Исследование, разработка и внедрение технологии производства высокопрочного арматурного проката из феррито-перлитных сталей тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.16.05, кандидат технических наук Зинкевич, Максим Борисович
- Специальность ВАК РФ05.16.05
- Количество страниц 170
Оглавление диссертации кандидат технических наук Зинкевич, Максим Борисович
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1 УПРАВЛЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТЬЮ ПРОИЗВОДСТВА И ПОКАЗАТЕЛЯМИ КАЧЕСТВА СОРТОВОГО ПРОКАТА
1.1 Влияние технологических параметров процесса прокатки на формирование требуемых показателей качества сортовых профилей по геометрическим размерам
1.1.1 Требования российских и зарубежных стандартов к показателям качества сортовых профилей по точности
1.1.2 Влияние технологических параметров на эффективность производства и формирование показателей качества сортового проката по размерам профилей
1.2 Повышение показателей качества мелкосортных свариваемых профилей по механическим свойствам и коррозионной стойкости
1.2.1 Влияние легирования стали на свариваемость мелкосортных профилей, коррозионную стойкость и изменение механических свойств
1.2.2 Свойства мелкосортного проката, термически упрочненного с отдельного и прокатного нагрева
1.2.3 Применение термомеханической обработки проката для повышения показателей качества мелкосортных периодических профилей
1.3 Влияние параметров термомеханической обработки на формирование требуемых показателей качества сортового проката по структуре и механическим свойствам
1.3.1 Требования российских и зарубежных стандартов к показателям качества сортовых профилей по механическим свойствам
1.3.2 Формирование структуры и механических свойств мелкосортного проката при изменении параметров термомеханической обработки
ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ
ИНК Н^Е Ш ^НШ III
2 МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ ПО ВЛИЯНИЮ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ПРОКАТКИ И УСКОРЕННОГО ОХЛАЖДЕНИЯ НА ПОКАЗАТЕЛИ КАЧЕСТВА СОРТОВЫХ ПРОФИЛЕЙ
2.1 Выбор материалов для исследования
2.2 Проведение металлографических исследований структуры и механических свойств
2.3 Изучение влияния технологических параметров горячей прокатки на формирование размеров профилей
2.4 Методика исследования влияния температуры и времени нагрева на величину зерна в структуре углеродистой стали
2.5 Исследование по влиянию ускоренного охлаждения на формирование структуры и механических свойств сортовых профилей
2.6 Обработка полученных результатов исследований
ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ
3 РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ГОРЯЧЕЙ СОРТОВОЙ ПРОКАТКИ, ОХЛАЖДЕНИЯ, СТРУКТУРООБРАЗОВАНИЯ И ФОРМИРОВАНИЯ МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ
3.1 Моделирование процессов деформации в одноручьевых калибрах
3.2 Моделирование процессов деформации в многоручьевых калибрах
3.3 Определение скоростных и временных параметров процесса прокатки
3.4 Температурная модель горячей сортовой прокатки
3.4.1 Двумерная задача теплопроводности
3.4.2 Граничные условия
3.4.3 Решение линейных алгебраических уравнений
3.4.4 Температурное поле металла в очаге деформации при прокатке
3.4.5 Определение коэффициентов теплопроводности, теплоемкости и теплоотдачи металла при различных температурных условиях
3.4.6 Инженерная методика расчета температуры металла
3.5 Определение энергосиловых параметров процесса прокатки мелкосортных профилей
3.5.1 Энергосиловые параметры при одноручьевой прокатке
3.5.2 Особенности определения энергосиловых параметров при многоручьевой прокатке
3.6 Проектирование деформационного режима прокатки с целью получения мелкосортных профилей с заданной точностью размеров
3.7 Формирование структуры и механических свойств мелкосортного проката из углеродистой и низколегированной стали
ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ
4 КОМПЬЮТЕРНАЯ СИСТЕМА ПРОЕКТИРОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ГОРЯЧЕЙ ПРОКАТКИ И ОХЛАЖДЕНИЯ СОРТОВЫХ ПРОФИЛЕЙ С ЗАДАННЫМИ ПОКАЗАТЕЛЯМИ КАЧЕСТВА
4.1 Особенности компьютерной системы проектирования технологических процессов одно- и многониточной горячей прокатки и последеформационного охлаждения в потоке стана
4.2 Изменения в структуре углеродистой стали после нагрева и выдержки в методической печи
4.3 Исследование по формированию точности размеров сортового проката и проверка компьютерной системы
4.4 Повышение показателей качества сортовых профилей по механическим свойствам путем легирования стали
4.5 Влияние деформационно-скоростного и температурно-временного режима горячей прокатки на структуру мелкосортных профилей и проверка компьютерной системы
4.6 Исследование по влиянию ускоренного охлаждения на механические свойства арматурных профилей из углеродистой и низколегированной стали и проверка компьютерной системы
ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ
5 ВНЕДРЕНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА ВЫСОКОПРОЧНОГО МЕЛСОРТНОГО ПРОКАТА С ПРОДОЛЬНЫМ ДЕЛЕНИЕМ РАСКАТА В ПОТОКЕ СТАНА
5.1 Действующая технология производства периодических профилей на стане 350/250 АО "Лиепаяс Металургс"
5.2 Реализация и внедрение технологии производства высокопрочного арматурного проката с продольным делением раската в потоке стана 350/250
5.3 Экономическая эффективность от реализации технологии производства высокопрочного арматурного проката с продольным делением раската в потоке стана 350/250
ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
ПРИЛОЖЕНИЯ
ПРИЛОЖЕНИЕ 1
ПРИЛОЖЕНИЕ 2
ПРИЛОЖЕНИЕ 3
ПРИЛОЖЕНИЕ 4
И ЯШН ■ ■ I III
■ I ■■
Рекомендованный список диссертаций по специальности «Обработка металлов давлением», 05.16.05 шифр ВАК
Разработка и внедрение оптимальной технологии прокатки-разделения арматурной стали на мелкосортно-проволочном стане 320/1502008 год, кандидат технических наук Перунов, Григорий Павлович
Исследование и оптимизация технологических режимов прокатки катанки на новом мелкосортно-проволочном стане 1502011 год, кандидат технических наук Пономарев, Алексей Александрович
Оптимизация технологических режимов прокатки арматурной и сортовой стали на полунепрерывном мелкосортном стане Дарханского металлургического комбината2004 год, кандидат технических наук Чигэстэй Даваасамбуу
Совершенствование технологии прокатки - разделения арматурного профиля на мелкосортных станах2012 год, кандидат технических наук Волков, Константин Владимирович
Исследование и совершенствование технологических процессов прокатки на мелкосортно-проволочном стане 320/150 с целью повышения эффективности производства2012 год, кандидат технических наук Лиманкин, Владимир Васильевич
Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Исследование, разработка и внедрение технологии производства высокопрочного арматурного проката из феррито-перлитных сталей»
ВВЕДЕНИЕ
Развитие производства сортового, в частности арматурного, проката в настоящее время идет в направлении повышения показателей качества металлопродукции, увеличения производительности, совершенствования технологии с возможностью замены легированных и низколегированных сталей на экономнолегированные или углеродистые /1/.
