Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Состояние технологии подготовки катанки к волочению 9
1.1. Анализ существующих методов очистки катанки от окалины 9
1.2. Анализ существующих математических моделей процесса абразивно-порошковой очистки проката от окалины 30
1.3. Выбор материала порошка для абразивно-порошковой очистки проката от окалины 43
Выводы по главе 1 45
Глава 2. Теоретический анализ процесса АПО цилиндрического проката от окалины 48
2.1. Разработка новой конструкции бесшнекового варианта установки АПО... 48
2.2. Решение задачи о состоянии сыпучего материала в сужающейся конической полости 50
2.3. Решение задачи объемного течения сыпучей среды в конической камере АПО 53
2.4. Граничные условия объемной задачи течения сыпучей среды в условиях АПО-процесса 58
2.5. Экспериментальная проверка достоверности математической модели процесса абразивно-порошковой очистки цилиндрического проката от окалины 61
Выводы по главе 2 64
Глава 3. Исследование параметров совмещенной технологии очистки и волочения катанки 65
3.1. Исследование коэффициентов внешнего и внутреннего трения абразивного порошка 65
3.2. Исследование влияния конструкции установки АЛО на показатели шероховатости катанки и проката 68
Выводы по главе 3 73
Глава 4. Разработка, практическое использование и исследование эффективности новых технических решений 74
4.1. Определение основных геометрических параметров новой рабочей камеры для бесшнековой установки АЛО 74
4.2. Исследование и испытание устройства для удаления пылевидных остатков окалины с поверхности изделия в едином технологическом потоке с механической очисткой и волочением катанки. 82
4.3. Промышленная эксплуатация совмещенной линии 87
4.4. Реализация новых технических решений и перспективы дальнейшего развития конструкций установок АЛО 89
Выводы по главе 4 92
Заключение 93
Библиографический список использованной литературы
- Анализ существующих математических моделей процесса абразивно-порошковой очистки проката от окалины
- Решение задачи о состоянии сыпучего материала в сужающейся конической полости
- Исследование влияния конструкции установки АЛО на показатели шероховатости катанки и проката
- Исследование и испытание устройства для удаления пылевидных остатков окалины с поверхности изделия в едином технологическом потоке с механической очисткой и волочением катанки.
Введение к работе
Актуальность работы
Совмещение дискретных производственных процессов в непрерывные технологические потоки и повышение экологической безопасности промышленного производства являются фундаментальными проблемами современной металлургии, они актуальны и для волочильно-калибровочного производства Здесь многие операции получения проволоки и калиброванного проката носят дискретный характер, опасны для окружающей среды и здоровья обслуживающего персонала
На металлургических предприятиях России и за рубежом основным методом удаления окалины с поверхности катанки является способ химического травления окалины в растворах серной и соляной кислот Использование химических веществ, особенно кислоты, при травлении катанки не отвечает современным требованиям промышленной экологии, а также не позволяет совместить эти операции с процессом волочения в едином технологическом потоке
Большое разнообразие способов и конструкций для механического удаления окалины говорит о том, что в мире не существует достаточно отработанной, надежной и широко применяемой технологии механической очистки катанки от окалины
Учитывая это, в 1992-1999 годах в Череповце была разработана и испытана в промышленных условиях экологически чистая поточная линия, в которой катанка подвергалась непрерывному удалению окалины механическим способом - путем пропуска ее через роликовый окалиноломатель и установку абразивно-порошковой очистки (АЛО), а затем поступала в волочильный стан
В значительной мере возможность механического или химического удаления окалины зависит от ее количества, состава и структуры В окалине легированной стали присутствуют сложные соединения других элементов, которые попадают в сталь при легировании (например, хрома, марганца, вольфрама, никеля и др) Эти соединения образуют промежуточный слой, располагающийся между основным металлом и вюститом В этом случае соединения хрома, кремния, алюминия и других элементов придают стали особенно высокую окалиностойкость
