Контрольная работа: Математическое моделирование плоскостности тонколистового проката

Внимание! Если размещение файла нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам

Еже один важный вывод, который следует из анализа формул (15) и (16), заключается в том, что эпюра удельных натяжений в полосе на входе в j-ую клеть, может не оказывать влияние на формирование эпюры удельных натяжений на выходе j-ой клети. Этот эффект объясняется тем, что изменение эпюры sj-1(y) вызывается изменением поперечного профиля hj-1(y). В формулах эти величины дают противоположный эффект: уменьшение hj-1(y), приводит к уменьшению величины sj-1(y), которая в свою очередь компенсирует первоначальное уменьшение hj-1(y). Этот вывод неоднократно подтвержден результатами экспериментальных исследований [1].

Полученные уточненные формулы совместно с описанием очага деформации и функцией изменения толщины полосы по ширине под действием станочной, тепловой профилировок валков, их неравномерного сплющивания и изгиба составили замкнутую систему уравнений, решений которой представлено в работе [1]. В данном случае при построении математической модели формирования эпюры остаточных продольных напряжений в холоднокатаной полосе (косвенной характеристики плоскостности) использован один из известных подходов - структурная идентификация. Однако, при анализе полученных результатов выявлена низкая степень точности вычислений (ошибка в некоторых случаях превышала 200%), не позволяющая зачастую не только количественно, но даже качественно прогнозировать плоскостность холоднокатаных полос. Связано это в первую очередь с необходимостью обеспечения очень высокой точности при расчетах изменения поперечного профиля (порядок ~10-3-10-5 мм), что очень трудно сопоставимо с практическими данными. Поэтому представилось целесообразным при построении модели использовать второй подход - экспериментальную (или параметрическую) идентификацию, когда модель строится путем обработки результатов непосредственных измерений. Тем более, что современные прокатные станы оснащены достаточно точными средствами контроля как функции отклика (эпюры удельных натяжений), так и управляющих воздействий (гидроизгиб и охлаждение валков), и режима прокатки.

Существенным недостатком данного подхода является ограниченность области применения математических моделей. Как правило, модель может использоваться только лишь на изучаемом объекте (в данном случае - прокатном стане). Однако, точность, надежность, простота и возможность использования математической модели для управления зачастую намного важнее для исследователей и специалистов-прокатчиков. В качестве примеров в данном разделе приведены математические модели процессов формирования плоскостности полос на станах холодной прокатки 2030 и 1400.

Стан 2030

Математическая модель формирования эпюры продольных остаточных напряжений в холоднокатаной полосе построена с использованием экспериментальной (параметрической) идентификации в результате обработки данных непосредственных измерений эпюры удельных натяжений s(у) (стрессометр,  6,5-130 кН), усилия гидроизгиба рабочих валков Fг (манометр, 0-180 бар  (1,8 МПа)), усилия прокатки Р (датчик Брандта, 0-30 МН), перекоса рабочих валков в вертикальной плоскости DP (датчик положения, -5,000÷5,000 мм); скорости прокатки V (тахометр, 0-33 м/с), натяжения Т (тензоролик, 0-800 кН), расхода СОЖ DQ (расходомер, 0-5385 л/мин), станочной профилировки валков DD (пассометр, 0-10 мм).

Следует отметить, что при наличии исправно действующей измерительной системы (стрессометр) необходимость в практическом применении модели отпадает. Однако, в аварийных ситуациях, в случаях неисправности системы, в исследовательских целях и т.п. математическая модель может служить эффективным инструментом для стабилизации технологического процесса и получения заданных эпюр удельных натяжений в холоднокатаных полосах.

