Введение к работе
Актуальность проблемы. Тенденция наращивания мощностей листопрокатного производства сохраняется сегодня и.. по-видимому, сохранится в будущем. Особенно это заметно, по росту доли холоднокатаного листа к листовому прокату в целом. По данным ГИПРОМЕЗа доля холоднокатаного листа к общему производству листового проката составила: в 1970г -17.7%. 1975г - 18.3%, 1990г- 29.5%. Тенденция роста доли-холоднокатаного листа сохраняется и за рубежом. В США доля холоднокатаного листа ежегодно увеличивается на 7+8%. Увеличение доли холоднокатаного листа определяется потребностями машиностроительной, электротехнической, нефтяной, химической и др. отраслей промышленности.
Технический прогресс в области листового прокатного производства проявляется и в создании непрерывных полосовых станов горячей и холодной прокатки.
Разработаны различные модификации конструкций широкополосных станов горячей прокатки, многоклетевых станов тонколистовой холодной прокатки, станов "бесконечной" -прокатки.
В основу процесса холодной прокатки на многоклетевых станах положено жесткое кинематическое и силовое взаимодействие рабочих клетей и их приводов. Управление"непрерывным станом является сложной задачей, т.к. оно зависит от быстроизменяющихся условий процесса пластической деформации и реакций электроприводов.
В общем виде эти изменения для непрерывного стана можно представить в виде системы уравнений
7>Ф ~ЬФ
,')Ф = — dE + — dV„ :
7)е . "by,,
Ъ* "3е Ъ е 7)е V ЪЕ
dt = -=— сЗДР + dADp + dl + — dh + d5h + dfK;
. ^ДР "5 ADP "& 1 dh ~D6h ~btK
Ш Dap }др Ъдр ^др ^др
<ІЛР = — dh + — dk + — dl + — d6 + — de + — df;
"t>h "bk ~bl Ъб ^>t bf
Ik k 7>k
dk = dT + dt + d6;
~&T Эе Эб
D\ ~b\ ~b\ -dv„ ' -j,vh ^vh
dVh = dt + — df + — d6 + — dh + dADp + dSh;
11 ~Ьї *Ъб ~b h d ADp ~b sh
Df *^f 'ftf
df = — dA + dn + — dP.
7>a ?>n ~bp
Параметры процесса деформации определяются по приближенным зависимостям. Коэффициент трения принимается постоянным. Решения задач управления непрерывным прокатным станом приблизительны.
В области конструкций непрерывных прокатных станов и теории рас
четов энергосиловых.параметров тонколистовой холодной прокатки достиг
нуты определенные успехи. Однако имеются проблемы, которые требуют
дальнейшего совершенствования конструкций непрерывных прокатных ста
нов, разработки и-уточнению методик расчета параметров процесса холод
ной прокатки. " ' -
Цель работы. На основе комплексного анализа конструкций и теории расчета параметров непрерывных станов холодной тонколистовой прокатки разработать прокатный стан, обеспечивающий непрерывность процесса и упрощение системы управления агрегатом и его конструкции, создать уточненную математическую модель процесса.
Для расчетов по обеспечению стабильности процесса создать математическую модель работы непрерывного стана в новых условиях работы и уточнить расчетные параметры, определяющие энергосиловые параметры хо-
лодной тонколистовой прокатки.
Научная новизна. Предложена схема непрерывного стана холодной тонколистовой прокатки, предусматривающая разделение стана-на автономные группы рабочих клетей, в пределах которых поддержание постоянства секундных объемов металла и величины межклетевого натяжения осуществляется за счет саморегулирования внутри автономной группы.
Учитывая особую роль внешнего натяжения в работе непрерывного прокатного стана разработана методика оценки предельных-величин натяжений. Разработано уравнение для расчета параметров автономной группы рабочих клетей, уточнена методика расчета среднего давления и усилия прокатки.
Для более точного определения параметров тонколистовой холодной прокатки разработаны дифференциальные уравнения на основе уравнений равновесия элементарного объема металла в зоне деформации. Разработан алгоритм численного интегрирования дифференциальных уравнений прокатки на основе метода Рунге-Кутта.
Разработана конструкция рабочей клети кварто, которая может , эффективно работать в качестве приводной рабочей клети автономной группы.
Разработана конструкция валка-измерителя усилия прокатки и прогиба валка, позволяющая без снижения жесткооти рабочей клети выполнять измерение величины усилия прокатки.
На основе решений дифференциальных уравнений для параметров процесса деформации в валках создана конструкция линии для изготовления фасонных профилей.
Исследована и обоснована расчетами с использованием уравнений для автономной группы рабочих "детей принципиальная возможность перевода промышленных непрерывных станов обычной конструкции с жесткой динамической и кинематической связью рабочих клетей на работу в условиях разделения рабочих клетей на автономные группы.
Методика исследований. Диссертационная работа выполнялась сочетанием, теоретических разработок на базе механики сплошных сред, теории пластичности, теории, упругости и экспериментов в лабораторных и про-
мышленных условиях.
Практическая значимость. Результаты исследований и разработок нашли отражение в конструктивной схеме непрерывного тонколистового прокатного стана, в разработке конструкции линии для изготовления пластической холодной деформацией коллекторных профилей, а также использованы при разработке технологии рулонной прокатки цинковых листов. Разработанная математическая модель, обоснованность которой подтверждена в лабораторных условиях прокаткой на двухклетевом прокатном стане, может применяться при проектировании и конструировании промышленных непрерывных прокатных станов с автономными группами рабочих клетей.
Уточненное решение дифференциальных уравнений равновесия элементарного объема металла для условий холодной тонколистовой прокатки является основой для решений задач по определении силовых нагрузок в рабочих клетях прокатных станов при создании новых конструкций и изучении действующих станов, при разработке инженерных решений для расчета усилий и крутящих моментов.
Апробация результатов работы. Основные положения диссертации докладывались на научно-технических конференциях во ВНИИМЕТМАШе, ГИПРОЦ-ВЕТМЕТОБРАБОТКе, в Краковской горно-металлургической академии, в Липецком политехническом институте, в Новочеркасском политехническом институте и др.
Публикация материалов.' Основное содержание работы опубликовано в виде научных статей в журналах "Известия вузов. Черная металлургия". "Известия вузов. Цветная металлургия", в сборниках научных трудов МГВМИ, ВНИИМЕТМАШа. а также в бюллетенях изобретений и открытий. Опубликовано свыше 70 статей,, получено 5 авторских свидетельств на изобретения.
Объем работы, диссертация изложена на стр. машинописного
текста и состоит из введения, пяти разделов, выводов, списка литературы из 156,наименований, 33 рисунков, 13 таблиц, двух приложений;