Особую актуальность представляет подшипниковая сталь марки ШХ15, так как ее окалина, состоящая на 90 % из Сг203, пластична, хорошо сцепляется с металлом и трудно удаляется механическими способами Время травления такой окалины в растворах серной и соляной кислот достигает 1,5 ч, что в свою очередь приводит к большим потерям металла от перетрава, а также - к снижению качества продукции В связи с этим разработка нового оборудования для АПО-процесса, пригодного для зачистки катанки из легированной стали, является актуальной задачей
Использование установок АЛО в составе поточных технологических линий сдерживалось, т к многие научно-технические и конструкторско-технологические вопросы не были до конца проработаны В частности, в последние годы была разработана и испытана новая бесшнековая конструкция рабочей камеры АЛО
Однако известная математическая модель АПО-процесса описывала напряженное состояние абразивного порошка в рабочей камере, в которой внешнее давление на
порошок создается шнековым механизмом Математическая модель для определения энергосиловых параметров процесса очистки проката от окалины для бесшнекового модуля АПО отсутствовала
Кроме того, известный метод расчета энергосиловых параметров очистки с помощью созданной ранее плоской математической модели не в полной мере соответствовал поведению абразивного порошка в камере АПО в трехмерном пространстве
Установка АПО цилиндрического проката от окалины первого поколения также имела ряд недостатков
Сложность конструкции привода модуля АПО, состоящего из электродвигателя, 2-х-ступенчатого редуктора и цепной передачи, препятствующая проведению профилактических осмотров и замене неисправных подшипников, шнека и других деталей
Повышенный износ шнека, особенно его последнего, рабочего витка, на который действует высокое давление
Повышенный износ волочильного инструмента, вызванный наличием на поверхности катанки пылевидной окалины, остающейся на ней после модуля АПО
В связи с этим, решение объемной осесимметричной задачи напряженного состояния сыпучей среды, пригодной для расчета энергосиловых параметров процесса очистки сортового проката от окалины, оптимизация конструкции бесшнековой установки АПО для очистки катанки из легированной стали, являются актуальными задачами
Цель и задачи исследования
Разработать и реализовать новую математическую модель, пригодную для описания поведения сыпучей среды в рабочей камере АПО при отсутствии непрерывного уплотнения в ней абразивного порошка шнековым механизмом
Разработать уточненную математическую модель АПО-процесса с учетом объемного осесимметричного движения сыпучей среды, уточнить граничные условия и получить новые выражения для определения энергосиловых параметров процесса очистки от окалины катанки из легированных сталей
Рассчитать оптимальные геометрические параметры устройства для удаления пылевидной окалины с поверхности катанки, а также испытать его в составе поточной линии
Методы исследования
В работе использованы методы математического моделирования состояния сыпучей среды і с использованием компьютерных технологий
Адекватность математической модели реальному АПО-процессу оценивалась путем сравнения экспериментальных данных с данными, рассчитанными по модели
При обработке данных измерений использовались методы математической статистики
Научная новизна
Научная новизна заключается в следующем
Разработана математическая модель напряженного состояния абразивного порошка в рабочей камере АПО при отсутствии шнекового механизма для его нагнетания и уплотнения Получены выражения для определения компонентов тензора напряжений
Разработана математическая модель энергосиловых параметров АПО-процесса для случая трехмерного осесимметричного движения сыпучей среды, на основе которой рассчитано усилие протягивания катанки через рабочую камеру
Практическая ценность данной работы заключается в следующем
На основе новой математической модели разработана конструкция бесшнековой установки АПО для очистки катанки из легированной стали, позволяющая снизить материальные затраты на эксплуатационные расходы, электроэнергию, а также уменьшить металлоемкость конструкции в целом
По результатам выполненных исследований успешно испытано новое оборудование АПО-процесса, включая устройство удаления пылевидной окалины, существенно повышающее качество очистки катанки от окалины
Вышеуказанные технические решения защищены двумя патентами Российской Федерации
Апробация работы
