Введение к работе
Актуальность темы. Важнейшей задачей металлургической промышленно-ги Украины является повышение конкурентоспособности выпускаемой продук-ии. Одним из компонентов высокого уровня конкурентоспособности можно счи-ать быстрое удовлетворение потреонтельского спроса с минимальными затрата-іи на производство более широкого сортамента производимой продукции, так как настоящее время на мировом и внутреннем рынках требуются небольшие и редние партии изделий широкого сортамента.
Существующие способы прокатки и калибровки фланцевых профилей не беспечивают быстрого перехода с производства одного профиля на другой с ми-имальными затратами. Расширение сортамента в сторону увеличения габарит-ых размеров профилей на большинстве действующих станов невозможно без их еконструкции, так как возникающие при этом нагрузки на элементы главных ли-ий клетей превышают допустимые.
Поэтому разработка и исследование новых способов прокатки сортовых про-іилсй, позволяющих расширить сортамент производимой продукции без рекон-грукции главных линий стана, является актуальной задачей и представляет науч-ый и практический интерес.
Связь с научными программами, планами, темами. Соискатель принимал частие в качестве исполнителя госбюджетной работы кафедры ОМД и М, прово-имой Донбасским горно-металлурпгческим институтом «Разработка электрон-ых систем обучения и контроля знаний студентов металлургических и горных пециальностей» №19311029120 инв. №1397Ш3224. Работа способствовала вы-олнению государственных национальных программ: «Концепция развития чер-ой металлургии Украины», «Национальная программа развития горно-іеталлургического комплекса Украины».
Цель работы. Расширение проектного сортамента швеллеров в сторону уве-ичения их габаритных размеров без реконструкции главных линий рабочих кле-ей стана.
Для достижения цели сформулированы и решены следующие задачи:
разработка и исследование нового способа производства швеллеров, с совме-;ением в фасонных проходах интенсивного растяжения стенки и её обжатия;
разработка принципа конструирования фасонных швеллерных калибров с пе-еменным изгибом стенки;
разработка методики построения фасонных швеллерных калибров с переменим изгибом стенки;
исследование температурного режима прокатки с получением расчётных фор мул по определению угловых коэффициентов излучения элементов профиля пр: применении переменного изгиба стенки в фасонных калибрах;
разработка математической модели технологического процесса производств швеллеров с реализацией результатов на ПЭВМ;
разработка модели напряженно-деформированного состояния при разгибании
исследование процесса разгибания в профилегибочном калибре с получение! расчётных формул по определению напряжений, возникающих в стенке и вели чины её утонения, с учётом влияния на определяемые параметры внешних зон;
на основании теоретических и экспериментальных исследований - разработк и внедрение в производство технологии производства швеллеров с применением фасонных калибрах переменного изгиба стенки.
Объект исследования - производство профилей на сортопрокатных станах.
Предмет исследования — технология производства швеллеров.
Методы исследования - для исследования напряженного состояния в стенк раската при разгибании использовался метод совместного решения уравнени равновесия и пластичности; методом планированного эксперимента определялас зависимость коэффициента, учитывающего влияние внешних зон при разгибании статистические методы обработки результатов эксперимента при исследовани температурных режимов прокатки и планированного эксперимента.
Научная новизна. Для разработанного нового способа производства швелле ров:
впервые сформулирован принцип конструирования фасонных швеллерных ка либров, имеющих переменный изгиб стенки, заключающийся в том, что конфигу рация калибра должна обеспечить совмещение в проходе последовательно про цессов растяжения стенки раската в поперечном направлении с обжатием её п высоте;
получены формулы для построения фасонных швеллерных калибров, имею щих переменный изгиб стенки;
методом планируемого эксперимента получено регрессионное уравнение п определению коэффициента, учитывающего влияние внешних зон на силу разги бания в зависимости от толщины стенки и размеров очага деформации;
получило дальнейшее развитие представление о влиянии касательных и ежи мающих напряжений в стенке на утонение стенки при разгибании;
впервые создана модель напряженно-деформированного состояния металл при разгибании, позволяющая определять величину утонения стенки с учетом те
іметров очага деформации и корректировать геометрию калибров, предшест-пющих профилегибочному.
