Розробка математичних моделей змін концентрації емульсій та вмісту механічних домішок у технологічних рідинах з використанням пакету MATLAB для обробки експериментальних даних
DOI:
https://doi.org/10.31498/2225-6733.49.1.2024.321216Ключові слова:
моделювання, концентрація емульсій, механічні домішки, технологічні рідини, MATLAB, апроксимація, коефіцієнт детермінації, холодна прокаткаАнотація
У статті представлено результати дослідження процесів моделювання змін концентрації емульсій та вмісту механічних домішок у технологічних рідинах, що використовуються в умовах холодної прокатки. Основною метою роботи є розробка математичних моделей для опису залежностей між концентрацією емульсій та механічними домішками, а також оцінка швидкості їх змін у часі, що дозволить підвищити ефективність управління технологічними процесами та забезпечити
стабільну якість продукції. Дослідження базується на аналізі експериментальних даних, отриманих для різних типів емульсолів, таких як «LUBRO DL ZPS», «ROLLUB 988-AR», «ОПТИМАЛ-ПРО» та «TRENOIL S 740», на реверсивному стані 1680 і безперервному чотириклітьовому стані «Тандем» в умовах ПАТ «Запоріжсталь». Моделі побудовано з використанням лінійної, квадратичної та експоненціальної апроксимації, а їх точність оцінено на основі коефіцієнта детермінації. Для автоматизації обробки даних застосовувалося програмне середовище MATLAB, яке забезпечило зручність роботи з великими масивами даних, можливість їх візуалізації та побудови апроксимаційних моделей. У результаті обробки експериментальних даних отримано оптимальні математичні моделі залежності концентрації емульсій від часу та концентрації механічних домішок від часу, а також розраховано швидкість змін зазначених параметрів. Аналіз взаємозв’язку між концентрацією емульсій і механічними домішками виявив точки екстремуму, зокрема максимальну концентрацію механічних домішок та критичні значення концентрацій, які є ключовими для забезпечення ефективності процесів змащування. Отримані результати дозволяють не лише глибше зрозуміти закономірності накопичення механічних домішок у технологічних рідинах, а й запропонувати інструменти для оптимізації технологічних процесів у промислових умовах. Запропоновані підходи можуть бути інтегровані в існуючі системи контролю для забезпечення стабільності технологічних операцій
Посилання
Kukhar V., Malii Kh., Spichak O. Influence of emulsols type on energy-power consumption and surface contamination at DC01 steel cold rolling on the continuous four-stand mill. Problems of Tribology. 2022. Vol. 27. No. 4/106-2022. Pp. 19-26. DOI: https://doi.org/10.31891/2079-1372-2022-106-4-19-26.
Operation Modes of Electric Motors of Reversing Cold Rolling Mill 1680 while Rolling with Emulsions / V. Kukhar et al. MEES-2019 : IEEE International Conference on Modern Electrical and Energy Systems, Kremenchuk, Ukraine, 23-25 September 2019. Pp. 46-49. DOI: https://doi.org/10.1109/MEES.2019.8896465.
Synthesis Analysis of Energy Intensity Dependence for Tandem Mills Thin-Plate Rolling on Various Grade Emulsols Rheological Properties / V. Kukhar et al. MEES-2023 : IEEE 5th International Conference on Modern Electrical and Energy System, Kremenchuk, Ukraine, 27-30 September 2023. Pp. 1-4. DOI: https://doi.org/10.1109/MEES61502.2023.10402500.
Antonicelli M., Liuzzo U., Palumbo G. Evaluation of the Effect of a Natural-Based Emulsion on the Cold Rolling Process. Journal of Manufacturing and Materials Processing. 2023. Vol. 7. Iss. 4. Article 121. DOI: https://doi.org/10.3390/jmmp7040121.
Shirizly A., Lenard J. G. Emulsions Versus Neat Oils in the Cold Rolling of Carbon Steel Strips. Journal of Tribology. 2000. Vol. 122. Iss. 3. Pp. 550-556. DOI: https://doi.org/10.1115/1.555400.