Материалы диссертации докладывались и обсуждались на пятой Международной научно-технической конференции «Прогрессивные процессы и оборудование металлургического производства», г Череповец, октябрь 2005 г, были представлены на «Региональной выставке-презентации научных инновационных проектов», Череповец, ЧТУ, 2006 г
Публикации
По материалам диссертации опубликовано 7 работ, в том числе 4 статьи в ведущих рецензируемых научных изданиях, получено 2 патента Российской Федерации
Реализация работы
В результате выполненной работы изготовлено и введено в эксплуатацию новое оборудование для АПО-процесса, входящее в состав промышленной поточной линии очистки и волочения катанки, находящейся в лаборатории новых процессов производства проката Череповецкого государственного университета
Структура и объем работы
Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения Она содержит 95 с машинописного текста, 21 рис, 11 табл, список литературы из 56 наименований и приложения
Анализ существующих математических моделей процесса абразивно-порошковой очистки проката от окалины
Математический аппарат процесса АЛО разрабатывался в 1987 -1999 годах: были даны общая постановка, основные уравнения и граничные условия процесса абразивно-порошковой очистки цилиндрического проката на основе положений механики сыпучих сред, при этом была учтена динамика сыпучей среды и специфический характер внутреннего трения в такой среде.
Теория процесса АПО рассматривает сыпучее тело в состоянии, соответствующем потере устойчивости, т.е. как бы в состоянии непрерывного разрушения, поэтому здесь не учитываются возникающие инерционные силы, ввиду их малости по сравнению с действующими давлениями, а также не рассматриваются процессы, обусловленные разрывами сплошности, которые обуславливают появление свободной поверхности.
Сыпучее тело принимается за сплошную среду, в которой размеры отдельной частички сыпучей среды пренебрежимо малы по сравнению с рассматриваемыми областями пространства [28]. Механические свойства сыпучего тела в целом описываются напряженным состоянием в его точках и полем скоростей.
Особенность взаимодействия абразивного порошка с поверхностью очищаемого проката состоит в дискретном характере этого взаимодействия. Разрушение окалины происходит не сразу по всему фронту, а в результате внедрения отдельных («активных») абразивных частиц, имеющих конечные размеры и зажатых между другими, неконтактирующими с окалиной «пассивными» частицами. Их напряженное состояние неадекватно напряженному состоянию «активных» частиц [29]. Сначала была разработана математическая модель АПО-процесса для очистки листового проката на основе механики сыпучих сред [30]. Однако она была мало применима для анализа состояния сыпучей среды при очистке цилиндрического проката из-за различия способов создания рабочих давлений. В установке для очистки листового проката давление, создаваемое в порошке, определяется в основном параметрами и условиями работы шнекового механизма, в то время как при очистке цилиндрического проката давление порошка в значительной степени зависит от параметров самой камеры АЛО. Особенности конструкции такого оборудования обуславливают неравномерность давления порошка по ширине листового проката. С другой стороны, давление порошка по цилиндрической поверхности катанки распределено равномерно. Это дает возможность корректно использовать цилиндрическую и сферическую системы координат. Эти различия предполагают и различные подходы к теории процесса, к формированию краевых условий, и к решению поставленных задач. Все это предопределило особый подход к анализу математической модели АПО-процесса при очистке цилиндрической заготовки - катанки.
Дальнейшее совершенствование методики энергосилового расчета процесса АПО заключалось в рассмотрении механизма взаимодействия конкретных абразивных частиц со слоем окалины, позволившего преодолеть противоречие между дискретностью сыпучей среды и непрерывностью ее в дифференциальных уравнениях. Движение абразивного порошка уподоблялось течению вязкой жидкости, когда сопротивление этому движению зависит от взаимных скоростей частиц. По этой причине эта методика была мало применима для расчета энергосиловых параметров процесса очистки цилиндрического проката от окалины. Кроме того, данный метод расчета не учитывал влияния геометрических параметров рабочей камеры на усилие протягивания через нее прутка.