Современный подход к увеличению производительности, снижению энергетических затрат и получению высокопрочного состояния мелкосортных профилей заключается во внедрении и развитии технологии многониточной прокатки при реализации "слиттинг-процесса" с последующей термической обработкой в потоке стана.
Совершенствование технологии необходимо выполнять на основе математических моделей, отражающих основные закономерности исследуемых явлений, позволяющих прогнозировать эффективность производства, микроструктуру, механические свойства, форму и точность размеров мелкосортного проката / 2/.
Разработка математической модели чаще всего осуществляется на базе статистических и экспериментальных исследований по изучению влияния деформационно-скоростных, температурно-временных параметров процесса прокатки и последе-формационного охлаждения на структуру и механические свойства профилей / 3/.
Целью диссертационной работы является научно обоснованное совершенствование технологии производства высокопрочного арматурного проката из фер-рито-перлитных сталей с заданными показателями качества.
Научная новизна работы.
1. Установлены закономерности формирования зеренной структуры металла при горячей прокатке арматурных профилей в зависимости от величины степени, скорости и температуры деформации.
2. Выявлена закономерность поперечного течения металла, учитывающая форму очага деформации с помощью безразмерных параметров и особенности технологического процесса многоручьевой прокатки.
3. Разработана математическая модель, позволяющая определять технологические параметры процесса горячей сортовой прокатки и охлаждения феррито-перлитной стали, включающая расчет параметров микроструктуры и механических свойств, отличающаяся высоким уровнем приближения результатов расчета к требуемому комплексу показателей качества арматурных профилей.
4. Создана и реализована методика расчета технологических режимов производства сортового проката с заданными показателями качества в режиме высокотемпературной термомеханической обработки (ВТМО) с распадом горячедеформи-рованного аустенита, характеризующаяся возможностью корректировки деформационно-скоростных, температурно-временных параметров горячей прокатки и поел едеформационного охлаждения профилей в режиме "онлайн".
5. На базе экспериментальных и теоретических исследований установлены основные закономерности влияния деформационно-скоростных, температурно-временных режимов горячей прокатки и последеформационного ускоренного интенсивного охлаждения на повышенный комплекс механических свойств арматурных профилей.
Практическая ценность работы.
1. На основе разработанной математической модели создана компьютерная система проектирования технологических процессов одно- и многониточной горячей прокатки и последеформационного охлаждения, позволяющая рассчитать технологические режимы производства высокопрочного арматурного проката в условиях полунепрерывного стана 350/250 АО "Лиепаяс Металургс" (Латвия, г. Лиепая).
. 2. Впервые разработана, сконструирована, создана и реализована на стане 350/250 установка ускоренного охлаждения сортовых профилей с использованием хладагента с высокими относительными скоростями движения при прохождении проката, что позволяет повысить интенсивность охлаждения за счет поступательно-вращательного движения жидкости. Это позволяет расширить диапазон получаемых высоких механических свойств для широкого круга профилей или стабилизировать их от плавки к плавке (патент на полезную модель № 122047 (РФ), В21В 43/10 от 20.11.2012).
3. Разработаны и внедрены в производство новые технологические схемы получения высокопрочных профилей №12, №14, №16 класса А500С, А600С для армирования железобетонных конструкций в условиях полунепрерывного стана 350/250 АО "Лиепаяс Металургс" из углеродистой свариваемой стали СтЗсп, отвечающие требованиям ГОСТ Р 52544-2006, СТО АСЧМ 7-93, DIN 488-2009.
4. По разработанной технологии произведено 277 тыс. тонн высокопрочных арматурных профилей №12, №14 и №16, отвечающих требованиям классов А500С и А600С по СТО АСЧМ 7-93. Снижение себестоимости готовой продукции за счет увеличения средней часовой производительности стана на ~37 % и уменьшения условно-переменных затрат составляет 0,94 лат/т (1 лат = 57,4713 руб. по курсу ЦБ Латвии). Акт внедрения и экономический эффект от реализации технологии приведены в ПРИЛОЖЕНИИ 1 и 2 соответственно.
5. Результаты теоретических и экспериментальных исследований находят отражение при чтении лекций, проведении практических и семинарских занятий по курсам "Энергосберегающая технология в процессах ОМД", "Совмещенные процессы в производстве проката", "Проектирование технологических процессов ОМД и управление качеством продукции", а также в КНИР и курсовом проектировании. Акт об использовании в учебном процессе материалов диссертации приведен в ПРИЛОЖЕНИИ 3.
