Введение к работе
АКТУАЛЬНОСТЬ ПРОБЛЕМЫ. В настоящее время одним из главных направлений развития металлургии в России является сокращение затрат, снижение себестоимости и повышение качества продукции.
Значительный износ основных производственных фондов, снижение объема производства, низкий темп обновления техники и технологии приводят к повышенному расходу сырья и материалов. На большинстве металлургических заводов России требуется реконструкция существующих сортовых прокатных станов с целью повышения эффективности производства и качества проката. Необходимая реконструкция производится, как правило, на существующих площадях, что значительно затрудняет поиск приемлемых вариантов. Проводимая реконструкция действующего производства должна сопровождаться повышением точности и качества сортового проката. Решение данной проблемы требует дальнейшего развития теоретических основ точности прокатки в направлении более полной оценки комплексного влияния технологических параметров процесса и основных характеристик прокатных клетей на точность и качество проката.
ЦЕЛЬ РАБОТЫ. Создание основ проектирования прокатных клетей с заданными параметрами жесткости, учитывающего комплексное влияние технологических и конструктивных параметров процесса однониточной и многониточной непрерывной сортовой прокатки, и повышение на этой основе точности сортового проката.
МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ. Работа включает теоретическое, экспериментальное исследования и математическое моделирование. Теоретические исследования выполнены на основе аналитических методов. Расчеты деформаций и усилий, действующих на ваток, выполнены на основе соотношений механики сплошных сред с использованием методов теории пластической деформации. Экспериментальные исследования проведены в лабораторных и производственных условиях с использованием методов координатных сеток, тензометри-рования и другой измерительной техники. Лабораторные исследования осуществлялись на специально разработанных стендах. Производственные исследования проведены на действующих прокатных станах (линейных, непрерывных, однониточных и многониточных). Объективность результатов экспериментальных исследований обеспечивалась их статистической обработкой. ДОСТОВЕРНОСТЬ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ. Сформулированные в диссертационной работе научные положения, выводы и рекомендации обоснованы сопоставлением результатов теоретических исследований с соответствующими результатами экспериментальных исследований автора и других исследователей; использованием методов математической статистики, а также подтверждены результатами внедрения выработанных рекомендаций в производство.
-
Разработана математическая модель точности прокатки, характеризующая зависимость точности однониточной и многониточной прокатки круглой стали от основных технологических факторов процесса и характеристик прокатных клетей с учетом взаимосвязи полей разброса размеров.
-
Разработана математическая модель осевого сдвига полосы, позволяющая рассчитывать влияние изменения осевой жесткости клети и прокатываемой полосы, а также условий предварительного осевого нагружения клети на величину составляющих осевого сдвига полосы.
-
Установлена зависимость влияния величины упругой деформации прокатного валка от сплющивания и прогиба при горячей прокатке на вертикальную жесткость сортопрокатной клети.
-
Получены аналитические зависимости, позволяющие рассчитать необходимые, с учетом требуемой точности многониточной и однониточной прокатки, величины осевой жесткости клети, усилия предварительного осевого нагружения клети, допустимого осевого зазора в опорах прокатной клети.
-
Разработана математическая модель изменения межвалкового зазора в клетях двухниточной прокатки с учетом межклетевых натяжений прокатываемых полос, которая позволяет рассчитать величину коррекции межвалковых , зазоров, необходимую для компенсации влияния на точность прокатки изменения числа прокатываемых полос.
-
Разработаны новые конструкции сортопрокатных клетей и опор прокатных валков, позволяющие реализовать выработанные рекомендации при модернизации оборудования действующих прокатных станов.
ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ И РЕАЛИЗАЦИЯ РАЗРАБОТОК. С использованием полученных данных и на основании большого объема выполненных опытно-конструкторских работ разработаны промышленные образцы усовершенствованных сортопрокатных клетей, осевых опор, устройств вертикального нагружения клетей и системы автоматической коррекции межвалкового зазора, которые прошли промышленные испытания и внедрены на современных станах.
Решение комплекса поставленных в работе задач и реализация выработанных рекомендаций позволили повысить точность прокатки на среднесорт-ном стане "450" Ижевского металлургического завода, непрерывных проволочном стане "250" и среднесортном стане "450" Западно-Сибирского металлургического завода, непрерывном проволочном стане "250-3" завода "Криворожсталь", мелкосортных станах "280-1" и "280-2" Омутнинского металлургического завода, станов "550" и "250" Чусовского металлургического завода, что дало высокий экономический эффект. Материалы диссертации используются в учебном процессе - курсовом и дипломном проектировании. АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Результаты работы доложены и обсуждены на конференции вузов Урала по машиностроению "Вопросы проектирования и модернизации машин" в Ижевске в 1970г., на научно-техническом семинаре
"Повышение точности прокатки на сортовых и листовых станах" в Челябинске в 1974г., на научном семинаре кафедры "Прокатка" ЧПИ, Челябинск 1972г., 1974г., на объединенном научно-техническом семинаре кафедры "Обработка металлов давлением" Днепропетровского металлургического института и прокатных отделов Института черной металлургии, Днепропетровск 1976, 1978, 1979 гг., на Всесоюзной научной конференции "Современные проблемы повышения качества металла", Донецк, 1978г., на научно-технической конференции "Новые технологические процессы и оборудование прокатного производства - средство повышения качества и экономии металла", Челябинск, 1980г., на третьей Всесоюзной научно-технической конференции "Теоретические проблемы прокатного производства", Днепропетровск, 1980г., на научно-технической конференции "Новые технологические процессы и оборудование сортопрокатного производства", Свердловск, 1983г., на Всесоюзном научно-техническом семинаре "Улучшение качества и экономия металла путем повышения точности сортовых профилей", Москва, 1987г., на четвертой Всесоюзной научно-технической конференции "Теоретические проблемы прокатного производства" Днепропетровск, 1988г., на ежегодных научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава Ижевского механического института, 1971-1997 гг., на второй республиканской конференции молодых ученых, посвященной 50-летию автономии УАССР, Ижевск, 1981г., научно-технической конференции "Ученые Ижевского государственного технического университета производству", Ижевск, 1994г., на межгосударственной научно-технической конференции "Проблемы развития металлургии Урала на рубеже XXI века", Магнитогорск, 1996 г.
Экспонаты по работе демонстрировались на ВДНХ СССР, на Всероссийской выставке и региональных выставках в г. Ижевске. Работа выполнена при поддержке грантом 96-26-4.2-11 по фундаменталыгым проблемам металлургии Министерства общего и профессионального образования. ПУБЛИКАЦИИ. Основное содержание диссертации отражено в 33 печатных работах, в том числе получено 12 авторских свидетельств на изобретения. СТРУКТУРА И ОБЪЕМ ДИССЕРТАЦИИ. Диссертация состоит из введения, 6 глав, основных выводов, списка литературы из 200 наименований и приложения, содержит 483 страницы машинописного текста, 224 рисунка и 74 таблицы.