Значения технологических факторов и средств регулирования плоскостности (СРП) 5-й клети стана в ходе эксперимента изменялись в следующих диапазонах: толщина полосы h=0,5÷1,5 мм; ширина полосы B=1020÷1650 мм; гидроизгиб рабочих валков Fг=-80÷+95% ("-" - дополнительный изгиб, "+" - противоизгиб); расход СОЖ DQ=-100÷+100% (, Qкр, Qпр, Qср - средние значения расхода охлаждающей эмульсии соответственно в крайней, промежуточной и средней зоне распределительного коллектора); усилие прокатки Р=6÷17 МН; скорость прокатки V=1÷14 м/с; натяжение на моталке sм=20÷70 МПа; суммарная станочная профилировка рабочих валков DDS=0,20÷0,70 мм; перекос рабочих валков в вертикальной плоскости    DР =-50÷+20 % (DР= Рпр - Роб, Рпр и Роб - относительное положение ГНУ со стороны привода и обслуживания; 10% изменения перекоса соответствуют разнице усилий со стороны привода и обслуживания ~60 кН).

Для сжатого цифрового представления функций отклика - эпюр удельных натяжений s(у) использовали методику, основанную на аппроксимации их с использованием полиномов Лежандра. Подробно методика рассмотрена в работе [1].

С помощью метода наименьших квадратов (МНК) построены многопараметрические зависимости коэффициентов Сk аппроксимации эпюры удельных натяжений холоднокатаной полосы от технологических воздействий, а также выбрана их оптимальная форма путем включения в модель значимых факторов и их эффектов.

C1=0,55 - 1,48×10-4 DP3 + 0,74DP h

R=0,75, F=2,29, Soст=3,73. (17)

C2=14,987 + 1,76×10-5DQ 3 - 3,79×10-3P 3 - 6,90×10-2 V 2 +

+ 2,04×10-2 F V + 1,86×10-2DQ P,

R=0,86, F=3,97, Soст=8,33. (18)

C3=-1,12 + 2,79h + 1,25×10-4 DP3 - 0,62DP h,

R=0,58, F=1,52, Soст=4,99; (19)

 C4=-8,67 + 3,93×10-3V 3 - 6,57×10-3 DQ V + 3,44×10-3 F P,

R=0,64, F=1,69, Soст=6,62.  (20)

Таким образом, распределение удельных натяжений по ширине полосы можно оценивать по следующей зависимости [1]

 (21)

где у - координата по ширине полосы;

Рki) - полиномы Лежандра;

sм - среднее удельное натяжение полосы на моталке, МПа;

xi - точки мест расположения датчиков измерения натяжения при нормировании ширины полосы к отрезку [-1,1], xi=-1+i.2/n, i=0, 1, ..., n.

Пример

На рис. 5 показаны измеренные и рассчитанные эпюры удельных натяжений в холоднокатаных полосах из стали марки 08Ю различных размеров. Значения технологических факторов и результаты расчета по формулам (17)-(20) представлены в табл. Средняя ошибка между измеренными и рассчитанными эпюрами удельных натяжений в холоднокатаных полосах не превышает 8%, что говорит об адекватности уравнений (17)-(20) и надежности используемой методики цифрового представления распределенных величин.

Таблица Результаты расчета по (17)-(20)


h, мм

B, мм

Fг, %

Q, %

P, МН

V, м/с

P, %

C1

C2

C3

C4

а

0,64

1020

40

-33,79

7,83

4,50

-10

-4,04

9,84

4,51

-6,24

б

0,82

1240

85

-24,62

8,87

10,62

0

0,55

18,65

1,17

0,35

в

0,7

1480

28

57,17

14,69

8,93

11

6,05

21,48

-3,77

-7,81


При анализе экспериментальных данных на стане 2030 среднее удельное натяжение полосы и значение станочной профилировки опорных валков были исключены из дальнейшего рассмотрения ввиду того, что в процессе прокатки эти параметры имели фиксированные значения.

Рис. 5. Измеренные и рассчитанные эпюры удельных натяжений в холоднокатаных полосах для стана 2030:

1 - измеренная эпюра,

2 - рассчитанная эпюра

Стан 1400

Диапазон и погрешность измерений для исследуемых воздействий составляли: эпюра удельных натяжений s(у), 2-150 кН (стрессометрический ролик); гидроизгиба рабочих валков F - дополнительный изгиб 0-165 бар (0-100%), противоизгиб 70-165 бар (0-100%), 1,5% (манометр); усилие прокатки P, 0-26 МН, 1% (прибор Kelk1400); скорость прокатки V, 0-900 м/мин, 1 м/мин (импульсные датчики); натяжение полосы 0-0,3 МН, 1% (тензометр ASEA); толщина полосы h, 0,25-3,5 мм, 0,2% (микрометр FH-46K); станочная профилировка рабочих валков DD, 0-10 мм, 0,01 мм (пассометр).

