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

бути представлена у вигляді:

, (2)

з наступними граничними умовами:


Рис. 2 Розрахункова схема міжроликового проміжку при правленні товстих листів


, , ; (3)

, , (4)

де - залежність згинаючого моменту в перетинах по довжині листа;

- кут повороту перетину листа при підході до -ї міжроликової ділянки (див. рис. 2);

- кут повороту перетину листа при сході металу з -ї міжроликової ділянки;

, - геометричні характеристики, обумовлені в такий спосіб:

;

,

- крок між роликами;

- діаметр -го ролика;

- прогин листа -м роликом.

При рішення рівняння (2) має вигляд:

;

. (1)

Граничні умови (4) дозволяють виразити кути і як:

(6)

Розглядаючи послідовно ділянки з умовами сполучення одержимо систему з рівнянь при , де - кількість робочих роликів правильної машини. Для рішення даної системи був використаний ітераційний метод послідовних наближень з наступним визначенням діючих на правильні ролики сил, крутних моментів і результуючої кривизни.

Слід зазначити, що в даній постановці і рішенні методика спирається на геометричні координати робочих роликів правильної машини поряд з геометричними характеристиками і механічними властивостями матеріалу листа, що правиться, при цьому така характеристика ефективності умов реалізації технологічного режиму процесу правлення на багатороликових правильних машинах, як коефіцієнт проникнення пластичної деформації, є розрахункової і визначається на основі рішення пружної лінії листа.

Результати чисельної реалізації отриманої математичної моделі, заснованої на ітераційному визначенні кутів підходу і сходу листа з кожного робочого ролика правильної машини відповідно до залежностей (1)-(6) приведені на рис.3а. З аналізу приведених розподілів були встановлені й одержали кількісний опис наступні основні положення:

  • зі збільшенням прогину листа вплив вихідної кривизни на результуючу кривизну після правлення, а отже, і на ефективність реалізованого технологічного процесу, знижується;

  • при збільшенні значення відношення гранично пружного радіуса (Rу) листа, що виправляється, під третім роликом машини до фактичного (Rф) Rу/ Rф > 5 залишкові напруження у матеріалі листа можуть приводити до короблення листа під час остигання після правлення;

  • залежність результуючої кривизни листа від його перегину і кута нахилу верхнього ряду роликів при фіксованих значеннях механічних властивостей матеріалу і геометричних характеристик листа має чітко виражений мінімум;

  • істотне зниження енергосилових параметрів при гарячому правленні товстих листів, а також імовірності дефектоутворення можливе за рахунок раціонального визначення прогину листа третім роликом, а також кута нахилу роликів рухомої траверси.




а)



б)

Рис. 3 Розрахункові розподіли енергосилових параметрів і основних показників якості при реалізації процесів гарячого правлення товстих листів.


Для більш повного аналізу напружено-деформованого стану й основних показників якості готової металопродукції, а також оцінки коректності прийнятих допущень розробленої математичної моделі аналогічне дослідження було проведено і з використанням методу кінцевих елементів на основі програмного пакета ABAQUS. Умови реалізації були максимально наближені до промислових, при цьому було забезпечене додаткове урахування зміцнення матеріалу листа, а також дотичних напружень зсуву, характерних саме для правлення товстих листів. Приклади результатів виконаних розрахунків представлені на рис. 3б, а їхній аналіз свідчить про якісну відповідність результатів розрахунків з використанням обох підходів, при цьому кількісна розбіжність даних результатів не перевищила 15%. Слід зазначити, що витрати машинного часу на чисельну реалізацію кінцево-елементної моделі склали від декількох годин до доби, тоді як час на чисельну реалізацію одномірної математичної моделі не перевищив однієї секунди, що дозволяє використовувати її як цільову функцію безпосередньо в рамках системи автоматизованого керування листоправильною машиною.

Експериментальні дослідження процесів гарячого правлення
товстих листів

З метою уточнення вихідних передумов для чисельної реалізації розроблених математичних моделей, а також оцінки ступеня вірогідності результатів, що ними надаються, були проведені експериментальні дослідження процесів правлення товстих листів. Дані дослідження були проведені з використанням спеціально спроектованої і виготовленої експериментальної установки п'ятироликової листоправильної машини 100х110х5 ДДМА, що дозволяє вимірювати силу правлення на кожному з п'яти правильних роликів, а також момент правлення на кожнім з чотирьох приводних правильних роликів (див. рис. 1). При цьому вимірюванню також піддавали результуючу кривизну листа при різних варіантах настроювань робочих роликів. У ході експериментів здійснювали варіювання перегинів листа на кожнім з роликів і реалізацію рівнобіжного, похилого й індивідуального настроювань, відповідно.

Порівняльний аналіз результатів експериментальних і теоретичних досліджень енергосилових і геометричних параметрів процесу підтвердив достатній ступінь вірогідності результатів отриманих математичних моделей. Крім того, проведені дослідження дозволили уточнити вихідні передумови для реалізації заходів щодо автоматизованого проектування і розробки рекомендацій з удосконалення технологічних режимів і конструктивних параметрів механічного устаткування машин для реалізації процесів гарячого правлення відносно товстих листів.

З метою максимального наближення умов реалізації отриманих програмних засобів до промислових в рамках даної роботи були проведені експериментальні дослідження на устаткуванні ТЛС 2800 Череповецького металургійного комбінату ВАТ "Северсталь" (Росія). При цьому вихідні дані про матеріал листа, що правиться, його товщину і температуру уводилися вручну відповідно до інформації, що надходила на пульт оператора листоправильної машини, а настроювання здійснювалося відповідно до розрахованих координат роликів. Контролювалися як якісні показники процесу, тобто відповідність правленого листа вимогам діючих на підприємстві нормативних документів, так і кількісні значення енергосилових параметрів, які фіксувалися за показниками датчиків, сигнали з яких у часі записувалися в діагностичній системі. У результаті проведених досліджень були уточнені вихідні дані по настроюванню робочих роликів, а також підтверджена можливість використання одержаних в межах даної роботи