Об адекватности параметров профиля поперечного сечения полосы. Сообщение 2. Локальные утолщения и утонения

В настоящее время профиль поперечного сечения прокатываемой полосы принято характеризовать такими геометрическими параметрами, как клиновидность, выпуклость, разнотолщинность, смещение выпуклости, прикормочная клиновидность, при этом некоторые являются избыточными. Методики расчета величин этих параметров известны и общеприняты. Однако существуют такие особенности профиля поперечного сечения прокатываемых полос, как локальные или местные утолщения/утонения, методики расчета величин которых не являются общепринятыми. Практически каждая научная школа прокатчиков или специалисты прокатных производств пользуются собственными методиками, которые зачастую дают неодинаковые результаты для одинаковых профилей поперечного сечения. Проблема идентификации и вычисления параметров локальных утолщений/утонений профиля поперечного сечения прокатываемых полос заключается в определении так называемого «нулевого уровня», превышение/занижение которого является признаком локального утолщения/утонения. В представленной работе продолжены анализ точности и адекватности расчета параметров профиля поперечного сечения прокатываемых полос применительно к локальным утолщениям/утонениям, а также новая методика, основанная на статистических методах. Целевой функцией, которой должно соответствовать распределение толщины по ширине прокатываемой полосы, является симметричная квадратичная парабола. Однако фактическое распределение всегда отличается от целевого в силу ряда причин, к которым относится, в частности, кольцевой износ рабочих валков. На первом шаге в предлагаемой методике с помощью процедуры Уолтера-Шухарта (контрольные карты Шухарта) отсеиваются как выбросы значения толщины полосы, резко отличающиеся от целевого распределения. Однако поскольку без исключения нелинейной (параболической) составляющей измеренного профиля поперечного сечения применять эту процедуру нельзя, она применяется к первой производной функции распределения толщины профиля поперечного сечения. Для определения «нулевого уровня», после вычисления верхней и нижней границ допустимых значений первой производной, отсеиваются все значения толщины, связанные с этими выбросами. Результатом итерационного процесса является «нулевой уровень», относительно которого вычисляются параметры локальных утолщений/утонений.

1. Ginzburg V.B. Flat-Rolled Steel Processes: Advanced Technologies. CRC Press, 2009. 384 p.

2. Ginzburg V.B. Metallurgical Design of Flat Rolled Steels. Marcel Dekker, 2005. 710 p.

3. Roberts W.L. Cold Rolling of Steel. Marcel Dekker, 1978. 544 p.

4. Бельский С.М., Коцарь С.Л., Поляков Б.А. Расчет распределения усилия прокатки по ширине полосы и остаточных напряжений в полосе вариационным методом // Известия вузов. Черная металлургия. 1990. № 10. С. 32–34.

5. Бельский С.М., Шопин И.И. Математическая модель вероятности обрыва полосы при холодной прокатке // Черные металлы. 2020. № 3. С. 18–23.

6. Muhin U., Belskij S., Makarov E., Koynov T. Simulation of accelerated strip cooling on the hot rolling mill run-out roller table // Frattura ed Integrita Strutturale. 2016. Vol. 10. No. 37. P. 305–311. http://doi.org/10.3221/IGF-ESIS.37.40

7. Shinkin V.N. The mathematical model of the thick steel sheet flattening on the twelve-roller sheet-straightening machine. Message 1. Curvature of sheet // CIS Iron and Steel Review. 2016. Vol. 12. P. 37–40. http://doi.org/10.17580/cisisr.2016.02.08

8. Hingole R.S. Advances in Metal Forming: Expert System for Metal Forming. Springer, 2015. 116 p.

9. Lim Y., Venugopal R., Ulsoy A.G. Process Control for Sheet-Metal Stamping Process Modeling, Controller Design and Stop-Floor Implementation. Springer, 2014. 140 p.

10. Predeleanu M., Gilormini P. Advanced Methods in Materials Processing Defects. Vol. 45. Elsevier Science, 1997. 422 p.

11. Wilko C.E. Formability: A Review of Parameters and Processes that Control, Limit or Enhance the Formability of Sheet Metal. Springer, 2011. 112 p.

