Введение к работе
Актуальность темы диссертации. В последние годы увеличивается спрос на прокат с повышенными эксплуатационными свойствами. Оснащение металлургических предприятий прокатными станами с высокими скоростями прокатки приводит к снижению комплекса механических свойств вследствие существенного повышения температуры конца прокатки. На непрерывных высокоскоростных станах затруднено стабильное получение высоких прочностных свойств при прокатке швеллеров из низколегированных сталей, в частности швеллеров из стали марки 09Г2С по ГОСТ 19281-89.
Возможными ресурсами повышения прочностных свойств во время прокатки могут явиться дифференцированное охлаждение фасонных профилей после прокатки и изменение температур нагрева и прокатки металла. Реализация идеи охлаждения сопряжена с затратами на оборудование и прилагающуюся к нему технологию. Таким образом, наиболее гибким и малозатратным инструментом для формирования комплекса требуемых механических свойств является изменение температурного режима прокатки.
При понижении температуры нагрева заготовки на непрерывных станах уменьшается потеря тепла металлом в клетях черновой группы, что свидетельствует о рациональности снижения температуры при нагреве. При этом увеличение расхода электроэнергии на деформацию заготовки в черновых клетях значительно перекрывается снижением расхода топлива на нагрев заготовки, и общая экономия энергии составляет не менее 15%. Кроме того, уменьшается угар металла в печи, т.е. повышается выход годного.
Понижение температуры металла на стане неизбежно приводит к увеличению сопротивления металла пластической деформации и к повышению нагрузок на оборудование главных линий клетей. Для проведения прокатки при пониженной температуре необходимо иметь запас по энергосиловым параметрам, чтобы он вновь был задействован при прокатке с пониженной температурой. Формирование этого запаса происходит через распределение деформации, что при прокатке швеллера во многом обусловлено схемой калибровки. В связи с этим поиск путей целенаправленного перераспределения деформации металла при прокатке швеллеров является актуальной задачей.
Цель работы состоит в совершенствовании технологии прокатки швеллеров из стали марки 09Г2С с повышенными механическими свойствами по ГОСТ 19281-89 на основе расчета эффективной калибровки.
Разработанные на сегодняшний день инженерно-технические способы моделирования процессов прокатки швеллеров не могут найти широкого применения при решении обширного спектра инженерных задач вследствие различных, неуниверсальных способов описания калибров. А наиболее приемлемый структурно-матричный подход не имеет математического аппарата для работы с сечениями сложной формы.
Исходя из этого, определены основные задачи диссертации, которые состоят в разработке и исследовании принципов оценки эффективности калибровки швеллеров с позиций структурно-матричного подхода с целью рационализации распределения формоизменения по клетям стана:
разработка универсального способа описания швеллерных калибров в рамках структурно-матричного подхода;
создание методики совершенствования калибровки с рациональным распределением формоизменения, позволяющей провести прокатку при пониженной температуре с целью повышения эксплуатационных свойств швеллера;
совершенствование калибровки швеллера на непрерывном сортопрокатном стане.
Научная новизна работы заключается в следующем:
Разработан способ описания фасонных калибров, отличающийся построением радиус-векторов из одного центра.
В рамках предложенного способа описания разработаны критерии оценки эффективности калибровки швеллера (коэффициент неравномерности и коэффициент технологичности).
Создана методика совершенствования калибровки швеллера, основанная на применении критериев оценки эффективности калибровки, обеспечивающая рациональное изменение формы сечения и распределение вытяжки по клетям.
Практическая ценность и реализация результатов работы:
Разработан алгоритм численной оценки эффективности распределения деформации металла по клетям при проектировании калибровки швеллера с учетом изменения формы элементов калибра.
С использованием предложенной методики рассчитаны характерные показатели прокатки при производстве швеллера №10 на стане «350» ОАО «Северсталь», определены технологические возможности клетей.
Разработана новая калибровка швеллера №16 для стана «450» ОАО «ММК», позволяющая снизить температуру прокатки и обеспечить повышение эксплуатационных свойства продукции из стали марки 09Г2С по классу прочности 345 по ГОСТ 19281-89.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены и обсуждены на следующих конференциях и семинарах:
научно-технической конференции молодых специалистов ОАО «ММК» (Магнитогорск, 2005 и 2006);
- 65, 66 и 67 научно-технической конференции по итогам научно-
исследовательских работ (Магнитогорск, 2007, 2008 и 2009);
седьмом конгрессе прокатчиков (Москва, 2007);
- втором международном промышленном форуме «Реконструкция
промышленных предприятий - прорывные технологии в металлургии и ма
шиностроении» (Челябинск, 2009).
Публикации
Результаты диссертационной работы отражены в 15 публикациях, из них 2 в рецензируемых изданиях, рекомендуемых ВАК.
Объем работы
Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и четырех приложений; изложена на 128 страницах машинописного текста, иллюстрирована 22 рисунками и 31 таблицей; библиографический список включает 102 наименования.
