Анотація до роботи:

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.

1. 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.

2. 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.

3. 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.

4. 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.

Публікації автора:

1. Математическое моделирование напряженно-деформированного состояния металла при холодной прокатке стали резачной / Потапкин В.Ф., Доброносов Ю.К., Рамадан А.М.Х., Сатонин А.А. // Удосконалення процесів та обладнання обробки тиском в металургії та машинобудуванні. Краматорськ: ДДМА.- 2000. - С.250-253.

2. Рамадан А.М.Х., Сатонин А.А., Нотченко В.В. Методика и программные средства по автоматизированному расчету процесса холодной прокатки сложнопрофильных изделий // Удосконалення процесів та обладнання обробки тиском в металургії та машинобудуванні. Краматорськ-Слов’янськ: ДДМА.-2000.- С.145-149.

3. Рамадан А.М.Х., Федоринов М.В. Математическое моделирование напряженно-деформированного состояния металла при холодной прокатке стали резачной, основанное на энергетическом подходе // Удосконалення процесів та обладнання обробки тиском в металургії та машинобудуванні.Краматорськ: ДДМА.-2001.-С.546-548.

4. Потапкин В.Ф., Сатонин А.В., Рамадан А.М.Х. Математическое моделирование локальных и интегральных показателей напряженно-деформированного состояния металла при горячей прокатке мелкого сорта // Механика деформирования твердого тела и ОМД. – Тула: ТулГУ.-2001. – С.145-150.

5. Заблоцкий В.К, Рамадан А.М.Х. Cоздание оборудования и экспериментальное исследование технологий производства профилей специального назначения на основе процесса холодной прокатки // Удосконалення процесів та обладнання обробки тиском в металургії та машинобудуванні. Краматорськ: ДДМА.-2002.- С.520-525.

6. Математическое моделирование напряженно-деформированного состояния при горячей прокатке относительно тонких листов и полос / Рамадан А.М.Х. , Сатонин А.А., Неня О.Ю., Новоселов С.В. // Удосконалення процесів та обладнання обробки тиском в металургії та машинобудуванні.- Краматорськ: ДДМА.- 2000. – С.342-345.

7. Методы расчета и совершенствование конструкций механического оборудования для производства относительно узкого металлопроката/ Сатонин А.В., Шаркова С.Н., Рамадан А.М.Х., Нотченко В.В. // Удосконалення процесів та обладнання обробки тиском в металургії та машинобудуванні. Краматорськ-Слов’янськ: ДДМА.-2000.-С.63-65.

8. Математическое моделирование напряженно-деформированного состояния при сортовой прокатке / Потапкин В.Ф., Сатонин А.В., Рамадан А.М.Х., Артюх В.Г., Нотченко В.В. // Удосконалення процесів та обладнання обробки тиском в металургії та машинобудуванні. Краматорськ: ДДМА.-2001.- С.466-471.

9. Математическое моделирование энергосиловых параметров процесса прокатки заготовок со сложной вогнуто-выпуклой формой поперечного сечения / Потапкин В.Ф., Нотченко В.В., Рамадан А.М.Х., Михеенко Д.Ю. // Удосконалення процесів та обладнання обробки тиском в металургії та машинобудуванні. Краматорськ: ДДМА.-2000.- С.287-291.

10. Рамадан А.М.Х., Зозуля Е.С. Технологические схемы и геометрические параметры очага деформации при холодной прокатке стали резачной // Удосконалення процесів та обладнання обробки тиском в металургії та машинобудуванні. Краматорськ: ДДМА.-2001.- С.602-607.

11. Стеблюк В.И., Орлюк М.В., Рамадан.А.М.Х. Экспериментальные исследования напряженно-деформированного состояния при вытяжке из профильной заготовки// Удосконалення процесів та обладнання обробки тиском в металургії та машинобудуванні. Краматорськ: ДГМА. -1999. – Вип.5. - С.58-60.

12. Рамадан.А.М.Х. Технологические режимы процесса холодной прокатки стали резачной // Збірник тез доповідей міжнародної науково-технічної конференції “Застосування теорії пластичності в сучасних технологіях обробки тиском” ,м. Вінниця, 2001. C.43-44.

[1] - Автору належить графічна побудова полів ліній ковзання.

[2] - Автору належить розробка математичної моделі та її чисельна реалізація.

[3], [4], [6], [9], [10]-Автору належить висновок основних положень математичної моделі і її алгоритмізація і програмування.

[5], [11]- Автору належить проведення експериментальних досліджень і обробка результатів.

[7] - Автору належить розрахунок вихідних даних, використовуваних при удосконаленні обладнання і технології.

[8] - Автору належить алгоритмізація розрахунку напружено-деформованого стану.