Microsoft Word - 13_Kukhar.doc Вплив фізико-хімічних показників прокатної емульсії на енерговитрати безперервних станів холодної прокатки жерсті Проблеми трибології (Problems of Tribology) 2018, № 4 92 Кухар В.В., Кармазіна І.В., Присяжний А.Г. Державний вищий навчальний заклад «Приазовський державний технічний університет», м. Маріуполь, Україна E-mail: kvv.mariupol@gmail.com ВПЛИВ ФІЗИКО-ХІМІЧНИХ ПОКАЗНИКІВ ПРОКАТНОЇ ЕМУЛЬСІЇ НА ЕНЕРГОВИТРАТИ БЕЗПЕРЕРВНИХ СТАНІВ ХОЛОДНОЇ ПРОКАТКИ ЖЕРСТІ УДК 621.77.014 DOI: 10.31891/2079-1372-2018-90-4-92-99 Розглянуті основні фізико-хімічні показники прокатної емульсії, а також їх вагомий вплив на процес холо- дної прокатки жерсті. Обгрунтована доцільність визначення характеру впливу прокатної емульсії на витрати енергії при прокатці жерсті на безперервних станах: чотири-, п’яти і шестиклітьових. Досліджений вплив кінематичної в’язкості прокатної емульсії на питому витрату енергії безперервних станів холодної прокатки жерсті. Визначено, що використання прокатної емульсії зі збільшеною кінематичною в’язкістю дозволяє зменшити питому витрату енергії безперервних станів холодної прокатки жерсті. Ключові слова: прокатна емульсія, фізико-хімічні показники, холодна прокатка, безперервний стан, витрата енергії, жерсть. Вступ Холодна прокатка жерсті характеризується великими навантаженнями на обладнання та енерго- витратами, що складають вагому частину собівартості продукції. З огляду на це, зниження енерговитрат при холодній прокатці особливо тонких смуг завжди залишається актуальною задачею. У цьому напрям- ку проведено багато як теоретичних, так і експериментальних досліджень, деякі з них представлені у ро- ботах [1-3]. Вибір прокатної емульсії, як основного важеля зниження сил тертя в осередку деформації, є вирішальним кроком на шляху зменшення енерговитрат стану, а також покращення якості жерсті. Сьогодні прокатну емульсію у вітчизняних цехах холодної прокатки обирають, переважно, за принципом її найменшої собівартості та витрати на тону прокату. Такий підхід обмежує можливості ви- рішення найбільш гострих проблем: зниження навантаження стану, стабільність процесу прокатки, ви- трата валків, підвищення корозійної стійкості прокату, якості поверхні. Пригар емульсолу, вкатаний бруд, сажа – найбільш поширені дефекти поверхні жерсті, виникнення яких пов’язане з прокатною ему- льсією. Вивчення впливу фізико-хімічних показників прокатної емульсії на енерговитрати безперервних станів холодної прокатки дозволить поглянути на вибір прокатної емульсії з точки зору її ефективності щодо зменшення навантажень і енерговитрат стану. До того ж, зменшення собівартості продукції за ра- хунок зниження енерговитрат дозволить компенсувати витрати на більш дорогі прокатні емульсії, але такі, що сприятимуть поліпшенню якісних показників жерсті. Так, заміна пальмової олії емульсією на жировій основі Laminol PT, у склад якої входять жири і емульгатор (число омилення 193,4, кислотне чи- сло 24,8), дозволила знизити витрати енергії на 2-3 % і підвищити швидкість прокатки жерсті на п’ятиклітьовому безперервному стані фірми Ніппон (м. Кейхін, Японія) [4]. Прокатна емульсія в цехах холодної прокатки листової сталі також використовується для прома- слювання травлених смуг, що захищає їх поверхню від механічних пошкоджень та атмосферної корозії. При промаслюванні підкату для прокатки жерсті особливо важливі антикорозійні та антифрикційні вла- стивості прокатної емульсії, а також здатність легко видалятися з поверхні жерсті у чистильно-миючих агрегатах, випарюватись при відпалі [4]. Основні фізико-хімічні показники прокатної емульсії: зовнішній вигляд при 25±5 ˚С; кінематич- на в’язкість при температурі 40 чи 50 ˚С (індекс в’язкості); кислотне число і вміст вільних жирних