Файл: Железнов, Ю. Д. Статистические исследования точности тонколистовой прокатки.pdf

увеличения производительности стана необходимо давать макси­ мальные ускорения, а чтобы это не увеличило продольную разнотолщинность, необходимо снабдить стан системой автоматиче­ ского регулирования толщины.

б. Станы холодной прокатни

Продольную разнотолщинность холоднокатаных полос иссле­ довали на листопрокатных станах Ждановского металлургиче­ ского завода им. Ильича, Череповецкого и Ново-Липецкого метал­ лургических заводов. В табл. 23 приведены статистические харак­ теристики продольной разнотолщинности холоднокатаных полос, полученных для полной длины рулонов.

При тонколистовой прокатке доля длины полосы, прокатанной на фиксированной скорости, значительно больше, чем при про­ катке толстых полос, и этот режим является основным режимом работы стана. Ниже приведены исследования точности прокатки трансформаторной стали ЭЗА на станах НЛМЗ на фиксированной скорости. Концы рулонов не исследовались. Процесс формирова­ ния продольной разнотолщинности рассматривали как случай­ ный процесс.

Для получения надежных статистических характеристик разно­ толщинности необходимо провести большое количество измерений. Измерения с помощью ручных микрометров очень трудоемки, а точ­ ность результатов невысока. Кроме того, не всегда имеется воз­ можность эти измерения осуществить.

Большое значение имеет правильный выбор средств измерения толщины полос по быстродействию и точности измерителей.

При динамическом анализе разнотолщинности важно записать отклонения толщины без потери высокочастотной составляющей.

По амплитудно-частотной характеристике радиоизотопного микрометра с постоянной времени, равной 0,2 с, которая является практически предельной для микрометров этого типа, считая допу­ стимой динамическую погрешность измерения 15%, определили наименьшую длину волны, которая может быть зарегистрирована надежно. Для скорости 10 м/с это соответствует периоду Т —

=19 м и частоте со = 3,28 с -1 .

Анализ спектральных плотностей разнотолщинности холодно­

катаных полос показал, что большая часть дисперсии толщины приходится на частоты выше предельных. Таким образом, при из­ мерении разнотолщинности радиоизотопным микрометром на рабо­ чих скоростях информация о ее высокочастотной составляю­ щей будет потеряна, а по результатам измерений будет сделан неверный вывод о том, что разнотолщинность состоит только из гармоник с низкими частотами.

Индуктивные контактные микрометры имеют гораздо более высокое быстродействие (постоянная времени не выше 0,05 с) и позволяют измерять разнотолщинность на рабочих скоростях.

123

Для определения статистических оценок разнотолщинности подката пятиклетевого стана горячекатаные рулоны обмеряли в линии травления с помощью индуктивного летучего микрометра модели 211 Московского инструментального завода «Калибр», установленного после правильной машины. Результаты измерений записывали на диаграммной бумаге с помощью потенциометра. На диаграммную бумагу автоматически наносили отметки по длине полосы с шагом 1500 мм. Концы рулонов длиной 10— 15 м не обмеряли. На пятиклетевом, реверсивном и двадцативалковом стане на входе в станы и после каждой клети были установлены индуктивные микрометры модели 211.

Результаты измерений регистрировали с помощью осцилло­ графа Н-700. Одновременно записывали скорости прокатки всех клетей.

в. Оценка точности прокатки по переделам

Биения поверхностей бочек опорных валков относительно ко­ нических шеек в процессе прокатки вызывают циклическую разнотолщинность полосы. Эти биения могут быть разложены в ряд Фурье. Если полосу измерять непосредственно после данной клети,

в табл. 24.

Если толщина измеряется после прокатки в нескольких кле­ тях, то периоды гармоник разнотолщинности полосы, приобретен­ ные в предыдущих проходах, удлиняются за счет вытяжки.

Из-за неравномерности хода шпинделей и овальности бочек рабочих валков возможно возникновение циклической разнотол­ щинности с периодом, равным половине длины окружности бочки рабочего валка, что соответствует периоду Т = 0,7 м и круговой частоте ю = 9 м-1.

124

Биение рулонов на барабанах моталок вызывает циклическую разнотолщинность из-за эксцентриситета с периодом Т — 1,57-н

— 5,2 м и частотой со = 1,2±4 м-1 в зависимости от радиуса ру­ лена.

