Введение к работе
Актуальность работы. Закрытое акционерное обществе «Алкоа СМЗ» (СМЗ) является единственным в России предприятием, освоившим серийный выпуск алюминиевой ленты для изготовления банок под напитки. Отечественными потребителями «баночной» ленты в настоящее время являются четыре завода по производству алюминиевых банок под Москвой, Санкт-Петербургом, Челябинском. Кроме того, еще два завода в Новосибирске и Новочеркасске находятся в стадии пуско-наладки. Суммарные мощности производителей банок позволяют выпускать до 5 млрд. банок в год, и в ближайшие годы эта цифра будет возрастать. При этом до начала 2000-х гг. данный вид продукции в России вообще не производился. Таким образом, производство баночной тары - новая для России отрасль промышленности, успешное развитие которой в немалой степени зависит от своевременного поступления качественной заготовки, т.е. алюминиевой ленты.
Суммарный объем выпуска ленты для изготовления банок на СМЗ составляет 90 тыс. тонн в год, что на 95% обеспечивает потребность отечественных заводов.
Дальнейший рост объемов продаж и выход на европейский рынок (Польша, Хорватия, Германия) сдерживается из-за нерешенных проблем качества данной ленты. Прежде всего, это касается вопроса получения минимальной разнотолщинности как по ширине, так и по длине ленты. В частности, неудовлетворительная разнотолщинность заготовки приводит при глубокой вытяжке с утонением к различной высоте банки. При этом происходит аварийная остановка автоматической линии, настроенной на одинаковые параметры продукции, что, естественно, снижает производительность. Например, при испытании ленты производства СМЗ на фирме «Ball» (Польша) производительность линии заказчика снизилась на 12% по сравнению с другим их поставщиком.
По оценке специалистов «Ball» разнотолщинность ленты СМЗ по длине, замеренная по средней линии, составила 8 мкм, в то время как у наших конкурентов эта величина не превышает 3 - 4 мкм.
Однако четко сформулированных требований по допустимой продольной и поперечной разнотолщинности ленты для глубокой вытяжки нет ни у производителей банок, ни у поставщиков ленты, есть только обобщенное условие, что разнотолщинность ленты не должна снижать производительность линии.
Таким образом, определение необходимой разнотолщинности лент для глубокой вытяжки с утонением и развитие теоретических основ ее получения при горячей и холодной прокатке является актуальной задачей. Решение этой задачи позволит освоить выпуск алюминиевой ленты для глубокой вытяжки, обеспечивающий успешную конкуренцию на внутреннем и зарубежном рынке.
Целью диссертационного исследования является научное обоснование требований к допустимой разнотолщинности лент для глубокой вытяжки с утонением и разработка термомеханических режимов горячей и холодной прокатки тонких лент из сплава 3104 с минимальной продольной и поперечной разнотолщинностью.
Для достижения поставленной цели сформулированы следующие задачи исследования:
1. Провести теоретические исследования влияния разнотолщинности заготовки на геометрические параметры банки после вытяжки с утонением.
-
Определить допустимую разнотолщинность ленты из сплава 3104, обеспечивающую устойчивый процесс вытяжки с утонением.
-
Установить влияние напряженно-деформированного состояния и температурно-скоростных условий горячей прокатки на поперечный профиль горячекатаной полосы.
-
Исследовать влияние биений валков на продольную разнотолщинность готовой ленты.
-
Разработать режимы горячей и холодной прокатки, обеспечивающие получение ленты с регламентированной разнотолщинностью.
Область исследования. Закономерности пластического деформирования материалов и создание технологий изготовления заготовок высокого качества.
Объект исследования. Термомеханические параметры прокатки алюминиевых лент из сплава 3104
Предмет исследования. Формирование продольной и поперечной разнотолщинности при прокатке тонких лент для глубокой вытяжки с утонением.
Методы исследования. В работе использован комплексный метод исследований, включающий теоретический анализ формоизменения листовых заготовок при вытяжке и экспериментальную проверку теоретических выводов в лабораторных и производственных условиях.
В ходе теоретических исследований напряженно-деформированного состояния методом последовательных приближений решалась краевая задача для уравнений равновесия, сплошности и условия пластичности.
Процессы теплообмена моделировались с применением метода конечных разностей.
При определении поперечной и продольной разнотолщинности, а так же механических свойств ленты использовалось современное испытательное оборудование и регистрирующая аппаратура Центральной заводской лаборатории СМЗ. Обработка экспериментальных данных проводилась методами математической статистики. Анализ параметров горячей прокатки реализован численно с использованием ЭВМ.
Окончательные экспериментальные исследования проводились в производственных условиях на действующем оборудовании. Обработка промышленных экспериментов производилась методами математической статистики на основе регрессионно-корреляционного анализа.
Научная новизна.
-
-
Разработана математическая модель горячей прокатки в непрерывных группах станов с учетом неравномерного распределения натяжений по ширине полосы и уширения.
-
Предложена научно-обоснованная методика расчета теплообмена валков, охлаждающей эмульсии и полосы при прокатке алюминиевых сплавов.
-
Разработаны режимы горячей и холодной прокатки, позволяющие получать ленту с минимальной разнотолщинностью.
Практическая ценность работы.
1. Установлены пределы допустимой разнотолщинности ленты, обеспечивающие устойчивый процесс глубокой вытяжки с утонением.
-
-
-
Разработана и внедрена в серийное производство технология горячей и холодной прокатки «баночной» ленты из сплава 3104, которая позволила получить ленту с регламентированной продольной и поперечной разнотолщинностью.
-
Предложена методика контроля продольной и поперечной разнотолщин- ности лент после прокатки.
Положения, выносимые на защиту.
-
-
-
-
Результаты анализа разнотолщинности заготовки на процесс глубокой вытяжки.
-
Математическая модель горячей прокатки в непрерывных станах с учетом неравномерного распределения натяжений по ширине полосы и уширения.
-
Методика расчета теплообмена валков, охлаждающей эмульсии и полосы при прокатке алюминиевых сплавов.
-
Расчет допустимого биения валков, обеспечивающего заданную продольную разнотолщинность лент.
-
Термомеханические параметры прокатки, обеспечивающие заданную раз- нотолщинность лент из сплава 3104.
Апробация работы. Основные результаты работы доложены на следующих международных и российских научных конференциях и семинарах:
Первая Международная конференция и Выставка «Алюминий-21/ Плоский Прокат» (г. Санкт Петербург 2011 г.)
IX Международная научная конференция «Актуальные вопросы современной техники и технологии» (г. Липецк 2012 г.)
XVI Международная заочная научно-практическая конференция «Технические науки - от теории к практике» (г. Новосибирск 2012 г.)
XXXXII Всероссийский симпозиум по механике и процессам управления (г. Миасс 2012 г.)
Публикации. Основное содержание диссертационной работы отражено в 8 печатных работах, в том числе 5 статей в ведущих рецензируемых научных журналах и изданиях, рекомендованных ВАК Минобрнауки РФ для публикации результатов диссертаций.
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, 4 глав, общих выводов и списка использованных источников, в количестве 79 наименований. Работа изложена на 131 странице, содержит 82 рисунка и 8 таблиц.
Похожие диссертации на Разработка термомеханических режимов управления разнотолщинностью при прокатке тонких алюминиевых лент для глубокой вытяжки с утонением
-
-
-
-
-
-
