Оценка возможностей и разработка мероприятий по освоению на ТЛС5000 ОАО «ММК» новых позиций проката для сварных труб из перспективных стале

 

Таблица 3.4 – Принятое число проходов на каждой стадии прокатки

Этап прокатки	Всего проходов	Черновые проходы	Протяжка	Разбивка ширины
Расчетное число проходов	13,24	7,48	1,73	2,8
Принятое число проходов	15	8	2	3

 

Рассмотрим первый черновой проход, где максимальное абсолютное обжатие  назначается из условия захвата:

,

(3.10)

где D_p – диаметр рабочего валка

a₀, а₁ – определяются в зависимости от β_L

При β_L<0,64, a₀ =255,26, а₁ = -0,8759

При β_L>0,64, a₀ =162,58, а₁ = -0,8472

 

Распределение коэффициентов обжатия  по черновым проходам определяем исходя из следующей схемы расчета рисунок 3.

 

 

Рисунок 3.3- Схема расчета коэффициентов обжатий по черновым проходам

 

В соответствии с выбранной схемой прокатки (продольная с протяжкой  и разбивкой ширины с применением  эджера), каждый проход совершается  в горизонтальных и вертикальных валках.

Поэтому при расчете было сделано допущение, что ширина раската остается неизменной (с учетом кантовки).

Исходя из этого допущения, длину  раската можно определить из условия  постоянства секундных объемов:

 

 мм

 

По известным формулам в работе рассчитываются:

Суммарный коэффициент обжатия после каждого прохода

,

(3.11)

Относительное обжатие

,

(3.12)

 

Произведем  расчет для первого прохода в соответствие с представленной схемой на рисунке 3.3.

Рассчитаем  средний коэффициент обжатия, для расчета которого используем коэффициенты полученные ранее методом регрессионного анализа

Принимаем абсолютное обжатие в первом проходе исходя из условий захвата

Тогда относительное  обжатие в первом проходе составит:

На стадии черновой прокатке режим обжатий примет следующий вид представленный в таблице 3.5.

 

Таблица 3.5 -  Режим обжатий в черновых проходах

		Протяжка		Разбивка ширины
		1	2	3	4	5	6	7	8
Направление прокатки		®	¬	®	¬	®	¬	®	¬
Режим обжатий	ηjср	1,058		1,094			1,132
	η1j	1,345	1,345	1,219	1,219	1,219	1,242	1,242	1,242
	ηj	1,632		1,345			1,353
	Ck	0,287	0,287	0,063	0,063	0,063	0,111	0,111	0,111
	ηi	1,345	1,632	1,219	1,282	1,345	1,242	1,353	1,464
	ηΣ	1,345	1,391	1,696	2,082	2,375	2,951	3,696	4,167
	Δhimax, мм	64,14	49,47	32,31	27,32	22,96	20,54	17,09	14,12
	Δhi	64,1	6,2	32,3	27,3	14,8	20,5	17,1	7,6
	εi,%	25,7	3,3	18,0	18,5	12,3	19,5	20,2	11,3
	h0i	250,0	185,9	179,7	147,4	120,1	105,3	84,7	67,6
	hi	185,9	179,7	147,4	120,1	105,3	84,7	67,6	60,0
	b0i, мм	2700	2700	4800,0	4800,0	4800,0	4609,0	4609,0	4609,0
	b1i, мм	2700	2700	4800,0	4800,0	4800,0	4609,0	4609,0	4609,0
	l0i, мм	3450,0	4640,6	2700,0	3292,0	4041,0	4800,0	5963,7	7470,6
	l1i, мм	4640,6	4800,0	3292,0	4041,0	4609,0	5963,7	7470,6	8421,0

 

Т.к. после завершения этапов протяжки и разбивки ширины производится кантовка раската на 90^о в горизонтальной плоскости, при расчете режима обжатий учитываем следующее:

b₀₃ =l₁₂ = 4800мм, l₀₃ = b₁₂ = B_сл = 2700мм, l₀₆ = b₁₅ = 4800мм.