Диапазон изменения значений технологических факторов и СРП 4-й клети стана был следующий: толщина полосы h=0,4÷1,0 мм; ширина полосы B=1000÷1250 мм; гидроизгиб рабочих валков Fг= -40 ÷ +30%; усилие прокатки Р=4÷12 МН; скорость прокатки V=6÷14 м/с; натяжение на моталке  sм=30÷120 МПа; перекос рабочих валков в вертикальной плоскости     DР =-0,504 ÷ -0,037 МН (DР= Рпр - Роб, Рпр и Роб - усилие ГНУ со стороны привода и обслуживания). Расход СОЖ во всех зонах распределительного коллектора устанавливали на максимальный уровень и при эксперименте не варьировали.

Ниже приведены многопараметрические зависимости коэффициентов Сk от технологических воздействий в оптимальной форме, построенные с помощью МНК.

C1= - 0,4108 + 18,7387 h 4 - 3,6514Р + 0,0015 Р4 - 12,5026 hР  R=0,87, F=4,11, Soст=5,9.

(22)

C2=24,93 + 2,97×10-4 F3 - 3,04×10-3P4 + 0,4754 Р V - 1,46×10-3 V4, R=0,86, F=3,84, Soст=15,14.

(23)

C3=-76,89 - 0,00129 Р4 + 51,5368 ln Р + 48,6638 hP , R=0,83, F=3,21, Soст=9,58;

(24)

C4=-11,2599 + 1,8255Р2 + 0,0985V3- 2,57×10-4F3 - 3,3902VР, R=0,85, F=3,60, Soст=11,36.

(25)

 

Пример

На рис. 6 показаны измеренные и рассчитанные эпюры удельных натяжений в холоднокатаных полосах из стали марки 08Ю различных размеров. Значения технологических факторов и результаты расчета по формулам (22)-(25) представлены в табл. 2. Средняя ошибка между измеренными и рассчитанными эпюрами удельных натяжений в холоднокатаных полосах не превышает 10%.

Таблица 2. Результаты расчета по формулам (22)-(25)


h, мм

B, мм

Fг, %

P, МН

V, м/с

P, %

C1

C2

C3

C4

а

0,5

1000

8,62

6,38

13,845

-0,159

-19,06

8,43

12,61

б

0,7

1100

-12,75

6,51

12,59

-0,09

-16,20

21,14

14,27

-14,65

в

0,4

1250

-30,05

8,75

12,908

-0,204

-22,07

12,21

23,36

-35,50


Рис. 6. Измеренные и рассчитанные эпюры удельных натяжений

в холоднокатаных полосах для стана 1400:

1 - измеренная эпюра,

2 - рассчитанная эпюра

. Математическое моделирование плоскостности полос при термической обработке

В данном разделе представлена методика (схема) построения математических моделей изменения плоскостности холоднокатаных полос при отжиге в колпаковых печах. Процессы ее изменения при термообработке в агрегатах непрерывного действия достаточно подробно рассмотрены, проанализированы и формализованы в монографии [2], поэтому здесь не затрагиваются.

Процедуру построения модели целесообразно начинать с изучения объекта (процесса), установления существенных свойств и выявления закономерностей.

При рекристаллизационном отжиге в колпаковых печах плотно намотанных рулонов основное влияние на поле внутренних остаточных напряжений помимо режима термообработки оказывает их напряженно-деформированное состояние, которое зависит от общего уровня, характера распределения удельного натяжения по длине и ширине полосы и класса неплоскостности.

Принято рассматривать три принципиально отличающихся класса неплоскостности: "явная", "скрытая", "совместная" [1].

При намотке полосы в рулон под натяжением образование неплоскостности первого класса в принципе невозможно, т.к. она формируется только после полного снятия внешнего напряжения (натяжения) при перераспределении внутренних продольных остаточных напряжений.

