Данько Андрій Володимирович. Удосконалення технології гарячої прокатки товстих листів шляхом керування швидкісними режимами деформування

brief description

Данько Андрій Володимирович. Удосконалення технології гарячої прокатки товстих листів шляхом керування швидкісними режимами деформування : Дис... канд. наук: 05.03.05 2008

Данько А.В. Удосконалення технології гарячої прокатки товстих листів шляхом керування швидкісними режимами деформування . Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.03.05 «Процеси та машини обробки тиском». Донбаська державна машинобудівна академія, Краматорськ, 2008.
У роботі виконано комплекс досліджень і розробок з удосконалення технології гарячої прокатки товстих листів з метою зменшення поздовжньої і поперечної різнотовщинності за допомогою керування швидкісними режимами деформування. Для стабілізації пружних деформацій чистових клітей товстолистових станів використано кінематично асиметричну прокатку і зміну швидкості прокатки.
У теоретичній частині розроблені чисельні математичні моделі локальних і інтегральних параметрів прокатки в низькому осередку деформації за наявності кінематичної асиметрії на основі енергетичного і силового підходів. Проведено математичне моделювання прокатки з кінематичною асиметрією за умов, характерних для чистових клітей ТЛС. Встановлені основні закономірності впливу ступеня розузгодження швидкостей робочих валків на силу прокатки.
Експериментально поляризаційно-оптичним методом і методом штифтових месдоз досліджено характер зміни контактних напружень при розузгодженні швидкостей валків. Методом фізичного моделювання досліджена залежність сили прокатки від ступеня кінематичної асиметрії і ступеня деформації. Трьома вказаними методами встановлено, що ефект кінематичної асиметрії посилюється при збільшенні ступеня деформації, і зменшення сили прокатки може досягати 1,3 рази.
Розроблено нові способи і технології усунення поздовжньої і поперечної різнотовщинності товстих листів за допомогою розузгодження швидкостей робочих валків і змінення швидкості прокатки.

У дисертації виконані науково-технічні розробки, спрямовані на підвищення точності товстолистового прокату технологічними методами, без змін в конструкції основного устаткування, і рішенню на цій основі задачі підвищення конкурентоспроможності вітчизняних металургійних підприємств.
1. У результаті аналізу науково-технічної літератури встановлено, що зменшення поздовжньої і поперечної різнотовщинності в чистових клітях листових станів можливе загальною технологічною дією зміною швидкісних умов деформації. В клітях з індивідуальним приводом для цього може бути використана кінематично асиметрична прокатка, а в клітях з груповим приводом зміна швидкості прокатки.
2. На основі розроблених чисельних математичних моделей локальних і інтегральних параметрів прокатки в низькому осередку деформації за наявності кінематичної асиметрії з використанням енергетичного і силового підходів проведено математичне моделювання і показано, що відмінність у величині сили прокатки, визначена кожним з вказаних підходів, не перевищує похибок округлень. Уточнені основні закономірності впливу ступеня розузгодження швидкостей робочих валків на розподіли напружень і силу прокатки. За наслідками чисельного моделювання зменшення напруженьіпри= 40%,KV= 1,18 склало 1,95 і 2,79 раз відповідно. Одержано багаточинникові залежності ступеня кінематичної асиметрії від основних параметрів прокатки, що забезпечують стабілізацію сили прокатки і товщини розкатів.
3. Здійснений одновимірний порівняльний аналіз напруженого стану при сисиметричній і кінематично асиметричній прокатці з використанням в якості статичних граничних умов експериментально знайдених контактних напружень. Встановлено, що при=23,01%, lд/hср=5,51,KV= 1,18 максимумзменшився в 1,38 рази, в 2,1 рази, при= 40,2%,lд/hср= 1,76,KV= 1,07 відповідно в 1,48 і 1,75 раз. Таким чином підтверджені одержані математичним моделюванням висновки про ступінь зменшення напруженьхірх.
4. Теоретичним розрахунком доведено, що зміна швидкості прокатки в інтервалі, властивому ТЛС, внаслідок зниження опору деформації зменшує силу прокатки на 5,79 6,74МН, що при модулі жорсткості сучасних чистових клітей 67МН/мм змінює пружну деформацію на 0,83 0,96мм. Цього цілком достатньо для усунення поздовжньої різнотовщинності максимальної величини. Знайдено залежності для визначення швидкості, що забезпечує усунення різнотовщинності. Проведено дослідження ефективності нового способу усунення поздовжньої різнотовщинності зміною швидкості прокатки, показано, що його доцільно застосовувати при прокатці тільки марок сталей з відношенням реологічних параметрів (по Л. Андрійку і Г. Тюленеву) с/а 1530. Розрахунком доведено, що технічна реалізація запропонованого способу прокатки можлива на існуючому устаткуванні, і що підтверджено експериментальною перевіркою на напівпромисловому стані 105/260250 ДДМА.
5. У результаті дослідження поляризаційно-оптичним методом розподілу контактних напружень при симетричній і асиметричній прокатці листів з товщиною, характерною для чистових клітей ТЛС, уточнений характер впливу швидкісної асиметрії на контактні напруження в цих умовах. Показано, що вплив кінематичної асиметрії на силу прокатки збільшується із зростанням ступеня деформації. Порівняльним дослідженням методом штифтових месдоз знайдені похибки, що виникають від деформування валків з органічного скла. Встановлено, що поляризаційно-оптичний метод дає систематичне заниження величинрх, від 7,05% до 23,8%. Результати досліджень методом штифтових месдоз підтверджують висновок про посилення ефекту кінематичної асиметрії із збільшенням ступеня деформації.
6. Методом фізичного моделювання проведено безпосереднє дослідження впливу кінематичної асиметрії на силу прокатки. Встановлено, що в середньому по висоті осередку деформації при прокатці з відносними обтисненнями 0,3 0,4 сила прокатки знижується в 1,21,3 раз. Одержана регресійна залежність відносної зміни сили прокатки від ступеня деформації і ступені кінематичної асиметрії, придатна для використання на промислових станах.
7. На основі проведених теоретичних і експериментальних досліджень розроблено новий спосіб зменшення подовжньої різнотовщинності товстих листів в клітях з індивідуальним приводом за рахунок кінематично асиметричної прокатки, два нові способи в клітях з груповим, а також новий спосіб усунення поперечної різнотовщинності із застосуванням кінематично асиметричної прокатки. Результати досліджень і розробок передані ЗАТ "НКМЗ" і ВАТ "АМК", де вони застосовуються для підвищення точності прокатки, а також при проектуванні нових листових станів і реконструкції існуючих з метою зниження собівартості продукції. У результаті впровадження на ЗАТ «НКМЗ» практичних рекомендацій і технічних рішень був одержаний економічний ефект в 297000 грн.