1 УПРАВЛЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТЬЮ ПРОИЗВОДСТВА И ПОКАЗАТЕЛЯМИ КАЧЕСТВА СОРТОВОГО ПРОКАТА
Аналитическое исследование влияния технологических параметров процесса горячей одно- и многониточной прокатки и последеформационного ускоренного охлаждения на производительность и показатели качества мелкосортного проката проведено с целью определения факторов наиболее влияющих на эффективность производства, точность размеров, структуру и механические свойства профилей из углеродистой и низколегированной стали феррито-перлитного класса.
1.1 Влияние технологических параметров процесса прокатки на формирование требуемых показателей качества сортовых профилей по геометрическим размерам
1.1.1 Требования российских и зарубежных стандартов к показателям качества сортовых профилей по точности
Одной из трудностей при переходе на производство мелкосортного металлопроката с высоким комплексом механических свойств из углеродистых сталей является соблюдение точности размеров профилей при изменении технологических параметров процесса и производительности стана.
Основные требования к качеству мелкосортного проката, в частности к форме профиля и точности размеров, регламентируются стандартами или другими нормативно-техническими документами. Во многих зарубежных стандартах применяют симметричное расположение полей допусков, в отличие от российского ГОСТ 25902006 "Прокат сортовой стальной горячекатаный круглый", где плюсовой допуск составляет 40 %, а минусовой - 60 %, вследствие производства круглых профилей с экономией металла / 4/. Сопоставление допусков на размеры профилей круглого сечения в ряде стран приведено в таблице 1 / 5/. Как свидетельствуют данные, требования к точности размеров практически одинаковы во всех странах, за исключением США, где допускаемые отклонения от номинальных размеров проката в 2-3 раза ниже, чем в России, Японии и Китае.
Таблица 1 - Допускаемые отклонения от номинальных размеров поперечного сечения круглых прутков по различным стандартам____
Россия ГОСТ 2590-2006 Германия США АБТМ А29/А29М-2004 ОВ] Китай . 499-2007 Япония ЛБ в 4051-2005
0, мм поле допуска при точности 1013-76 БШ 59130-71 0, мм поле допуска 0, мм поле допуска 0, мм поле допуска
высокой повышенной обычной 0, мм поле допуска 0, мм поле допуска
5-9 0,3 0,7 0,8 8-15 0,8 7,811,75 0,3 ДО 7,9 0,26 6 0,6 13 0,8
1019 0,4 0,6 16-25 1,0 12,521,7 0,4 8-11 0,30 818 0,8 14 и более (3%)
2025 0,5 0,7 0,9 26-35 1,2 22,329,6 . 0,5 >11-16 0,36 2025 1,0
2648 0,7 0,9 1,1 36,050,0 1,6 31,538,5 0,6 >16-22 0,4 2836 1,2 — —
Установлено, что на отклонение размеров профилей от номинальных влияет целый ряд технологических и конструктивных факторов. Марка прокатываемой стали, температура раската и рабочих валков, жесткость клетей, единичная степень и скорость деформации, межклетевое натяжение, износ калибров и число одновременно прокатываемых ниток.
1.1.2 Влияние технологических параметров на эффективность производства и формирование показателей качества сортового проката по размерам профилей
Переход на различные виды мелкосортного металлопроката с заданными показателями качества из углеродистых сталей вызывает изменение производительности стана в зависимости от размера прокатываемого профиля. Так при неизменной скорости прокатки эффективность производства будет тем ниже, чем меньшее количества металла проходит через очаг деформации в единицу времени.
Повышение производительности мелкосортных станов достигается путем сокращения длительности пауз, повышением скорости, а также применением технологии многоручьевой прокатки с продольным делением раската в потоке стана.
Повышение производительности станов путем увеличения скорости прокатки. Скоростной режим для однониточного и многониточного непрерывного, а также, в общем случае, полунепрерывного прокатного стана, рассчитывается, исходя из постоянства секундных объемов и заданной скорости движения металла в чистовой клети / 6/:
jFjVj= const, (1)
где j - число одновременно прокатываемых ниток; Fj - площадь поперечного сечения раската готового профиля при одноручьевой прокатке; Vj - линейная скорость прокатки в чистовой клети.
Производительность прокатного стана при выпуске мелкосортных профилей возрастает пропорционально повышению скорости прокатки.
Ограничениями накладываемые на предельно допустимую величину скорости
прокатки являются: прочность оборудования, мощность двигателей рабочих клетей и условия захвата металла валками:
где Pi - усилие прокатки в проходе, [Р], - допустимое усилие прокатки; Mnpi - момент прокатки в проходе, [М„Д - допустимый момент прокатки; а, - угол захвата металла валками в проходе, [а], - допустимый угол захвата металла валками в проходе.
Критерии эффективности использования и загрузки оборудования:
Кр ->max,Км ->maх,Ка -»max, (3)
где Кр - критерий использования возможностей клетей стана с точки зрения прочности их узлов; Км - критерий использования мощности привода; Ка - критерий использования захвата металла валками.
Увеличение на единицу числа одновременно прокатываемых ниток взамен двукратного повышения скорости прокатки является более предпочтительным, ввиду отсутствия необходимости точной согласованности во времени всех операций, осуществляемых на стане.
Повышение производительности станов путем увеличения числа одновременно прокатываемых ниток. Сравнение технологических показателей работы непрерывного стана 320 Белорусского металлургического завода (БМЗ) при производстве арматурной стали №10-14 в прутках из непрерывнолитых заготовок сечением 125х 125 мм по одноручьевому и двухручьевому процессу приведено в таблице 2.
Таблица 2 — Производительность стана 320 при одно- и многониточной прокатке
Диаметр профиля, мм Одноручьевая прокатка Двухручьевая прокатка
Скорость прокатки, м/с Производительность, т/ч Скорость прокатки, . м/с Производительность, т/ч
10 20 39 20 76
12 20 56 18,7 100
14 20 75 13,7 100
Внедрение технологии деления раската в потоке непрерывного стана 320 БМЗ при производстве арматурных профилей №10-14 привело к увеличению производительности от 25 до 98 % / 7/.
