Александров Ігор Валентинович. Удосконалення технологічних режимів і конструктивних параметрів чистових робочих клітей широкоштабових станів гарячої прокатки : Дис... канд. наук: 05.03.05 - 2006.
Анотація до роботи:
Александров І.В. Удосконалення технологічних режимів і конструктивних параметрів чистових робочих клітей широкоштабових станів гарячої прокатки. – Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.03.05 «Процеси та машини обробки тиском». – Донбаська державна машинобудівна академія, Краматорськ, 2005.
Дисертація присвячена розширенню сортаменту, підвищенню якості забезпеченню економії матеріальних ресурсів при виробництві особливо тонких гарячекатаних штаб на основі розвитку методів автоматизованого розрахунку і проектування технології та обладнання, а також розробки практичних рекомендацій з вдосконалення технологічних режимів і конструктивних параметрів робочих клітей чистових груп широкоштабових станів гарячої прокатки.
В роботі розроблено комплекс математичних моделей та на їх основі встановлено основні закономірності механізму формування напружено-деформованого стану металу та показників якості металопродукції при гарячій прокатці особливо тонких штаб товщиною менш 1,4 мм.
З використанням методу кінцевих елементів уточнено особливості напружено-деформованого стану основних вузлів робочих клітей широкоштабових станів. Розроблено конструкцію і технологію виготовлення біметалевих лицювальних планок станин.
На основі проведених досліджень розроблені практичні рекомендації з удосконалення, а також сформульовані критеріально і вирішені програмно задачі з автоматизованого проектування відповідних технологій та обладнання.
Ключові слова:: гаряча прокатка, широкоштабові стани, чистові робочі кліти, напружено-деформований стан, сортамент, якість, автоматизований розрахунок і проектування, рекомендації з удосконалення.
У дисертації виконані нові науково-технічні розробки з розвитку методів автоматизованого розрахунку і проектування, а також з удосконалення технологій і устаткування процесу гарячої прокатки відносно тонких штаб і рішення на цій основі актуальних задач, що мають практичне значення, спрямованих на підвищення техніко-економічних показників широкоштабових станів гарячої прокатки .
Подальший розвиток технологій і устаткування процесів промислового виробництва гарячекатаних штаб нерозривно зв'язаний з розширенням сортаменту за рахунок зменшення кінцевої товщини і підвищенням якості готової металопродукції. З огляду на особливості процесу гарячої прокатки особливо тонких штаб рішення зазначених задач робить необхідним розвиток методів автоматизованого розрахунку і проектування технологій і устаткування, а також розробку і впровадження практичних рекомендацій, спрямованих на їхнє удосконалення.
На основі результатів двомірного аналізу напружено-деформованого стану металу встановлено, що при гарячій прокатці особливо тонких штаб ступінь неоднорідності розподілів по товщині нормальних осьових напружень і швидкостей не перевищує 8,0%, у той час як відносна зміна нормальних осьових напружень , обумовлена додатковим впливом дотичних компонент девіатора напружень, є значимою і може досягати 25% і більше.
З урахуванням результатів двомірного аналізу на основі чисельного рекурентного рішення кінцево-різницевих форм умов балансу енергетичних витрат та статично-динамічної рівноваги, розглянутих у рамках виділених елементарних об’ємів осередку деформації, розроблена одномірна за кінематикою і двомірна за напруженнями математична модель процесу гарячої прокатки відносно тонких штаб, що дозволяє врахувати вплив дотичних компонент девіатора напружень, а також реальний характер розподілів геометричних параметрів, механічних властивостей, температур і умов контактного тертя. Ступінь уточнення локальних і інтегральних характеристик напруженого стану металу в цьому випадку склав 20…30%
Розроблено комплекс чисельних математичних моделей і програмних засобів з автоматизованого розрахунку основних показників точності геометричних характеристик гарячекатаних штаб, з використанням методу кінцевих елементів одержали розвиток методи розрахунку напруженого й пружно-деформованого станів основних вузлів і конструктивних елементів механічного устаткування чистових робочих клітей широкоштабових станів гарячої прокатки. Вірогідність отриманих теоретичних рішень підтверджена експериментально.
З використанням детермінованих математичних моделей і узагальнених критеріїв оптимальності сформульовані і вирішені програмно задачі з автоматизованого проектування технологічних режимів роботи й основних конструктивних параметрів механічного устаткування чистових груп клітей ШСГП. На прикладі вузла станин показана можливість зниження його металоємності на 20% і більш при збереженні того ж показника модуля жорсткості і забезпеченні необхідних умов міцності. Показано доцільність використання у вузлах сполучень валків і станин біметалевих планок, що забезпечують зниження максимумів нормальних контактних напружень на 30% і більше.
Стосовно до технологічних режимів роботи й устаткування чистової групи робочих клітей ШСГП 1700 МарМК ім. Ілліча на основі результатів виконаних теоретичних і експериментальних досліджень установлено, що установка сьомої робочої кліти забезпечує з використанням розроблених режимів обтиснень і температурах 800 С і вище, можливість гарячої прокатки штаб з мало- і середньовуглецевих сталей типорозмірів 0,8х1000; 1,0х1250 і 1,2х1500 мм. Одночасно з цим обґрунтована необхідність реалізації комплексу технологічних і конструктивних заходів, спрямованих на забезпечення необхідних рівнів і ступеня стабільності температур кінця прокатки, а також на забезпечення необхідної точності геометричних характеристик готової металопродукції.