На этой основе были выведены формулы для расчета напряжений на границах абразивного порошка с очищаемым изделием, стенкой рабочей камеры и механизмом уплотнения [31,32].
Новая методика инженерного расчета энергосиловых параметров АПО-процесса, разработанная при участии автора, основывалась на законах динамики сыпучей среды [33 - 35]. Для создания новой математической модели была использована аналогия между дифференциальными уравнениями равновесия пластически деформируемого тела и сыпучей среды, а также -между условием пластичности для сплошной среды и условием предельного равновесия для абразивного порошка. Конечным результатом расчета стало определение полей скоростей и напряжений по всему объему камеры АПО и зависящих от них величин.
Рассмотрим основные положения данной плоской модели течения сыпучего материала в клиновой камере АПО.
Как известно, сдвиги являются основным механизмом пластической деформации металлов.
При этом сдвиг на некоторой площадке происходит только тогда, когда касательное напряжение (х„) достигает некоторой предельной величины, называемой сопротивлением деформации при сдвиге (к).
Предельное условие начала пластической деформации можно записать в виде: \Фк-Предельным условием начала движения сыпучей среды является [36]: K\ = k+(Tjgp (1.1) где к - характеризует сопротивление сдвигу сыпучей среды; о„ - нормальная составляющая общего напряжения среды; р - угол внутреннего трения сыпучей среды. Отметим, что для сыпучих сред (в отличие от пластически деформируемых) нормальное сжимающее напряжение считается положительным, а растягивающее - отрицательным.
Решение задачи о состоянии сыпучего материала в сужающейся конической полости
Необходимое рабочее давление абразивного порошка на входе в рабочую камеру создается статическим давлением столба сыпучей среды, находящейся внутри загрузочного бункера установки АПО. Необходимая высота столба порошка поддерживается с помощью дозирующего устройства. Для эффективного использования этого давления рабочая камера соединена непосредственно с шейкой загрузочного бункера. Рост давления среды в камере от рабочего до очистного должен происходить за доли секунды, поэтому сама камера должна иметь оптимальные размеры, позволяющие создавать эффект клинового зажима Повышение давления будет происходить не только из-за давящих друг на друга слоев порошка, но, и в большей степени, из-за того, что трение со стороны протягиваемого прутка будет создавать силу сдавливания порошка, увеличивающуюся в направлении сужения рабочей камеры.
Таким образом, абразивный порошок, находящийся внутри рабочей камеры, в процессе очистки используется более интенсивно: снижаются энергозатраты на внутреннее трение и на его износ.
Бесшнековая установка АПО для очистки катанки из легированной стали имеет простую и надежную конструкцию, что дает возможность экономить производственные площади; является компактной; позволяет облегчить условия эксплуатации как самого модуля, так и всей поточной линии. Кроме того, использование бесшнековой конструкции установки АПО для очистки катанки из легированной стали дает возможность значительно снизить материальные затраты на технологическую электроэнергию.
Основные технико - экономические показатели оборудования для АПО -процесса приведены в табл. 2.1.
Как видно из табл. 2.1, применение бесшнековой установки АПО позволяет значительно снизить эксплуатационные затраты.
Для удаления остатков пылевидной окалины в состав поточной линии включено специальное устройство. Его применение позволило почти полностью удалить пылевидную окалину с поверхности катанки, снизить расход материала для нанесения подсмазочного покрытия, повысить стойкость волочильного инструмента и, как следствие, улучшить товарный вид готовой продукции.
Так как в большинстве фундаментальных трудов по механике грунтов нет разделения среды (грунта) на сплошную и сыпучую, то механика грунтов и теория пластичности имеют ряд аналогичных положений. Чтобы применить аппарат теории пластичности для решения задач о состоянии сыпучей среды, абразивный порошок следует рассматривать как сплошную, неразрывную, несжимаемую среду, частицы которой предварительно уплотнены, а поры между ними уменьшены.