Аналогичные результаты получены на непрерывном мелкосортно-проволочном стане 320/150 ОАО "Амурметалл". Прирост производительности при прокатке периодических профилей №10 и №12 составил 21,7 и 31,1 т/ч соответственно / 8/.
Технология многоручьевая прокатка-разделение (МПР) может использоваться для производства проката на существующих сортовых и проволочных станах различных конструкций / 9/. Технологические схемы реализации продольного деления раската в различных клетях на сортовых станах непрерывного и линейного типа приведены на рисунке 1.
На станах с непрерывным расположением клетей (рисунок 1-а, б, в) деление раската можно осуществлять в любой клети. Для станов полунепрерывного и линейного типа (рисунок 1-г, д) обязательным является соблюдение следующего условия: после разделительной клети необходимо расположить четное количество обводных аппаратов. В противном случае, при равной скорости прокатки обеих ниток, каждая пройдет разное расстояние, следовательно, появляется разница в расположении стержней на холодильнике, приводящая к значительному повышению выхода продукции немерной длины или обрези.
6
СИ
ф
ф ш
СИ
в
а
Рисунок 1 - Схемы реализации МПР на станах различной конструкции: а, б, в - непрерывного типа; г, д - с линейным расположением клетей
Применение технологии МПР, при сохранении максимально возможной скорости прокатки, позволяет увеличить исходное сечение заготовки или сократить число используемых клетей. Расход энергии и валков уменьшается за счет снижения температуры нагрева металла перед прокаткой, повышается точность готового профиля, за счет снижения разности температур между головной и хвостовой частями раската. В основу деления профилей при многоручьевой прокатке положен один из принципов, связанный с неоднородностью распределения деформации по ширине калибра. Механизм разрушения перемычки осуществляют срезом за счет взаимного поворота сочлененных профилей вокруг продольных осей или разрывом путем смещения разделяемых раскатов в поперечном направлении / 10/.
Деление раската путем среза перемычки. На рисунке 2 приведена схема формирования и разделения сочлененных квадратных профилей. Путем смещения одного и удержания смежных частей профиля обеспечивается разрушение перемычек (рисунок 2-а) с удовлетворительным качеством поверхности проката /11/.
б
Рисунок 2 - Схема формирования (а) и разделения (б) заготовок взаимным сдвигом
вдоль совпадающих гребней
Добиться устойчивого разделения профилей их взаимным сдвигом вдоль совпадающих граней можно только для нечетного числа заготовок (рисунок 2-6). В противном случае возникает несбалансированный опрокидывающий момент от сил, смещающих заготовку. Недостаток способа деления раската путем среза перемычки существенно ограничивает область его применения.
Деление раската путем разрыва перемычки. Осуществляется путем прокатки многониточного раската с малой толщиной перемычек в калибре с увеличенным шагом между смежными ручьями. В настоящее время реализованы два основных
а
способа этого процесса: контролируемый разрыв и слиттинг-процесс.
Продольное деление раската (рисунок 3-а) с последующей деформацией осуществляется непосредственно в рабочих валках прокатной клети.
Рисунок 3 - Схема сечений очага деформации при продольном делении раската в
двухручьевом калибре разрывом перемычки в прокатных валках: а - в момент захвата раската валками; б - после разрыва перемычки на выходе из
валков
Продольное деление при контролируемом разрыве осуществляется в разделительном калибре (рисунок З-б) квадратной формы, за счет возникающих в перемычке растягивающих напряжений, вследствие разности расстояний между осями ручьев в подготовительном (/0) и разрезном (?/) калибре (// > to).
При слиттинг-процессе разрушение тонкой перемычки, соединяющей круглые профили (рисунок 4-а), равноустойчивые во всех направлениях, осуществляется особым специальным устройством. Основным рабочим инструментом которого являются холостые разделяющие ролики (рисунок 4-6) /12 - 22/.
Рисунок 4 - Схема прохождения раската (а) через специальные разделяющие ролики (б)
Определение оптимального количества одновременно прокатываемых ниток при МПР арматурных профилей проводится на основе методики, приведенной в работе / 23/. Часовая производительность (Я) непрерывного прокатного стана будет равна / 24 - 26/:
3600тгуГ]к]ки
П, =
(4)
где т - масса одного погонного метра профиля; п - число групп клетей; у - кратность многоручьевой прокатки (число одновременно прокатываемых ниток после продольного разделения раската); V} - скорость прокатки в чистовой клети;
= 1 / (1 + тП] / хщ) - коэффициент, учитывающий время пауз щ- между последовательно прокатываемыми заготовками; тМ] =(//~ машинное время прокатки
одной заготовки при прокатке-разделении, / - длина раската готового профиля при одноручьевой прокатке; ки - коэффициент использования стана; кр - расходный коэффициент металла.
. Прирост производительности стана при многоручьевой прокатке составит (в процентах):
А/7 =
Похожие диссертационные работы по специальности «Обработка металлов давлением», 05.16.05 шифр ВАК
Моделирование и оптимизация процесса прокатки на многониточных мелкосортно-проволочных станах2001 год, кандидат технических наук Мясникова, Марина Валерьевна
Разработка и внедрение оптимальных технологических режимов прокатки круглой стали на непрерывных мелкосортных станах с целью снижения материально-энергетических затрат1985 год, кандидат технических наук Коломников, Сергей Георгиевич
Методология управления качеством в сортопрокатной технологической системе на основе адаптивных моделей формирования потребительских свойств продукции2011 год, доктор технических наук Моллер, Александр Борисович
Совершенствование технологии прокатки катанки с использованием адаптивных моделей1999 год, кандидат технических наук Евтеев, Евгений Александрович
Формирование и эволюция структуры, фазового состава и свойств сталей и сплавов в современных упрочняющих технологиях при прокатке2013 год, доктор технических наук Ефимов, Олег Юрьевич
Заключение диссертации по теме «Обработка металлов давлением», Зинкевич, Максим Борисович
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ
Проведенные исследования позволили достигнуть цели диссертационной работы и получить следующие результаты:
1. Разработана методика, выполнены статистические и экспериментальные исследования путем варьирования технологическими параметрами процесса прокатки и охлаждения в широких пределах в лабораторных и промышленных условиях. В результате, определены факторы, наиболее существенно влияющие на точность размеров, структуру и уровень механических свойств сортовых профилей из ферри-то-перлитных сталей.
