Введение к работе
Актуальность работы. Основополагающим фактором экономического роста производства страны прежде всего является широкомасштабное использование в отраслях промышленности передовых достижений науки и техники, способных при минимальных затратах и в кротчайшие сроки обеспечить максимально возможную производительность. В современных условиях одним из наиболее прогрессивных направлений эффективного повышения производства готового проката является путь совершенствования существующих технологий обработки металлов давлением на действующем оборудовании прокатных станов. При этом особую значимость представляют разработки новых процессов асимметричной периодической прокатки полосы. Предел текучести для одноосного растяжении и сжатии металлов имеет величину соответственно в 1,8...2,0 раза больше чем предел текучести для пластического сдвига. Поэтому любые изменения технологии процессов прокатки направленные на генерацию в очаге зазора рабочих валков деформаций сдвига между слоями раската способствуют в той или иной мере повышению производительности. Процессы асимметричной периодической прокатки являются комплексными, содержащими наряду с прокаткой элементы ковки, прессования и волочения и позволяют интенсифицировать пластическую деформацию сдвига с уменьшением энергетических затрат.
Диссертационная работа выполнена в соответствии с программой Сибирь пункт 6.1. металлургические технологии с приоритетными направлениями развития науки, технологий и техники Российской федерации, раздел «Производственные технологии» утвержденный Президентом Р.Ф. 30.03.2002г.
Цель и задачи работы: Снижение сопротивления металла пластической деформации в процессе прокатки совершенствованием технологии режима формоизменения металла, скоростных и силовых параметров.
Научная новизна:
Произведена оценка результатов произведённых экспериментов, данные которых подтверждают положительное влияние фактора асимметричного взаимодействия эксцентричных бочек валков на энергосиловые параметры процесса периодической прокатки, и указывают на целесообразность его использования.
Разработан новый асимметричный способ периодической прокатки полос в эксцентричных валках с цилиндрическими бочками.
Установлены закономерности изменения величины опережения на контактных поверхностях валков в процессе асимметричной периодической прокатки полос эксцентричными валками с цилиндрическими бочками.
Разработана новая методика оценки напряженно-деформированного состояния металла на основе отображения расчетных параметров в зонах равного уровня на продольной вертикальной плоскости симметрии раската, и произведено исследование напряженно- деформированного состояния на основе первичной исход-
1%Щ
РОС НАЦИОНАЛЬНАЯ| БИБЛИОТЕКА | COettpj 09 ЮЭч
ной информации в узлах деформированной сетки при поэтапной периодической прокатке.
Разработан новый способ асимметричной периодической прокатки полос в валках с чередующимися на контактных поверхностях участками различной высоты микро- неровностей.
Разработан новый способ асимметричной периодической прокатки полос в валках с плоскими гранями.
Разработан новый авто вибрационный способ асимметричной периодической прокатки полос в цилиндрических валках с резонаторами крутильных автоколебаний в их индивидуальном приводе.
Практическая ценность. Предложен первичный ряд разработанных технологий обработки металлов давлением с одновременным использованием асимметрии пластической деформации при её периодическом изменении, которая в совокупности открывает перспективные пути получения более экономичных процессов асимметричной периодической прокатки металлов на существующих станах.
Предложен метод отображения напряженно-деформированного состояния в металле при поэтапном экспериментальном исследовании асимметричных процессов периодической прокатки, который реализуется путём непосредственного деления исследуемой плоскости симметрии раската на зоны равного уровня. Этот метод может быть применен для исследований практически любых новых технологий при прокатке профилей раскатов обладающих хотя бы одной плоскостью симметрии течения металла.
Реализация результатов работы. Разработаны способы асимметричной периодической прокатки, которые нашли свое применение на Кузнецком металлургическом комбинате и Производственном объединении "Ижсталь". Годовой экономический эффект от внедрения мероприятий с использованием представленных технологий процессов прокатки в ценах 1989 года составил 170 тысяч рублей. Разработанные способы асимметричной периодической обработки металлов давлением позволяют без существенной модернизации оборудования действующих прокатных цехов обеспечить относительное повышение производительности за счет разгрузки клетей прокатных станов по энергосиловым параметрам.
Предмет защиты и личный вклад автора. На защиту выносятся: -методика калибровки эксцентричных валков с цилиндрическими бочками для асимметричной периодической прокатки полос.
-методика оценки уровня напряженно-деформированного состояния металла в зазоре между валков на различных этапах асимметричных процессов периодической прокатки, которая получила свое отображение построением зон равного уровня на вертикальной плоскости симметрии прокатываемой полосы, при поэтапном изменении результатов координат узлов деформированной сетки.
-результаты экспериментально установленных закономерностей периодического изменения величины опережения на контактных поверхностях вдоль оси раската.
-результаты установленных закономерностей в распределении скоростей течения точек деформируемого металла на различных этапах периодической прокатки изменения величины в продольной вертикальной плоскости симметрии, -результаты исследования экспериментально-аналитических закономерностей распределения относительных величин деформаций и напряжений в продольной вертикальной плоскости симметрии прокатываемой полосы.
-результаты экспериментального исследования энергосиловых параметров в исследуемых асимметричных периодических процессах прокатки полос, -методика расчета технологических параметров процессов асимметричной прокатки, осуществляемых с периодическим сдвигом верхних и нижних слоев раската вдоль оси прокатки.
-регламентированные диапазоны величин факторов внешних воздействий на раскат, которые обеспечивают повышение производительности при прокатке.
Автору принадлежит выполнение экспериментальной части лабораторных исследований, их обработка до создания изобретений и последующая разработка на их основе высокоэффективных технологий асимметричных периодических способов прокатки с применением циклических деформаций сдвига между слоями раскатов, а так же непосредственное участие в процессе промышленной реализации этих технологий. Автор разработал методику отображения плоского напряженно - деформированного состояния металла в средних слоях раската зонами равного уровня с алгоритмом программы реализованной на ЭВМ.
Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались на: юбилейной региональной научно-практической конференции, посвященной 60-летию Сибирского металлургического института в 1990г.; 3-ей Международной конференции «Прочность пластичность металлов в условиях внешних энергетических воздействий» в 1993г. ;4-ой Международной научно практической конференции «Прочность и пластичность материалов в условиях внешних энергетических воздействий» в 1995г.; международной научно практической конференции «Современные проблемы и пути развития металлургии» в 1997г.; всероссийской научно практической конференции «Металлургия на пороге XXI века, достижения и прогнозы» в 1999г.; тринадцатой региональной научно-практической конференции по проблемам механики и машиностроения в 2003г.
Публикации: По теме диссертации опубликовано 33 печатных работы, в том числе; 7 -авторских свидетельств СССР и один патент России.
Структура и объем диссертации: Диссертационная работа состоит из введения , 6-ти глав, общих выводов, заключения, списка используемой литературы из 190 наименований и приложение из 10 страниц. Диссертация изложена на 166 страницах машинописного текста, содержит 72 рисунка и 5 таблиц.