Результати роботи у вигляді програмних продуктів, конкретних технічних рішень і практичних рекомендацій використані на АТ «Новокраматорський машинобудівний завод» у рамках розробки проектно-конструкторської і проектно-технологічної документації, а також у Донбаській державній машинобудівній академії при реконструкції промислово-лабораторного стану 105/260х250. Запропоновано технологію виготовлення й в умовах Маріупольського ім. Ілліча і Новолипецького металургійних комбінатів упроваджених біметалевих планок вузлів сполучення подушок валків з напрямними станин станів гарячої прокатки.
Публікації автора:
Александров И.В., Бобух И.А. Совершенствование прокатного оборудования путем применения биметаллических планок // Удосконалення процесів та обладнання обробки тиском у металургії і машинобудуванні: Зб. наук. пр. – Краматорськ: ДДМА. – 2001. – С.582-587.
Математическое моделирование и экспериментальное исследование термоупругого деформированного состояния биметаллических деталей прокатных станов в диапазоне повышенных температур / Т.А.Кулик , И.В.Александров., А.Н.Кулик , А.А.Сатонин, Д.Ю.Михеенко . // Удосконалення процесів та обладнання обробки тиском у металургії і машинобудуванні: Тематич. зб. наук. пр. – Краматорськ-Слов’янськ: ДДМА. – 2003. – С.128-133.
Александров И.В., Бобух И.А. Исследование напряженно-деформированного состояния рабочих клетей с целью совершенствования их конструкции // Удосконалення процесів і обладнання обробки тиском в металургії і машинобудуванні: Тематич. зб. наук. пр. – ДДМА, Краматорськ-Слов’янськ, 2003. – С.44-51.
Конструкции и методы расчета механизмов изменения модуля жесткости рабочих клетей прокатных станов /В.А.Федоринов, И.В.Александров, В.Г.Пашков, С.К.Добряк // Удосконалення процесів і обладнання обробки тиском в металургії і машинобудуванні: Тематич. зб. наук. пр. – ДДМА, Краматорськ-Слов’янськ, 2003. – С.28--32
Александров И.В., Бобух И.А., Алиев И.С. Исследование влияния режимов прокатки и термообработки на эксплутационные свойства слоистого металла // Совершенствование процессов и оборудования обработки давлением в металлургии и машиностроении: Тематич. сб. научн. тр. – ДГМА, Краматорск, 2004. – С.581-588.
Совершенствование оборудования и технологических режимов работы реверсивных прокатных станов холодной прокатки / В.Ф. Потапкин, В.А. Федоринов, А.В. Сатонин, И.В. Александров, Ю.Н. Белобров // Металлург. Материалы международной научно-практической конференции “Перспективы развития горно-металлургического комплекса” – ЗАО “Металлургиздат”, 2004. – Спецвыпуск. – С.15-17.
Алиев И.С., Александров И.В.,Сатонин А.В. Математическое моделирование напряжений, деформаций и степени использования запаса пластичности при горячей прокатке относительно тонких листов и полос // Сучасні проблеми металургії. Наукові вісті. Том 8. Пластична деформація металів. Дніпропетровськ: “Системні технології” – 2005. – С.53-57.
Математическое моделирование напряженного и упругодеформированного состояния биметаллических планок прокатного оборудования в диапазоне повышенных температур / И.В. Александров,В.И. Бобух, Т.А. Кулик, Д.Ю. Михеенко // Удосконалення процесів і обладнання обробки тиском в металургії і машинобудуванні: Тематич. зб. наук. пр. – Краматорськ, ДДМА, 2005. – С.491-494.
Аналитическое решение конечно-разностной формы условия баланса энергетических затрат применительно к выделенному элементарному объему очага деформации процесса горячей прокатки / И.В. Александров, А.А. Сатонин, В.В. Смолякова, П.Н. Стежкин // Удосконалення процесів і обладнання обробки тиском в металургії і машинобудуванні: Тематич. зб. наук. пр. – Краматорськ, ДДМА, 2005. – С.481-485.
Алиев И.С. , Александров И.В. , Бобух И.А. Совершенствование конструкции рабочих клетей на основе анализа напряженно- деформированного состояния / // Сборник тезисов II Международной научно-технической конференции «Механика пластического формоизменения. Технологии и оборудование обработки материалов давлением» - Тула: ТулГУ, 2004. – С.121-122.
Пат. 56659 А Україна, 7 В21D22/00. Спосіб одержання двошарових листів / І.В. Александров, І.О. Бобух, В.В. Суглобов, П.М. Знов’єв (Украина). - № 2002086646, Заявл. 12.08.2002, Опубл. 15.05.2003, Бюл. №5.
Особистий внесок здобувача в роботах, опублікованих у співавторстві
[1,2,5,13,14] – розроблені технології виготовлення і конструкції біметалевих лицювальних планок напрямних поверхонь вузлів робочих клітей станів гарячої прокатки;
[3,7,10] – розроблено методики розрахунку напружено – деформованого стану біметалевих лицювальних планок напрямних поверхонь вузлів робочих клітей станів гарячої прокатки
[4,6,12] – на основі методу кінцевих елементів виконано аналіз напружено-деформованого стану основних вузлів чистових робочих клітей ШСГП та розроблено рекомендації з їхнього вдосконалення;
[8] – надано рекомендації з удосконалення вузлів робочих та опорних валків робочих клітей прокатних станів;
[9,11] – з урахуванням реальних розподілів граничних умов та дотичних компонент девіатора напружень уточнено математичні моделі напружено-деформованого стану при гарячій прокатці відносно тонких штаб.
