Повышение скоростей прокатки в условиях воздействия колебательных процессов в клети непрерывного стана холодной прокатки 1700 ОАО «Северсталь»

Актуальность работы.

В связи с высоким спросом на рынке металлопродукции тонкого холоднокатаного листа современное производство тонкой полосы на непрерывных станах холодной прокатки характеризуется стремлением к увеличению производительности и высокими требованиями к качеству поверхности проката. Повышение скорости прокатки сопровождается увеличением динамических нагрузок и вибрации на стане. На ряде непрерывных станов холодной прокатки при прокатке полос толщиной менее 0,7 мм при определенных скоростях прокатки, зависящих от толщины проката, возникают явления резонанса, проявляющиеся в виде «гудения» стана, при которых происходит значительный рост вибрации основных узлов прокатных клетей и полосы в последних межклетевых промежутках. Значительный уровень вибрации в момент «гудения» негативно влияет на точность прокатки, непосредственно связан с появлением на полосе дефекта «ребристость» и может стать причиной обрыва полосы. В виду существующей проблемы прокатку тонких полос вынуждены проводить на скоростях, которые ниже предусмотренных при проектировании стана, а в момент возникновения резонанса приходится дополнительно еще снижать скорость прокатки для стабилизации процесса, что снижает производительность стана.

В связи с этим теоретическое и экспериментальное исследование вибрационных процессов в непрерывных станах холодной прокатки для исключения резонансных вибраций, снижающих качество проката и эффективность работы оборудования, является актуальной научно-технической задачей.

Цель и задачи работы.

В целях повышения производительности определить пути повышения скорости прокатки стана холодной прокатки на основе экспериментальных и теоретических исследований вибрационных процессов в клети и разработать необходимые рекомендации для внедрения на клети № 4 непрерывного стана 1700 ОАО «Северсталь» .

Для достижения этой цели были поставлены и решены следующие задачи:

1. Проведение экспериментальных исследований вибрационных процессов, происходящих в клети стана холодной прокатки 1700, с использованием специальной вибродиагностической аппаратуры:

• в момент наступления резонанса в ходе прокатки полосы;

• при прокрутке клети при нагружении валковой системы без наличия полосы;

• при различном ускорении при разгоне стана с заправленной полосой;

• определение собственных частот основных узлов клети.

2. На основе результатов экспериментов установление границ и значений возникающих резонансных вибраций на стане.

3. Создание математических моделей механических колебаний основных узлов клети, линии привода и полосы в межклетевом промежутке.

4. Создание математической модели критической скорости прокатки, при которой наступают резонансные колебания в клети стана холодной прокатки.

5. Разработка, апробация и внедрение рекомендаций, направленных на повышение скорости прокатки в условиях воздействия колебательных процессов на стане холодной прокатки.

Научная новизна.

1. Математически описаны колебательные процессы в клети непрерывного стана холодной прокатки и экспериментально изучено протекание этих процессов с использованием современной виброизмерительной аппаратуры.

2. Установлены зависимости для критической скорости прокатки, при которой наступают резонансные вибрации.

Практическая значимость.

1. На основе экспериментальных данных и созданных математических моделей разработаны рекомендации по снижению влияния воздействий резонансных вибраций на скорость прокатки.

2. Разработаны и внедрены на действующем стане 1700 рациональные режимы прокатки на клети № 4, обеспечившие повышение скорости прокатки.

3. Разработанные математические модели и рекомендации могут быть использованы при проектировании новых прокатных станов и при разработке технологических режимов прокатки на действующих станах.

Апробация работы Основные результаты работы докладывались и обсуждались на V конгрессе прокатчиков (г.Череповец) в октябре 2003 г.- на научно-технических семинарах кафедры МТ-10 Московского государственного технического университета им. Н. Э. Баумана. (2003;2004г.).

Публикации По материалам диссертации опубликовано 6 статей.

1. Состояние проблемы.

Основные результаты исследований:

1. Проведены эксперименты на действующем стане холодной прокатки 1700 с использованием специальной вибродиагностической аппаратуры, которые позволили определить собственные частоты основных узлов клети и вибрационные процессы, происходящие в клети стана:

• в момент наступления резонанса в ходе прокатки полосы;

• при прокрутке клети при нагружении валковой системы без наличия полосы- *.

• при различном ускорении при разгоне стана с заправленной полосой.

2. На основе результатов экспериментов установлены причины возникновения резонансных вибраций на стане. Вибрации в клетях станов холодной прокатки вызываются вынужденными колебаниями основных узлов клети, зависящими от скорости прокатки в тот момент, когда гармоники их частот становятся близкими по значению к частоте резонанса системы (для стана 1700 ОАО" Северсталь" частота резонанса системы 112−118Гц). Инициирующими факторами могут быть воздействия изменяющихся сил в очаге деформации и узлах привода.

3. С целью установления закономерностей колебательных процессов в клетях станов холодной прокатки разработаны математические модели:

• полосы в межклетевом промежутке как колебательной структуры;

• крутильных колебаний шпинделей и вибрации клетей станов холодной прокатки с независимым приводом рабочих валков;

• колебаний валковой системы в клетях с гидронажимным механизмом;

• резонансных колебаний валковой системы в клети стана в основном определяющих критическую скорость прокатки.

4. Разработаны рекомендации, направленные на снижение влияния воздействий резонансных вибраций на скорость прокатки.

• с целью повышения собственной частоты колебаний производить установку валковой системы с обеспечением минимального объема жидкости в поршневой полости ГНУ;

• перераспределить обжатия по клетям с увеличением обжатия и силы прокатки в 4-ой клети стана на 10−15%;

• повысить ускорение разгона стана для быстрого прохождения зоны.

2 2 резонанса с 0,5м/с до 1,2м/с ;

• уменьшить осевые биения рабочих валков и продолжить работы по подбору СОЖ с целью стабилизации условий трения.

5. Выполнение предложенных рекомендаций позволило увеличить среднюю скорость прокатки на 20%.