Содержание к диссертации
ВВЕДЕНИЕ 5
1. ПРОБЛЕМЫ ПОВЫШЕНИЯ РЕСУРСА ВАЛКОВОЙ АРМАТУРЫ
ДЛЯ БЕСКАЛИБРОВОЙ ПРОКАТКИ
1.1. Применение бескалибровой прокатки
для производства сортовых заготовок 8
1.2. Особенности конструкций валковой арматуры
для бескалибровой прокатки 12
1.3. Факторы, влияющие на ресурс валковой арматуры
для бескалибровой прокатки 23
1.3.1. Технологические и конструктивные факторы, влияющие
на ресурс валковой арматуры для бескалибровой прокатки 23
1.3.2. Материалы сменных деталей валковой арматуры
и зависимость их изнашивания от температуры 27
1.3.3. Неравномерный износ линеек арматуры
для бескалибровой прокатки 34
Выводы 39
Цель и задачи исследования 40
2, МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕПЛООБМЕНА ЛИНЕЙКИ ВАЛКОВОЙ
АРМАТУРЫ С ПРОКАТЫВАЕМОЙ ПОЛОСОЙ И
ОХЛАЖДАЮЩЕЙ ВОДОЙ
Особенности теплообмена линеек валковой арматуры 42
Влияние трения на нагрев линейки 45
Граничное условие на контакте линейки с горячей полосой 47
Алгоритм решения тепловой задачи в конечно-разностном виде 53
Граничные условия в конечно-разностном виде 55
Определение температуры в произвольной точке
объема носовой части линейки 57
2,7. Выводы 58
3. АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ КОМЬЮТЕРНОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ТЕПЛООБМЕНА ЛИНЕЕК ВАЛКОВОЙ АРМАТУРЫ С ПРОКАТЫВАЕМОЙ ПОЛОСОЙ И ОХЛАЖДАЮЩЕЙ ВОДОЙ
3.1. Промышленные исследования распределения температур
по толщине линейки 60
Методика исследования 60
Распределение температур по толщине линейки
в зависимости от способа охлаждения 67
3.2. Оценка адекватности разработанной модели
теплообмена линеек 70
3.3. Анализ влияния технологических факторов и конструктивных
параметров валковой арматуры на распределении температур
по поверхности и толщине линейки 73
Влияние охлаждения на максимальную температуру поверхности линейки 73
Распределение температур по рабочей поверхности линейки
в зависимости от вида и интенсивности охлаждения 15
3.3.3. Влияние толщины и формы сечения носовой части линейки
на распределение температур по рабочей поверхности 79
Распределение температур по толщине линейки 85
Влияние усилия, приложенного к линейке, температуры полосы на температуру
рабочей поверхности линейки 92
3.3.6. Влияние шероховатости рабочей поверхности линейки
на ее температуру 94
3.4. Выводы 96
4 4. ПОВЫШЕНИЕ СРЕДНЕГО РЕСУРСА ВАЛКОВОЙ АРМАТУРЫ ДЛЯ БЕСКАЛИБРОВОЙ ПРОКАТКИ НА ОСНОВЕ МОДЕЛИРОВАНИЯ ИЗНАШИВАНИЯ ЛИНЕЕК
4.1. Экспериментальное исследование изнашивания материалов,
применяемых для изготовления деталей валковой арматуры
скольжения 99
Обоснование методики исследования 99
Лабораторное оборудование и образцы для исследования 100
Обработка результатов исследования 103
4 Л .4. Анализ и интерпретация результатов исследования 107
4.2. Методика определения показателя энергетической интенсивности
изнашивания материалов линеек валковой арматуры
по результатам лабораторных исследований 111
4.3. Исследование износа рабочих поверхностей линеек
валковой арматуры для бескалибровой прокатки 115
Промышленные исследования износа линеек 115
Результаты расчета износа линеек валковой арматуры
на основе уточненной модели их изнашивания 120
4.4. Метод определения среднего ресурса валковой арматуры
для бескалибровой прокатки 123
4.5. Эффективность и перспективы использования
результатов исследования 129
4.6. Выводы... 132
Заключение 134
Список литературы 136
Приложения 147
Введение к работе
Применение технологии бескалибровой прокатки (БКП) заготовок в черновых и промежуточных клетях сортовых станов позволяет в значительной мере повысить качество готового проката, снизить себестоимость продукции и в конечном счете повысить конкурентоспособность выпускаемой продукции. При этом важнейшую роль в осуществлении процесса БКП играет валковая арматура.
