Анотація до роботи:

Герасименко О.В. Удосконалення технологічних режимів та конструктивних параметрів намотувально-натяжних пристроїв станів холодної прокатки.

Дисертація на здобуття вченого ступеня кандидата технічних наук 05.03.05 «Процеси та машини обробки тиском». – Донбаська державна машинобудівна академія, Краматорськ, 2003.

Дисертація присвячена розвитку методів розрахунку й автоматизованого проектування, а також розробці практичних рекомендацій з удосконалення технологічних режимів і конструктивних параметрів механічного обладнання дільниці намотувально-натяжних пристроїв станів холодної порулонної прокатки відносно тонких стрічок і штаб.

У роботі на основі рекурентних рішень кінцево-різничної форми умов статичної рівноваги виділених елементарних об’ємів розширені й уточнені чисельні математичні моделі напружено-деформованого стану механізму формування основних показників якості холоднокатаних стрічок і штаб на дільниці намотувально-натяжних пристроїв безперервних і реверсивних прокатних станів.

З використанням елементів теорії пружності і пластичності розроблена математична модель торсіонно-важільно-кулачкового механізму затиску переднього кінця штаби на барабані моталки, що відрізняється своєю відносною простотою і забезпечує надійну фіксацію рулону без попереднього підмотування декількох витків.

На основі результатів теоретичних і експериментальних досліджень виявлений характер впливу, сформульовані і вирішені задачі з автоматизованого проектування технологічних режимів роботи і конструктивних параметрів механічного обладнання намотувально-натяжних пристроїв, сформульовані практичні рекомендації, спрямовані на підвищення техніко-економічних показників роботи безперервних і реверсивних станів холодної прокатки.

У дисертації виконані нові науково-технічні розробки в сфері технологічних режимів роботи і конструкцій механічного обладнання дільниці намотувально-натяжних пристроїв станів холодної прокатки, спрямовані на вирішення актуальних задач з економії матеріальних ресурсів, розширення сортаменту, підвищення якості і зниження собівартості холоднокатаних стрічок і штаб різного призначення.

1. Подальший розвиток процесів промислового виробництва холоднокатаних стрічок і штаб нерозривно пов'язано з удосконаленням технологічних режимів роботи, складу і конструктивних параметрів механічного обладнання безперервних і реверсивних станів холодної прокатки, у тому числі і механічного обладнання дільниці намотувально-натяжних пристроїв. Відзначене робить актуальним розвиток відповідних методів автоматизованого розрахунку і проектування, а також розробку практичних рекомендацій, що забезпечують розширення сортаменту, підвищення якості і зниження собівартості готового металопрокату.

2. На основі рекурентних рішень кінцево-різничної форми умов статичної рівноваги виділених елементарних об’ємів уточнені і розширені в обсязі інформації, що надається математичні моделі напружено-деформованого стану холоднокатаних стрічок і штаб при їхньому формуванні в рулон на ділянці намотувально-натяжних пристроїв прокатних станів. Аналіз результатів чисельної реалізації отриманих математичних моделей показав, що ступінь додаткової відносної деформації подовження на цій ділянці може досягати, де великі значення зазначеного діапазону відповідають підвищеним рівням технологічних натягів і використанню напрямних роликів малого діаметра.

З. З використанням математичних моделей напружено-деформованого стану, методу передатних коефіцієнтів і додаткової розбивки за шириною штаби розроблені математичні моделі механізмів формування точності геометричних характеристик, а також показників площинності і форми стрічок і штаб, що прокатуються, при їхньому формуванні в рулон на ділянці намотувально-натяжних пристроїв. При цьому, поряд з вихідними дефектами, отриманими у осередку деформації власне процесу холодної прокатки, були враховані і похибки виготовлення та монтажу механічного обладнання даної дільниці, ступінь впливу яких зі збільшенням рівнів технологічних натягувань і зменшенням діаметрів обвідних роликів істотно зростає.

4. Стосовно до торсіонно-важільно-кулачкових механізмів затиску переднього кінця стрічок і штаб, що прокатуються, розроблені математичні моделі процесу фіксації рулонів на барабані моталки, кількісно показана можливість забезпечення надійної фіксації рулонів без попереднього підмотування декількох витків при наявності питомих напружень переднього натягування, що досягають () від напружень текучості матеріалів штаб, що прокатуються. Сформульовані рекомендації щодо подальшого удосконалення механізмів затиску даної конструкції.

5. Достатній ступінь вірогідності отриманих теоретичних рішень підтверджений експериментально, при цьому довірчий інтервал співвідношення розрахункових і емпіричних значень результуючої серпастості відповідав. На основі результатів експериментальних досліджень сформульовані рекомендації щодо вибору методик розрахунку тиску рулону на барабан моталки.

6. На основі результатів чисельної реалізації й отриманих математичних моделей встановлено, що крім зниження енергосилових параметрів і питомої енергоємності, розширення можливостей з інтенсифікації режимів обтиснень, зменшення спадкоємної складової дефектів площинності і форми, поліпшення якості сформованих рулонів і низки інших позитивних факторів підвищення рівнів технологічних натягувань призводить до ускладнення конструкцій намотувально-натяжних пристроїв, підвищення імовірності обривів стрічки, збільшення складових дефектів площинності і форми, привнесених похибками виготовлення і монтажу механічного обладнання, збільшення ступеня використання запасу пластичності матеріалів, що прокатуються і т.д. Зокрема, при збільшенні технологічних натягувань у 2 рази та інших однакових умовах ступінь використання запасу пластичності може зрости в 2...3 рази.

