LibRar.Org.Ua — Бібліотека українських авторефератів

Загрузка...

Головна Технологія металів. Машинобуд. → Підвищення якості та розширення сортаменту товстолистового металопрокату на основі удосконалення технології та обладнання для його гарячої правки

машинах, що характеризуються високою продуктивністю при одночасному забезпеченні широкого сортаменту і високої якості готової металопродукції.

Процеси правлення на багатороликових машинах досить докладно вивчені в роботах вчених і фахівців наукових шкіл під керівництвом О.І Целікова, О.О. Корольова, В.І. Дунаєвського, А.З. Соніна, О.Л. Слоніма, Є.М. Мошніна, В.М. Луговського та інших. З погляду аналітичних інженерних методів розрахунку процесів правлення, що допускають в основному усереднення напруженого стану по всьому обсязі осередку деформації, відомі математичні моделі процесів правлення вигином на основі робіт О.І. Целікова й О.О. Корольова. Основною перевагою зазначених методик є простота їхньої реалізації при проектних і перевірочних розрахунках, що й обумовило їх досить широке використання.

Відомий також ряд чисельних математичних моделей процесів правлення вигином, прикладом якого може служити методика УкрНДІметалургмаш-ДДМА. Загальним для відзначених методик є те, що одним з їхніх основних понять є коефіцієнт проникнення пластичної деформації, який характеризує відношення висоти пружної зони до товщини листа і прийнятий рівним 0,67...0,8 під другим робочим роликом. Подальші обчислення ведуться в припущенні про відому залежність кривизни пружної лінії листа від даного коефіцієнта, який у цьому випадку приймається приблизно відомим і є вихідним параметром. При цьому визначення реальної кривизни пружної лінії листа не виконується. Відзначене унеможливлює застосування описаних методик для проектування технологічних настроювань.

Вибір основних конструктивних параметрів механічного устаткування, як правило, виконується з використанням напівемпіричних залежностей, результати яких мають значну похибку, особливо у випадку створення нових машин і агрегатів для роботи в широкому діапазоні типорозмірів листів, що піддаються правленню.

Відсутність надійних і швидкодіючих засобів проектування технологічних настроювань устаткування для правлення приводить до зниження якості готової металопродукції й у значній мірі робить цей показник залежним від досвіду і кваліфікації обслуговуючого персоналу. Низька швидкість прийняття рішень у цьому випадку знижує продуктивність устаткування товстолистових прокатних станів у цілому. Недостатній ступінь наукової обґрунтованості рішень, прийнятих на стадії розробки устаткування, часто веде до невиправданого завищення запасів міцності вузлів і деталей, характеристик приводів і ускладненню їхньої конструкції, що негативно позначається на конкурентноздатності устаткування в умовах сучасних ринкових відносин.

Вибір напрямку і методів досліджень процесів гарячого правлення товстих листів

Основним недоліком відомих інженерних моделей розрахунку процесів правлення листового металопрокату на багатороликових правильних машинах є відсутність зв'язку між технологічним настроюванням робочих роликів з енергосиловими параметрами процесу і результуючими показниками якості одержуваної в кожнім конкретнім випадку металопродукції. Таким чином, важливою є задача розробки математичних моделей процесів правлення, заснованих на використанні чисельних рішень, що дозволяють коректно врахувати граничні умови осередку деформації поряд з наданням більш повної інформації про основні технологічні параметри процесу, що реалізується.

З огляду на викладене вище, рішення задач моделювання процесів правлення товстих листів доцільно виконувати на основі чисельної інтерпретації сумісного рішення умов рівноваги і рівняння нейтральної лінії листа, що піддається правленню.

З метою забезпечення найбільш повного урахування всього комплексу вихідних даних при математичному моделюванні процесів правлення може бути реалізоване математичне моделювання процесу, засноване на використанні методу кінцевих елементів.

Отримані математичні моделі надалі доцільно використовувати як цільові функції при постановці і рішенні задач автоматизованого проектування і розробці рекомендацій з удосконалення технологій і устаткування процесів гарячого правлення товстого листового металопрокату.

Для проведення експериментальних досліджень інтегральних характеристик енергосилових параметрів і результуючої кривизни при правленні листів зі свинцю, а також сталей різних марок у гарячому стані спеціально розроблена при виконанні даної роботи лабораторна п'ятироликова листоправильна машина 100х110х5 Донбаської державної машинобудівної академії, загальний вигляд якої показаний на рис. 1.

З метою запису поточних у часі значень усіх енергосилових параметрів, за винятком швидкості і кривизни, а також їхньої наступної розшифровки застосовується ЕОМ з використанням аналогово-цифрових перетворювачів і аналітичної інтерпретації відповідних тарувальних графіків.

Експериментальні дослідження енергосилових, геометричних і кінематичних параметрів реалізовані також на устаткуванні ряду промислових станів, таких як, наприклад, листоправильної машини №3 комбінованого товстолистового стану 2800/1700 Череповецького металургійного комбінату (ВАТ "Северсталь", Росія).



Рис. 1. Загальний вигляд експериментальної правильної машини 100х110х5 ДДМА


У рамках безпосередньо проведення й аналізу результатів експериментальних досліджень у лабораторних і промислових умовах використані методи тензометрії, фізичного моделювання, а також теорії ймовірностей і математичної статистики.

Математичне моделювання напружено-деформованого стану й основних показників якості при реалізації процесів гарячого правлення товстих листів

Відповідно до необхідності рішення поставлених задач у рамках даного дослідження була розроблена одномірна математична модель. Розрахункова схема правлення листа товщиною між -м і робочими роликами представлена на рис. 2.

При розробці відповідної математичної моделі процесу правлення в основу були покладені наступні основні допущення:

    • задача є геометрично лінійною, як у випадку балки, тобто внаслідок малості кутів нахилу листа припустимо зневажити квадратом похідної в точній формулі кривизни для вигнутої подовжньої осі, якщо форма лінії виражається залежністю :

, (1)

де - кривизна пружної лінії листа в даній точці;

, - абсциса й ордината точки пружної лінії листа відповідно.


  • використано кусочно-лінійний опис епюри згинаючого моменту і відповідно вертикальний напрямок реакцій роликів, що випливає з малості кутів нахилу листа і незначності подовжніх сил відносно поперечних;

  • для опису залежності між кривизною і згинальним моментом при знакозмінному вигині використана модель Мазінга.

Виходячи з першого допущення форма пружної осі листа при може