Для расчета режима обжатий в  чистовых проходах используем следующую  схему рисунок 3.4.

 

Рисунок 3.4- Схема расчета коэффициентов обжатий по чистовым проходам

 

Произведем расчет для первого чистового прохода в соответствие с представленной схемой рисунок 3.4.

Рассчитаем  средний коэффициент обжатия, для  расчета которого используем коэффициенты полученные ранее методом регрессионного анализа

Принимаем абсолютное обжатие в  первом проходе исходя из условий  захвата с учетом повышения надежности захвата принимаем обжатие в первом чистовом проходе на 10% меньше максимального

С учетом повышения надежности захвата принимаем обжатие в первом чистовом проходе на 10% меньше максимального

Принимаем обжатие в последней клети в интервале 12≤ ε_Fк ≤18%

Тогда относительное обжатие в  первом проходе составит:

Результаты расчета по данной схеме  представлены в таблице 3.6, распределения относительного обжатия показано на рисунке 3.5.

 

Таблица 3.6 - Режим обжатий в чистовых проходах

		Протяжка Разбивка ширины
		9	10	11	12	13	14	15
Направление прокатки		®	¬	®	¬	®	¬	®
Режим обжатий	ηjср		1,210
	η1j		1,229
	ηj		1,220
	Ck		-0,002	-0,002	-0,002	-0,002	-0,002	-0,002
	ηi	0	1,229	1,227	1,225	1,223	1,221	1,220
	ηΣ	4,174	5,129	6,293	7,710	9,432	11,520	12,500
	Δhimax, мм	12,76	12,74	10,70	9,00	7,57	6,39	5,39
	Δhi	0,1	11,2	9,0	7,3	5,9	4,8	1,7
	εi,%	0,2	18,6	18,5	18,4	18,3	18,1	7,8
	h0i	60,0	59,9	48,7	39,7	32,4	26,5	21,7
	hi	59,9	48,7	39,7	32,4	26,5	21,7	20,0
	b0i, мм	4609,0	4609,0	4609,0	4609,0	4609,0	4609,0	4609,0
	b1i, мм	4609,0	4609,0	4609,0	4609,0	4609,0	4609,0	4609,0
	l0i, мм	8421,0	8435,1	10365,9	12719,2	15582,8	19061,9	23282,1
	l1i, мм	8435,1	10365,9	12719,2	15582,8	19061,9	23282,1	25263,1

 

Рисунок 3.5 - Распределения относительного обжатия по проходам

5. Разработка скоростного режима

При разработке скоростного режима для каждого прохода определяется величина максимально допустимой скорости прокатки в соответствии с формулой, полученной методом регрессионного анализа [1]:

,

(3.13)

На основании полученного значения вычисляется соответствующее число  оборотов рабочего валка:

,

(3.14)

Скорость прокатки (V,м/с) принимается меньше максимально допустимой величины [1,2], исходя из рекомендаций специалистов компании SMS Demag. В первых проходах на этапах протяжки (V = 1,5м/с) и разбивки ширины (V = 2м/с) принимается следующий вид тахограммы прокатки (рисунок 3.6), в виду отсутствия необходимости для раската такой длины производить ускорение и замедление вращения двигателя, когда металл находится в валках, т.к. это вызывает повышенные нагрузки на оборудование.

 

 

Рисунок 3.6 -Тахограмма прокатки в первых проходах

 

Соответствующее число оборотов рабочего валка рассчитывается по формуле:

, об/мин

(3.15)

 

 

Рисунок 3.7 - Тахограмма прокатки на ТЛС

 

При дальнейшем расчете принимается  вариант тахограммы прокатки на ТЛС, изображенный на рисунке 3.7.

Число оборотов рабочего валка при  захвате и выбросе раската  из валков определяется следующим образом:

nз ≈ 0,36 nmax  об/мин,

(3.16)

 

Ускорение привода при разгоне  и замедление при торможении определяются в соответствии с рекомендациями, представленными в литературе[1]:

а_р = 20 ÷ 45(об/мин)/с, принимаем а_р = 30 (об/мин)/с для всех проходов

,	(3.17)
,		(3.18)

К = 38,2 / D_p - среднее за период прокатки ускорение

 

Как видно из рисунка 3.6 при однократном проходе имеют место следующие периоды времени:

1) Разгон без полосы.