Валковая арматура, образуя с прокатными валками единый комплекс технологического инструмента, является неотъемлемой частью основных агрегатов сортовых станов - рабочих клетей. Износостойкость и долговечность сменных деталей валковой арматуры во многом определяют качество готового проката, стабильность работы стана, его производительность.
Особенностью валковой арматуры для БКП является то, что носовые удлиненные части линеек находятся в межвалковом зазоре, препятствуя потере устойчивости раската. Однако прогрессирующий износ рабочих поверхностей линеек, находящихся в контакте с прокатываемым металлом, ведет к увеличению перекоса сечений раскатов, их застреванию в арматуре последующих клетей, образованию различного рода дефектов и брака, что в конечном счете снижает эффективность производства сортового проката.
Величина перекоса сечений заготовок зависит от технологических факторов: соотношения высоты и ширины сечения заготовки, обжатия, температуры металла и др. Износ линеек арматуры зависит как от конструктивных факторов (толщина и геометрия сечения линеек, материал и др.), так и от технологических факторов (температура прокатываемого металла, скорость прокатки, способ и интенсивность охлаждения и т.п.). Важнейшее влияние на износ линеек оказывает-температура их рабочих поверхностей.
Однако до настоящего времени остается неизвестной взаимосвязь между этими факторами, что во многом затрудняет определение важнейшего показа-
теля валковой арматуры - ее ресурса. Знание ресурса арматуры и критерия ее предельного по износу состояния позволяет гарантированно получать качественные по геометрии сечения заготовки, своевременно (исходя из требований качества заготовки) осуществлять замену изношенных деталей, планировать парк сменных деталей.
Определение ресурса валковой арматуры для БКП может быть осуществлено лишь на основе знания условий ее эксплуатации; температуры линеек, особенностей их нагружения, характера распределения и величины износа и т.п. Решение этих вопросов позволит создавать прочные, износостойкие конструкции валковой арматуры с большим ресурсом, совершенствовать условия ее эксплуатации, что несомненно будет способствовать повышению эффективности производства сортовой заготовки, а также более широкому внедрению технологии бескалибровой прокатки в металлургической отрасли промышленности. Изложенное позволяет считать актуальным для сортового производства проведение комплексного исследования взаимодействия валковой арматуры с прокатываемой полосой.
Целью диссертационного исследования является повышение ресурса валковой арматуры для бескалибровой прокатки на основе моделирования процессов теплообмена и изнашивания ее линеек.
Достижение поставленной цели можно осуществить путем моделирования тепловых процессов, происходящих между линейками арматуры и прокатываемой горячей полосой; анализа распределения температур на рабочей поверхности линейки и в ее объеме; моделирования процесса изнашивания линеек.
Решению указанных проблем посвящена данная работа.
Работа выполнена на кафедре механического оборудования металлургических заводов Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И.Носова. Автор выражает искреннюю признательность за весьма ценное участие в подготовке диссертации: заведующему кафедрой МОМЗ, профессо-
ру, доктору технических наук В.П. Анцулову за поддержку и ценные рекомендации; доценту, кандидату технических наук Н.В. Оншину за конкретную и профессиональную помощь в проведении экспериментов; доценту, кандидату технических наук И.М. Ячикову, принимавшему участие в создании программного обеспечения и выполнении теоретических исследований на ПЭВМ.
Автор благодарен за помощь в организации и проведении отдельных этапов исследований коллективу стана 150 ОАО «БМК».
Похожие диссертации на Повышение ресурса валковой арматуры для бескалибровой прокатки на основе моделирования процессов ее взаимодействия с прокатываемым металлом