кис- лот; число омилення; іодне число; вміст сірки, фосфору, хлору; забрудненість смуги при відпалі; темпе- ратура спалаху; температура застигання; стабільність при зберіганні; диспергуємість у воді [5]. Антифрикційна ефективність прокатної емульсії залежить від двох основних факторів: товщини розділяючого слою емульсії і хімічного складу. Товщина слою емульсії на контактній поверхні, у свою чергу, залежить від її фізичних властивостей, головним чином – в’язкості [4]. Тож, серед усіх фізико- хімічних показників прокатної емульсії кінематична в’язкість має особливу вагомість, а дослідження її впливу на енергосилові параметри при прокатуванні жерсті має доцільність і актуальність. Мета і постановка задачі Метою даної роботи є теоретичне дослідження впливу кінематичної в’язкості прокатної емульсії на енерговитрати безперервних станів холодної прокатки жерсті. Вплив фізико-хімічних показників прокатної емульсії на енерговитрати безперервних станів холодної прокатки жерсті Проблеми трибології (Problems of Tribology) 2018, № 4 93 Виклад матеріалів досліджень Для дослідження впливу фізико-хімічних показників прокатної емульсії на енерговитрати безпе- рервних станів холодної прокатки жерсті були розроблені режими деформації для трьох типів станів: чо- тириклітьового стану холодної прокатки № 2 ЦХП-1 ПАТ «Запоріжсталь»; п’ятиклітьового стану холод- ної прокатки жерсті (м. Тіба, Японія) та шестиклітьового стану 1400 АТ «АрселорМіттал Темиртау». Чотириклітьовий стан холодної прокатки № 2 ЦХП-1 ПАТ «Запоріжсталь» виготовляє смугу то- вщиною 0,2-0,5 мм, шириною 430-535 мм; у якості підкату використовують смугу товщиною 0,5-0,8 мм, шириною 900-1050 мм в одинарних рулонах масою 4,5-6 тон або подвійних рулонах масою 9-12 тон [6]. Діаметр робочих і опорних валків відповідно: 238-250 мм та 565-605 мм; довжина робочих і опорних ва- лків 650 мм [6]. Режим деформації для моделювання прокатки смуги перерізом 0,2х535 мм в рулоні масою 12 тон із підкату перерізом 0,5х535 мм зі сталі марки 08кп на безперервному чотириклітьовому стані хо- лодної прокатки № 2 ЦХП-1 ПАТ «Запоріжсталь» розроблений у відповідності з рекомендаціями техно- логічної інструкції цеху [6] та наведений в табл. 1. Таблиця 1 Режим деформації смуги перерізом 0,2х535 мм на чотириклітьовому стані σтпоч=230 Н/мм 2; vp=10 м/с; Gp=12 тон; q1=135 Н/мм 2; q2=143 Н/мм 2; q3=171 Н/мм 2; q4=46 Н/мм 2 Номер кліті Параметр 1 2 3 4 h, мм 0,41 0,30 0,23 0,20 ε 0,190 0,260 0,230 0,135 ∑ε 0,19 0,40 0,54 0,60 П’ятиклітьовий стан холодної прокатки жерсті (м. Тіба, Японія) [7] виготовляє смугу товщиною 0,1-1 мм, шириною 508-1295 мм з максимально можливою швидкістю прокатки 46,6 м/с; діаметр робо- чих валків – 495-610 мм; діаметр опорних валків – 1270-1427 мм. Режим деформації для моделювання прокатки смуги перерізом 0,18х1295 мм в рулоні масою 30 тон із підкату перерізом 2,4х1295 мм зі сталі марки 08кп на безперервному п’ятиклітьовому стані хо- лодної прокатки жерсті (м. Тіба, Японія) наведений в табл. 2. Таблиця 2 Режим деформації смуги перерізом 0,18х1295 мм на п’ятиклітьовому стані σтпоч=230 Н/мм 2; vp=25 м/с; Gp=30 тон; q1=135 Н/мм 2; q2=143 Н/мм 2; q3=171 Н/мм 2; q4=169 Н/мм 2; q5=46 Н/мм 2 Номер кліті Параметр 1 2 3 4 5 h, мм 1,87 1,01 0,55 0,31 0,18 ε 0,22 0,46 0,46 0,44 0,41 ∑ε 0,22 0,58 0,77 0,87 0,92 Шестиклітьовий стан холодної прокатки 1400 АТ «АрселорМіттал Темиртау» виготовляє жерсть товщиною 0,18-0,36 мм, шириною 700-936 мм. Діаметр робочих валків – 570-600 мм; діаметр опорних валків – 1320-1400 мм; довжина робочих і опорних валків – 1400 мм [8]. Режим деформації для моделювання прокатки смуги перерізом 0,18х935 мм в рулоні масою 8 тон із підкату перерізом 2,4х935 мм зі сталі марки 08кп на безперервному шесиклітьовому стані холод- ної прокатки жерсті 1400 АТ «АрселорМіттал Темиртау» наведений в табл. 3. Таблиця 3 Режим деформації смуги перерізом 0,18х935 мм на шестиклітьовому стані σтпоч=230 Н/мм 2; vp=25 м/с; Gp=8 тон; q1=135 Н/мм 2; q2=143 Н/мм 2; q3=171 Н/мм 2; q4=171 Н/мм 2; q5=195 Н/мм 2; q6=46 Н/мм 2 Номер кліті Параметр 1 2 3 4 5 6 h, мм 1,76 1,05 0,63 0,38 0,25 0,18 ε 0,266 0,403 0,400 0,403 0,326 0,291 ∑ε 0,27 0,56 0,74 0,84 0,89 0,92 Вплив фізико-хімічних показників прокатної емульсії на енерговитрати безперервних станів холодної прокатки жерсті Проблеми трибології (Problems of Tribology) 2018, № 4 94 У табл. 1-3 σтпоч – початкова межа плинності смуги, Н/мм 2; vp – робоча швидкість прокатки, м/с; Gp – маса рулону, тон; q1, q2, q3, q4, q5, q6 – переднє на тяжіння у першій, другій, третій, четвертій, п’ятій і шостій кліті відповідно, Н/мм2. Для дослідження впливу фізико-хімічних показників прокатної емульсії на енерговитрати без- перервних станів холодної прокатки жерсті взяті до уваги прокатні емульсії, які використовувались при холодній прокатці ПАТ «Запоріжсталь» в період 2015-2018 років. Фізико-хімічні показники прокатних емульсій, представлені у табл. 4, відповідають нормативній документації: технічним умовам і сертифіка- там якості виробників. За рекомендаціями виробників концентрація емульсолів «Hydroway 830» (ПП «Славневтехим»), «MOL Emroll SCR» (MOL-LUB Ltd) повинна бути на рівні 2-5 %, «СВК» марки А (ПП «НВФ СВК») – 2-4 %, інших – 2-3 %. Таблиця 4 Фізико-хімічні показники прокатних емульсій Фізико-хімічні показники Вид прокатної емульсії Густина при 20˚С, кг/м3 В’язкість кінематична при 50С, м2/с Кислотне число, мгКОН/г Число омилення, мгКОН/г Вміст води, % Температура спалаху, ˚С. 900-1100 ˂150 ˂25 ˃100 ˂0,3 не норм. «Hydroway 890» (ПП «Славневтехим») 987 102,76 16,55 127,3 сліди відсутнє 890-990 ˂100 ˂40 160-200 не норм. не норм. «Cold Roller SM» (ТОВ «НВП Агрінол») 990 72,54 24,87 178,81 0,45 218 929 56-66,5 9-13,5 155-175 не норм. ˃150 «Quakerol ZAP 4.0» (Quaker Chemical B.V.) 927 60,97* 11,7 163 0,09 170 850-980 12-60 5-50 40-135 ˂1 не норм. «СВК» марки А (ПП «НВФ СВК») 931 55,9 36,6 70,4 0,8 142 850-950 ˂55 ˂25 ˃13,5 ˂0,3 не норм. «Hydroway 830» (ПП «Славневтехим») 921 36,87 20,53 40,07 сліди відсутнє 910 32* не норм. 180 не норм. не норм. «Rolkleen EP 2744 SCH» (Houghton International Inc.) 908 31,15* 4,52 172,76 відсутнє відсутнє 894 не норм. не норм. не норм. не норм. не норм. «MOL Emroll SCR» (MOL-LUB Ltd) 892 30,31 13,79 30,89 відсутнє відсутнє 920-960 ˂35 ˂12,5 ˃13,5 ˂0,5 не норм. «Універслал-1ТС» (ТОВ «Метінвест-МРМЗ») 926,5 30,02 11,8 25,18 0,49 152 880-960 ˂30 16-25 65-90 ˂1 172 «Cold Roller» (ТОВ «РУ НВП Агрінол») 889 28,24 18 44,4 0,15 відсутнє 850-950 не норм. 20-30 90 не норм. не норм. «LUBRO DL ZPS» (Lubritalia S.p.A.) 885 16,29 5,8 92,46 відсутнє відсутнє 850-950 ˂25 ˃18 ˃80 ˂3 не норм. «АВІКС-БІОМ» (ТОВ «ТД «АВІКС») 882 16 19,35 83,02 0,1 172 * В’язкість кінематична при 40˚С, мм2/с Розрахунок середніх значень нормальних контактних напружень виконаний за інженерним ме- тодом Васильова Я.Д. [9], який враховує пружну деформацію валків і смуги, температуру валків, смуги та слою прокатної емульсії, швидкість деформації тощо. Тобто, найбільш повно враховує фактори, що впливають на процес холодної прокатки жерсті, а також має достатню точність прогнозування [10]. Методика розрахунку середніх значень нормальних контактних напружень за інженерним мето- дом Васильова Я.Д. містить наступні основні залежності [9]: ( )[ ] ;/,75,075,04100 6 2 ммН m k прпр kk пр k тпочтср ε⋅ε⋅−ε+ε⋅⋅+εΣ+ε⋅⋅+σ=σ ε (1) ( ) ;,2 3 1 10 Сttt смсмсмср o⋅+⋅= (2) ( ) ;, 4 1 1010 Сttttt ввсмсмсм o+++⋅= (3) ;/, 50 50 42,0 50 50 3,11 250 см t t t t сп см сп см t                 − − ⋅+ − − ⋅−⋅ν=ν (4) Вплив фізико-хімічних показників прокатної емульсії на енерговитрати безперервних станів холодної прокатки жерсті Проблеми трибології (Problems of Tribology) 2018, № 4 95 ( )[ ] ( ) ; 312 1,0 07,0 005,025,01 4,01 2 11 2 1       ν⋅+ν+⋅ ν⋅ −⋅ ν⋅−ν⋅+ ⋅ε++ ⋅= смсм см tt z см R Кf (5) ; 202020 3 3 2 210         − ⋅+       − ⋅+       − ⋅+= пл смср пл смср пл смср сpt t t а t t а t t ааК (6) ( ) ;ln20120 1 1 2 ст ср пл смсрu смсрu u срu u u t tс tb а К ⋅      −⋅ −⋅⋅ εΣ⋅+ += (7) ;/, 2ммНКК cpuсptтсрtuтср ⋅⋅σ=σ εε (8) ;11421 1 6 111 2       +      −⋅⋅⋅      ⋅−⋅⋅ ⋅π ν− ⋅= c см c см c см i в в l x l x l x R Е А (9) ; 2 1 15,1 21 2 10 2 1         ⋅ + ⋅⋅ ⋅ ν− σ⋅ −⋅−= ε c в см tuтср c см l l hh Af l x В (10) ; B hR С ∆⋅ = (11) ( ) ;1 15,1 12 15,1 2 1 11 0 002         ⋅ ν− ξ⋅σ⋅ +      ⋅ξ⋅σ+⋅ξ⋅σ⋅ ν−⋅ ⋅= εεε c в см срtuтср c см т c см т п l l l x l x В А Д (12) ;,2 ммДСДLc ++= ′ (13) ( ) ;/,11 15,1 12 15,1 2 10 2 1 11 0 002 ммН l l l l hh Lf l x l x р c в c вc см tuтср c см т c см т см срс ⋅         ⋅ + ′⋅ +⋅ ν− σ⋅ +      ⋅ξ⋅σ+⋅ξ⋅σ⋅ ν−⋅ = εεε (14) ;1 2 1 2 1         ′ ∆⋅ −⋅= c c L hR l x (15) ( ) ; 4 14 32 1 2 1 10011 2 1 1 1               −′⋅⋅⋅ ⋅−⋅ +       −⋅′⋅⋅       ⋅−⋅∆+∆ −⋅= α γ cccpc c см c c см см l x Lpf hqhq l x Lf l x h (16) ; 1 1 1 1 1 2 1 2 11 hh h l x l x l x S смсм c см c см c ∆− ∆+∆ ⋅       −       −+ α γ = (17) ; 15,1 срtuтср cpcpn ζ⋅σ⋅ = ε σ (18) ( ) ;,lnln1 1 1 1 0 1 0 0001 С h ha р h h c tttt в в cptuтсрсрсвихсм в m cptuтсрвихсм смсм всм т вв o         ⋅ τ ⋅ξ⋅σ−⋅η⋅ π⋅λ δ +⋅ξ⋅σ⋅η⋅ ⋅ρ +−⋅ δ+ += εε (19) Вплив фізико-хімічних показників прокатної емульсії на енерговитрати безперервних станів холодної прокатки жерсті Проблеми трибології (Problems of Tribology) 2018, № 4 96 ( ) ( ) ( ) ;,111 2 11 8 11 1 100 6 1 ln 0 1 10 10 100 1 01 0 С h h hh hh hhh h h mh h h аt kkk k тпочgдсм o                       ⋅εΣ−−⋅+      ⋅ + ⋅εΣ−−⋅ + +      ⋅εΣ−−⋅⋅⋅⋅∆⋅+⋅σ⋅=∆ (20) ( ) ( ) ( ) ( )         +η⋅         − η−⋅∆+ ⋅      −η−⋅+                 − η−⋅∆+ ⋅+         − η⋅−⋅∆+ ⋅+⋅⋅η⋅⋅=∆ γγγ 1 1 11 1 1 5,01 2 6 1 2 1 max2max2max0 3 hh h l x p hh h p hh h ppаt ic см i тртрсм (21) ( ) ;,0001 Сttttatt втрсмдсмсмtвсм o−∆+∆+⋅⋅=′ (22) . 1 11 t см смсм t tt ∆ −′ =∆ < (23) У разі отримання високої похибки обчислення температури ∆ приймаються нові значення тем- ператур смуги на вході і виході з осередку деформації у формулі і аналогічно повторюється розрахунок за формулами (2)-(23) до тих пір, поки похибки обчислення температур ∆ в кожному пропуску не при- ймуть допустимі значення. Далі так: ;,2 3 1 10 Сttt смсмсмср o      ′⋅+′⋅=′ (24) ;, кНbLрР cсрс ⋅ ′⋅= (25) ;212111 6 1 011011110               −⋅−+ α γ +⋅+      −⋅      + α γ ⋅+      −⋅      − α γ −⋅⋅=ψ c см cc см c см ccpcc см ccpc l x l x l x l x l x p p l x l x p p (26) ( ) ;,2 1100 мкНbhqbhqRLРМ c ⋅⋅⋅−⋅⋅⋅+′⋅ψ⋅⋅= (27) .,кВт R M N в ν⋅ = (29) У залежностях (1)-(29) m, k – коефіцієнти, що характеризують інтенсивність зміцнення; σт0ɛ, σт1ɛ, σтсрɛ – межа плинності смуги до та після пропуску, а також середня межа плинності смуги в осередку де- формації відповідно, Н/мм2; ∆h, ɛ, ɛпр, Ʃɛ – абсолютне, відносне, попереднє відносне і сумарне відносне обтиснення за пропуск відповідно; t0см, t1см – температура смуги на вході і виході із осередку деформації, ºС; tсмср – середня температура смуги в осередку деформації, ºС; tсм – температура слою прокатної емуль- сії, ºС; t0в, t1в – температура поверхні валків на вході і виході із осередку деформації відповідно, ºС; vt, v50 – кінематична в’язкість прокатної емульсії при температурі прокатки та при 50ºС відповідно, м 2/с; tсп – температура спалаху прокатної емульсії, ºС; f – коефіцієнт тертя; Ксм – емпіричний коефіцієнт; Rz – шороховатість поверхні робочих валків, мкм; v0см, v1см – швидкість смуги на вході і виході з осередку де- формації відповідно, м/с; Кtср – коефіцієнт, що враховує вплив середньої температури смуги в осередку деформації; а0, а1, а2, а3 – коефіцієнти поліному; tпл – температура плавлення сталі, ºС; Кuср – коефіцієнт, що враховує вплив середньої швидкості деформації на опір деформації; аu, bu, cu – емпіричні коефіцієнти; uср, uст – середня швидкість деформації та швидкість деформації при проведенні статичних випробувань відповідно, с-1; σтсрɛtu – середнє значення опору деформації з урахуванням ступеню, швидкості і темпера- тури деформації, Н/мм2; А В С Д – результат першого, другого, третього і четвертого етапу безітерацій- ного розрахунку довжини дуги контакту смуги з валком з урахуванням ступеню, швидкості і температу- ри деформації відповідно; R – радіус робочих валків, мм; π – число Пі; Ев – модуль поздовжньої пружно- сті матеріалу валків, Н/мм2; vв, vсм – коефіцієнт Пуассона для матеріалу валків і смуги відповідно; х1см/lс, х0см/lс – відносна протяжність ділянки пружного контакту смуги з валком: розтягнення і стиснення ( ) ;,11212 1 2 1 1 1 1 1max C l x l x hh h p l x pp c c см c см o               −⋅               −         ⋅∆+ ⋅         ⋅η⋅−      −⋅+⋅+ γ Вплив фізико-хімічних показників прокатної емульсії на енерговитрати безперервних станів холодної прокатки жерсті Проблеми трибології (Problems of Tribology) 2018, № 4 97 відповідно; lв/lc – відносна протяжність ділянки пластичного контакту смуги з валком; h0, h1 – товщина смуги до і після прокатки, мм; ξ0, ξ1, ξср – коефіцієнт, що характеризує вплив заднього, переднього та се- реднього питомого натягу відповідно; Lс´ – довжина дуги контакту смуги з валком з урахуванням ступе- ню, швидкості і температури деформації, мм; рсрс – середнє контактне нормальне напруження, Н/мм 2; х1/lc – приріст дуги контакту за лінією, що з'єднує центри обертання; γ/α – положення нейтрального пере- тину; q0, q1 – заднє і переднє натяжіння відповідно, Н/мм 2; ∆1см – абсолютна пружна деформація стиснен- ня смуги, мм; S – випередження при прокатці; nσ – коефіцієнт напруженого стану; δт – термофізичний критерій; ηвих.см – приведений коефіцієнт виходу тепла смуги; ρсм – щільність матеріалу смуги, т/м 3; ссм – теплоємність матеріалу смуги, Дж/кг·град; λв – коефіцієнт теплопровідності матеріалу валків, Вт/м·град; ав – коефіцієнт тепловіддачі валків; τв – час, с; ∆tдсм, ∆tтрсм – розігрів смуги за рахунок перетворення енер- гії формозміни і енергії тертя в тепло відповідно, ºС; аg, атр, аt – коефіцієнти, що враховують вплив на ро- зігрів смуги перетворення енергії формозміни, енергії тертя, а також зміну температури смуги у часі від- повідно; η – коефіцієнт, що характеризує положення максимуму епюри нормальних напружень до пере- тину вхідної смуги; р0, р1 – нормальне напруження на границях пружно-пластичного контакту в зоні від- ставання і випередження відповідно, Н/мм2; рmax – максимальне нормальне контактне напруження, Н/мм2; hγ – товщина смуги в нейтральному перетині, мм; t1см ´ – розрахункова температура смуги на вихо- ді з осередку деформації, ºС; ∆ – точність обчислення температури ітераційним способом; tсмср´ – середня температура смуги в осередку деформації, ºС; b – ширина смуги в осередку деформації, мм; Р – сила прокатки, кН; ψ – коефіцієнт плеча; М – момент прокатки, кН.м; νв – окружна швидкість валків, м/с; N – потужність прокатки, кВт. Питому витрату енергії на безперервних станах холодної прокатки жерсті визначали, як: ./, ln 1 1 тгодкДж A h h Vp W n i i i cpci ⋅         ⋅⋅ = ∑ = − (30) У залежності (30) W – питома витрата енергії з урахуванням роботи деформації (енерговитрати на пластичну деформацію), кДж.год/т; V – об’эм металу, мм3; А – годинна продуктивність стану за даним профілем смуги, т/год; n – загальна кількість клітей безперервного стану; i – номер пропуску; рсрсi – сере- днє контактне нормальне напруження в i-тому пропуску, Н/мм2; hi-1, hi – товщина смуги до і після i-того пропуску, мм. Результати теоретичного дослідження питомої витрати енергії безперервних станів холодної прокатки жерсті представлені у табл. 5. Таблиця 5 Витрати енергії безперервних станів холодної прокатки жерсті: IV – чотириклітьового; V – п’ятиклітьового; VI - шестиклітьового Питома витрата енергії W, кДж.год/т Вид прокатної емульсії IV V VI «Hydroway 890» (ПП «Славневтехим») 75,03 294,79 280,33 «Cold Roller SM» (ТОВ «НВП Агрінол») 75,44 294,50 279,25 «Quakerol ZAP 4.0» (Quaker Chemical B.V.) 76,32 301,11 285,01 «СВК» марки А (ПП «НВФ СВК») 76,96 306,99 290,46 «Hydroway 830» (ПП «Славневтехим») 78,15 312,97 294,84 «Rolkleen EP 2744 SCH» (Houghton International Inc.) 78,42 312,94 294,34 «MOL Emroll SCR» (MOL-LUB Ltd) 78,78 316,48 297,57 «Універслал-1ТС» (ТОВ «Метінвест-МРМЗ») 78,78 316,29 297,35 «Cold Roller» (ТОВ «РУ НВП Агрінол») 78,71 314,42 295,46 «LUBRO DL ZPS» (Lubritalia S.p.A.) 80,78 327,16 305,69 «АВІКС-БІОМ» (ТОВ «ТД «АВІКС») 80,53 323,99 302,92 За результатами теоретичного дослідження встановлено, що використання прокатної емульсії зі збільшеною кінематичною в’язкістю дозволяє зменшити питому витрату енергії безперервних станів хо- лодної прокатки жерсті. До того ж, чим більші навантаження стану – тим більший відсоток економії ене- ргії за рахунок використання прокатної емульсії зі збільшеною кінематичною в’язкістю. Характер впливу кінематичної в’язкості прокатної емульсії на питому витрату енергії безперервних станів холодної про- катки представлений на рис. 1-3. Згідно табл. 5 підвищення кінематичної в’язкості прокатної емульсії на 10 м2/с дозволяє зменши- ти питому витрату енергії на чотириклітьовому стані № 2 ЦХП-1 ПАТ «Запоріжсталь» на 0,07 кДж.год/т Вплив фізико-хімічних показників прокатної емульсії на енерговитрати безперервних станів холодної прокатки жерсті Проблеми трибології (Problems of Tribology) 2018, № 4 98 (0,82 %); на п’ятиклітьовому стані (м. Тіба, Японія) – на 5,81 кДж.год/т (1,77 %); на шестиклітьвому ста- ні 1400 АТ «АрселорМіттал Темиртау» – на 4,70 кДж.год/т (1,54 %). IV 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 0 20 40 60 80 100 120 Кінематична в'язкість, м^2/с П и т о м а в и т р а т а е н е р гі ї, к Д ж *г о д /т Рис. 1 – Вплив кінематичної в’язкості прокатної емульсії на питому витрату енергії чотириклітьового безперервного стану холодної прокатки № 2 ЦХП-1 ПАТ «Запоріжсталь» V 285 290 295 300 305 310 315 320 325 330 0 20 40 60 80 100 120 Кінематична в'язкість, м^2/с П и т о м а в и т р а т а е н е р гі ї, к Д ж *г о д /т Рис. 2 – Вплив кінематичної в’язкості прокатної емульсії на питому витрату енергії п’ятиклітьового стану холодної прока- тки жерсті (м. Тіба, Японія) VI 270 275 280 285 290 295 300 305 310 0 20 40 60 80 100 120 Кінематична в'язкість, м^2/с П и т о м а в и т р а т а е н е р гі ї, к Д ж *г о д /т Рис. 3 – Вплив кінематичної в’язкості прокатної емульсії на питому витрату енергії безперервного шестиклітьового стану холодної прокатки 1400 АТ «АрселорМіттал Темиртау» Висновки Холодна прокатка жерсті характеризується великими навантаженнями на обладнання та енерго- витратами, що складають вагому частину собівартості продукції. З огляду на це, зниження енерговитрат при холодній прокатці особливо тонких смуг залишається актуальною задачею. Визначено, що використання прокатної емульсії зі збільшеною кінематичною в’язкістю дозволяє зменшити питому витрату енергії безперервних станів холодної прокатки жерсті, до того ж, чим більші Вплив фізико-хімічних показників прокатної емульсії на енерговитрати безперервних станів холодної прокатки жерсті Проблеми трибології (Problems of Tribology) 2018, № 4 99 навантаження стану – тим більш значна економія енергії. Встановлено, що підвищення кінематичної в’язкості прокатної емульсії на 10 м2/с дозволяє зменшити питому витрату енергії на чотириклітьовому стані № 2 ЦХП-1 ПАТ «Запоріжсталь» на 0,07 кВт.год/т (0,82 %); на п’ятиклітьовому стані (м. Тіба, Япо- нія) – на 5,81 кВт.год/т (1,77 %); на шестиклітьвому стані 1400 АТ «АрселорМіттал Темиртау» – на 4,70 кВт.год/т (1,54 %). Література 1 Василёв Я.Д. Влияние толщины и относительного обжатия полосы на мощность процесса про- катки с натяжением / Я.Д. Василёв, Д.Н. Самокиш, Р.А. Замогильный, А.Г. Кожухарь, С.В. Кочаткова // Обработка материалов давлением. – 2012. – № 3 (32). – С. 142-146. 2. Гарбер Э.А. Пути уменьшения затрат электроэнергии при холодной прокатке на непрерывных станах / Э.А. Гарбер, Д.И. Никитин, И.А. Шадрунова, В.Л. Явкин // Труды V конгресса прокатчиков. – М. – 2004. – С. 90-94. 3. Василёв Я.Д. Разработка энергосберегающих режимов натяжений на непрерывных станах хо- лодной прокатки / Я.Д. Василёв, Д.Н. Самокиш // Металлургическая и горнорудная промышленность. – 2013. – № 2. – С. 34-38. 4. Грудев А.П. Трение и смазка при обработке металлов давлением / Зильберг Ю.В., Тилик В.Т. // Справочник. – М.: Металлургия, 1982. – 310 с. 5. Касьян О.С. Контроль качества смазочно-охлаждающих технологических средств для холод- ной прокатки листовой стали / О.С. Касьян, С.Д. Адамский // Фундаментальные и прикладные проблемы черной металлургии: сб. научн. тр. – Днепропетровск: ИЧМ НАН Украины, 2006. – Вып. 12. – С. 221-229. 6. Производство жести и ленты: технологическая инструкция ТИ 226-ЗП-01-2013 / С. В. Гоман, В. И. Набока, С. Е. Русаков. – Запорожье, 2013. – С. 60. 7. Tsujimoto M. Technological development of high speed (2800 mpm) cold rolling / Т. Kaneko, Y. Yamada et al // CAMP–ISIJ. – 2002. – № 15. – С. 317–320. 8. Максименко О.П. Оценка продольной устойчивости процесса прокатки жести на стане 1400 КарМК / О.П. Максименко, Р.Я. Романюк // Обработка материалов давлением. – 2010. – № 4 (25). – С. 173-178. 9. Василёв Я.Д. Инженерные модели и алгоритмы расчёта параметров холодной прокатки / Я.Д. Василев. – М.: Металлургия, 1995. – 368 с. 10. Коновалов Ю.В. Анализ инженерных методов расчета средних значений нормальних контак- тных напряжений при холодной прокатке полос и жести / Ю.В. Коновалов, И.В. Кармазина, А.Г. Прися- жный // Пластическая деформація металлов: сб. научн. трудов в 2-х томах. – 2014. – Т. 2. – С. 32-36. Поступила в редакцію 14.01.2019 Вплив фізико-хімічних показників прокатної емульсії на енерговитрати безперервних станів холодної прокатки жерсті Проблеми трибології (Problems of Tribology) 2018, № 4 100 Kukhar V.V., Karmazina I.V., Prysiazhnyi A.H. The influence of rolling emulsion physical and chemical parameters on the energy consumption of tinplate continuous cold rolling mills. Cold rolling of tinplate is characterized by significant strain on equipment and energy costs, which are a large part of production cost. Decreasing energy costs of tinplate cold rolling is an actual purpose. The choice of rolling emulsion, as the main lever to decrease of friction in the deformation zone, is a decisive move for de- creasing energy costs and improving of tinplate quality. Today, in domestic cold rolling shops, the choice of roll- ing emulsion is based on its lowest cost and consumption per ton of rolled products. This fact limits the ability to solve the most pressing problems: the decreasing of rolling mill strain and roll abrasion; the improvement of roll- ing process stability, tinplate corrosion resistance and surface quality. Studying the influence of rolling emulsion physical and chemical parameters on the energy consumption