2. Установлена закономерность поперечного течения металла, учитывающая форму очага деформации и особенности технологического процесса многоручьевой прокатки, позволяющая рассчитывать уширение с предельным отклонением размеров до 7 % от экспериментально полученных значений.
3. Разработана математическая модель горячей одно- и многониточной прокатки и охлаждения, включающая расчет показателей микроструктуры и механических свойств мелкосортных профилей. Создана и реализована в компьютерной системе методика расчета технологических режимов производства сортового проката с заданными показателями качества,, характеризующаяся возможностью корректировки деформационно-скоростных, температурно-временных параметров горячей прокатки и последеформационного охлаждения сортовых профилей в режиме "онлайн".
4. Создана оригинальная установка ускоренного охлаждения арматурных профилей с поступательно-вращательным движением охладителя, позволяющая изменять скорость и температуру окончания охлаждения в широких пределах, и получать более однородное по длине прутка распределение температуры металла (патент на полезную модель № 122047 (РФ), В21В 43/10 от 20.11.2012).
5. Усовершенствована технология и внедрены новые технологические схемы производства периодических профилей для армирования железобетонных конструкций диаметром от 12 до 16 мм с высоким комплексом механических свойств из углеродистой стали СтЗсп, согласно требованиям ГОСТ Р 52544-2006, СТО АСЧМ 7-93 и DIN 488-2009 на полунепрерывном стане 350/250 АО "Лиепаяс Металургс".
6. Срок окупаемости (6 месяцев) свидетельствует о высокой экономической эффективности разработанной технологии производства высокопрочных арматурных профилей №12, №14, №16, отвечающих требованиям классов А500С, А600С по СТО АСЧМ 7-93. Суммарный годовой экономический эффект составляет 177 тыс. лат, вследствие снижения себестоимости готовой продукции на 0,94 лат/т.
Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Зинкевич, Максим Борисович, 2013 год
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
1. Жигир. И. Мировой рынок стройпроката: итоги 2012 г. и перспективы потребления в 2013 г. // Металлоснабжение и сбыт. -2013. -№1. -с. 12-23.
2. Ковеня В.М. Некоторые тенденции развития математического моделирования. //Вычислительные технологии. -2002. -Т. 7. -№2. -с. 59-71.
3. Соснин C.B. Исследование и совершенствование технологии производства мелкосортного проката из перлитных сталей с заданными показателями качества: автореферат диссертации к-та техн. наук. М., 2006.
4. Минаев A.A., Устименко C.B. Контролируемая прокатка сортовой стали. -М.: Металлургия, 1990.
5. Сопоставление требований к отечественным и зарубежным конструкционным углеродистым сталям / Л.В. Меандров, Э.Н. Либерман, З.Д. Камалетдинова и др. М., 1978.
6. Прокатное производство: Учеб. для вузов. / П.И. Полухин, Н.М. Федосов, A.A. Королев и др. - М.: Металлургия, 1982. - 462 с.
7. Непрерывный мелкосортно-проволочный стан 320/150 Белорусского металлургического завода / А.П.Лохматов, С.М.Жучков, С.М.Кулаков и др. // Сталь. -1987. -№7. -с.41-46.
8. Перунов Г.П. Разработка и внедрение оптимальной технологии прокатки-разделения арматурной стали на мелкосортно-проволочном стане 320/150: диссертация к-та техн. наук. Екатеринбург, 2008.
9. Многоручьевая прокатка-разделение. / В.М. Клименко, С.П. Ефименко, В.Ф. Губайдулин, Г.М. Шульгин. - М.: Металлургия, 1987. - 169 с.
10. Клименко В.М., Губайдулин В.Ф., Шульгин Г.М. и др. - Черная металлургия. Бюлл. НТИ, 1982, №23, с. 3-17.
11. Клименко В.М., Чуманов Ю.М., Губайдулин В.Ф. и др. - Сталь, 1979, №9, с. 687-689.
12. Прокатка-разделение. Тенденции развития технологии и оборудования / С.М. Жучков, В.В. Филиппов, Л.В. Кулаков и др. // Черная металлургия. Бюл. ин-та "Черметинформация". -2002. -№7. -с.9-24.
13. Canadians license bar-slitting technology // Iron and steel International^ 1978. V51.N1.P.13.
14. Ammerling W., Muller H. Current developments in merchant bar and medium section mills // Metallurgical Plant and Technology. -1984. -№5. -p.46-48.
15. Satoh R. The rolling of bar products using the slit-rolling process // Nippon Kokan Technical Report, 1980, №30.
16. Прокатка-разделение. Два подхода к реализации процесса / С.М.Жучков, А.П.Лохматов, Л.В.Кулаков, Э.В.Сивак // Новости черной металлургии России и зарубежных стран. 4.II. Черная металлургия. Бюл.ин-та "Черметинформация". -1998. -№5-6.-с. 14-20.
17. Направление развития конструкций неприводных делительных устройств/С.М.Жучков, А.П.Лохматов, Э.В.Сивак, Л.В. Кулаков и др.//Теория и практика производства проката: Сб.научн.тр. Международной научно-технической конференции, посвященной памяти С.Л.Коцаря. Липецк. -2001. -с.241-245.
18. Multislit Rolling Mill Completed // Japan Steel Journal, 1986. №5079. P.4.
19. Совершенствование технологии сдвоенной прокатки арматурных профилей на стане 320/150 / С.М.Жучков, А.Н.Бондаренко, В.Н.Асапов и др. // Сталь. -1994. -№2. -с.48-51.