7. З урахуванням суперечливого впливу технологічних режимів натягування на основні техніко-економічні показники запропонований узагальнений критерій оптимальності, сформульована і вирішена програмно задача по автоматизованому проектуванню технологічних натягувань. Стосовно механічного обладнання дільниці намотувально-натяжних пристроїв станів холодної прокатки вирішені задачі з автоматизованого проектування основних конструктивних параметрів, а також з призначення науково обґрунтованих вимог щодо точності його виготовлення і монтажу. Розроблено технологічні і конструктивні рекомендації, спрямовані на розширення сортаменту, підвищення якості і зниження собівартості холоднокатаних стрічок і штаб різного призначення. Результати роботи у виді програмних продуктів, практичних рекомендацій і конкретних технічних рішень використані на АТ «Старокраматорський машинобудівний завод», концерні «Артемівський завод обробки металів», в Українському науково-дослідному інституті металургійного машинобудування й у Донбаській державній машинобудівній академії.

Публікації автора:

1. Теоретический анализ механизма зажима конца полосы на барабане моталки. / В.Ф. Потапкин, А.Н. Левкин, А.В. Сатонин, А.В. Герасименко; Донбас. гос. машиностроит. академия. – Краматорск, 1998. – 34с. – Библиогр.:15 назв.-Рус.-Деп. в ГНТБ Украины. 13.04.98, №176-Ук98. 33с.

2. Левкин А.Н., Герасименко А.В., Бондарев С.Н. Анализ факторов удержания полосы механизмом зажима новой конструкции // Совершенствование процессов и оборудования обработки давлением в металлургии и машиностроении. – Краматорск: ДГМА. – 1998. – С. 148–153.

3. Левкин А.Н., Герасименко А.В. Перспективные конструкции механизма зажима конца полосы на барабане моталки // Удосконалення процесів та обладнання обробки тиском в металургії і машинобудуванні. – Краматорськ: ДДМА. – 1999. – С. 203–205.

4. Сатонин А.В., Герасименко А.В., Саплин С.Ю. Математическое моделирование основных показателей плоскостности и формы холоднокатаных полос на основе показаний стрессометрических систем прокатно-отделочных агрегатов // Удосконалення процесів та обладнання обробки тиском в металургії і машинобудуванні. – Краматорськ: ДДМА. – 2000. – С. 350–352.

5. Математическое моделирование напряженно-деформированного состояния при реализации процесса правки растяжением / В.И. Дунаевский, В.И. Рындяев, А.В. Герасименко, С.Ю. Саплин, Ю.В. Фоменко, С.А. Колесников // Удосконалення процесів та обладнання обробки тиском в металургії і машинобудуванні. – Краматорськ-Слов'янськ: ДДМА. – 2000. – С. 97–102.

6. Экспериментальное исследование конструктивных параметров механического оборудования реверсивных станов холодной прокатки / В.Г. Пашков, И.А. Морозов, С.К. Добряк, А.В. Герасименко, М.Е. Кокотко, М.В. Федоринов // Удосконалення процесів та обладнання обробки тиском в металургії і машинобудуванні. – Краматорськ-Слов'янськ: ДДМА. – 2000. – С. 110–113.

7. Потапкин В.Ф., Герасименко А.В., Саплин С.Ю. Одномерное математическое моделирование напряженно-деформированного состояния холоднокатаных лент и полос при их формировании в рулон // Удосконалення процесів та обладнання обробки тиском в металургії і машинобудуванні. – Краматорськ: ДДМА. – 2001. – С. 481–484.

8. Математические модели по автоматизированному расчету процесса правки растяжением листового металлопроката / В.Д. Нотченко, А.И. Рындяев, А.Б. Егоров, А.В. Герасименко, С.Ю. Саплин // Удосконалення процесів та обладнання обробки тиском в металургії і машинобудуванні. – Краматорськ-Хмельницький: ДДМА. – 2002. – С. 244–250.

9. Герасименко А.В., Саплин С.Ю., Черненко П.П. Методы расчета показателей формы и плоскостности относительно тонких лент и полос с учетом их формирования в рулон на станах холодной прокатки // Удосконалення процесів та обладнання обробки тиском в металургії і машинобудуванні. – Краматорськ-Хмельницький: ДДМА. – 2002. – С. 268–273.

10. Выбор рациональных уровней технологических натяжений при прокатке и отделке относительно тонких холоднокатаных лент / В.Д. Нотченко, С.К. Добряк, А.В. Герасименко, С.Ю. Саплин // Удосконалення процесів та обладнання обробки тиском в металургії і машинобудуванні. – Краматорськ: ДДМА. – 2003. – С. 189–192.

Особистий внесок автора в працях, які опубліковані в співавторстві

[1, 2, 3] – уточнені математичні моделі, розроблені і реалізовані чисельно програмні засоби з автоматизованого розрахунку процесів пружно-пластичного вигину, осаджування та волочіння кінця стрічки при її утриманні механізмом фіксації нової конструкції;

[4, 9] – уточнені математичні моделі, розроблені і реалізовані чисельно програмні засоби з автоматизованого розрахунку основних показників форми та площинності листового металопрокату в залежності від умов реалізації різних процесів;

[5, 7, 8] – уточнені математичні моделі, розроблені і реалізовані чисельно програмні засоби з автоматизованого розрахунку напруженно-деформованого стану матеріалу стрічок при реалізації процесів виправлення розтягненням, розтягненням з вигином, формування з натягненням стрічки в рулон;

[6] – розроблена методика експериментального дослідження впливу сили прокатки на жорсткість робочої кліті, а отже, на якість готового металопрокату;

[10] – сформульовані граничні критерії, що обумовлюють верхній та нижній рівні технологічного натягнення в умовах прокатки якісної штаби на існуючих станах.