Вы здесь

Удосконалення керування тепловим станом металу і валків шляхом їх раціонального охолодження

Автор: 
Салтавець Микола Вільямович
Тип работы: 
Дис. канд. наук
Год: 
2007
Артикул:
0407U003616
99 грн
(320 руб)
Добавить в корзину

Содержимое

РОЗДІЛ 2
ЗАГАЛЬНА МЕТОДИКА І ОСНОВНІ МЕТОДИ ДОСЛІДЖЕНЬ
Аналіз вітчизняної та закордонної технічної літератури показав, що при розробці нових технологічних процесів і реконструкції існуючого обладнання на базі нових технологій виникає необхідність створення математичних моделей елементів технологічного процесу.
Подібна технологія розробки нової техніки і нових технологій дозволяє зменшити обсяг експериментальних досліджень процесу прокатки на ранніх стадіях планування роботи. Завдяки цьому, значно зменшується загальний час виконання роботи і з'являється можливість виконання досліджень будь яких режимів роботи технологічного обладнання, включаючи аварійні, без ризику поломок технологічного обладнання і зупинки виробництва. Особливо це стосується систем охолодження полоси і валків, без яких практично неможлива робота станів гарячої прокатки полоси.

2.1. Вибір методу моделювання систем охолодження
полоси і валків станів гарячої прокатки полоси
Для розробки нової технології гарячої прокатки полоси необхідно мати достовірні дані про тепловий стан полоси і валків. Не маючи уявлення скільки тепла передається від полоси до прокатних валків, і скільки тепла може бути передано до води на ділянках охолодження полоси, неможливо створити ефективні системи охолодження полоси і основного інструменту прокатного виробництва - валків, і обчислити тиск полоси на валки.
Математичне моделювання дозволить швидше і глибше досліджувати сучасні технологічні процеси гарячої прокатки полоси.
Особливість багатьох технічних об'єктів полягає в тому, що вони мають просторову довжину і їх стан неможливо характеризувати завданням зміни координат об'єкта лише тільки в часі [71, 135-138].
Можливі два підходи до визначення теплового стану об'єктів з розподіленими параметрами (полоси і валків). При одному з них, об'єкти рухливі, і у процесі руху переміщуються відносно нерухомих джерел впливу. Полосу розглядаємо як напівобмежене тіло. В іншому - об'єкти передбачаються нерухомими, а по їх поверхнях переміщуються джерела рухливого впливу.
Керування в системах з рухливим впливом для абсолютної більшості реальних процесів можливо представити [137, 138] в наступному виді:
F (x, ?) = u (?) ? [р (?), х - s (?),?(?)], (2.1)
де u (?) - інтенсивність впливу;
? - закон зміни форми ? (?, ?) джерела, тобто функція розподілу щільності впливу "усередині" джерела ? = [ р (?), х - s (?),? (?)];
р (?) - параметри форми джерела впливу;
s (?) - закон поступального руху цього джерела;
? (?) - закон кутового руху джерела (вектор параметру обертального руху).
У нашому випадку, у системі мається декілька джерел рухливого впливу. У кожен момент часу вплив односпрямований, що означає або нагрівання протягом одного моменту часу, або охолодження протягом іншого моменту часу.
При охолодженні полоси після прокатки, яке здійснюється на ділянках прискореного охолодження або на ділянках термообробки, керуючими впливами є: по-перше температура води, що подається на охолодження полоси, по-друге її кількість, тиск, та способи її подачі. З математичної точки зору ці параметри можна характеризувати значенням коефіцієнту тепловіддачі. Аналогічну картину маємо при охолодженні валків.
При рішенні задач керування розподіленими системами, використовуються різного роду обчислювальні засоби (машини і пристрої). Окрім персональних комп'ютерів мається великий клас специфічних обчислювальних засобів, спеціально призначених для рішення різного роду задач, пов'язаних з розподіленими параметрами.
По математичному опису розподілені системи можна розділити на лінійні і нелінійні; стаціонарні і нестаціонарні. Керуючі впливи можуть бути залежні від часу (динамічні) і незалежні від часу (статичні). Зручніше підрозділяти керуючі впливи на ті, що безпосередньо входять в основне рівняння об'єкта керування і на керуючі впливи, визначені на межі області об'єкта дослідження (граничні і початкові умови)[71].
Істотним доповненням до основних рівнянь системи (включаючи граничні і початкові умови) є урахування різного роду додаткових обмежуючих умов на функцію стану (стала температура валків, температура води) і керуючі впливи.
В даний час, практично у всіх областях техніки, моделювання є обов'язковим елементом у процесі створення, іспитів і впровадження нових систем. З появою складних систем роль моделювання при оцінці параметрів досліджуваних процесів істотно зросла [139].
Моделювання, як метод дослідження, широко застосовується не тільки при підготовці технічних вимог до створюваних систем, а також на етапі різних видів натурних іспитів, що визначають характеристики систем. Звичайно застосовується три основних види моделювання: математичне, напівнатурне, фізичне.
Складність задач моделювання систем охолодження полоси і валків станів гарячої прокатки пов'язана з відсутністю загальної теорії, яка дозволяє однозначно вирішити задачу проектування технологічного процесу гарячої прокатки.
Методами моделювання необхідно вирішити наступне коло задач процесів охолодження полоси і валків:
- обґрунтування програм і методів проведення іспиту систем охолодження;
- відпрацьовування елементів систем охолодження перед проведенням натурних іспитів;
- оцінка ефективності систем з урахуванням реальних умов їх застосування;
- попередня оцінка очікуваної ефективності створюваних систем охолодження.
Рішення цих задач дозволить:
- достовірно визначити температурне поле по перерізу полоси;
- з урахуванням меж текучості окремих шарів полоси обчислити фактичні розміри довжини зони деформації полоси;
- обчислити фактичні значення товщини полоси на виході із зони деформації з урахуванням нерівномірності температурного полю по перерізу полоси у зоні деформації.
На основі рішення усіх цих задач обчислити зусилля на валки, з урахуванням температури по перерізу полоси, що прокатується, в зоні деформації.
Труднощі при експериментальних дослідженнях систем охолодження полоси і валків по