинин В.П., Кузьменко А.Г. и др. Устройство для стабилизации раствора валков прокатной клети. A.C. 804030, кл. В21В 31/32, 1979.

29. Диниц Г.С., Егоров B.C., Кузьменко А.Г. и др. Устройство для порезки полос мелкосортного проката на прутки. A.C. 963719, кл. B23D 15/00, 1981.

30. Егоров B.C., Диниц Г.С., Кузьменко А.Г. и др. Устройство для раскроя пакета полос мелкосортного проката. A.C. 969471, кл. B23D 25/16, 1981.

31. Васильев Е.М., Диниц Г.С., Кузьменко А.Г. и др. Устройство для резки проката. A.C. 977120, кл. B23D 33/02, 1980.

32. Кузьменко А.Г. Упор для остановки ферромагнитного проката, A.C. 984539, кл. B23D 33/02, 1981.

33. Хотулев В.К, Калинин В.П., Кузьменко А.Г. и др. Устройство для точного останова полос на холодильнике мелкосортного стана. A.C. 1002060, кл. В21В 37/00, 1981.

34. Атишкин Е.А., Гладуш В.Д., Кузьменко А.Г. и др. Способ регулирования размеров проката на непрерывных преимущественно проволочных и мелкосортных станах. A.C. 1005971, кл. В21В 37/04, 1981.

35. Диниц Г.С., Молочков С.А., Кузьменко А.Г. и др. Отводящий рольганг холодильника мелкосортного стана. A.C. 1014616, кл. B23D 33/02, 1981.

36. Анчишкин Е.А., Гладуш В.Д., Кузьменко А.Г. и др. Система автоматического регулирования натяжения и размеров полосы. A.C. 1097403, кл. В21В 37/04, 1983.

37. Кузъменко А.Г. Клапанный сбрасыватель проката. A.C. 1118445, кл. В21В 43/10, 1983.

38. Кузъменко А.Г. Прокатная клеть. A.C. 1149502, кл. В21В 31/32,

1983.

39. Кузъменко А. Г. Устройство для торможения ферромагнитного проката. A.C. 1151344, кл. В21В 43/00, 1982.

40. Кузъменко А. Г. Способ принудительного торможения проката на клапанном сбрасывателе и клапанный сбрасыватель проката. A.C. 1171134, кл. В21В 43/00, 1974.

41. Гладуш В.Д., Анчишкин Е.А., Кузъменко А.Г. и др. Система стабилизации размеров проката. A.C. 1186308, кл. В21В 37/02, 1984.

42. Кузъменко А.Г., Гладуш В.Д., Болотников В.М. Клапанный сбрасыватель проката. A.C. 1186312, кл. В21В 43/10, 1984.

43. Кузъменко А.Г., Калинин В.П. Клапанный сбрасыватель проката. A.C. 1196058, кл. В21В 43/10, 1984.

44. Дружинин H.H., Филатов A.C., Кузъменко А.Г. и др. Система стабилизации размеров проката. A.C. 1271601, кл. В21В 37/02, 1985.

45. Кирсанов В.В., Шибакинский В.И., Кузъменко А.Г. и др. Устройство кортроля площади сечения проката на выходе непрерывных мелкосортных и проволочных и станов. A.C. 1262794, кл. В21В 37/02, 1985.

46. Кузъменко А.Г. Устройство для торможения проката на холодильнике. A.C. 1284637, кл. В21В 43/00, 1985.

47. Кузъменко А.Г., Гладуш В.Д., Макеев И.М. и др. Непрерывный мелкосортный стан. A.C. 1338904, кл. В21В 1/16, 1984.

48. Кузъменко А.Г., Харъковенко B.C. Устройство для торможения проката. A.C. 1359038, кл. В21В 43/00. 1986,

49. Кузъменко А.Г. Клапанный сбрасыватель проката. A.C. 1359039, кл. В21В 43/10, 1986.

50. Кузъменко А.Г., Костюченко М.И., Квашин В.Н. и др. Клапанный сбрасыватель проката. A.C. 1366253, кл. В21В 43/10, 1986.

51. Кузъменко А.Г. Тормозное устройство реечного холодильника. A.C. 1366254, кл. В21В 43/00, 1986.

52. Светличнвй Д.М., Лызлов Г.И., Кузъменко А.Г. и др. Способ стабилизации размеров проката при прокатке с петлерегулированием. A.C. 1391747, кл. В21В 37/04, 1986.

53. Кузъменко А.Г. Электромагнитный ролик. A.C. 1438872, кл. В21В 39/00, 1987.

54. Кузъменко А. Г. Устройство для торможения ферромагнитного проката. Патент 1444010, кл. В21В 43/00, 1987.

55. Кузшенко А.Г., Классен Э.Я., Макеев И.М. и др. Непрерывный мелкосортный стан. A.C. 1452629, кл. В21В 1/16, 1987.

56. Кузшенко А.Г. Способ производства сортового проката. A.C. 1468616, кл. В21В 1/16, 1988.

57. Кузшенко А.Г., Солодовник Ф.С., Калинин В.П. и др. Устройство для транспортирования проката. A.C. 1486199, кл. В21В 39/00, 1987.

58. Кузьменко А.Г. Устройство для торможения проката. A.C. 1710159, кл. В21В 43/00, 1989.

59. Кузшенко А.Г., Якубенко Е.А., Медведев В.Г. и др. Устройство для торможения проката на холодильнике. A.C. 1447459, кл. В21В 43/00, 1987.

Отпечатано в АХК "ВНИИМЕТМАШ". Тираж 100 экз.