12. Шинкин В.Н. Упрощенный метод расчета изгибающих моментов стального листа и реакций рабочих роликов в многороликовой правильной машине // Известия вузов. Черная металлургия. 2017. Т. 60. № 10. С. 777–784. http://doi.org/10.17073/0368-07972017-10-777-784

13. Banabic D. Multiscale Modeling in Sheet Metal Forming. Springer, 2016. 405 p.

14. Spokoiny V., Dickhaus T. Basics of Modern Mathematical Statistics. Springer, 2015. 296 p.

15. Hu P., Ma N., Liu L.-Z., Zhu Y.-G. Theories, Methods and Numerical Technology of Sheet Metal Cold and Hot Forming: Analysis, Simulation and Engineering Applications. Springer, 2013. 224 p.

16. Lenard J.G. Metal Forming Science and Practice. Elsevier Science, 2002. 378 p.

17. Шинкин В.Н. Методика расчета геометрии стального листа при предварительной правке на семироликовой правильной машине // Известия вузов. Черная металлургия. 2016. Т. 59. № 11. С. 793–798. https://doi.org/10.17073/0368-0797-2016-11-793-798

18. Шинкин В.Н. Расчет сил и моментов семироликовой правильной машины при предварительной правке стального листа // Известия вузов. Черная металлургия. 2016. Т. 59. № 12. С. 870–874. https://doi.org/10.17073/0368-0797-2016-12-870-874

19. Shatalov R., Maksimov E., Koinov T., Babkin A. Research of flatness defects forming at 20-hi steel strips rolling mill // Journal of Chemical Technology and Metallurgy. 2017. Vol. 52. No. 2. P. 199–204.

20. Shatalov R., Aldunin A. The development of mathematical models to improve the technology and the quality of copper alloys sheets // Journal of Chemical Technology and Metallurgy. 2016. Vol. 51. No. 2. P. 242–244.

21. Shatalov R., Genkin A. Sheet mill control in steel strip hot rolling // Journal of Chemical Technology and Metallurgy. 2015. Vol. 50. No. 6. P. 624–628.

22. Frank V. Lecture Notes in Production Engineering. Springer, 2013. 211 p.

23. Shinkin V.N. Arithmetical method of calculation of power parameters of 2N-roller straightening machine under flattening of steel sheet // CIS Iron and Steel Review. 2017. Vol. 14. P. 22–27. http://doi.org/10.17580/cisisr.2017.02.05

24. Хлопотин М.В. Исследование теплового режима валков широкополосных станов горячей прокатки и его влияния на поперечный профиль горячекатаных полос: Дис. … канд. техн. наук. Череповец, 2010. 142 с.

25. Кузнецова Е.В., Шкарин А.Н. Применение аппроксимационных методов для моделирования поверхности поперечного профиля горячего проката // Современные научно-практические решения XXI века. Воронеж, 2016. С. 243–248.

26. Пименов В.А., Бельский С.М., Шкарин А.Н. Повышение точности аппроксимации контура профиля поперечного сечения горячекатаного подката // Вестник Липецкого государственного технического университета. 2019. № 1 (39). С. 70–73.

27. Пименов В.А., Кузнецова Е.В., Шкарин А.Н. Структурная идентификация модели поперечного профиля горячего проката // Актуальные направления научных исследований XXI века: Теория и практика. 2016. Т. 4. № 6 (26). С. 88–92.

28. Levykina A.G., Shkatov V.V., Mazur I.P. Hot rolling strips at the casting and rolling unit during coil-to-coil and endless rolling modes // Procedia Manufacturing. 2019. Vol. 37. P. 472–477. http://doi.org/10.1016/j.promfg.2019.12.076

29. ГОСТ Р ИСО 7870-1-2011 Статистические методы. Контрольные карты. Часть 1. Общие принципы.

30. Rouaud M. Probability, statistics and estimation: Propagation of uncertainties in experimental measurement. 2013. Available at URL: https://www.incertitudes.fr/book.pdf.

31. ГОСТ Р 50779.42-99 Статистические методы. Контрольные карты Шухарта.

32. Hastie T., Tibshirani R., Friedman J. The elements of statistical learning: Data mining, inference and prediction. Springer, 2009. 745 p.