Абдалла Мох'д Хуссейн Рамадан. Удосконалення технологiчних режимiв та конструктивних параметрiв механiчного обладнання для виробництва складнопрофiльного металопрокату

Короткий опис

Абдалла Мох'д Хуссейн Рамадан. Удосконалення технологiчних режимiв та конструктивних параметрiв механiчного обладнання для виробництва складнопрофiльного металопрокату : Дис... канд. наук: 05.03.05 2002

Абдалла Мох’д Хуссейн Рамадан. Удосконалення технологічних режимів та конструктивних параметрів механічного обладнання для виробництва складнопрофільного металопрокату. Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.03.05 Процеси та машини обробки тиском Донбаська державна машинобудівна академія, Краматорськ, 2002.
Дисертація присвячена удосконаленню технологічних режимів виробництва складнопрофільного металопрокату і конструктивних параметрів механічного обладнання для його реалізації.
Розроблено детерміновані, регресійні та імітаційні математичні моделі, що дозволяють розраховувати як локальні, так і інтегральні енергосилові параметри процесів сортової прокатки і прокатки заготовки сталі різачної, а також прогнозувати вплив вихідних параметрів на основні показники якості готової металопродукції.
Розроблено програмні засоби з автоматизованого проектування раціональних технологічних режимів сортової прокатки і прокатки заготовки сталі різачної, а також з вибору необхідної жорсткості кліті та призначенню припустимого биття робочих валків виходячи з умови забезпечення необхідних показників якості.
Розроблено і досліджено ряд технічних рішень, спрямованих на розширення сортаменту і підвищення якості готової металопродукції, а також на економію матеріальних ресурсів і зниження експлуатаційних витрат.
Ключові слова: сортова прокатка , складнопрофільні металовироби, математичне моделювання, сталь різачна, напружено-деформований стан, показники якості, автоматизоване проектування, удосконалення технологій і конструкцій, термообработка.

У дисертації виконані нові науково-обґрунтовані розробки, що забезпечує рішення актуальної науково-технічної задачі розширення сортаменту, підвищення якості й економії матеріальних ресурсів при виробництві сортового металопрокату зі складною формою поперечного перерізу на основі розвитку методів розрахунку, а також розробки рекомендацій з удосконалення технологічних режимів роботи і конструктивних параметрів механічного обладнання сортопрокатних станів.

Подальший розвиток технологій і обладнання по виробництву сортового металопрокату нерозривно зв'язано з підвищенням ступеня наукової обґрунтованості прийнятих технічних рішень, здійснюваних на основі уточнення і розширення математичних моделей напружено-деформованого стану, забезпечення можливості безпосереднього прогнозування основних показників якості готової металопродукції, а також на основі постановки і рішення задач оптимізаційного плану й автоматизованого проектування.
На основі рекурентних рішень кінцево-різницевих форм умов статико-динамічної рівноваги і балансу енергетичних витрат у рамках кожного з виділених елементарних об’ємів, отриманих шляхом розбивки зони пластичної формозміни по двох взаємоперпендикулярних площинах, розроблені чисельні математичні моделі напружено-деформованого стану металу, що враховують реальний характер розподілів геометричних параметрів, механічних властивостей і умов контактного тертя при гарячій прокатці відносно тонких заготовок, а також при холодній прокатці заготовки сталі різачної. З використанням чисельних математичних моделей при їхній організації відповідно до елементів теорії планованого експерименту були отримані регресійні аналітичні описи енергосилових параметрів, що забезпечили рішення різноманітних задач імітаційного моделювання, оптимізації й автоматизованого проектування в реальному масштабі часу. Внесена в цьому випадку відносна похибка не перевищила 0,5% по силі і 2,5% по моментах прокатки.