В случае, когда величина среднего удельного натяжения недостаточна для полной компенсации внутренних остаточных напряжений сжатия, в рулон наматываются полосы с неплоскостностью третьего класса. В этом случае напряженно-деформированное (смысл термина "деформированное" связан с наличием в полосе упругих деформаций) состояние рулона формируется под действием эпюры удельных натяжений, которая является следствием и отражением эпюры остаточных продольных напряжений.

Однако, в этом случае в полосе остаются неплоские (искривленные) участки с остаточными напряжениями сжатия (сжимающими остаточными упругими деформациями), приводящие к образованию в рулоне локальных очагов, закономерности изменения межвиткового давления в которых до сих пор не изучены в необходимой степени. Установлено только, что эти участки являются источником повышенной опасности и могут являться наиболее вероятной причиной сваривания витков рулонов при отжиге в колпаковых печах и образования впоследствии дефектов поверхности полос типа "полосы-линии скольжения", "пятна слипания сварки" и т.п. [1,12 и др.].

Кроме того, наличие отдельных (локальных) неплоских участков в полосе (к ним следует в первую очередь отнести "локальную неплоскостность") не позволяет однозначно выявить закономерности или хотя бы с достаточной вероятностью прогнозировать физические явления, которые происходят в полосе при рекристаллизационном отжиге в колпаковых печах и приводят к изменению неплоскостности холоднокатаных и формированию неплоскостности отожженных полос.

В случае, если среднее удельное натяжение полностью компенсирует остаточные напряжения сжатия, то в рулон наматывается холоднокатаная полоса со "скрытой" неплоскостностью (второй класс). Тогда напряженно-деформированное состояние рулона в значительной степени определяется и характеризуется видом эпюры удельных натяжений и ее изменениями по длине полосы. Этот случай - наилучший.

Полоса в процессе прокатки и намотки в рулон находится под действием внешнего напряжения (натяжения). Поэтому в рулоне остаточные напряжения проявляются в форме усиления либо ослабления внешних напряжений, и, как следствие этого, в различной интенсивности упругого растяжения отдельных продольных сечений полосы. Избыточная энергия в упруго-деформированных областях (в продольных сечениях с большими упругими деформациями) может уменьшиться только за счет пластической деформации.

При рекристаллизационном отжиге, основным назначением которого является разупрочнение наклепанного металла и получение заданной микроструктуры и механических свойств, происходит также уменьшение остаточных напряжений [13-15].

В наклепанной холоднокатаной полосе условный предел текучести достигает очень высоких значений, величина же остаточных напряжений, даже алгебраически складываясь с внешними напряжениями натяжения, существенно ниже. В этом случае при отжиге происходит релаксация напряжений, которая развивается в отжигаемой полосе путем ползучести при неизменной общей деформации и падающем напряжении. Общая деформация отдельных упруго-взаимосвязанных продольных сечений полосы, на которые можно условно разделить полосу, будет складываться из упругой и пластической [14]:

eобщ(у)=eупр(у)+eпл(у)

где у - координата по ширине полосы.

Пластическое течение осуществляется перемещением ограниченного числа легкоподвижных дислокаций, которые, тормозятся, встречаясь с препятствиями в виде дислокационных сцеплений, дисперсионных частиц, границ зерен и т.п. Когда легкоподвижные дислокации исчерпываются, происходит затухание ползучести, а релаксация остаточных напряжений еще более способствует этому затуханию [14, 15].

Флуктуация тепловой энергии активизирует скольжение; с увеличением продолжительности отжига (время выдержки при максимальной температуре) в скольжение включаются менее подвижные и благоприятно расположенные дислокации. Так при температурах выше 0,5 Тпл дислокации преодолевают препятствия переползанием [14].

В общем случае при отжиге плотно намотанного рулона в колпаковой печи в начале происходит достаточно быстро протекающее во времени уменьшение остаточных напряжений за счет массового размножения и скольжения дислокаций, затем этот механизм пластической деформации сменяется ползучестью, приводящей к довольно медленной и затухающей во времени релаксации напряжений [14, 15].

Наилучший вариант релаксации напряжений при отжиге - медленный постепенный рост пластической деформации при одновременном равном уменьшении упругой. В этом случае линейные размеры в направлении действия остаточных напряжений не изменяются.