Скорость  вращения валков повышается от нуля до некоторого значения n_з, при котором происходит захват раската валками. При ускорении a_p продолжительность периода составит:

,c

(3.19)

Время τ_оp является частью паузы и в машинное время не входит.

2) Разгон с полосой.

После захвата скорость валков увеличивается  до некоторого максимального значения n_max. Время τ_p и длину раската l_p, прокатанного за это время, можно определить следующим образом:

,c

(3.20)

 

,мм

(3.21)

 

3) Прокатка на постоянной скорости.

После достижения максимального значения скорости, прокатка ведется при n_max=const  Продолжительность данного этапа:

,мм

(3.22)

где  l_уст - длина раската, прокатанного с постоянной скоростью.

Для определения  l_уст  необходимо знать общую длину раската после пропуска l и длины его участков, прокатанных в периоды изменения скорости валков:

,мм

(3.23)

4) Прокатка с торможением.

На данном этапе производится замедление валков до скорости n_в, которая соответствует моменту выхода (выброса) металла из клети.

,c

(3.24)

 

,мм

(3.25)

 

5) Торможение без полосы.

Осуществляется после выхода раската  из валков. На данном этапе скорость   вращения валков снижается от n_в до их полной остановки, и продолжительность периода составит:

,c

(3.26)

 

Как и время разгона без полосы, гот в машинное время не входит, но является составляющим паузы между проходами.

Необходимо также привести формулы, используемые в данном расчете для  вычисления машинного времени:

,c

(3.27)

времени пауз между проходами:

без кантовки раската

,c

(3.28)

при кантовке раската

,c

(3.29)

Время требуемое на транспортировку сляба от нагревательной печи до клети составляет:

τ_п =60с.

Рассчитаем скоростной режим при  первом проходе.

Определим максимально допустимую скорость в первом проходе:

 м/с

На основании полученного значения определяем соответствующее число  оборотов рабочего вала:

 об/мин

На этапе протяжки принимаем  V=1,5 м/с.

Тогда определим число оборотов рабочего вала:

 об/мин

 с.

С использованием указанных выше формул и зависимостей, возможно, привести расчет скоростного режима, таблица 3.7.

6. Разработка температурного режима

Рассмотрим режим контролируемой прокатки с рекомендованной специалистами компании SMS Demag температурой конца прокатки 800-850°С.

Зададимся традиционной для микролегированной  стали такой категории прочности  температурой нагрева сляба: 1150°С.

Расчет температурного режима производится по следующим статьям теплового баланса:

• повышение температуры за счет энергии деформации

По формуле В.А. Тягунова [7]:

 

,

(3.30)

где l_x–длина очага деформации

 

, мм

(3.31)

 

• падение температуры вследствие теплопотерь при гидросбиве окалины

Т.к. на данный период нет необходимых  достоверных данных для проведения точного расчета падения температуры  по данной статье теплового баланса, тогда расчет изменения температуры  прокатки вследствие воздействия гидросбива предлагается выполнять по следующей эмпирической зависимости

 

,

(3.32)

где V,м/с . скорость прокатки

 

• падение температуры вследствие теплопередачи рабочим валкам

По формуле В.А. Тягунова [7]:

,

(3.33)

где λ=34,9Вт/м·К

ρ=7,8·10³ кг/м³

с=0,712кДж/кг·К

 

• падение температуры вследствие теплопотерь конвекцией

По формуле В.А. Тягунова [7]:

,

(3.34)

τ_охл - время охлаждения проката, т.е. время пауз между проходами

 

• падение температуры вследствие теплопотерь излучением

По формуле Г.П. Иванцова [4]:

,

(3.35)

Итоговое уравнение теплового  баланса будет иметь вид: