Введение к работе
Актуальность работы. В настоящее время в области прокатного производства наблюдается переход на новый этап развития. Это связано с модернизацией существующего оборудования, увеличением производительности, а также освоения производства высокопрочных марок сталей (ss>100 МПа) для нужд автомобильной и трубной промышленностей. При этом загрузка главных приводов клетей близко к предельно – допустимым значениям, что накладывает ограничение на технические возможности станов горячей прокатки.
Для снижения энергосиловых параметров процесса горячей листовой прокатки, на современных НШСГП, все чаще используются системы технологической смазки (СТС), предназначенные для подачи на валки жидких смазочных материалов (СМ).
В настоящее время отсутствуют четкие рекомендации по назначению расхода СМ в зависимости от сортамента выпускаемой продукции. Поэтому исследования, направленные на разработку новых подходов для поиска и применения рациональных режимов смазывания валков с целью повышения эффективности работы широкополосных станов с применением СМ, являются актуальными.
Объектом исследования в данной работе являются процессы, возникающие при широкополосной горячей прокатке в системе: «полоса – рабочий валок – опорный валок» при использовании систем подачи СМ.
Предмет исследования – валковые узлы клетей системы «кварто» станов горячей листовой прокатки.
Цель и задачи исследования. Целью данной работы является повышение эффективности работы широкополосных станов горячей прокатки, за счет поиска и применения рациональных режимов смазывания валков.
Для реализации и достижения поставленной цели в работе решаются следующие задачи:
-
Разработка алгоритма и совершенствование методики расчета энергосиловых параметров с учетом применения СМ для широкополосных станов горячей прокатки.
-
Теоретические исследования и оценка влияния СМ на изменение фрикционных параметров контактного взаимодействия в системе «рабочий валок – опорный валок».
-
Совершенствование методики определения расхода СМ и разработка комплекса технических решений для его подачи на валки с учетом особенностей широкополосной горячей прокатки.
Основные положения, выносимые на защиту и отражающие личный вклад автора.
-
Усовершенствованная методика для аналитического определения усилия прокатки, позволяющая учитывать влияние СМ, на изменение протяженности упругого участка в очаге деформации.
-
Усовершенствованная методика для определения расходных параметров СМ, учитывающая изменения трибологических характеристик контактирующих поверхностей, а также свойств СМ.
Научная новизна
-
Показано, что для исследуемой СТС технологическая смазка оказывает влияние на изменение напряженно – деформированное состояние металла в очаге деформации, характеризующееся изменением протяженности упругого участка, увеличение которого составляет 4,5%...11,1% и уменьшению зоны пластического отставания (хпл.) в среднем на 7,4%.
-
Уточнена известная методика А.И. Целикова для определения усилия прокатки P(i) , которая впервые дополнена коэффициентом kp(i), учитывающим наличие СМ в очаге деформации. Получены численные значения kp(i)=0,79…0,93 (i–номер клети, i =7 - 9).
-
Усовершенствована методика определения расходных параметров, учитывающая изменения трибологических характеристик контактирующих поверхностей, а также свойств СМ. Методика дополнена коэффициентом KRa(t), учитывающим характер изменения шероховатости поверхностей. Получены численные значения: для верхних рабочих валков: KRa(t)=0,41…0,95; для нижних рабочих валков: KRa(t)=0,43…0,98.
Практическая ценность работы заключается в возможности использования разработанных методик и дополнений на различных станах горячей прокатки, где эксплуатируются современные системы подачи технологической смазки.
-
Разработаны рекомендации по выбору вязкости (h0) СМ.
-
Разработан подход, позволяющий производить корректировку и выдачу рекомендаций по назначению объемно - расходных параметров СМ.
-
В условиях НШСГП 2000 ОАО «ММК» приняты к использованию рекомендации по назначению расхода и вязкости СМ.
-
Разработаны технические решения, защищенные свидетельствами о государственной регистрации программ для ЭВМ, позволяющие произвести интеграцию системы СТС в АСУ ТП стана.
-
Материалы исследований рекомендованы для использования в образовательном процессе.
Соответствие диссертации паспорту научной специальности. В соответствии с формулой специальности диссертационная работа является прикладным исследованием закономерностей пластического деформирования при продольной широкополосной прокатке в системе «инструмент - заготовка». Исследования направлены на определение рациональных режимов смазывания валков клетей, использование которых обеспечивает снижение энергозатрат при работе прокатного стана. Усовершенствована технология горячей прокатки с применением СМ. Предложены средства автоматизации (интеграция программного обеспечения в АСУ ТП стана), а также рассмотрено влияние СМ на технологию широкополосной продольной прокатки заготовок. Полученные соискателем научные результаты соответствуют пунктам 5,6 и 7 паспорта специальности 05.02.09 «Технологии и машины обработки давлением».
Апробация работы. Основные положения работы представлены: на 68 – 71 межрегиональных научно – технических конференциях «Актуальные проблемы современной науки, техники и образования» Магнитогорск, ФГБОУ ВПО «МГТУ им. Г.И.Носова» 2009 – 2013г., конференции молодых специалистов ОАО «ММК» 2009 – 2011г., VI-ой международной научно – практической конференции «Интеллект молодых – производству» Украина, Новокраматорск 2010г., Четвертом международном промышленном форуме, Челябинск 2011, VIII-м международном конгрессе прокатчиков, Магнитогорск 2010г., Петербургской технической ярмарке «Высокие технологии. Инновации. Инвестиции. Hi Tec» 2012 - 2013, (с вручением 2-х серебряных медалей и Дипломом за лучший исследовательский проект), Московском международном Салоне изобретений «Архимед» 2012 - 2013 (с вручением золотой и серебряной медалей), Областном конкурсе «Изобретатель Южного Урала», Челябинск 2012 г. В 2010 г. автор стал стипендиатом Законодательного Собрания Челябинской области, а в 2012 г. стипендиатом Правительства Российской Федерации.
Публикации. По теме работы опубликовано 11 печатных работ в научно – технических изданиях, 5 из которых рекомендованы ВАК, получено 6 свидетельств о государственной регистрации программы для ЭВМ.
Структура и объем диссертации. Диссертация содержит введение, четыре главы, заключение, список литературы и приложения. Объем работы составляет 150 страниц машинописного текста, в том числе 36 рисунков, 19 таблиц, 2 приложения. Объем библиографии составляет 141 наименование.
