Исследование теплового режима валков широкополосных станов горячей прокатки и его влияния на поперечный профиль горячекатаных полос

• Автор: Хлопотин, Максим Викторович
• Шифр специальности: 05.02.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Череповец
• Количество страниц: 142 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение
Глава 1. Моделирование теплового режима и охлаждения валков ШПСГП и их влияния на качество поперечного профиля горячекатаных полос (литературно-аналитический обзор)
1.1. Поперечный профиль горячекатаных полос как объект управления
1.2. Анализ известных моделей поперечного профиля горячекатаных полос
1.3. Анализ известных математических моделей теплового режима и охлаждения валков ШПСГП
1.4. Анализ известных методов шлифовочного профилирования валков
ШПСГП
Выводы по главе
Глава 2. Моделирование поперечного профиля горячекатаных полос
2.1. Основные нормируемые показатели поперечного профиля
2.2. Статистические исследования показателей поперечного профиля
горячекатаных полос
Выводы по главе
Глава 3. Разработка усовершенствованной модели теплового режима и охлаждения валков ШПСГП
3.1. Постановка задачи
3.2. Модель температурного поля в поверхностном слое рабочего валка.
3.3. Модель температурного поля в основной зоне рабочего валка
3.4. Модель осесимметричного температурного поля, основанная на уравнениях теплового баланса в системе: «полоса - валки - охладитель»
3.5. Усовершенствованная комплексная модель теплового режима, теплового профиля и охлаждения валков ШПСГП
3.6. Теплофизические коэффициенты

Выводы по главе
Глава 4. Разработка и опробование новой методики адаптации модели теплового режима и охлаждения валков к параметрам действующего ШПСГП
4.1. Сущность новой методики и алгоритма адаптации модели
4.2. Экспериментальное определение значений теплофизических коэффициентов, характеризующих в модели интенсивность разных видов теплообмена
4.3. Исследование коэффициента эффективности конвективного теплообмена
4.4. Проверка достоверности адаптированной модели теплового режима
валков ШПСГП
Выводы по главе
Глава 5. Разработка и испытания усовершенствованной шлифовочной профилировки рабочих валков ШПСГП
5.1. Постановка задачи
5.2. Разработка новых шлифовочных профилировок с учетом диапазонов профилеразмеров сортамента стана
5.3. Испытания на стане разработанных профилировок
Выводы по главе
Глава 6. Разработка и испытания способов и устройств, повышающих эффективность охлаждения валков ШПСГП
6.1. Исследование теплового режима валков
6.2. Разработка технических решений, улучшающих охлаждение валков.
6.3. Промышленная реализация разработанных технических решений
Выводы по главе
Заключение (общие выводы по диссертации)
Литература
Приложение
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность работы.
В последние десятилетия в мировом производстве горячекатаных полос допуски на характеристики поперечного профиля уменьшились, что вызвано общей тенденцией повышения требований к качеству листового проката. Это актуально как для наиболее тонких горячекатаных полос толщиной 0,8-1,5 мм, непосредственно используемых в машиностроении и строительстве, так и для полос толщиной 1,8-3,0 мм, направляемых в качестве подката на станы холодной прокатки для производства из них автомобильных листов или другого сортамента с жёсткими требованиями к плоскостности и состоянию поверхности.
Для того, чтобы уменьшить отклонения нормируемых характеристик поперечного профиля горячекатаных полос (поперечной разнотолщинности, клиновидности, местных отклонений толщины, смещения вершины) до значений, определяемых более жесткими допусками, необходимо воздействовать на факторы, оказывающие влияние на точность формирования поперечного профиля.
Наиболее значимые из этих факторов - тепловой профиль рабочих валков (неравномерность распределения тепловых деформаций по длине бочки) и форма их исходной (шлифовочной) профилировки.
Оба этих фактора, наряду с неравномерным износом по длине бочки, искажают форму активных образующих рабочих валков, определяющую распределение толщины по ширине горячекатаных полос.
Тепловой профиль валков зависит от степени равномерности тепловыделений по ширине полосы и от эффективности их охлаждения, регулируемого по длине бочки. На многих широкополосных станах горячей прокатки (ШПСГП) система охлаждения валков стала узким местом: чем тоньше прокатываемая полоса, тем меньше доля пауз в ритме прокатки, что приводит к поступлению от полосы большего количества теплоты в валки,
где а,, а2 - коэффициенты регрессии, подлежащие определению по фактическим данным температуры поверхности рабочих валков на перевалке; Т„, Т„, Т(р - соответственно температуры полосы, воды и окружающей среды; 1д - длина очага деформации.
В данной модели отсутствуют методики расчёта величин Тс, Тпж и а], а2, поэтому расчёт температуры по приближенным значениям этих параметров может быть неточным.
Математическая модель (аналогичная модели (1.19)) теплового режима в виде нестационарного уравнения теплопроводности для валка была решена конечно-разностным методом при задании на его поверхности граничных условий в виде [29]:
где Л„ - коэффициент теплопроводности материала валка; ф/-д) -температура валка; а(і,т) - коэффициент теплоотдачи контактным теплообменом на поверхности валка; - температура среды; г, Я - текущая координата и радиус валка; г - время.
Коэффициент теплоотдачи конвективным теплообменом валка с водой зависит от условий подачи охладителя (плотности орошения д и скорости истечения воды Оаа) и температуры поверхности валка, в соответствии с
где А, и,, п2 - экспериментальные коэффициенты, полученные авторами для плоскофакельных форсунок.
(1.22)
[29]:
(1.23)