Рассмотрим течение сыпучего материала в сужающейся конической полости, при отсутствии внешнего трения (рис. 2.2). В этом случае напряженное состояние элементарного объема среды можно охарактеризовать тремя нормальными составляющими напряжения (crr,ae,of ).
Рассмотрим осесимметричное течение сыпучего материала в ионической камере, имеющей радиус входного отверстия R, радиус выходного отверстия а, угол наклона боковой стенки камеры - а (а = О - 10) и длину L (рис. 2.3). Порошок при этом находится в предварительно уплотненном состоянии под действием внешнего давления порошка р - const.
Согласно [40 - 44], имеется четыре (три нормальных а г, а0, а г и один касательный тп) неизвестных компонента тензора напряжений, используемых для моделирования состояния как сплошной, так и сыпучей среды (рис. 2.4). В осесимметричной задаче для элементарного объема справедливы два уравнения равновесия, принимающие в цилиндрической системе координат (z, г, в) следующий вид: да,дг + —Z-dz + г да, & дг = 0. = 0; (2.8) где о - радиальное напряжение; ав - тангенциальное напряжение; а2 - нормальное напряжение; тп- касательное напряжение.
Касательные напряжения в среде, вызванные силами трения сыпучего материала (колотой чугунной дроби) о поверхности очищаемого проката (тте) и камеры (т) имеют противоположные направления и разные значения (рис. 2.3): со стороны поверхности заготовки действует «активное трение», способствующее течению порошка вдоль оси z, а со стороны внутренней поверхности камеры трение препятствует движению среды.
Таким образом, касательное напряжение по сечению камеры убывает до нуля (в центе слоя переменной толщины), а затем изменяет свой знак.
Исследование влияния конструкции установки АЛО на показатели шероховатости катанки и проката
Для подтверждения воздействия новых устройств на качественные параметры совмещенного процесса очистки и волочения проката были проведены комплексные исследования по определению параметров шероховатости поверхности заготовки, а также - по определению количества окалины на готовом изделии. Параметры шероховатости обрабатываемой поверхности должны иметь минимальные значения для увеличения срока службы волок. ГОСТ 2789-73 определяет следующие основные параметры шероховатости: Ra - среднее арифметическое отклонение профиля; Rz - отклонение профиля, измеренное по 10-ти точкам; R - наибольшая величина неровностей; Рс- число пиков на один сантиметр поверхности.
Именно эти параметры проката и катанки исследовались с помощью профилографа фирмы «Mitutoyo» (Япония) для количественной оценки качества поверхности.
Из-за технологических особенностей процесса АПО рельеф микронеровностей имеет преимущественно продольный характер, т.е. основное направление рисок - вдоль оси изделия.
Измерение профилографом шероховатости поверхности образцов проката возможно только вдоль оси изделия. Цель таких исследований - сравнение показателей шероховатостей, получаемых с применением различных технологических процессов очистки.
Исследованию подвергались образцы проката после травления (основной технологический процесс, применяемый на большинстве метизных предприятий), а также образцы катанки, очищенной с помощью различных вариантов совмещенного процесса АПО - волочение.
Контролировались при этом четыре параметра шероховатости Обработанные результаты измерений параметров шероховатости поверхности катанки, очищенной от окалины травлением, по базовой совмещенной технологии и по усовершенствованной совмещенной технологии приведены в табл. 3.3.
Сравнивая результаты измерений шероховатости катанки, можно отметить, что наибольшие значения параметров шероховатости поверхности заготовки получаются при применении травления для очистки катанки от окалины, а наименьшие - при применении бесшнековой установки АПО нового поколения.
Это говорит об уменьшении вероятности соприкосновения пиков микронеровностей заготовки с материалом инструмента при применении бесшнековых установок АПО нового поколения, что, в свою очередь, позволяет увеличить ресурс волок, сделать процесс волочения более стабильным и управляемым. При этом особый интерес вызывает измерение шероховатости готового изделия - калиброванного проката круглого профиля из стали ШХ15. Результаты влияния различных технологических процессов на показатели шероховатости проката после волочения приведены в табл. 3.4.
