Моделирование и исследование мощности процесса холодной прокатки для экономии энергии на непрерывных широкополосных станах

• Автор: Никитин, Дмитрий Иванович
• Шифр специальности: 05.02.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Череповец
• Количество страниц: 106 с. : ил.

Глава 1. Актуальность разработки уточненного расчета мощности станов холодной прокатки

1.1. Проблема повышения точности расчета мощности процесса

холодной прокатки

1.2. Анализ существующих математических методик расчета мощности холодной прокатки

1.2.1. Анализ методики, основанной на формуле Финка

1.2.2. Анализ методики В.Н. Выдрина

1.3. Основные положения методики расчета контактных напряжений [26-34], взятой за основу для разработки новой методики расчета

мощности процесса холодной прокатки

Выводы по главе

Глава 2. Разработка методики расчета мощности холодной прокатки

на широкополосных станах, основанной на упруго-пластической

модели очага деформации [35-39]
Выводы по главе
Глава 3. Исследование достоверности новой методики расчета мощности холодной прокатки
3.1. Промышленная апробация разработанной методики расчета мощности холодной прокатки
3.2. Оценка точности новой методики и ее сопоставительный анализ с наиболее распространенной из существующих методик расчета
мощности холодной прокатки

Выводы по главе
Глава 4. Исследование влияния основных параметров стана и процесса холодной прокатки на мощность холодной прокатки
4.1. Влияние на мощность прокатки коэффициента трения
4.2. Влияние на мощность прокатки относительного обжатия
4.3. Влияние на мощность прокатки межклетевых натяжений
4.4. Анализ соотношений между работами сил, создаваемых
нормальными и касательными напряжениями в очаге деформации
Выводы по главе
Глава 5. Применение разработанной методики расчета мощности
для совершенствования оборудования и технологии холодной прокатки
5.1. Разработка и промышленная апробация режимов прокатки, обеспечивающих экономию энергии двигателей главного привода
рабочих клетей
5.2. Использование новой модели расчета мощности для разработки
экономичной рабочей клети стана холодной прокатки
Выводы по главе
Заключение (общие выводы по диссертации)
Литература
Приложения

Актуальность работы
Холодная прокатка широких стальных полос требует больших энергетических затрат, так как металл, деформируемый в холодном состоянии, имеет значительное сопротивление деформации, из-за наклепа изменяющееся от 250-300 МПа до 600-800 МПа. Суммарное обжатие на современных станах холодной прокатки достигает 75-85 %, а скорости - 25-35 м/с. Эти условия требуют оснащения непрерывных станов двигателями главного привода с суммарной установочной мощностью 20000-40000 кВт и ежесуточным расходом электроэнергии, измеряемым сотнями тысяч киловатт-часов. Доля электроэнергии в расходах по переделу при производстве холоднокатаных полос и листов достигает 20 %, поэтому снижение энергозатрат в процессах холодной прокатки является одной из приоритетных задач листопрокатного производства.
Решение этой задачи возможно за счет оптимизации технологических режимов и конструктивных параметров станов холодной прокатки, для чего необходима достоверная методика расчета мощности процесса прокатки.
Методики расчета мощности, наиболее распространенные в конструкторской и технологической практике, создавались в середине 20 века, применение их для современных станов с изменившимися технологическими режимами и сортаментом приводит к погрешностям, достигающим 30-50 % и более относительно фактической мощности.
Столь значительные погрешности этих методик объясняются тем, что они не учитывают влияния на работу холодной прокатки напряженного состояния металла в упругих участках очага деформации, протяженность которых на современных станах достигает 30-40 % от общей длины дуги контакта, и, кроме

погрешность составила 14,92 %. В 41,2 % случаев расхождения расчетных и измеренных значений мощности прокатки не превысили 5 %. В 32,4 % случаев погрешность составила свыше 5 %, но менее 10 %.
4. Выполнена сопоставительная оценка точности новой и наиболее распространенной из известных методик расчета мощности прокатки. Установлено, что при расчете мощности двигателей по известной методике, основанной на формуле Финка, средняя погрешность расчета оказалась в 7 раз большей, чем по новой методике, а среднее квадратическое отклонение погрешности расчета в 5,3 раза больше.
5. Существенное повышение точности новой методики обеспечили: учет работы нормальных и касательных сил на каждом участке очага деформации, совершаемой вдоль оси прокатки и перпендикулярно к этой оси, в также учет разных знаков работ в зонах отставания и опережения.
6. Результаты сопоставительного анализа позволили сделать вывод о достоверности новой методики расчета мощности холодной прокатки, основанной на упруго-пластической модели очага деформации, и о целесообразности использования ее в конструкторской и технологической практике современного листопрокатного производства.