ПАО «Новолипецкий металлургический комбинат», Липецк, Россия:

В. А. Пименов, главный специалист, канд. техн. наук, эл. почта: pimenov_va@nlmk.com
Д. А. Ковалев, исполняющий обязанности директора дирекции по разработкам новых технологий процесса,
канд. техн. наук, эл. почта: kovalev_da@nlmk.com

ФГБОУ ВО «Липецкий государственный технический университет», Липецк, Россия:

А. К. Погодаев, первый проректор, докт. техн. наук, профессор

Численная реализация модели выполнена канд. физ.-мат. наук М. Н. Орешиной и магистром М. Р. Дабас (ФГБОУ ВО «Липецкий государственный технический университет»).

Выполнен анализ закономерностей теплообмена в чистовой группе широкополосного стана горячей прокатки и предложены математические модели для описания тепловых процессов в различных зонах межклетевых промежутков. Выявлено существенное отличие условий теплообмена в средних, наиболее протяженных зонах межклетевых промежутков чистовой группы, заключающееся в присутствии большого количества водяного пара между клетями и поглощении паром теплового излучения полосы. Предложена математическая модель поглощения излучения полосы водяным паром, дополняющая модели конвективного и лучистого теплообмена полосы в промежутке. Отличие заключается в определении приведенной степени черноты системы среда – полоса с учетом поглощательной способности пара в зависимости от температуры и парциального давления. С использованием расширенной модели охлаждения полосы в промежутках выполнено численное моделирование процесса прокатки для условий широкополосного стана 2000 при различных схемах охлаждения полосы. Показано, что прогноз температур полосы на выходе чистовой группы без учета поглощения излучения может иметь погрешность до 25 °C и более, что негативно отразится на точности прогноза структуры и механических свойств проката. Отмечено, что детализация описания тепловых процессов в чистовой группе позволяет снизить неопределенность и повысить адекватность математических моделей при управлении станом. Предложенная модель включена в интегрированную модель чистовой группы стана 2000 и использована при корректировке режимов охлаждения полосы, что обеспечило существенное снижение выхода несоответствующей продукции по дефекту «рябизна».

1. Коновалов Ю. В., Остапенко А. Л., Пономарев В. И. Расчет параметров листовой прокатки : справочник. – М. : Металлургия, 1986. – 430 с.
2. Mendez G. M., Lopez-Juarez I., Leduc L. A. еt al. Temperature prediction in hot strip mill bars using a hybrid type-2 fuzzy algorithm // International Journal of Modelling and Simulation. 2005. Vol. 6. No 9. P. 33–43.
3. Керн А., Вальтер П., Пфайффер Э., Черзих Х.-Й. Применение моделирования для оптимизации и развития современных сталей для производства толстых листов // Черные металлы. 2017. № 6. С. 50–57.
4. Brovkin V., Kachal V., Doroshenco T. et al. Capacity of the interstand cooling unit in hot rolling process // Acta Metallurgica Slovaca. 2014. Vol. 20. No. 4. P. 381–388.
5. Кутателадзе С. С. Теплопередача и гидродинамическое сопротивление : справочное пособие. – М. : Энергоатомиздат, 1990. – 367 с.
6. Hnizdil M., Chabicovsky M., Raudensky M., Tae-Woo Lee. Heat transfer during spray cooling of flat surfaces with water at large reynolds numbers // Journal of Flow Control, Measurement and Visualization. 2016. No. 4. P. 104–113.
7. Viscorova R., Scholz R., Spitzer K.-H., Wendelstorf J. Spray water cooling transfer under oxide scale formation conditions // Advanced Computational Methods in Heat Transfer IX. 2006. Vol. 53. P. 163–172.
8. Крейт Ф., Блэк У. Основы теплопередачи. – М. : Мир, 1983. – 512 с.
9. Pimenov V. A., Dagman A. I., Pogodaev A. K. et al. Surface finish enhancement of hot-rolled strips on the 2000 wide-strip rolling mill using mathematical modelling at Novolipetsk Steel Plant // Steel in Translation. 2015. Vol. 50. No. 10. P. 764–768.

10. Speicher K., Steinboeck A., Wild D., Kiefer T., Kugi A. An integrated thermal model of hot rolling // Mathematical and Computer Modelling of Dynamical Systems. 2014. Vol. 20. No. 1. P. 66–86.
11. Vanderschueren D. Technology and operation of a hot rolling mill // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2020. Vol. 718. P. 1–7.
12. Ланге Э. Инновационные технологические модели: Оптимизация процесса производства плоского стального проката // Черные металлы. 2017. № 9. С. 42–45.