20. Кассета для продольного разделения раската. / Э.В.Сивак, С.М.Жучков, Л.В.Кулаков и др. //Металлург. -1996. -№12. -с.ЗЗ.
21. Расширение сортамента и повышение эффективности производства сортового проката с применением технологии прокатки-разделения / С.М.Жучков, Б.С.Полатовский, Г.В.Бергеман и др. // Черная металлургия: Бюл. ин-та "Черметинформация". -2000. -№5-6. -с.34-38.
22. Нетрадиционный путь перевода сортовых и проволочных станов на использование, заготовок увеличенного сечения / С.М.Жучков, Л.Ф.Литвинов, А.Ю.Оробцев и др. // Черная металлургия: Бюл. ин-та "Черметинформация". -2002, -№11. -с.34-39.
23. Оптимизация технологических режимов прокатки-разделения на стане 320/150 ОАО "Амурметалл" / Т.П. Перунов, С.А. Хохлов, В.К. Смирнов, В.А. Шилов, Ю.В. Инатович. // Производство проката. -2008. -№ 9; -с. 20-24.
24. Конвей В.В., Максвел B.JL, Миллер B.JI. Теория расписаний. - М.: Наука, 1975.-360 с.
25. Вентцель Е.С. Исследование операций: задачи, принципы, методология. М.: Наука, 1980. 208 с.
26. Шульгин Г.М., Нечепоренко В.А., Шеремет В.А. и др. Двухручьевая прокатка-разделение арматурной стали на Криворожском металлургическом комбинате "Криворожсталь" //Производство проката, 1998. № 3. с. 12-17.
27. Чекмарев А.П., Побегайло Г.Г. Точная прокатка сортовых профилей. М.: Металлургия, 1968. 236 с.
28. Королев A.A. Конструкция и расчет машин и механизмов прокатных станов.- М.: Металлургия, 1985. 376 с.
29. Рудской А.И., Лунев В.А. Теория и технология прокатного производства: Учеб. пособие. - СПб.: Наука, 2005.
30. Агарков П.В., Коваленко В.В., Трунова Т.С. Влияние натяжения на размеры готового профиля. // Сборник "Точность прокатки" - Д.: Донбасс, 1969.
31. Чекмарев А.П., Мащковцев P.A. Износ прокатных валков. Металлургиздат, 1955. .
32. Влияние формы калибра на износ валков. / С.М. Буйневич, Г.А. Гладков, Ю.В. Полторапавло и др. // Сборник "Точность прокатки" - Д.: Донбасс, 1969.
33. Скороходов В.Н., Одесский П.Д., Рудченко A.B. Строительная сталь. - М.: Металлургиздат, 2002. - 624 с.
34. Высокопрочная арматурная сталь. / A.A. Кугушин, И.Г. Узлов, В.В. Калмыков, С.А. Мадатян, A.B. Ивченко. - М.: Металлургия, 1986.
35. Меськин B.C. Основы легирования стали. М.: Металлургиздат, 1959. 688 с.
36. Одесский П.Д., Ведяков И.И. Малоуглеродистые стали для металлических конструкций. М.: "Интермет Инжиниринг", 1999. 224 с.
37. Тылкин М.А., Большаков В.И., Одесский П.Д. Структура и свойства строительных сталей. М.: Металлургия, 1983. 287 с.
38. Metals Handbook, v.l. Metals Park, Ohio, 1972.
39. Каплан A.C. Стандартизация качественной стали. - M.: Металлургия, 1972. -391 с.
40. Минаев A.A. Совмещенные металлургические процессы: Монография. -Донецк: Технопарк ДонГТУ УНИТЕХ, 2008. - 552 с.
41. Производство проката из рессорно-пружинной стали. / В.Т. Жадан, Н.М. Воронцов, Ю.Е. Кулак и др. - М.: Металлургия, 1984.
42. Бернштейн M.JI. Прочность стали. - М.: Металлургия, 1974.
43. Кутателадзе С.С. Основы теории теплообмена. - М.: Наука, 1990.
44. Формирование температуры самоотпуска в некоторых арматурных сталях / Худик В.Т., Гунькин И.А., Костюченко М.И., Журавлев И.И. // Металлургическая и горнорудная промышленность. - 2004. - №3.
45. Технология термомеханического упрочнения стали / Капуткина JT.M., Трусов В.А., Прокошкина В.Г. и др. // Металловедение.-2000. - №2. - с.52-56.
46. Прогнозирование и стабилизация структуры и свойств термоупрочненной арматурной стали / Г.В.Левченко, С.А.Воробей, А.В.Ноговицын, И.А.Гунькин // Фундаментальные и прикладные проблемы черной металлургии. Сб.научн. трудов, Выпуск 7, ИЧМ НАНУ, Днепропетровск, 2004. с.138-144.
47. Трусов В.А., Соснин C.B., Зинкевич М.Б. Система для автоматизированного проектирования технологических процессов производства сортового проката с заданными показателями качества. - II International conference "Strategy of quality in industry and education". - Varna: Technical University of Varna, 2006. p. 350-354.
48. Соснин C.B. Исследование и совершенствование технологии производства мелкосортного проката из перлитных сталей с заданными показателями качества: диссертация к-та техн. наук. М., 2006.
49. Салтыков С.А. Стереометрическая металлография. - М.: Металлургия, 1976.-270 с.
50. Протодьяконов М.М., Тедер Р.И. Методика рационального планирования эксперимента. М.: Наука, 1970. - 76 с.
51. Применение полного факторного эксперимента при проведении исследований: метод, указания / сост. А.Н.Гайдадин, С.А.Ефремова; ВолгГТУ. -Волгоград, 2008. - 16 с.
52. Мастрюков Б.С. Теория, конструкция и расчеты металлургических печей. Т. 2. Расчеты металлургических печей. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Металлургия, 1986.-376 с.
