مقدمة
ال التحكم في تسطيح مطحنة الدرفلة الباردة بستة ارتفاعات تحدد التكنولوجيا إلى حد كبير الجودة النهائية للفولاذ الشريطي المدلفن على البارد. بجانب, يخدم الشريط المدلفن على البارد العديد من الصناعات الأساسية مثل صناعة السيارات, الأجهزة المنزلية والإنتاج الكيميائي. يضع سوق اليوم متطلبات أكثر صرامة فيما يتعلق بسمك الشريط واستواءه. لذلك, يركز المهندسون بشكل كبير على تعديل التسطيح وضغط التلامس الموحد بين اللفائف. تحلل هذه المقالة التكوين المبتكر لملف اللف للمطحنة ذات الستة ارتفاعات. بالإضافة إلى, فهو يطبق محاكاة ثلاثية الأبعاد للعناصر المحدودة للكشف عن الروابط بين معلمات تسطيح الشريط والضغط الداخلي. إنه يوفر دعمًا فنيًا عمليًا لترقية عملية الدرفلة على البارد.
1. الأنواع الستة السائدة من ماكينات الدرفلة على البارد & خلفية البحث
في الوقت الحالي, تعتمد خطوط الدرفلة الباردة المحلية المستمرة بشكل أساسي سلسلتين نموذجيتين من المطاحن ذات ستة ارتفاعات. الأول هو التاج المتغير باستمرار (رمز التحقق من البطاقة) يكتب. والآخر هو مطحنة التاج العالمي (UCM) يكتب. تعتمد مطحنة CVC على النقل المحوري للبكرات الوسيطة ذات المقاطع الخاصة لتحقيق التحكم في التسطيح. في أثناء, تقوم مطحنة UCM بتحريك اللفات المتوسطة على جانب واحد. يؤدي هذا الإجراء إلى إزالة مناطق التلامس الضارة وتحسين قدرة ضبط لفة الانحناء.
علاوة على ذلك, تدعم مطحنة UCMW كلا من تحويل اللفة المتوسطة ولفة العمل. إنه يوفر أداء أفضل للتسطيح, خاصة للتحكم في سقوط حافة الفولاذ السيليكوني والشرائط الخاصة الأخرى. لهذا السبب, أصبح موضوع بحث ساخن في السنوات الأخيرة.
الدراسات السابقة على مطاحن UCMW تغطي في الغالب تاج الشريط, انخفاض الحافة وتحليل الضغط الداخلي. تعمل العديد من فرق البحث على تحسين ملفات تعريف لفة القسم النهائي وتحسين انتظام الضغط. تطرح براءة اختراع جديدة إعدادًا مدمجًا للفة: لفات النسخ الاحتياطي ذات الاتصال المتغير, لفات وسيطة ذات فتحة واحدة ولفات عمل ذات فتحة واحدة. تجري هذه الورقة تحليلاً عميقًا بناءً على هذا الحل الحاصل على براءة اختراع.
2. بناء نموذج العناصر المحدودة لنظام لف الدرفلة على البارد ذو الست درجات العالية
يستخدم الباحثون برنامج Abaqus لبناء نموذج محاكاة متكامل ثلاثي الأبعاد. النموذج يجمع بين التشوه المرن لنظام اللف وتشوه الشريط البلاستيكي. تتبع كل معلمة وتبسيط ظروف الإنتاج في العالم الحقيقي عن كثب.
2.1 تصميم مبتكر لملف تعريف اللف مع وظائف مثلثية موحدة
لفات احتياطية, تعتمد جميع اللفات المتوسطة ولفائف العمل منحنيات ذات شكل مثلثي. تعمل هذه الطريقة على توحيد تصميم ملف تعريف اللفات وتحسين التنسيق بين كافة اللفات.
-
لفة احتياطية: يستخدم ملفات تعريف متماثلة مكدسة بواسطة منحنى أساسي, منحنى الاتصال المتغير ومنحنى الشطب. فهو يعمل على توحيد الضغط بين اللفائف ويحافظ على أداء التسطيح المستقر على مدار دورات الخدمة الطويلة.
-
لفة متوسطة: إنه يطبق شكلاً غير متماثل ممزوجًا بالمنحنى الأساسي ومنحنى التحكم في التسطيح. إنه يقوي تأثيرات التعديل خاصة بالنسبة لتاج الشريط.
-
لفة العمل: إنه يحمل ملفات تعريف غير متماثلة مصنوعة من منحنى أساسي بالإضافة إلى منحنى التحكم في إسقاط الحافة. إنه يعمل مباشرة على حواف الشريط ويعزز بشكل كبير نتائج التحكم في إسقاط الحافة.
2.2 المعلمات الرئيسية وتبسيط النموذج
تقوم معلمات المحاكاة بنسخ بيانات التشغيل الفعلية. يبلغ عرض الشريط 1200 ملم وسمكه 2.4 ملم ويستخدم خصائص المواد البلاستيكية المرنة. تتبع اللفات افتراضات الجسم المرن لحساب الانحناء المرن والتسطيح المرن. إجمالي قوة التدحرج تساوي 13000 كيلو نيوتن. تتراوح قوة ثني الثني من 0 كيلو نيوتن إلى 300 كيلو نيوتن لكل من بكرات العمل والبكرات المتوسطة.
