Введение к работе
Актуальность, Прокатное производство на протяжении всего своего развития стремится к получению длинномерных изделий и, в конечном счете, к осуществлению бесконечного процесса. Совершенствование процесса прокатки в направлении повышения эффективности производства при одновременном повышении требований к качеству выходит на новый уровень в связи с все большим проникновением непрерывности в производственный процесс, что делает актуальным решение технологических задач получения длинномерных изделий.
Эти процессы свойственны как листовой, сортовой прокатке, так и процессу получения полых изделий, труб и гнутых профилей. Также весьма важным представляется анализ современных технологий с целью прогнозирования их дальнейшего развития с целью своевременного решения, как технологических задач, так и вопросов проектирования новых непрерывных технологий прокатки.
По-прежнему не теряет важности задача применения и совершенствования современного прокатного оборудования для получения новых металлических материалов и новых видов прокатной продукции.
К числу несомненных достоинств технологических процессов получения длинномерных изделий следует отнести возможность обеспечения стационарных условий протекания процессов и эффективного управления качеством изделий за счет оперативных управляющих воздействий.
Таким образом, разработка научно-обоснованных технологических и технических решений в области производства длинномерных изделий методами обработки металлов давлением и их внедрение в производство представляют собой актуальную задачу.
Исследования, приведенные в диссертационной работе, выполнялись в соответствии с ГНТП «Перспективные материалы» 1992-95 гг.; ГНТП «Новые материалы», проект 07.01.00200М 1996-2000 гг., Госконтракт № 401-1 (ООП) 2001-2002 гг.; ГНТП «Металлические материалы» 2001-2003 гг. в рамках бюджетного финансирования Лаборатории пластической деформации металлических материалов Института металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова Российской академии наук, а также по договорам с ОАО «Северсталь», МинЧерМет СССР, ОАО «НЛМК».
Целью диссертационной работы является научное обоснование и разработка комплекса технологических и технических решений для повышения эффективности процессов, разработка новых материалов и технологий получения из них длинномерных изделий.
РОС. НАЦИОНАЛЬНАЯ і
СїитмАїрг (V J
ОЭ Щ) ucrJdf \
Задачи исследования
-
Анализ методов и технологий производства длинномерных изделий в прокатном производстве для определения путей их совершенствования и прогнозирования развития.
-
Исследование и совершенствование технологических операций листовой горячей и холодной прокатки для повышения эффективности и обеспечения непрерывности процесса.
-
Исследование процесса компактирования длинномерных порошковых изделий методом прокатки капсул со свободно засыпанным порошком и разработка технологии сортовой прокатки порошковой быстрорежущей стали.
-
Исследование и разработка технологии деформации высокопрочного чугуна и получение из него длинномерных деформированных изделий (лист, пруток, проволока, труба).
-
Разработка методики расчета калибровки при формовке и совершенствование технологии производства электросварных прямошовных труб.
Научная новизна
-
На основе анализа современного металлургического производства предложены критерии для оценки развития металлургических технологий, в том числе прокатного производства, которые использованы при прогнозировании совершенствования технологии производства длинномерных изделий методами обработки металлов давлением. Показано, что повышение эффективности промышленных металлургических технологий идет по пути создания непрерывных процессов и исключения разрывов между операциями.
-
Установлена принципиальная возможность компактирования стальных распыленных порошков (на примере быстрорежущей стали) методом продольной прокатки в калибрах. Изучены закономерности формоизменения капсул с порошком при горячей прокатке в калибрах, разработаны научные основы получения компактного длинномерного порошкового материала при прокатке.
-
Определены температурно-скоростные условия деформирования высокопрочного чугуна с шаровидным графитом и получения из него длинномерных изделий в виде полос, прутков, проволоки и труб Исследованы изменения физико-механических и коррозионных свойств чугуна в процессе пластической деформации.
4". Определены закономерности формирования свойств листового проката из углеродистой стали при холодной и горячей прокатке. Установлены регрессионные статистические и металлофизическая модели формирования свойств при прокатке на непрерывных широкополосных станах, позволяющие регулировать режимы нагрева, деформации и охлаждения
металла для получения заданного комплекса свойств с учетом химического состава стали. 5. Исследованы закономерности продольной деформации трубной заготовки при формовке и разработана новая методика расчета калибров для формовки электросварных прямошовных труб, учитывающая распределение вытяжек по открытым, закрытым и сварочной клетям.
Практическая значимость работы
Теоретические и экспериментальные исследования позволили получить следующие практические результаты:
-
Разработана и опробована в производственных условиях технология получения длинномерных прутков из порошковой быстрорежущей стали методом компактирования распыленного порошка горячей сортовой прокаткой. Разработанная технология позволяет получать компактные длинномерные изделия из порошков металлов и сплавов.
-
Предложены технологические решения по совершенствованию технологии листовой прокатки, защищенные патентами РФ и авторскими свидетельствами СССР, обеспечивающие повышение эффективности процесса горячей и холодной прокатки и используемые в промышленности.
-
Разработана новая методика расчета калибровок для формовки электросварных прямошовных труб. Проведено совершенствование технологического процесса производства цилиндрических и профильных электросварных труб в условиях «Северсталь». Экономический эффект от внедрения разработанных технологических режимов составил 5,7 млн. руб.
Апробация работы. Основные положения диссертации доложены и обсуждены на конференциях:
«Russian - Chines International Symposium «Fundamental Problems of Developing Advanced Materials and Processes of the XXI Century» (1999, Бай-кальск);
IX Международной конференции по холодной прокатке (2000, Айзен-хюттенштадт);
III, IV, V и VI Конгрессах прокатчиков (1999, Липецк; 2001, Магнитогорск; 2003, Череповец; 2005, Липецк);
VI Sino-Russian International Symposium «New Materials and Technologies in 21-st Century» (2001, Пекин);
IF Steels 2003 (2003, Токио);
Conference on Processing and Manufacturing of Advanced Materials. THERMEC 2003 (2003, Мадрид);
II International Congress «Mechanical Engineering Technologies' 99» (1999, Sofia);
Всероссийской научно-технической конференции «Непрерывные процессы обработки давлением» (2004, Москва);
Iron and Steel Technology Conference AlSTech-2004 (2004, Нэшвилл);
VIII Китайско-Российском симпозиуме «Новые материалы и технологии» (2005, Гуанчжоу).
Публикации: Содержание диссертации отражено в 71 публикации, в т.ч. в 1 монографии, 51 статье, 19 патентах и авторских свидетельсзах.