Чем выше уровень исходных напряжений в сечении полосы, тем выше скорость релаксации и опасность искажения формы, т.е. возникновения неплоскостности.

Условие постоянства общей деформации отдельных продольных сечений полосы в рулоне при отжиге можно представить как

DeS(у)=0,

где DeS(у)=eSо(у)- -eSк(у)=[e упр o(у)+eпл o(у)] - [e упр к(у)+eпл к(у)]= [e упр o(у)- e упр к(у)]+[eпл o(у) -eпл к(у)]= = De упр(у)+Deпл(у),

где eSо(у), eSк(у), e упр o(у), eпл o(у), e упр к(у), eпл к(у) - общая, упругая и пластическая деформация произвольного продольного сечения холоднокатаной (индекс “о” - начальная) и отожженной (индекс “к” - конечная) полосы.

Тогда

DeS(у)= Deупр(у) - Deпл(у)=0 или De упр(у)= Deпл(у).

Для определения связи между напряжениями и деформациями используем законом Гука для плоского напряженного состояния [1]. В результате допущений того, что продольное сечение деформируется только в направлении действия натяжения; деформация по ширине полосы e(х) бесконечно мала по сравнению с деформацией e(y) и ей можно пренебречь (e (х)=0), но при этом необходимо учитывать взаимосвязь между отдельными продольными сечениями, т.е. s(х)¹ 0, получаем формулу, связывающую остаточные продольные натяжения s(у) с относительными упругими деформациями e упр(у):

, где  .

где Е, n - модуль упругости Юнга и коэффициент Пуассона материала полосы.

Изменение остаточных напряжений в продольном сечении (у), которое происходит при отжиге, можно определить по формуле:

Dsост(у)= sост. о(у) - sост. к(у)=Е’[eупр. о(у) - eупр. к(у)]=  =Е’Deупр(у)= - Е’Deпл(у)= Е’[eпл. к(у) - eпл. o(у)]

(26)


где sост. о(у), sост. к(у), eпл. о(у) - остаточные продольные напряжения в продольном сечении холоднокатаной и отожженной полосы, пластическая деформация продольного сечения в момент начала релаксации.

На стане холодной прокатки большинство полос наматываются в рулон со "скрытой" неплоскостностью. Поэтому напряженно-деформированного состояния рулона перед отжигом и в процессе отжига характеризуется не фактической неплоскостностью полосы, а полем остаточных напряжений в рулоне. Поэтому представляет интерес рассмотрение зависимости распределения продольных напряжений в отожженной полосе от режима отжига и исходной (холоднокатаная полоса) неравномерности удельных натяжений.

К основным факторам, под действием которых происходит релаксация напряжений при отжиге в колпаковых печах можно отнести температуры нагрева и выдержки, время нагрева, выдержки и охлаждения, начальный уровень напряжений в рулоне.

Задача состоит в том, чтобы в зависимости от вида эпюры удельных натяжений (начальных напряжений в каждом продольном сечении полосы) и режима отжига определить эпюру продольных напряжений в отожженной полосе и формирующиеся после ее размотки характеристики фактической неплоскостности.

Можно предположить, что механизм видоизменения остаточных напряжений по ширине полосы в период нагрева-выдержки и охлаждения различен. Остаточные напряжения в рулоне после отжига можно качественно представить в виде функциональной зависимости [109]:

sост.к(у) =f[s хол(у),sН-В(у), sО(у)],

(27)


где sост.к(у), s хол(у) - остаточные напряжения в продольном сечении у отожженной и холоднокатаной полосы соответственно, МПа;

sН-В(у) - напряжения в период нагрева-выдержки, МПа;

sО(у) - напряжения в период охлаждения, МПа.