Параметры шероховатости поверхности готового изделия также зависят от способа удаления окалины с поверхности заготовки.
Катанка после травления и волочения имеет более высокие пики микронеровностей, а после абразивно-порошковой очистки и волочения -меньшее значение всех параметров шероховатости, что говорит о более качественной поверхности такого изделия, обеспечивющей лучшие технологические свойства и потребительские качества.
Другим параметром, характеризующим качество очистки цилиндрического проката от окалины, является количество окалины, остающейся на катанке после АПО-процесса, при использовании бесшнековой установки.
Анализируя результаты измерений количества окалины на поверхности заготовки после АПО-процесса, можно отметить, что качество очистки катанки с помощью данного способа сопоставимо с качеством поверхности проката, очищенного от окалины с помощью травления окалины в растворах серной и соляной кислот.
Требования по остаточной окалине на поверхности заготовки и готового изделия не регламентируются стандартами, но от ее количества зависят показатели стойкости волочильного инструмента.
При полном отсутствии окалины на металле после механической очистки нормальное волочение с любой, даже с очень хорошей технологической смазкой практически невозможно. Во многих случаях способность остатков вюстита служить своего рода подсмазочным покрытием, частично вступающим со смазкой (мылом) в химическую реакцию, облегчает процесс волочения.
ГОСТ 1051-73 определяет следующие основные требования к качеству поверхности калиброванного проката: поверхность изделия должна быть чистой, гладкой, светлой или матовой, без трещин, плен, закатов и окалины. Шероховатость поверхности по Rz не должна превышать 20 мкм.
Реализация результатов работы производилась в лабораторных условиях на действующем оборудовании для абразивно-порошковой очистки проката от окалины. Образцы катанки, полученные во время испытаний, показаны на фотографиях (рис. 3.2).
Так как на поверхности круглого калиброванного проката присутствуют лишь отдельные мелкие риски механического происхождения, то качество его поверхности соответствует группе А требований ГОСТ 1051-73
Выводы по главе Э
1. С целью получения результатов процессов очистки от окалины, протекающих при работе оборудования поточной линии очистки катанки и волочения проволоки, проведены экспериментальные исследования. Они позволили определить коэффициент внутреннего трения (между слоями абразивного порошка) и коэффициент внешнего трения (абразивный порошок о металлическую поверхность), необходимые для анализа соответствия механики движения такой сыпучей среды разработанной математической модели АПО-процесса.
2. Приведены результаты экспериментальных исследований качественных показателей совмещенной технологии очистки и волочения катанки. Они показывают, что параметры шероховатости очищенной катанки довольно малы при незначительном количестве остаточной окалины на ее поверхности после АПО-процесса. Эти факторы являются существенными и положительно сказываются на долговечности волочильного инструмента
Исследование и испытание устройства для удаления пылевидных остатков окалины с поверхности изделия в едином технологическом потоке с механической очисткой и волочением катанки.
В настоящее время предложенные новые технические решения реализованы в опытно-промышленной поточной линии бескислотной очистки от окалины и волочения катанки. Линия включает следующие устройства: Размоточное устройство (с рядом других вспомогательных устройств и инструментов для обслуживания оборудования линии); Роликовый окалиноломатель для предварительного взламывания окалины изгибанием катанки в 2-х взаимно перпендикулярных плоскостях; Установка абразивно-порошковой очистки катанки от окалины с рабочей камерой переменной конусности и устройствами для автоматического дозирования «свежего» абразивного порошка и порошка-пластификатора, улучшающих условия и качество очистки; Устройство для нанесения на поверхность очищенной заготовки смолистого подсмазочного покрытия, представляющего собой слой канифоли; Волочильный стан ВСМ-1 /650 конструкции АЗТМ.
