Введение к работе
Актуальность темы. Экономия металла при производстве проката является іаиболее эффективным способом снижения себестоимости продукции. Проблема ыеныпения обрези актуальна для всего прокатного производства, по особенно - в )бжимных цехах, где имеют место основные потери металла при производстве троката. Отходы на обжимных станах достигают 84% от общих потерь металла ірокатного передела, причем на долю обрези приходится примерно 80 %. Отсутствие средств для инвестиций затрудняет внедрение капиталоемких металлосбере--ающих технологий (например, разливку непрерывным способом) и необходимого для их осуществления оборудования. Поэтому работа, направленная на модерни-іацию производства посредством разработки и внедрения новых, не требующих санитальных вложений, способов прокатки является актуальной.
Связь работы с научными программами, планами, темами. Работа выполнена в соответствии с общесоюзной программой РН.Ц.002 "Металл" Минвуза !ХСР и тематикой научно-исследовательских работ кафедры "Обработка металлов давлением" Донбасского горно-металлургического института: №Гос. регистрации )1890026642.
Цель и задачи исследований. Целью диссертационной работы является жономия металла при прокатке слитков на основе разработки математических моделей, экспериментальных исследований и практических рекомендаций по новым :пособам прокатки на обжимных станах. Для достижения поставленной цели сформулированы следующие задачи:
разработка модели, алгоритма и программы расчета па ПЭВМ напряженного со
стояния металла в очаге деформации при прокатке высоких полос;
теоретические исследования напряженного состояния металла при прокатке заго
товок но различным режимам;
экспериментальные исследования формоизменения раскатов с выпуклыми тор-
дами при прокатке в пластовых и ребровых проходах;
экспериментальное изучение формоизменения раскатов при прокатке на блю-чинд-е-слябинге;
разработка, исследование и освоение технологии, обеспечивающей уменьшение эбрези при прокатке на обжимных станах.
Объект исследования - производство проката из слитков на обжимных станах.
Предмет исследования — технология прокатки слитков.
Методы исследования - методом линий скольжения проведены теоретические исследования напряженного состояния процесса прокатки высоких тел с применением ПЭВМ; методами физического моделирования и планируемого эксперимента
проведены исследования формоизменения при прокатке в пластовых и ребровых проходах; обработка экспериментальных данных произведена с использованием методов математической статистики и регрессионного анализа.
Достоверность полученных результатов подтверждена адекватностью результатов сравнительного анализа, промышленным внедрением разработанной технологии, принятыми теоретическими предпосылками, которые базируются на широко опробованных фундаментальных положениях теории обработки металлов давлением и принципах механики сплошных сред.
Научная новизна полученных результатов. Уточнены зависимости величин горизонтальных и вертикальных напряжений в осевой зоне раската от пара метра формы Ld/Hcp, при его значении <1, за счет аналитического определенш координат узлов сеток линий скольжения, в отличие от существующих, получен ных графическим построением, и проверки соответствия статически ВОЗМОЖНЫ) сеток линий скольжения кинематическим условиям.
Впервые установлена зависимость формоизменения раската с выпуклым] торцами от направления прокатки в ребровых проходах, заключающаяся в том, чті торцевая выпуклость устраняется вдвое эффективнее на заднем торце раската пі сравнению с передним.
С применением метода планируемого эксперимента впервые получены завн симости:
величины остаточной выпуклости торцов раската после ребрового проход от технологических параметров прокатки - исходной выпуклости торцов раскат перед ребровым проходом, катающего диаметра валков и степени деформации э проход;
величины ребрового обжатия, необходимого для полного устранения и< ходной выпуклости, от величины этой выпуклости и катающего диаметра валков;
роста торцевой выпуклости от направления прокатки и степени деформацк в пластовых проходах при прокатке слябов на блюминге.
Для получения минимальной донной обрези при прокатке слитков на оі жимных станах разработан принцип асимметричного распределения обжатий м жду четными и нечетными проходами, состоящий в том, что при прокатке в пл стовых проходах большая часть обжатия производится в тех проходах, где донпь торец раската является передним по направлению прокатки, а при прокатке в ре ровых проходах большая часть обжатия производится в тех проходах, где донні торец раската является задним по направлению прокатки.
Практическое значение порченных результатов. Разработана и реалиэ вана в виде программного продукта модель исследования напряженного состоян металла при прокатке высоких полос, которая позволяет оперативно получать р.'
гределение напряжений в осевых слоях раскатов, что дает возможность корректи- > ювать существующие режимы деформации и разрабатывать новые. Разработан пособ прокатки слябов на обжимных станах, обеспечивающий уменьшение обре-и за счет совершенствования режимов обжатий. Разработана и внедрена металло-берегающая технология прокатки для всего сортамента слябов спокойных марок талей, прокатываемых в условиях обжимного цеха Алчевского меткомбината АМК), внедрение которой снизило расход металла на 3,6 кг/т. Подучен экономи-еский эффект (в ценах 1990 г.) за счет увеличения выхода годного при прокатке лябов из слитков в размере 166836 руб.
Личный вклад соискателя. Создание алгоритма работы и программного беспечения модели исследования напряженного состояния металла при прокатке ысоких полос на ПЭВМ. Постановка, проведение и анализ данных всех, пред-гавленных в работе, лабораторных экспериментов и теоретических исследований, [епосредственное участие в проведении промышленных экспериментов совмест-о с сотрудниками Донбасского горно-металлургического института и АМК.
Апробация результатов работы. Результаты диссертации доложены и об-^ждены на Всесоюзной научно-технической конференции "Обобщение опыта ра-эты молодых ученых, инженеров и рабочих отрасли по экономии материальных и іергетических ресурсов", г. Донецк, 24-26 мая 1989 г.; на II и III конгрессах международного Союза прокатчиков "Состояние и основные направления развития эокатного производства", г. Череповец, 27-30 октября 1997 г. и г. Липецк, 19-22 сгября 1999 г.; на Всеукраинских научно-технических конференциях Іерспективньїе технологии и оборудование обработки давлением в металлургии машиностроении", г. Краматорск, 20-22 апреля 1999 г. и 18-20 апреля 2000 г.; на Уединенном семинаре кафедры "Обработка металлов давлением" и прокатной Моратории ДонНИИЧерМета, г. Донецк, 2000 г.; на научно - технических конфе-:нциях Донбасского горно-металлургического института, г.Алчевск, 1988-1990 г.; і расширенном семинаре кафедры ОМД Национальной металлургической академій Украины, г.Днепропетровск, 2000 г.
Публикации. Основное содержание диссертации опубликовано в 10 статьях 3 авторских свидетельствах на изобретения, в том числе в 5 статьях в специали-рованных научных изданиях, рекомендованных ВАК Украины для публикации зультатов диссертационных работ.
Структура и объем работы. Диссертация содержит введение, четыре разде-, выводы, список использованных источников из 164 наименований, 3 приложе-[Я. Материалы работы изложены на 164 страницах машинописного текста, в том ісле 137 страниц основного текста, 28 рисунков и 70 таблиц.