53. Яворский В.А. Планирование научного эксперимента и обработка экспериментальных данных. - Долгопрудный: МФТИ, 2006.
54. Основы калибровки валков сортопрокатных станов: Учеб. пособие / В.Б. Шишко, В.А. Трусов, Н.А. Чиченев, В.Б. Крахт. - М.: МИСиС, 2003. - 103 с.
55. Trusov V.A., Zinkevich М.В. Development of the method of a multi-strand rolling deformation mode calculation. // XIII International Scientific Conference "New technologies and achievements in metallurgy and materials engineering", Czestochowa, 2012. - p. 537-545.
56. Трусов B.A., Зинкевич М.Б. Разработка метода расчета деформационного режима при сортовой прокатке // Сборник докладов Международной научно-технической конференции "Инновационные технологии обработки металлов давлением": - М. Изд. Дом МИСиС, 2011. с. 325-333.
57. Формоизменение металла при прокатке в двухручьевых разрезных калибрах / Г.П. Перунов, В.К. Смирнов, Ю.В. Инатович, В.В. Лиманкин // Производство проката. 2006. №6. С.8-10:
58. Трусов В.А., Зинкевич М.Б. Разработка метода расчета деформационного режима при сортовой прокатке // Производство проката. -2012. -№2. -с.7-11.
59. Тепловые процессы при обработке металов давлением. / Н.И. Яловой, М.А. Тылкин, П.И. Полухин и др. - М.: Высшая школа, 1973. - 630 с.
60. Патанкар. С. Численные методы решения задач теплообмена и динамики жидкости. М.: Энергоатомиздат, 1984. - 124 с.
61. Трусов В.А., Зинкевич М.Б., Новожилов И.С. Метод расчета температурного режима при сортовой прокатке // Известия вузов. Чёрная металлургия. - 2012.-№ 7 - с. 38-41.
62. Громов А.П. Теория обработки металлов давлением. - М.: Металлургия,
1978.
63. Кучеряев Б.В. Механика сплошных сред (теоретические основы обработки давлением композитных металлов с задачами и решениями, примерами и упражнениями): Учебник для вузов. - М.: МИСИС, 2006. - .604 с.
. 64. Расчет температурного поля металла при прямой прокатке слябов в черновой группе клетей широкополосного стана / А.И. Молчанов, С.Н. Коваль, Ю.Н. Радченко, В.А. Вехник. // Металлургическая теплотехника. Сборник научных трудов Национальной металлургической академии Украины. - Днепропетровск: Пороги, 2004. - С. 122 - 132.
65. Проектирование формоизменения металла при прокатке на сортовых прокатных станах: моногр./В.Б.Шишко, В.А.Трусов, Н.А.Чиченев.-М.: Изд.Дом МИСиС, 2012.-434 с.
66. Wang S.R., Tseng, А.А. Macro and Micro Modelling of Hot Rolling of Steel Coupled by a Micro Constitutive Relationship. // Iron and Steel Maker. -1996. -p. 49-61.
67. Mohanasundaram M.S. Modeling of transient thermomechanical phenomena and evolution of microstructure in hot rolling: a thesis presented in partial fulfillment of the requirements for the degree master of science.: Ohio, 1998.
68. Губинский В.И., Минаев A.H., Гончаров Ю.В. Уменьшение окалинообразования при производстве проката. - К.: "Технжа", 1981. - 135 с.
69. Ландау Л. Д., Лифшиц Е. М. Гидродинамика - Издание 5-е. - М., 2003. -
736 с.
70. Trusov V.A., Zinkevich М.В., Zinoviev A.V. Theoretical and an experimental research of the re-bar profiles cooling with forced rotation of a coolant. // XII International Scientific Conference "New technologies and achievements in metallurgy and materials engineering", Czestochowa, 2011. - p. 366-372.
71. Герман О.Ю. Разработка математической модели процесса продольной прокатки для технологического проектирования производства: диссертация канд. техн. наук. М., 2002. - 182 с.
72. Смирнов В.К., Шилов В.А., Инатович Ю.В. Калибровка прокатных валков. -М.: Металлургия, 1987. - 368 с.
73. Смирнов В.К., Шилов В.А., Инатович Ю.В. Калибровка прокатных валков. Учебное пособие для вузов. Издание 2-е переработанное и дополненное. -М.: Теплотехник, 2010. - 490 с.
74. Шишко В.Б., Трусов В.А., Чиченев Н.А. Основы калибровки валков сортовых прокатных станов. Учеб. пособие. - М.: Изд. Дом МИСиС, 2010. - 247 с.
75. Клименко В.М., Шульгин Г.М., Губайдулин В.Ф. и др. - Сортопрокатное производство: Науч.тр./УкрНИИмет. Харьков: УкрНИИмет, 1980, с.65-69.
76. Чуманов Ю.М., Шульгин Г.М., Губайдулин В.Ф., Морозов В.П. -Производство толстолистовой стали: Науч.тр./ДонНИИчермет. М.: Металлургия, 1979, №4, с. 47-50.
77. Сортовые профили проката. Справочник. / В.В. Лимпицкий, И.П. Шулаев, И.С. Тришевский и др. - М.: Металлургия, 1981.
78. Литовченко Н.В. Сортовые профили проката. - М.: Металлургия, 1990.
79. Машины и агрегаты металлургических заводов. / А.И. Целиков, П.И. Полухин, В.М. Гребеник и др. - М.: Металлургия, 1988.
