ТРЕНАЖЕРЫ-ИМИТАТОРЫ, 28.01.2019

Опыт использования тренажера-имитатора
«Прокатка металла в реверсивной клети крупносортного стана»
для подготовки специалистов
по обработке металлов давлением

В статье рассматривается опыт использования тренажера-имитатора реверсивной обжимной двухвалковой клети крупносортных или рельсобалочных станов в процессе подготовки специалистов в области обработки металлов давлением.
В 2017-18 годах автор преподавал на курсах профессиональной переподготовки сотрудников АО «ЕВРАЗ Нижнетагильский металлургический комбинат» по программе «Обработка металлов давлением», при этом в учебном процессе активно использовался тренажер-имитатор «Прокатка металла в реверсивной клети крупносортного стана», в разработке которого автор принимал участие (Рис. 1.).
Обучение специалистов АО «ЕВРАЗ-НТМК» на тренажере-имитаторе Обучение специалистов АО «ЕВРАЗ-НТМК» на тренажере-имитаторе
Обучение специалистов АО «ЕВРАЗ-НТМК» на тренажере-имитаторе
Рис. 1. Обучение специалистов АО «ЕВРАЗ-НТМК» на тренажере-имитаторе
Данный тренажер разработан компанией SIKE и его подробное описание представлено в одиннадцатом номере журнала «Калибровочное бюро».

При разработке данного тренажера было принято решение максимально упростить концепцию и математическую модель программы, и, как показал опыт использования тренажера, это оказалось весьма плодотворным.

В программе реализован процесс прокатки прямоугольных заготовок из блюмов в реверсивной двухвалковой клети, которые часто используются в качестве обжимных на крупносортных или рельсо-балочных станах. При этом у пользователя есть только один вариант калибровки валков и ограниченный выбор размеров блюма и готовой заготовки, температуры нагрева и марки стали (Рис. 2).
тренажер, sike, сайк, разработка обучающих тренажеров, реверсивная клеть
Рис. 2. Окно выбора начальных параметров прокатки
После выбора начальных параметров пользователь может реализовать прокатку выбранного сечения, управляя рольгангами, направляющими линейками с крюковыми кантователями, напралением вращения валков и межвалковым зазором (Рис. 3).
обучающий тренажер, разработка обучающих тренажеров, SIKE. сайк, реверсивная клеть, прокатное производство
Рис. 3. Рабочее окно тренажера
Но при этом на действия пользователя наложены определенные ограничения, например, нельзя задать раскат в валки, если его ширина больше ширины калибра или угол захвата металла больше допустимого, также есть ограничения по прочности оборудования и мощности двигателя и т.д. Реализуемый процесс протекает во времени, скорость течения которого также можно варьировать.

Пользователь самостоятельно выбирает, какие калибры задействовать, зазор между валками, количество проходов и кантовок. При осуществлении одного прохода программа вычисляет геометрические размеры раската, температуру и энергосиловые параметры, которые в дальнейшем используются как исходные данные для следующего прохода. Данный расчет был реализован в программе на основе простейшей концептуальной причинно-следственной модели (Рис. 4).
Рис. 4. Концептуальная причинно-следственная модель
На рисунке в кружках представлены числовые расчетные или управляемые параметры:
  • высота раската на входе в валки;
  • угол контакта металла с валком;
  • длина раската на выходе из валков;
  • длина раската на входе в валки;
  • зазор между валками;
  • ширина раската на входе в валки;
  • температура раската на выходе из валков;
  • высота раската на выходе из валков;
  • температура раската на входе в валки;
  • сопротивление металла пластической деформации;
  • ширина раската на выходе из валков;
  • усилие прокатки.
Стрелочками на рисунке показана взаимосвязь между параметрами, а знак «+» или «-» на конце стрелочки показывает, увеличивается или уменьшается параметр на конце стрелочки с увеличением параметра в начале стрелочки. Например, увеличение зазора между валками приводит к увеличению высоты раската на выходе из валков, и т.д. Другие взаимосвязи, кроме тех, что указанны на рис. 4 не рассматриваются. При этом данные взаимосвязи реализованы на основе самых простых формул.