Опытно-промышленная учебно-исследовательская технологическая поточная линия расположена в лаборатории новых процессов в производстве проката кафедры МАМЗ ИМиХ ЧТУ (Советский пр., 8) и является полигоном для научных исследований и экспериментов, отработки и совершенствования новых технических решений по бескислотной очистке катанки и волочению проволоки при совмещении этих процессов в единый технологический поток.
Условия и устройства этой линии максимально приближены к реальным промышленным условиям калибровочного производства, что позволяет проводить экспериментальные исследования с необходимой достоверностью.
В настоящее время ставится задача: разработать оборудование АПО-процесса нового поколения, обеспечив, тем самым, коренное улучшение качества поверхности очищенной механическим способом катанки при повышении износостойкости волочильного инструмента.
Планируется разработать новую конструкцию модуля АПО с вращающейся рабочей камерой для выравнивания напряженно-сдвигового состояния абразивного порошка по окружности ее сечения. В данном случае не так важна скорость вращения, сколь важен сам факт его наличия (рис. 4.5).
Сравнительно медленное вращение позволило бы производить центрировку катанки по линии протяжки. При этом выравнивалась бы и ширина зазора в выходной волоке.
Конструкция новой камеры АПО позволит применять абразивные порошки более мелких фракций, например, 0,2 мм или даже менее, что значительно снизит шероховатость и тем самым положительно скажется на последующем волочении.
Реализация новых технических и технологических идей позволила бы перейти на новый качественный уровень в создании нового оборудования для АПО-процесса.
С другой стороны, эти новые идеи инициировали бы поиск новых технических решений по устройствам поточной технологической линии.
В частности, в настоящее время теоретически исследуется процесс предварительного удаления окалины окалиноломателями; разрабатывается принципиально новый универсальный окалиноломатель, позволяющий удалять окалину с катанки независимо от ее диаметра и повышать эффективность процесса взламывания окалины за счет повышения равномерности растягивающе-сжимающих деформаций по окружности сечения заготовки, которые вызывают отслаивание окалины при минимальном деформационном упрочнении.
Разработана новая конструкция камеры АПО, активная длина которой в 2,4 раза меньше, чем длина рабочей камеры базового варианта установки АПО. Такая конструкция облегчает заправку очистного узла перед последующей очисткой катанки от окалины и позволяет сократить длину всей поточной технологической линии, а также повысить качество очистки поверхности проката. Проведено исследование новой камеры АПО, показавшее, что ее применение позволяет снизить усилие протягивания катанки через рабочую камеру и уменьшить расход абразивного порошка на АПО процесс.
Испытана новая конструкция устройства для удаления пылевидных остатков окалины, которая позволяет значительно уменьшить их содержание на поверхности очищенной катанки.
Предложены перспективы развития конструкций установок АПО нового поколения.
1. Созданная и реализованная на основе аналогии между сыпучей и сплошной средами математическая модель АПО-процесса дала возможность, в отличие от ранее опубликованных моделей, рассчитывать поля напряжений абразивного порошка при трехмерном осесимметричном движении сыпучей среды в бесшнековой рабочей камере. В результате создан усовершенствованный математический аппарат для расчета энергосиловых параметров процесса очистки от окалины катанки из легированных сталей.
2. Достоверность математической модели обоснована сравнением расчетных данных и данных, полученных при экспериментальных исследованиях на промышленном оборудовании, а также подтверждена результативностью технических и конструкторских решений, разработанных на основе научных положений.
3. Сопоставление результатов измерения усилия протягивания катанки через камеру АПО с результатами расчета по новой модели, показало, что погрешность не превышает 8 %.
4. Разработан и проверен экспериментально ряд новых патентоспособных технических решений по бесшнековой конструкции установки АПО для очистки катанки из легированной стали и устройства для удаления остатков пылевидной окалины, позволивших существенно улучшить качество поверхности катанки, а также создать условия для эффективного ее волочения в поточной линии.
