Способ управления процессом холодной прокатки полосы на реверсивном стане

(54) СПОСОБ УПРАВЛ ХОЛОДНОЙ ПРОКАТКИ НОМ СТАНЕ(57) Изобретение о ному производству, лению процессами х полос. Цель изобре плоскостности прок и снижение их попе НИЯ ПРОЦЕССОМОЛОСЫ НА РЕВЕРСИВ носится к прока а именно к упра лодной прокатки ения - повышени ываемых полосчной разнотолщи алков. 2 з.п. ф-лы, 3 ил. г. 2ого прога дефо ной холодной прокатки," наструктурная схема модели опуска; на фиг. 3 - схема о ии одной полоски, Способ реализуют следую бразом.До меряю в ста и сниости. катки и ачала процессапрофиль и ширин полосы, задают ступающе ину гото п ОСУДАРСТВЕННЬЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(56) Целиков А.И. и др. Текатки. - М,: Металлургия,Софронов Е.Н.Уточненнаярасчета валков станов кварник машиностроения, 1975,ЧохсЬ М., Эегпе. Е. Ига(Уорспп 1 га 1 с ЬЫедЬепег 1 езра 1. - М 1 з 1 о 1 с, ЯМЕ Ког 1 е1981, ч, 26, Р 3-4, р. 223 Изобретение относится к прокатному производству, а именно к упра лению процессами холодной прокатки полос на реверсивном стане.Цель изобретения - повышение пл костности прокатываемых полос жение их йоперечной разнотолщиннНа фиг. 1 представлена структур 1,ная схема модели процесса реверсив ности, Распределение обжатий по пропускам, величины раствора ненагруженных валков, усилий заднего и переднего натяжений полосы, а также профилировку рабочих и опорных валковвычисляют с помощью математическоймодели из условия получения минимальной неравномерности эпюры удельныхнатяжений полосы на выходе из клетив последнем пропуске и минимальнойее поперечной разнотолщинности. Используемая математическая модельпроцесса прокатки позволяет вычислять распределения удельных натяже-.ний полосы на входе в клеть и навыходе из нее с учетом неравномерности параметров очага деформациипо ширине полосы, Распределенияудельных натяжений вычисляют из условия равномерности по ширине полосыскоростей входа металла в зону деформации и выхода из нее при совпадении в плоскости осей валков профиля полосы с профилем межвалковогозазора. При вычислении профиля прокатываемой полосы учитывают упругоевосстановление полосы при выходе извой полосы, параметры, характеризующие начальное сопротивление металла деформации, его изменение в функции обжатия, коэффициенты трения в пропусках, профиль валков, их размеры и массу с подушками и жесткость клети.Распределение обжатий по пропускам удобно задавать, пользуясь выражением8Н =С 8 +Р (1) где Н - толщина полосы после -го3пропуска," 25 с Н =С+Р о Н= СЕ"+ Р.(2) Модель процесса многопроходнойпрокатки представлена структурнойсхемой на фиг. 1, где В- ширина по- ЗОлесы, А - массив параметров, характеризующих размеры, свойства материала валков, массу валков с подушками, жесткость клети; 2 К; - распределение сопротивления металладеформации по ширине полосы;К.);,Г мр 7Е.- радиус рабочих и опорныхопт .)1валков с учетом их проФилей, ,- распределение коэффициента тренияпо ширине полосы; Ь; - профильподката;ь,1 - профиль прокатываемой полосы;К,. , йа; 1- распределения задних й передних удельныхнатяжений; х = 1, 2, , п - номерполоски по ширине полосы; до - раствор ненагруженных валков; Я - скорость вращения рабочих валков; Т Тпру Рпр.1 у Мй п- соответственйоусилия заднего и переднего натяженийполосы, усилие, момент и скоростьпрокатки, 1 = 1, 2, , 1 с.5 О Рассчитанный на модели 1-го пропуска профиль прокатываемой полосы используется для расчета (1+1)-го пропуска.Задаваемое первоначально в каждом пропуске значение скорости вращения рабочих валков корректируют пос; =1,2,1 с - номер пропуска;В,С,Р - коэффициенты,Задавая значение коэффициента Ви имея в виду, что при 1 = О Н 1 = Но, 20а при= К Н = Ный где Но и Н -толщина полосы до и после прокаткисоответственно, коэффициенты С и Рнаходят из уравнений ле вычисления момента прокатки с учетом ограничения по мощности приводаВ основе модели одного пропуска лежат следующие предпосылки.