Количественно степень релаксации остаточных напряжений в произвольном продольном сечении полосы можно оценить с помощью модифицированной формулы (32), полученной после несложных преобразований формулы (3.17) [2]:

sост.к(у) =[sхол(у) + `sхол] [a1-b1(Tв1 + 273,15)(20+lg tв1)] ´ ´[a2-b2 (Tв2 + 273,15)(20+lg tв2)]´[c-d(TО ср + 273,15)(20+lg tО)],

(28)


где `sхол - среднее удельное натяжение при намотке полосы в рулон, МПа; Tв1, Tв2 - температура выдержки для 1-й и 2-й стадии отжига, °С;  tв1 - время термической обработки от 400 °С до окончания 1-й стадии выдержки, час; tв2 - общее время выдержки 2-й стадии, час; TО ср - средняя температура в период охлаждения, TО.ср = (Tв2+400)/2,°С; tО - время от окончания периода выдержки до 400 °С, час; а1, b1, а2, b2, с, d - эмпирические коэффициенты, учитывающие размеры полос и марку стали, а1=1,2¸2,0, а2=1,4¸2,0, с=1,1¸1,8, b1=(0,95¸1,60)10-4, b2=(0,80¸1,20)10-4, d=(0,70¸1,10)10-4 (большие значения соответствуют широкой и толстой полосе, а меньшие - узкой и тонкой), для одностадийного отжига а2 =1, b2=0.

Пример

По формуле (28) был произведен расчет остаточных продольных напряжений отожженного металла различного размера в зависимости от начального распределения продольных напряжений в полосе (эпюра удельных натяжений холоднокатаной полосы) и технологических факторов отжига (температура отжига и время отжига) [108]. Исходные данные для расчета представлены в табл. 3, а результаты показаны на рис.7.

Таблица 3. Исходные данные для расчета


h, мм

B, мм

 `sхол, МПа

Tв1, °С

tв1, ч

Tв2, °С

tв2, ч

TО.ср , °С

tО, ч

а1, ед

b1, 1/(К×ч)

а2, ед

b2, 1/(К×ч)

с, ед

d, 1/(К×ч)

а

0,64

1020

61,27

580

30

-

-

490

11

1,35

1,1×10-4

1

0

1,10

1,0×10-4

б

0,82

1240

60,98

600

32

-

-

500

13

1,40

1,3×10-4

1

0

1,27

1,0×10-4

в

0,7

1480

24,13

570

28

690

31

545

16

1,50

1,4×10-4

1,70

1,0×10-4

1,80

0,7×10-4


Рис. 7. Экспериментальная проверка адекватности модели формирования остаточных напряжений в отожженных полосах: 1 - измеренная эпюра остаточных напряжений в холоднокатаных полосах, 2, 3 - рассчитанная и измеренная эпюры остаточных напряжений в отожженных полосах соответственно, а) 0,64´1020 мм, б) 0,82´1240 мм, в) 0,7´1480 мм

Сопоставление рассчитанных по формуле (28) и измеренных на дрессировочном стане характеристик неплоскостности отожженных полос (фактических - амплитуда и период неплоскостности, косвенных - распределений остаточных продольных напряжений в полосе на выходе дрессировочного стана) показало, что средняя ошибка расчета не превышает 4-6%. Достаточно точное совпадение результатов вычисления с измеренными значениями свидетельствует об адекватности математической модели и позволяется сделать вывод о том, что она может использоваться для оценки степени релаксации и изменения поля остаточных напряжений в холоднокатаных полосах после отжига в колпаковых печах.

Характеристики фактической неплоскостности полос можно определить после простых преобразований формулы (8), что аналогично формуле (2.37) [1]:

,   (29)

где s - - максимальное значение напряжения сжатия.

5. Математическое моделирование плоскостности полос при дрессировке

Большой объем экспериментальной информации о процессе формирования эпюры удельных натяжений в дрессированных полосах, а также зашумленность процесса, наличие большого числа случайных воздействий обусловили выбор метода построения математической модели. Модель построена с помощью параметрической идентификации результатов измерений технологических факторов [109]. В качестве функции отклика принята эпюра продольных остаточных напряжений

sдр(у)=`sдр + Dsдр(у)