Если толщина полосы на выходе из первой клети пятиклетевого стана hy = 1,9 мм, то циклическая разнотолщинность из-за экс­ центриситета опорных валков этой клети при измерении полосы толщиной h = 0,33 мм будет иметь период Т = 23 м и круговую частоту о = 0,27 м-1 .

При анализе частоты были условно разбиты на три диапазона в выходной толщине 0,33 мм:

I, частоты 0— 0,25 м-1 — низкочастотный; II, частоты 0,25— 1,5 м-1 — среднечастотный;

III, частоты 1,5 -— оо м-1 — высокочастотный.

- Таким образом, в среднечастотном диапазоне сосредоточены частоты эксцентриситетов опорных валков и рулонов на моталках, в высокочастотном — овальность рабочих валков и высокие гар­ моники формы опорных валков.

В низких частотах проявляется наследственная разнотолщин­ ность от подката, колебания механических свойств по длине

125

Вдальнейшем анализ проводили применительно к этим трем диапазонам частот.

Для каждого вида проката были вычислены коэффициенты вариации. Максимальные отклонения с вероятностью 0,997 рав­ ны ±Зо.

Втабл. 25 приведены дисперсии и коэффициенты вариации толщины полосы по переделам, полученные после усреднения по множеству реализаций.

г. Статистический анализ толщины горячекатаных рулонов

На рис. 64 представлена диаграмма толщины одного из рулонов после горячей прокатки. На рис. 65 приведена статистическая оценка функции спектральной плотности этого же рулона, а на рис. 66 — усредненная оценка спектральной плотности по 24 горя­ чекатаным рулонам. Средняя дисперсия горячекатаных рулонов составила 1820 мкм2 и коэффициент вариации 1,7%. Анализ функ­ ции спектральной плотности показывает, что дисперсия горя­ чекатаных рулонов почти полностью сосредоточена в диапазоне низких частот и приходится в основном на температурный клин.

126

д. Статистический анализ толщины холоднокатаных рулонов по переделам

Распределение дисперсии по частотным диапазонам для подката толщиной 0,6— 0,7 мм (первая холодная прокатка на пятиклетевом стане) характеризуется цифрами, приведенными в табл. 26. Усред­ ненная спектральная плотность толщины представлена на рис. 67.

Низкочастотный диапазон дисперсии толщины после первой холодной прокатки вызван разнотолщинностью подката и частично колебанием механических свойств и коэффициента внешнего тре­ ния. Доля наследственной разнотолщинности составляет менее одной трети. Основная разнотолщинность является следствием возмущений, действующих в стане холодной прокатки, причем примерно половина ее приходится на эксцентриситет опорных валков. Высокочастотный диапазон включает в себя разнотолщин­ ность из-за неравномерности вращения рабочих валков и биения их бочек. В табл. 27 приведено распределение дисперсии тол­ щины по диапазонам частот для второй холодной прокатки на различных станах.

Усредненная спектральная плотность толщины полос, прока­ танных на реверсивном стане, представлена на рис. 68.

127

Из табл. 27 следует, что наиболее точнйя прокатка осущест­ вляется на 20-валковом стане, а наименее точная — на реверсив­ ном. В среднем около половины дисперсии приходится на биения эксцентриситетов опорных валков. Доля высокочастотного диа­ пазона несущественна. Динамика формирования разнотолщинности рассмотрена ниже.

е. Оценка влияния стадий технологического процесса на окончательную разнотолщинность полос

Ниже приведены статистические спектральные плотности для рулона № 20 плавки 1378-ЭЗ и их анализ. Осциллограмма пред­ ставлена на рис. 69. Фактический режим обжатий для этого рулона был следующим: 1) подкат толщиной 2,5 мм; 2) пятикДетевой стан 1200: 2,5— 1,93— 1,25— 0,88— 0,72— 0,6 мм; 3) реверсивный стан 1200: 0,6— 0,33 мм.

На рис. 70, а представлена оценка спектральной i плотности этого же рулона после горячей прокатки. Дисперсия составила 1297 мкм2. Почти вся дисперсия сосредоточена в низкочастотном диапазоне.

На рис. 71, а дана оценка спектральной плотности после про­ катки в первой клети пятиклетевого стана. Частоты приведены

128