Прокатываемую полосу разбиваютпо ширине на конечное число полосок, в каждой из которых деформацию считают плоской. В очаге деформации каждой из полосок выделяют зоны упругого сжатия 51 , полосы при ее входе в валки, пластической деформации 1 и упругого восстановления Д 1 , полосы при ее выходе из валков. Ьчаг деформации полоски характеризуется эпюрой нормальных контактных напряжений, представленной на фиг, 3. В зоне пластической деформации полоски соблюдается постоянство секундных объемов металла, а в зонах упругого сжатия и восстановления полосы остаются неизменными скорости движения металла, равные соответственно скоростям движения полосы до и после клети. Таким образом, условие равенства секундных объемов металла на входе в клеть и на выходе из нее не соблюдается и профиль выходящей из валков полосы не подобен геометрически профилю поступающей в валки полосы, что позволяет добиваться снижения поперечной разнотолщинности прокатываемой полосы при сохранении ее плоскостности.1Удельные натяжения в полосках выступают в роли естественных регуляторов, стремящихся, действуя через очаг деформации, выровнять по ширине полосы, скорости входа металла в очаг деформации и выхода из него при условии совпадения в плоскости осей валков профиля межвалковой щели под нагрузкой с профилем прокатываемой полосы. Условие равенства по ширине полосы скоростей входа металла вытекает из предпосылки об отсутствии сдвиговых эффектов в полосе вне очага деформации (условие сплошности материала полосы), условие равенства скоростей выхода соответствует получению полосы под натяжением без отклонений от плоской формы (условие плоскостности полосы), Условие совпадения профилей межвалковой щели и полосы в плоскости осей валков назовем условием совместности деформаций валков и полосы.Таким образом, в соответствии с предлагаемой моделью, формированиеудельных натяжений полосы во всех сечениях по ее ширине подчинено образованию таких величин отставаний, опережений и давлений металла на валки, которые обеспечивают одновременное выполнение условий сплошности, плоскостности и совместности деформаций.Откликом системы клеть - полоса навсю совокупность управляющих и возмущающих воздействий являются контролируемые в процессе прокатки усилие и момент прокатки, толщина и профиль прокатываемой полосы, а также распределение удельных натяжений полосы на входе в клеть и на выходеиз нее,В представляенной на фиг. 2 структурной схеме модели пропуска приняточто ЬоЬ 1 ОеЬ 11 р толшина ненаклепанной полосы; Ь,),Ь( ,) - толщина поступающеи в клеть полосы; Ь 1, , Ь,1,Ьп - толщина полосы на выходеиз пластической зоны;Ь п - лща вьходящейиз валков полосы с учетом упругоговосстановления, 2 К, , 2 К2 К и - изменение сопротивления металла деформации в функции обжатия;11111 д 1 - значениякоэффициента трения; В , , (""3 " Ф,)("п 11 ф(пп 1 бп- исходные итекущие значения задйих и переднихудельных натяжений полосы; Ч,Ч 1, , 7 п 1 - скорости выхода металла, 3 й , 1 д;, , 31 , - прогиб образующей рабочего валка в различных сечениях по ширине очага деформации ш, , ш;, , шп, Р 1,Р , Р - величины моментаи давления прокатки, приходящиеся наодну полоску, Ь - ширина полоски.Модель пропуска полоски служитдля расчета давления металла на валки, момента прокатки, приходящихсяна одну полоску очага деформации искорости выхода металла (так как вмодели принято геометрическое подобие профилей полосы в пластическойзоне, в вычислении скорости входанет необходимости, поскольку равенству по ширине полосы скоростей выхода соответствует равенство скоростей входа металла) .Модель пропуска полоски включаетв себя дифференциальное уравнениеконтактных напряжений и уравнение для вычисления радиуса кривизны деформированной дуги контакта л(4)Г =В (1+)и СЬЙлнорчачьюе и касатель ные контактные напряжения, изменяющиеся по дуге контакта (координата х); 2 Кх = 1,15 6,. - сопротивление металла деформации при двумерном простом сжатии; 0 . - предел текучести металла; 1 - текущая угловая коор/ дината по дуге контакта; ЬХ = х /К + + Ь - уравнение дуги контакта при аппроксимации ее параболой; В - радиус кривизны деформированной дуги контакта," К- радиус рабочего валка; р - давление металла на валки; С - константа, характеризующая упругие свойства материала валков; Ь ширина полоски; Ь = Ь - Ь - обжа, г тие полоски в пластической зоне деформации, Ь Ь - толщина полоски на входе в пластическую зону и на выходе из нее.Граничные условия для уравнения (3) задают соотношениями(5) (6)- .Еосст, где Р - часть давления металла навалки, вызванная пластической деформацией полоски,ЬР.с:Х.Р е . - приращения давления, вызванные наличием зон упругогосжатия и восстановления. р= 2 К, - (7,;р Е - 2 К 2 - п 35где 2 К, 2 К - сопротивление металладеформации до и послепрокатки;,О и - заднее и переднееудельные натяженияполоски,При численном интегрировании уравнения (3) навстречу" от значения р= рд выполнение граничногоХ=ьалусловия (б) обеспечивается процедурой поиска координаты нейтральногосечения х, при которо р= Рв1 Х=ОВеличийу давления металла на валки вычисляют с учетом наличия зон упругого контакта полоски с валками:9 15762Ъгде (7 д, с.к.о.Г - среднее значение и среднеквадратичное отклонениеудельных натяжений полосы на выходеиэ клети в последнем 1-м пропуске;с р ф 5Ь , Ь- толщина середины и краяготовой полосы,б) формируют области допустимыхзначений варьируемых параметровколичества пропусков 1, коэффициента В (уравнение (1, характеризующего распределение обжатий по пропускам, профиля рабочих и опорныхвалков Гр, Г . Радиус рабочих и опорных валков с учетом профиля валковвычисляют по уравнениям:РРК = К + Г (Р - 1) /(1 - 1) (23)К; = К, +(Р -1)/(1 -1), (24)20где К, К - радиус рабочего и опорного валка в серединебочки;1 - количество сечений, выделяемых на длине бочки 25валка (расстояние междусоседними сечениямиравно ширине полоски).в) Выделяют на интервалах варьирования переменных 1, В, ГР, Гц ряд 30равномерно распределенных точек ивычисляют значения критериев ц,при всех возможных сочетаниях значений параметров. Каждый такой расчетчназывают испытанием. Испытания нумеруют,Ограничения, задаваемые неравен- ствами 0 хь. (1;0 т т;400тп.1 б т,4 спйр 1Р роэМ рМ пр.акоп 1 (25)Р, 1учитывая путем исключенияиз рассмот рения тех испытаний, в которых выполняется одно из ограничений (25).г) Результаты оставшихся испытаний сводят в таблицу, в первой строке которой помещают номера испытанийи значения критерия о в порядке возрастания его значения, а во второй - , в порядке возрастания критерия ц, Заполнение строк продолжают до тех пор, пока в каждой из них не окажутся испытания, давшие лучшие (наименьшие) значения. критериев с 1 ич. Части таблицы, содержащие зти испы 16 10 тания, образуют множество Парето или переговорное множество.Выделение переговорного множества позволяет сформировать новые областирьирования пры 1 В р ю а также назначить обоснованное ограничение на один иэ критериев, т.е. свести многокритериальную задачу к однокритериальной.д) Поиск минимума по оставшемуся критерию осуществляют одним иэ методов нелинейного программирования.В случае, если полученные в г) наилучшие значения критериев не являются удовлетворительными, повторяют процедуру, начиная с б), всякий раэ имезняют области варьирования переменных на основе анализа переговорного множества.На реверсивном стане кварто 125/380 Х 320 мм прокатывают ленту иэ сплава марки БРБ 2 шириной 270 мм с толщины 1,50 до 0,43 мм.