of tinplate continuous cold rolling mills will allow choosing rolling emulsion that will decrease of rolling mill strain and energy costs. The purpose of this article is a theoretical research of rolling emulsion kinematic viscosity influence on the energy costs of continuous cold rolling mill. In the course of the research, deformation modes were devel- oped for three types of continuous cold rolling mill: four-, five-, and six-stand. The energy and force parameters of the rolling process were calculated using rolling emulsions with different kinematic viscosity in the range of 16-102.76 m2/s. Rolling emulsions, which were used in the period 2015-2018 at the PJSC Zaporizhstal cold roll- ing mill, were taken into account for the research the influence of rolling emulsion physical and chemical pa- rameters on the energy consumption of tinplate continuous cold rolling mills. It is defined that increasing the rolling emulsion kinematic viscosity decreases the energy consumption of tinplate continuous cold rolling mills. In addition, the increase in rolling mill strain increases energy savings. It is defined that increasing the rolling emulsion kinematic viscosity by 10 m2/s decreases energy consumption at the four-stand cold rolling mill № 2 (PJSC Zaporizhstal) by 0.07 kJ.h/t (0.82 %); at the five-stand cold rolling mill (Chiba, Japan) – by 5.81 kJ.h/t (1.77 %); at the six-stand cold rolling mill 1400 (ArcelorMittal Temirtau) – by 4.70 kJ.h/t (1.54 %). Keywords: rolling emulsion, physical and chemical parameters, cold rolling, continuous rolling mill, energy consumption, tinplate. References 1 Vasilyov Ya.D. Vliyanie tolshchiny i otnositel'nogo obzhatiya polosy na moshchnost' processa pro- katki s natyazheniem / Ya.D. Vasilyov, D.N. Samokish, R.A. Zamogil'nyj, A.G. Kozhuhar', S.V. Kochatkova // Obrabotka materialov davleniem. – 2012. – No 3 (32). – pp. 142-146. 2. Garber E.A. Puti umen'sheniya zatrat elektroenergii pri holodnoj prokatke na nepreryvnyh stanah / E.A. Garber, D.I. Nikitin, I.A. Shadrunova, V.L. Yavkin // Trudy V kongressa prokatchikov. – M. – 2004. – pp. 90-94. 3. Vasilyov Ya.D. Razrabotka energosberegayushchih rezhimov natyazhenij na nepreryvnyh stanah ho- lodnoj prokatki / Ya.D. Vasilyov, D.N. Samokish // Metallurgicheskaya i gornorudnaya promyshlennost'. – 2013. – No 2. – pp. 34-38. 4. Grudev A.P. Trenie i smazka pri obrabotke metallov davleniem / Yu.V. Zil'berg, V.T. Tilik// Spra- vochnik. – M.: Metallurgiya, 1982. – 310 p. 5. Kas'yan O.S. Kontrol' kachestva smazochno-ohlazhdayushchih tekhnologicheskih sredstv dlya holod- noj prokatki listovoj stali / O.S. Kas'yan, S.D. Adamskij // Fundamental'nye i prikladnye problemy chernoj met- allurgii: sb. nauchn. tr. – Dnepropetrovsk: IChM NAN Ukrainy, 2006. – Vyp. 12. – pp. 221-229. 6. Proizvodstvo zhesti i lenty: tekhnologicheskaya instrukciya TI 226 ZP 01 2013 / S.V. Goman, V.I. Naboka, S.E. Rusakov. – Zaporozhe, 2013. – p. 60. 7. Tsujimoto M. Technological development of high speed (2800 mpm) cold rolling / T. Kaneko, Y. Yamada et al // CAMP–ISIJ. – 2002. – No 15. – pp. 317-320. 8. Maksimenko O.P. Ocenka prodol'noj ustojchivosti processa prokatki zhesti na stane 1400 KarMK / O.P. Maksimenko, R.Ya. Romanyuk // Obrabotka materialov davleniem. – 2010. – No 4 (25). – pp. 173-178. 9. Vasilyov Ya.D. Inzhenernye modeli i algoritmy raschyota parametrov holodnoj prokatki / Ya.D. Va- silev. – M.: Metallurgiya, 1995. – 368 p. 10. Konovalov Yu.V. Analiz inzhenernyh metodov rascheta srednih znachenij normal'nih kontak-tnyh napryazhenij pri holodnoj prokatke polos i zhesti / Yu.V. Konovalov, I.V. Karmazina, A.G. Prisya-zhnyj // Plas- ticheskaya deformacіya metallov: sb. nauchn. trudov v 2-h tomah. – 2014. – T. 2. – pp. 32-36.