فضلاً عن ذلك, يستفيد المطورون من التناظر الهندسي. إنهم يحاكيون فقط نصف مجموعة اللف الكاملة. يوازن هذا الإعداد بين سرعة الحوسبة ودقة الحساب. يطبق المهندسون شبكات متنوعة: شبكات متفرقة لمناطق البراميل المركزية وشبكات كثيفة لمناطق الاتصال. تضمن الشبكات الكثيفة إخراجًا موثوقًا به لمناطق الاتصال الحرجة.
تحدد الفرق أيضًا المواضع المرجعية المتغيرة الواضحة. يعني Sw=0 أن حواف الشريط تتماشى مع نقاط البداية لمنحنيات إسقاط حافة لفة العمل. يعني Si=0 أن حواف الشريط تتطابق مع نقاط البداية لمنحنيات التسطيح المتوسطة. تحدث حالة التحول السلبي عندما تدخل أقسام الشريط منحنيات التحكم هذه. تحدث حالة التحول الإيجابي في ظل ظروف معاكسة.
3. تحليل تسطيح الشريط: تعديل دقيق للتاج وإسقاط الحافة
يمثل انخفاض التاج والحافة مؤشرات التسطيح الأساسية. يطبق هذا البحث C₄₀ لحساب التاج وE₁₀₀ لحساب إسقاط الحافة. وهو يحدد التأثيرات الناجمة عن التحول في لفة العمل, إزاحة اللفة المتوسطة وقوة لفة الانحناء.
3.1 تحويل لفة العمل: المقياس الأساسي للتحكم في إسقاط الحواف
يؤدي تغيير لفة العمل إلى إنشاء تأثيرات غير خطية واضحة على استواء الشريط. يؤدي التحول الإيجابي للفة العمل إلى زيادة كل من تاج الشريط وانخفاض الحافة. عند قيمة التحول +80 مم, يرتفع التاج بنسبة 7.7% وتنمو قيمة انخفاض الحافة بنسبة 25.6%. على العكس تماما, يؤدي النقل السلبي إلى جلب ملفات تعريف نهاية اللفة إلى مناطق حافة الشريط. فهو يحد من عيوب التاج وإسقاط الحواف بشكل فعال. عند قيمة التحول -80 مم, ينخفض التاج بنسبة 88.5% وتنخفض قيمة انخفاض الحافة بنسبة 91.2%. لهذا السبب, يُعد التحول السلبي للفة العمل بمثابة الطريقة الأساسية لتحقيق التحكم الدقيق في إسقاط الحواف.
3.2 تحويل لفة متوسطة: أداة تكميلية لتعديل التاج
يشترك التحول الوسيط في اتجاهات متغيرة مماثلة ولكنه يركز على أهداف مختلفة. يؤدي التحول الإيجابي للفة المتوسطة إلى توسيع قيم التاج وإسقاط الحافة. عند قيمة التحول +40 مم, يزيد التاج بنسبة 20.4% وترتفع قيمة انخفاض الحافة بنسبة 13.4%. يؤثر ملفه الشخصي بشكل رئيسي على المنطقة المركزية للشريط. ومن ثم، فإنه ينتج تعديلًا أقوى للتاج ولكن ضبطًا أضعف لإسقاط الحافة مقارنة بلفات العمل.
عندما تتحول اللفات المتوسطة إلى -40 مم, ينخفض التاج بنسبة 40.7% وتنخفض قيمة إسقاط الحافة بنسبة 12.1%. يمكن للمشغلين الجمع بين النقل السلبي بلفة متوسطة مع تبديل لفة العمل. تعمل هذه الإستراتيجية المشتركة على تحسين أداء التاج وإسقاط الحافة معًا.
3.3 قوة الانحناء: قدرة تعديل التسطيح المتباينة
توفر قوة الانحناء تحكمًا إضافيًا في التسطيح. لكن, تظهر لفات العمل واللفات الوسيطة فجوات كبيرة في القدرة على التعديل.
ينتج عن ثني لفة العمل تأثيرات قوية. عندما ترتفع قوة لفة الانحناء من 0 كيلو نيوتن إلى 300 كيلو نيوتن, يقع تاج الشريط من 30.5 ميكرومتر إلى 24.6 ميكرومتر (-19.3%). تنخفض قيمة إسقاط الحافة من 31.1 ميكرومتر إلى 19.5 ميكرومتر (-37.3%). إنه يعمل بشكل جيد بشكل خاص لتحسين إسقاط الحافة.
على النقيض من ذلك, يُظهر الانحناء المتوسط الأداء المحدود. ضمن نفس الفاصل الزمني للقوة, ينخفض التاج بنسبة 6.6% فقط وتنخفض قيمة انخفاض الحافة بنسبة 9.3% فقط. تصل قدرتها على التعديل إلى ربع إلى ثلث ثني لفة العمل فقط. في الإنتاج الفعلي, يتخذ العمال ثني لفة العمل كوسيلة رئيسية ويستخدمون ثني لفة العمل للضبط البسيط.