(`sдр - среднее удельное натяжение на моталке, Dsдр(у) - отклонение удельных натяжений от среднего значения по ширине полосы) (данные получены с помощью системы стрессометр: точность ~1 МПа, диапазон изменения -100¸100 МПа). В качестве независимых переменных выбраны управляющие воздействия, наиболее влияющие на процесс формирования поля остаточных напряжений в дрессированной полосе. К ним отнесены: усилие гидроизгиба рабочих валков Fг (манометр, 0-180 бар,   (1,8 МПа)), усилие дрессировки Р (манометр, проградуированный в единицах силы, 0-20 МН), скорость дрессировки V (тахометр, 0-33 м/с), натяжение Т (тензоролик, 0-800 кН), станочная профилировка рабочих валков DD (пассометр, 0-10 мм). Для учета напряженного состояния поступающего на дрессировку отожженного металла в модель были включены соответствующие коэффициенты аппроксимации эпюры продольных остаточных напряжений отожженной полосы Сотж k, которые были получены путем пересчета показателей ее фактической неплоскостности - амплитуды и периода.

Модели построены с использованием МНК. Диапазоны изменения независимых переменных следующие: толщина полосы h=0,5÷0,9 мм; ширина полосы B=1200÷1630 мм; коэффициенты аппроксимации эпюры остаточных продольных напряжений отожженной полосы - Сотж2 =-21÷22 МПа, Сотж4 =-30÷35 МПа, Сотж6 =-22÷29 МН; гидроизгиб рабочих валков Fг=-30÷+65; усилие дрессировки Р=1,0÷2,2 МН; скорость дрессировки V=9÷15 м/с; переднее натяжение s1=62÷112 МПа; заднее натяжение s0=62÷97 МПа; суммарная станочная профилировка рабочих валков DDS=0,00÷0,15 мм.

Полученные модели представлены ниже.

Сдр2= 19,6978 + 0,6910 Сотж 2+ 31,1961 h + 0,0331B + 0,2828Fг + + 55,2265 D,6392P 2,94V, Sост=11,53, F=4,09, R=0,87.

(30)

Сдр4= 155,407 + 0,4509 Сотж 4  0,1116B + 0,1443Fг 106,464 D22,019P  0,80171 2,16V, Sост=8,21, F=2,93, R=0,8

(31)

Сдр6 = -27,667 + 0,351 Сотж 6  0,033B + 0,121Fг ,614 D 1,62 V,Sост=5,39, F=2,85, R=0,80.

(32)


Распределение удельных натяжений по ширине дрессированной полосы sдр(у), по аналогии с формулой (21), можно вычислить следующим образом:

(33



Пример

Значения технологических факторов и результаты расчета по (30)-(32) представлены в табл. 4. Измеренные и рассчитанные эпюры удельных натяжений в дрессированных полосах показаны на рис. 8.

Таблица 4. Результаты расчета по (30)-(32)


Cотж 2

Cотж 4

Cотж 6

h,мм

B,мм

Fг,%

D, мм

P, МН

V,м/с

0, МПа

1, Мпа

Сдр 2

Сдр 4

Сдр 6

а

-8,11

-22,91

-8,27

0,8

1315

-10

0,1

1,3

13,83

72,34

76,52

-3,41

-16,61

-4,35

б

-16,84

1,77

1,00

0,9

1450

-10

0,03

1,8

14,17

68,97

67,97

-10,04

5,50

-2,12

в

-6,02

-13,83

7,87

0,8

1620

-20

0

2,1

13,17

69,52

68,60

-3,59

-14,82

4,15


Средняя ошибка между измеренными и рассчитанными эпюрами удельных натяжений в дрессированных полосах не превышает 9%. Точность полученных результатов достаточно высока для проведения инженерных расчетов остаточных напряжений в дрессированной полосе по формулам (30-(36).

Рис. 8. Экспериментальная проверка адекватности модели формирования остаточных напряжений в дрессированных полосах: 1 - рассчитанная эпюра остаточных напряжений в отожженных полосах, 2, 3 - рассчитанная и измеренная эпюры остаточных напряжений в дрессированных полосах соответственно; а) 0,64´1020 мм, б) 0,82´1240 мм, в) 0,7´1480 мм

Библиографический список

1.Божков А.И. Плоскостность тонколистового проката /А.И. Божков,  В.П. Настич. - М.: ИНТЕРМЕТ ИНЖИНИРИНГ, 1998. - 264 с.

2. Божков А.И. Непрерывный отжиг и плоскостность полос      /А.И. Божков. - М.: ИНТЕРМЕТ ИНЖИНИРИНГ, 2000. - 128 с.