80. Hougardy, Н.Р.; Letter, U.: Stahl und Eisen 116, No 4 (1996), S. 109-113.
81. Kern, A.: Habilitation, TU Berlin (1996).
82. Fredriksson, H.: Mat. Sci. and Techn. 6. No. 9 (1990), S. 811-817.
83. Atkinson H.V.: Acta Met. 36, No. 3 (1988), s. 469-491.
84. Brickenkamp, W.: Rekristallisation metallischer Werkstoffe, DGM-Verlag Oberursel (1984), S. 83-100.
85. Sahni, P.S.; Srolovitz, D.J.; Grest G.S.; Anderson, M.P.: Phys. Rev. Lett. 50, (1983), S. 263.
86. Srolovitz, D.J.; Anderson, M.P.; Sahni, P.S.; Grest G.S.: Acta Met. 32. (1984), S. 739.
87. Siciliano, F., Joñas, J.J.; Metallurgical and Materials Transactions 31A (2000), S. 511-530.
88. Sun, W. P.; Hambolt, E.B.: ISIJ International 37 No 10 (1997), S. 1000-1009.
. 89. Hodgson, P.D.: Journal of Materials Processing Technology 60 (1996), S. 27-33.
М.Б. Зинкевич, И.В. Смарыгина, А.В. Зиновьев // Труды восьмого конгресса прокатчиков, Магнитогорск, 2010. - с. 431-436.
103. Исследование влияния параметров горячей прокатки на формирование структуры низкоуглеродистых марок сталей. / В.А. Трусов, А.В. Зиновьев, И.В. Смарыгина, М.Б. Зинкевич. // Труды VI Международной научно-практической конференции "Научно-технический прогресс в металлургии", Темиртау, 2011. - с. 287-292.
104. Experimental researches of the technology of high-tensile re-bar profiles production with the set complex of mechanical properties. // Trusov V.A., Zinkevich M.B. and others. // XI International Scientific Conference "New technologies and achievements in metallurgy and materials engineering", Czestochowa, 2010. - p. 99-105.
105. Патент на полезную модель № 122047 (РФ), В21В 43/10 Установка ускоренного охлаждения сортового проката / В.А. Трусов, М.Б. Зинкевич, И.С. Новожилов // Б.И. 2012. №32.
106. Попов А. А., Попова JI.E. Изотермические и термокинетические диаграммы распада переохлажденного аустенита. Справочник термиста. - М.: Металлургия, 1965. - 493 с.
107. Трусов В.А., Зинкевич М. Б. Ускоренное охлаждение сортового проката с принудительным вращением охладителя. // Черные металлы. - 2012. - №7. -с.10-14.
108. Badania eksperymentalne nad technologia produkcji wysoko wytrzymalych pretow о zmiennym przekroju ze stali niskoweglowej dla konstrukcji zelbetonowych. / V.A. Trusov, M.B. Zinkevich, H. Dyja, A. Kawalek. // Hutnik. Wiadomosci Hutnicze. -2011,-№5.-p. 433-436.
109. Трусов В.А., Зинкевич М.Б. Исследование технологии производства периодических профилей для железобетонных конструкций из низкоуглеродистой стали по различным классам прочности. // Труды VI Международной научно-практической . конференции "Научно-технический прогресс в металлургии", Темиртау, 2011. - с. 298-304.
©
ANNO 1**2
А К С
U
SABIEDRiBA
LIEPÄJAS METALURGS
Vienotais reg. Nr. LV40003014197 Bilvibas lela 9 3, Liepäja, Latvija, LV- 3401 Tälr: +371 (734 5 5 921,1 akss- +371 63455044, L-pastv ImOmetalurgs Iv
, ««■КЛРЧ'А,
Главный инженер A/f/ЛшШтяс Металургс"
/ "Э.Купшис
1 >\и
<v>.
< 2013 года
АКТ
/
/
внедрения технологии ТМО арматурных профилей №12, №14 и №16 с продольным делением раската в потоке стана 350/250 АО "Лиепаяс Металургс"
В результате выполнения диссертационной работы аспирантом кафедры ПДСС НИТУ "МИСиС" Зинкевичем Максимом Борисовичем разработана технология прокатки и последеформационного ускоренного охлаждения мелкосортных арматурных профилей из углеродистой и экономнолегированной стали, которая передана на завод "Лиепаяс Металургс".
Особенности технологии заключаются в последовательном формировании двухручьевого раската специальной формы из подката квадратного сечения, продольного деления в специальном устройстве и последеформационном ускоренном охлаждении профилей в оригинальной установке. Разработанная технология ТМО, при производстве арматурного проката периодического профиля №12, №14 и №16, обеспечивает повышение производительности стана 350/250 на 35%, комплекса прочностных характеристик на 15-30% (до сто,2 > 600 Н/мм2 и ств > 740 Н/мм2) при достаточном уровне пластичности. При этом гарантировано удовлетворяющих требованиям российских - ГОСТ Р 52544-2006, СТО АСЧМ 7-93 и международного - DIN 4882009 стандартов. Снижение себестоимости готовой продукции при производстве профилей №12 и №14 составляет 0,19 лат/т, при прокатке профиля №16 - 2,23 лат/т. Расчет экономического эффекта прилагается.
На момент подписания акта 1 руб. = 0,0174 лат (1 лат = 57,4713 руб.) по курсу ЦБ Латвии.
От НИТУ "МИСиС' Научный
руководитель работы проф., д.т.н.
Трусов В.А.
Ответственный исполнитель работы, аспирант кафедры, ПДСС
Заведующий кафедрой ПДСС проф., доктор^Тнйкене!
/
к
Кавалла Р.
От АО "Лиепаяс Металургс'
Начальник технического отдела
Зам. начальника сортопрокатного цеха
/
Jjs~ Яковенко B.B.
Ж
аграбс С.
•инкевич М.Б.
Руководите^к^-вудела качества
Старший калибровщик
161
/А
Василевич И.С.
аранов Н.В.
Обратите внимание, представленные выше научные тексты размещены для ознакомления и получены посредством распознавания оригинальных текстов диссертаций (OCR). В связи с чем, в них могут содержаться ошибки, связанные с несовершенством алгоритмов распознавания. В PDF файлах диссертаций и авторефератов, которые мы доставляем, подобных ошибок нет.