Microstructural Evolution of Emulsion-Lubricated Cold-Rolled Steel Interface / J. Wang et al. ACS Applied Engineering Materials. 2024. Vol. 2. Iss. 8. Pp. 2201-2218. DOI: https://doi.org/10.1021/acsaenm.4c00374.
Tieu A., Kosasih P. Experimental and numerical study of O/W emulsion lubricated strip rolling in mixed film regime. Tribology Letters. 2007. Vol. 25. Pp. 23-32. DOI: https://doi.org/10.1007/s11249-006-9131-7.
Николаев В. А. Трение и технологические смазки при прокатке. Запорожье : РИО ЗГИА, 2002. 114 с.
Friction and surface microstructure in steel cold rolling investigated in pilot mill trials / B. Smeulders et al. Iron & Steel Technology. 2018. Vol. 15. No. 2. Pp. 60-68.
Taheri R. Cold rolling lubrication efficacy and anti-coalescence stability of composite TiO2-SiO2 nanoparticle-stabilised soybean oil-in-water emulsions : a thesis submitted in fulfilment of the requirements for the degree of Doctor of Philosophy from the University of Wollongong. Wollongong, 2021. 214 p.
Krimpelstätter K., Bergmann M., Pröll C. Primetals’ lubrication expertise boosts new innovation in hot and cold rolling. 10th International Rolling Conference and 7th European Rolling Conference, Graz, Austria, 6-9 June 2016. Pp. 35-39.
Krimpelstätter K., Flaxa A. Minimum Quantity Roll-Gap Lubrication System – Field of Large Potential to Reduce Your OPEX. The Iron and Steel Technology Conference and Exposition : AISTech 2013 Proceedings, Pittsburgh, 5-9 May 2013. Pp. 1655-1662.
Исследование минимально возможной концентрации водных эмульсий при холодной прокатке тонких полос / В. И. Капланов та ін. Вісник Приазовського державного технічного університету. Маріуполь, 2004. № 14. С. 150-155.
Василев Я. Д., Замогильний Р. О., Самокиш Д. М. Інженерна методика визначення антифрикційної ефективності емульсолів для холодної прокатки по їх фізико-хімічним властивостям. Теорія і практика металургії. 2018. № 6. С. 15-21. DOI: https://doi.org/10.34185/tpm.6.2018.2.
Mekicha M. A. Wear particles formation in cold rolling : PhD Thesis. University of Twente. Enschede: University of Twente, 2021. 143 p.
Sun J. L., Zhang B. T., Dong C. Effects of ferrous powders on tribological performances of emulsion for cold rolling strips. Wear. 2017. Vol. 376-377, Part A. Pp. 869-875. DOI: https://doi.org/10.1016/j.wear.2016.12.012.
Dick K., Lenard J. G. The effect of roll roughness and lubricant viscosity on the loads on the mill during cold rolling of steel strips. Journal of Materials Processing Technology. 2005. Vol. 168. Iss. 1. Pp. 16-24. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jmatprotec.2004.09.091.
Analysis and Prospects of Lubrication and Friction Characteristics in Cold Strip Rolling: A Review / Sh. Jin et al. Steel Research International. 2024. Vol. 96. Iss. 1. DOI: https://doi.org/10.1002/srin.202400258.
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Журнал "Вісник Приазовського державного технічного університету. Серія: Технічні науки" видається під ліцензією СС-BY (Ліцензія «Із зазначенням авторства»).
Дана ліцензія дозволяє поширювати, редагувати, поправляти і брати твір за основу для похідних навіть на комерційній основі із зазначенням авторства. Це найзручніша з усіх пропонованих ліцензій. Рекомендується для максимального поширення і використання неліцензійних матеріалів.
Автори, які публікуються в цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
1. Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, яка дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи в цьому журналі.
2. Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди, які стосуються неексклюзивного поширення роботи в тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи в цьому журналі.