4. تحليل ضغط التلامس الداخلي: إعطاء الأولوية لتوحيد الضغط
يؤدي هيكل مطحنة UCMW بسهولة إلى حدوث ضغط اتصال غير متساوٍ بين اللفائف. الضغط غير المتساوي يقلل من عمر خدمة اللفة ويضر بجودة تسطيح الشريط. تعتمد هذه الدراسة مؤشرين للتقييم: ذروة الضغط (p_max) ومعامل عدم التوحيد α. هنا α= (p_max‑p_avg)/p_max, ويرمز p_avg إلى متوسط ضغط الاتصال.
4.1 يؤدي تغيير لفة العمل إلى تأثير محدود على توزيع الضغط
تظهر قمم الضغط دائمًا عند حواف التلامس بين اللفات الاحتياطية والبكرات المتوسطة. لا يكاد يؤدي تغيير لفة العمل إلى تغيير مجال الضغط هذا. في منطقة الاتصال بين اللفات المتوسطة ولفات العمل, وتتركز قمم الضغط في مواقع حافة الشريط. يؤدي النقل الإيجابي للفة العمل إلى تقليل قيم الضغط على الجانب الأيمن, ومع ذلك يبقى ضغط الذروة دون تغيير تقريبًا. معامل عدم التوحيد ينخفض فقط 0.03. لذا فإن تحويل لفة العمل بالكاد يمكنه تحسين انتظام الضغط بشكل عام.
4.2 يعمل التحول المتوسط للفة على تحسين تجانس الضغط بشكل كبير
يؤدي التحول المتوسط إلى تأثيرات أكثر وضوحًا. يظل توزيع الضغط بين البكرات الاحتياطية والبكرات المتوسطة مستقرًا. في المقابل, تشهد منطقة الاتصال بين اللفات المتوسطة ولفات العمل تغييرات ملحوظة. مع تحول اللفات المتوسطة نحو الاتجاه الإيجابي, تنخفض قيم الضغط على الجانب الأيسر وترتفع قليلاً في المناطق الوسطى. يتناقص كل من ضغط الذروة ومعامل عدم الانتظام, مع انخفاض α تقريبًا 0.11. يتجنب هذا الإجراء ارتفاع الضغط المحلي الحاد ويحمي الأسطح الملفوفة من التلف بشكل فعال.
5. استنتاجات البحث & قيمة التطبيق العملي
استنادًا إلى نتائج المحاكاة لهذا المخطط الجديد للملف التعريفي ذو ستة مطحنة عالية, لقد توصلنا إلى العديد من الاستنتاجات الرئيسية لتحسين عملية الدرفلة على البارد.
-
تحويل لفة العمل, تعمل عمليات تحويل اللفة المتوسطة وثني لفة العمل كأدوات رئيسية للتحكم في التسطيح. يطبق المشغلون ثني اللفة المتوسطة فقط من أجل الضبط الدقيق الإضافي. التشغيل المنسق يحقق تنظيمًا دقيقًا للتسطيح.
-
توفر أوضاع النقل السلبي قمعًا قويًا لعيوب تاج الشريط وإسقاط الحافة. يهيمن التحول السلبي للفة العمل على التحكم في إسقاط الحافة. يُظهر التحول السلبي للفة المتوسطة مزايا في تعديل التاج.
-
يوفر ثني لفة العمل قدرة ضبط أكبر بمقدار 3 إلى 4 مرات من ثني لفة العمل. يجب على فرق الإنتاج إعطاء الأولوية لمعلمات ثني لفة العمل لتصحيح التسطيح.
-
يمنع إعداد ملف تعريف اللف هذا حدوث ارتفاعات شديدة في الضغط بالنسبة إلى اللفات الاحتياطية. يعمل نقل البكرات المتوسطة على زيادة الضغط بين البكرات المتوسطة ولفائف العمل. فهو يعمل على إطالة دورات خدمة اللفائف وتقليل تكاليف استبدال المعدات.
يمكن لمصانع الصلب أن تتبنى استراتيجية التحكم المشتركة هذه: إزاحة لفة العمل السلبية بالإضافة إلى إزاحة لفة العمل المتوسطة السلبية بالإضافة إلى ثني لفة العمل. يدير هذا الحل بدقة تاج الشريط وقيم إسقاط الحافة. في نفس الوقت, يعمل النقل الوسيط على تحسين توزيع الضغط بين اللفائف. إنه يرفع جودة الشريط النهائي ويقلل من فقدان تآكل اللفة. في المستقبل, إن التطوير الإضافي لمحاكاة العناصر المحدودة سيدعم تصميمًا أكثر دقة لملف تعريف اللف وإعداد المعلمات. إنه يدفع تصنيع الصلب المحلي نحو جودة أعلى, كفاءة أعلى واستهلاك أقل للطاقة.