Практическая ценность полученных результатов. На основании сформу-ірованного принципа разработан способ производства швеллеров с совмещени-і в фасонных проходах интенсивного растяжения стенки и обжатия, что позво-іет расширить действующий сортамент прокатываемых профилей в сторону сличения их габаритных размеров без реконструкции главных линий клетей >ртовых станов.
Разработана методика построения фасонных швеллерных калибров с переменам изгибом стенки.
Разработана методика расчёта утонения стенки при разгибании, позволяющая эрректировать геометрию калибров, предшествующих профилегибочному.
Разработано программное обеспечение, которое значительно облегчает нроек-фование технологических процессов прокатки швеллеров по предлагаемой тех-элогии.
Результаты диссертации использованы при разработке технологического провеса производства швеллеров на крупносортном стане 600 Алчевского металлур-ічєского комбината (АМК). При использовании нового способа прокатки произ-эдено и отгружено потребителю более 8 тысяч тонн швеллера СЮ" (ASTM) тре-уемого качества, при этом получен экономический эффект 117359,2 грн. Резуль-пы работы могут быть рекомендованы для совершенствования технологических роцессов на существующих станах и учтены при разработке сортамента для пробируемых прокатных станов.
Личный вклад соискателя. Основная часть экспериментальных исследова-ий, которые вошли в диссертациошгую работу, выполнена совместно с сотруд-иками сортопрокатного цеха АМК и работниками кафедры ОМД и М ДГМИ. Ре-/льтаты исследований опубликованы автором индивидуально и в соавторстве с ими. Личный вклад автора состоит в проведении исследований и создании мате-атических моделей, в получении и обобщении результатов экспериментальных сследований процессов, происходящих при производстве швеллеров с примене-ием переменного изгиба стенки в фасонных калибрах. Основные идеи работы и ;етодики теоретических и экспериментальных исследований принадлежат автору. і диссертации не использованы идеи соавторов.
Апробация результатов диссертации. Основные результаты данной работы ыли изложены и обсуждены на: 1-м, 2-м и 3-м конгрессах международного ,'огоза прокатчиков "Состояние и основные направления развития прокатного роизводства" (г.Магнитогорск, 23-27 октября 1995г., г.Череповец, 27-30 октября
4 1997г. и г.Липецк, 19-22 октября 1999г.); Вссукраинской научно-технической конференции "Перспективные технологии и оборудование обработки давлением в металлургии и машиностроении", г.Краматорск, 22-24 апреля 1998г.; научно-технической конференции "Наука, производство, предпринимательство - развитию металлургии", г.Донецк, 11-12 сентября 1998г.; 7-ой международной конференции по прокатному производству - STEEL ROLLING '98 "Evolution and Exploitation for the Advancement of the World", Tokyo, november 9-11, 1998г.; научно-технической конференции молодых специалистов "Азовсталь 99", г.Мариуполь, 29 мая 1999г.; научном семинаре кафедра ОМД и М (май 1999г.) Донбасского горно-металлургического института; объединённом научном семинаре кафедры ОМД ДопГТУ и прокатной лаборатории ДонНИИЧерМета; 5-й международной научно-технической конференции «Теоретические проблемы прокатного производства», г.Днепропетровск, 16-18 мая 2000г.; на расширенном семинаре кафедры ОМД Национальной металлургической академии Украины, г.Днепропетровск.
Публикации. Основное содержание диссертации опубликовано в 9 статьях, 1 патенте и 1 положительном решении на изобретение, в том числе 5 статей в специализированных научных изданиях, рекомендованных ВАК для публикации результатов диссертационных работ.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 6-ти разделов, выводов, списка использованных источников (включает 124 наименования) и 15-и приложений/Материалы работы изложены на 154 страницах печатного текста, в том числе 108 страниц основного, содержат 41 рисунок и 6 таблиц.