Уперше стосовно до сортопрокатного виробництва на основі відповідних детермінірованих рішень і методу Монте-Карло розроблений комплекс імітаційних математичних моделей, що дозволяють на теоретичному рівні прогнозувати кількісні і якісні оцінки імовірностної зміни енергосилових параметрів і результуючих геометричних характеристик у залежності від рівнів і ступеня стабільності умов реалізації відповідних процесів прокатки. Достатній ступінь вірогідності отриманих детермінірованих і імітаційних математичних моделей підтверджений експериментально.
Стосовно технологій і обладнання процесу гарячої сортової прокатки відносно тонких заготовок на основі результатів теоретичних і експериментальних досліджень встановлене наступне:

-зміна ступеня геометричної асиметрії, яка має місце, приводить до істотної зміни розподілів локальних і інтегральних характеристик напруженого стану металу, при цьому ступінь нерівномірності перерозподілу моменту прокатки між верхнім і нижнім робочими валками може досягати п'яти і більше;
- рівномірний перерозподіл моменту прокатки між робочими валками може бути забезпечений за рахунок удосконалення технологічних режимів обтиснень, диференціації умов зовнішнього тертя на протилежних контактних поверхнях, створення кінематичної асиметрії процесу, а також за рахунок використання раціональних калібрувань робочих валків;
- основним фактором, що визначає точність готового металопрокату по його товщині є радіальне биття робочих валків, сумарна величина якого не повинна перевищувати половини відповідного поля допуску, раціональні значення модуля жорсткості чистових робочих клітей середньосортових станів знаходяться в діапазоні;
- коефіцієнт варіації кінцевої довжини одержуваних заготовок кількісно відповідає коефіцієнту варіації маси підкату, при цьому підвищення точності порізки, а також удосконалення настроювання механічного обладнання забезпечить зниження втрат металу на 6...10%.
5. З погляду процесу холодної прокатки заготовки сталі різачної зроблено вибір складу обладнання і технологічних режимів його роботи, на основі результатів теоретичних і експериментальних досліджень яких встановлене:
-найбільш доцільним є реалізація процесу холодної прокатки заготовки сталі різачної за схемою «неприводні вертикальні приводні горизонтальні калібровані робочі валки», при цьому наявність каліброваних вертикальних робочих валків дозволяє досягати величини відносного обтиснення по ширині до 10%;
- наявність підвищених рівнів напружень розтягання в середній частині заготовки, що прокатується, обмежує виходячи з умови збереження суцільності відносне обтиснення по товщині величиною 40%;
- використання як підкат відносно вузьких стрічок висуває підвищені вимоги до їх вихідної серповидності, кількісна оцінка якої не повинна перевищувати 1,0...1,5мм/м, а також до точності виготовлення і монтажу основних елементів вузла горизонтальних робочих і опорних валків;
- раціональними рівнями модуля жорсткості робочої кліти для холодної прокатки заготовки сталі різачної є, доцільним у цьому випадку є використання механізмів цілеспрямованої, у тому числі і диференційованої зміні модуля жорсткості.
6. З використанням одержаних математичних моделей і виявлених градієнтних оцінок сформульовані і вирішені задачі з удосконалення та автоматизованого проектування технологічних режимів і конструктивних параметрів механічного обладнання процесів гарячої сортової прокатки і холодної прокатки заготовки сталі різачної. Розроблено і досліджено ряд технічних рішень, спрямованих на розширення сортаменту і підвищення якості готової металопродукції, а також на економію матеріальних ресурсів і зниження експлуатаційних витрат.
7. Виконано реконструкцію дослідно-промислового стрічкопрокатного стану 55/260х200 і створене обладнання для наступної термомеханічної обробки, що забезпечує розширення сортаменту за рахунок виробництва сортових профілів і заготовки сталі різачної. Результати роботи у вигляді програмних засобів, технологічних і конструктивних рекомендацій використані в УкрНДІметалургмаші на АТ Старокраматорський машинобудівний завод, на Краматорському металургійному заводі ім. Куйбишева, а також у Донбаській державній машинобудівній академії при виробництві дослідно-промислової партії заготовки сталі різачної.