Изменение температуры раската за время прокатки в калибре и перемещения его к следующему калибру рассчитывались на основе метода А.И.Целикова, учитывающего понижение температуры вследствие отдачи теплоты излучением и повышение температуры раската вследствие перехода механической энергии деформации в теплоту [2]. Уширение рассчитывалось по формуле Б.П.Бахтинова для ящичных калибров [3].

Несмотря на столь простую математическую модель, и как показало практическое использование данного тренажера-имитатора, все основные закономерности процесса прокатки отражаются вполне адекватно, и по заверениям многих практиков, которые пробовали работать на данном тренажере, он может быть использован для обучения не только специалистов по обработке металлов давлением в учебных заведениях различного уровня, но и как тренажер для действующих операторов постов управления различных прокатных станов.

Простота тренажера позволяет пользователю быстро освоить работу с программой, что не вызывает отторжения у слушателей с начальным уровнем подготовки, и в тоже время программа дает достаточную свободу действий для реализации множества режимов прокатки, что интересно для более продвинутых пользователей. Таким образом, обучающиеся, которые только знакомятся с основами прокатного производства, могут «почувствовать» процесс прокатки, понять основные закономерности и ограничения, увидеть течение процесса во времени, а студенты старших курсов или даже действующие специалисты, могут попробовать осуществить различные режимы прокатки, сравнить их между собой по различным параметрам и осознать цену ошибки. Также программа позволяет работать в режиме «обучения» - когда пользователь может видеть текущие размеры раската, и в режиме «тестирования» - когда пользователь видит только итоговый результат, что приближено к реальной работе оператора реверсивной клети.

Можно заключить, что разработка тренажеров различных процессов прокатного производства вполне может быть основана на самых простых математических моделях, при условии адекватного отражения основных закономерностей. В тоже время стремление учесть максимальное количество параметров и процессов зачастую может приводить к внутренним противоречиям, необоснованному усложнению программного продукта, росту требований к аппаратной части тренажера и, как следствие, к его удорожанию. В итоге подобные дорогие тренажеры оказываются сложными в освоении не только для обучающихся, но и для самого преподавателя, и, как следствие, большая часть заложенного функционала на практике не используется, что нужно помнить как разработчикам, так и заказчикам подобных тренажеров-имитаторов.
Библиографический список
1. Чудинова Ю.А., Тихонов А.В. Тренажер «SIKE. Прокатка металла в реверсивной клети крупносортного стана» // Калибровочное бюро. 2017. №11. С. 13-17. URL: http://www.passdesign.ru (дата обращения: 10.11.2018).
2. Методы проектирования температурных режимов горячей сортовой прокатки: учебное пособие / Ф.С.Дубинский, М.А.Соседкова. Челябинск: Изд-во ЮУрГУ, 2007. 18 с.
3. Калибровка прокатных валков / Б.П.Бахтинов, М.М.Штернов. М.:Металлургиздат, 1953. 785 с.
Дмитрий Иванович Кинзин
доцент кафедры обработки металлов давлением,
старший научный сотрудник МГТУ им. Г.И.Носова

ПРОФЕССИЯ:
Вальцовщик стана горячей прокатки
Инженер-технолог прокатного производства
Прокатчик горячего металла

ЗАДАЧА ТРЕНАЖЕРА:
Сформировать навыки безопасного, правильного и быстрого выполнения прокатки металла в реверсивной клети крупносортного стана

УЧЕБНЫЙ ТРЕНАЖЕР-ИМИТАТОР:
«Прокатка металла в реверсивной клети крупносортного стана»

Заполните заявку для получения демоверсии тренажера
Укажите свои контактные данные
Мы не передаем ваши данные 3-м лицам и действуем согласно политике в отношении обработки персональных данных*
Укажите правильную почту, на которую Вы получите письмо: с ссылкой на демоверсию тренажера.
Укажите правильный телефон, чтобы мы смогли перезвонить Вам для уточнения информации и в случае, если по каким-то причинам письмо с ссылкой Вам не дойдет.
Нажимая на кнопку «Отправить», вы даете
согласие на обработку персональных данных.
*Мы не передаем Ваши данные 3-м лицам и действуем согласно политике в отношении обработки персональных данных.