3. Железнов Ю.Д. Прокатка ровных листов и полос / Ю.Д. Железнов. - М.: Металлургия, 197 - 200 с.

. Железнов Ю.Д. Статистические исследования точности тонколистовой прокатки / Ю.Д. Железнов, С.Л. Коцарь, А.Г. Абиев. - М.: Металлургия, 1974. - 240 c.

. Григорян Г.Г. Настройка, стабилизация и контроль процесса тонколистовой прокатки / Г.Г. Григорян, Ю.Д. Железнов, В.А. Черный, Л.А. Кузнецов, А.Г. Журавский. - М.: Металлургия, 1975. - 368 с.

6. Automation of tandem mills / Ed. By G.F. Bryant - London: Iron and Steel Inst., 1973.- 427 p.

7. Робертс В.Л. Холодная прокатка стали / В.Л. Робертс. - М.: Металлургия, 1982. - 544с.

. Файнштейн В.М. Оборудование для резки полосовой стали / В.М. Файнштейн, Е.Л. Оратовский // Обзор по системе «Информсталь / ин-т Черметинформация», вып. 3 (96). М., 1980. - 52 с.

9. Бровман М.Я. Расчет устойчивости листов при прокатке/ М.Я. Бровман // Известия вузов. Черная металлургия, 1975. № 12. С. 79-8

. Грудев А.П. Теория прокатки: Учебник для вузов / А.П. Грудев. - М.: Металлургия, 1988. - 240 с.

Целиков А.И. Теория прокатки / А.И. Целиков, А.И. Гришков. - М.: Металлургия, 1970. - 360 с.

12. Настич В.П. Улучшение качества поверхности холоднокатаных полос. Сообщение 1 / В.П. Настич, П.П. Чернов, А.И. Божков, Е.В. Титов, В.М. Складчиков, В.Н. Синельников // Производство проката. 2003. №2. С.11-15.

. Новак С. Влияние релаксации напряжений на свойства полосы в рулонах / С. Новак , Т. Кныш, К. Зайак // Baender, Bleche, Rohre. 1986. P 27. 8. S. 155-158.

. Новиков И.И. Теория термической обработки металлов. Учебник. 3-е изд. / И.И. Новиков. - М.: Металлургия, 1978. - 392 с.

. Бернст Р. Технология термической обработки стали / Р.Бернст, З.Бемер, Г.Дитрих и др. Пер. с нем. Б.Е. Левина; Под ред. М.Л. Бернштейна - М.: Металлургия, 198 С. 77-80.

16. Коцарь С.Л. Технология листопрокатного производства / С.Л. Коцарь, А.Д. Белянский, Ю.А. Мухин - М.: Металлургия, 1987. - 272 с.

. Патент РФ 2206883, G01 N3/00. Способ контроля механических свойств тонколистового проката / Божков А.И., Мальцев А.А., Настич В.П., Попов Н.Е., Ракитин С.А., Складчиков В.М., Чеглов А.Е., Чернов П.П. Опубл. 20.06.03, бюл.№ 17.

18. Патент РФ 2189875, В21 С37/28. Устройство автоматического регулирования плоскостности полос / Божков А.И., Настич В.П., Складчиков В.М., Титов Е.В., Чеглов А.Е. Опубл. 27.09.02, бюл.№ 27.

. А.с. 1705072 СССР, В21 С37/00. Устройство для автоматического регулирования формы полосы / Кузнецов Л.А., Божков А.И., Погодаев А.К., Настич В.П., Колпаков С.С., Ульяничев А.И., Цуканов Ю.А., Рубанов В.П. Опубл. 15.092, бюл.№2.

. Божков А.И. Влияние эпюры удельных натяжений на продольную устойчивость полосы при холодной прокатке / А.И. Божков // Изв. вузов. Черная металлургия. 1998. №12. С.30-34.

2 Божков А.И. Влияние неравномерности удельных натяжений на устойчивость процесса прокатки: Учебное пособие / А.И. Божков. Липецк.: ЛГТУ, 1997. - 40 с.

Источник: https://www.bibliofond.ru/detail.aspx?id=808319