Области допустимых значений варьируемых параметров, равномерно распределенные на интервалах варьирования: 1 = 5; 6; 7; В = 0,46; 0,48;0,50; йр = -0,05; 0; 0,05; Е=-О 05; 0; О 05.В результате 220 испытаний, проведенных на ЭВМ с помощью модели, выявлено, что в 184 испытаниях было достигнуто одно из ограничений (25). Остальные 36 испытаний сведены в представленную в сокращенном виде табл. 1.В табл. 1 жирной линией выделено переговорное множество. Наилучшие значения критериев ци 9 получены соответственно в 133 и 121 испыганиях 1при следующих значениях варьируемых параметров:Р 133 Е = 7; В = 0,46; Г = 0;э р эй= О.Р 121 1 с = 7; В =,0)48; Г = -0,05; ,= ОФормируем новые области изменения переменных:7.; В = 0,46-0,48; Г = -0,05 Поскольку по критерию и характеризующему неравномерность распределения удельных натяжений, достигнуто вполне приемлемое значение (Й= 8,4; с.к.о. 6, = 1,01), принимается полученное в 133-м испытании значение и в качестве ограничения - с 1, = 0,12.9 и/и 121 201Ч 1,15 1,16 156 101 120 1,32 1,33 1,34 1126 1,2 Т а б 1 Номер 5 3 а пр 1030 174 7900 1579 О 12 0 110 143 15950 147 46 03 21590 Продолжая поиск минимума по критерию о получаем: о= 0,10; о=475-0,01; Г= О, что соответствуетследующему режиму обжатий:150 - 1,05 - 0,79 - 0,64 -- 0,56 - 0,50 - 0,46 - 0,43и натяжений в пропусках (табл. 2) .Поперечная разнотолщинность полосы, среднее значение удельных натяжений и среднеквадратичное отклонение равны соответственно 0,0048 мм,86,2 МПа, 8,62 МПа,Эффективность способа заключается в снижении расхода металла наединицу длины готовой полосы за счетуменьшения поперечной разнотолщинности полос, а также повышении качества полос по плоскостности. 20 Формула изобретения 1. Способ управления процессом холодной прокатки полосы на реверсивном стане, состоящий в том, что измеряют профиль полосы до прокатки, задают толщину готовой полосы и константы, характеризующие прокатываемую полосу и прокатную клеть, вычисляют величины обжатий в пропусках и в каждом пропуске устанавливают раствор валков, а также усилия заднего и переднего натяжений полосы, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения плоскостности прокатываемых полос и снижения их поперечной разнотолщинности, дополнительно измеряют ширину полосы до прокатки и на основании исходной информации вычисляют величины обжатий, раствора валков и усилий заднего и переднего натяжений полосы в пропусках, а также профиль рабочих и опорных валков ,с помощью математической модели из условия минимальной неравномерности эпюры удельных натяжений полосы на 1выходе из клети в последнем пропуске и минимальной ее поперечной разнотолщинности.2. Способ по и, 1, о т л и ч аю щ и й с я тем, что при всяком фиксированном распределении обжатий по пропускам величины раствора валков и усилий заднего и переднего натяжений полосы для каждого пропуска вычисляют исходя из профиля поступающей в клеть полосы, измеренного для расчета первого пропуска и вычисленного на математической модели для расчета последующих пропусков, а также вычисленных по математической модели усилия прокатки, распределений удельных натяжений полосы на входе в клеть и на выходе из нее и профиля выходящей из клети полосы с учетом ее упругого восстановления.3. Способ по и. 2, о т л и ч аю щ и й с я тем, что распределение удельных натяжений полосы на входе в клеть и на ее выходе определяют из условия равномерности скоростей вхо-. да металла в зону деформации по ширине полосы и выхода из нее при совпадении профиля полосы с профилем межвалкового зазора в плоскости осей валков./ =Ж ставитель А.Сергеевхред М.Ходанич едактор Е.Папп ктор Т,Пали Г город, ул. Гагарина оизводственно-издательский комбинат "Патент",ЗакВНИИПИ 1113 Тираж 409осударственного комитета по изобретени 113035, Москва, Ж, Раушская Подписноеи открьгтиямб ц, 4/5