Исследование технологических режимов прокатки катанки с целью расширения сортамента тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.16.05, кандидат технических наук Колясов, Дмитрий Владимирович

• Колясов, Дмитрий Владимирович
• кандидат технических наук
• 2006

Оглавление диссертации кандидат технических наук Колясов, Дмитрий Владимирович

Введение.

1. МЕТОДЫ РАСЧЕТА ПОКАЗАТЕЛЕЙ ФОРМОИЗМЕНЕНИЯ И ЭНЕРГОСИЛОВЫХ ПАРАМЕТРОВ ПРИ СОРТОВОЙ ПРОКАТКЕ.

1.1. Методы определения показателей формоизменения при прокатке в калибрах.

1.2. Основные положения структурно-матричного подхода.

1.3. Современные требования к адаптивным моделям.

1.4. Основные подходы к определению энергосиловых параметров.

1.5. Постановка целей и задач исследования.

2. РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ДЛЯ ПРОВОЛОЧНЫХ СТАНОВ С ДВУХ- И ТРЕХВАЖОВЫМИ КАЛИБРАМИ.

2.1. Принципы моделирования.

2.1.1. Расчет показателей формоизменения при прокатке в калибрах.

2.1.2. Ограничения и сфера применения разработанных методик.

2.1.3. Сопротивление деформации при прокате в калибрах.

2.1.4. Температурный режим при прокате в калибрах.

2.2. Разработка программного обеспечения.

2.3. Алгоритмы программы.

2.4. Инструкция по работе с программным продуктом 'Т)ег

§".

2.5. Выводы по главе.

3. МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОКАТКИ КАТАНКИ НА ПРОВОЛОЧНЫХ СТАНАХ ПРИ РАСШИРЕНИИ МАРОЧНОГО И РАЗМЕРНОГО СОРТАМЕНТА.

3.1. Определение технологических возможностей стана 300 №3 ОАО «ММК».

3.2. Исследование технологических возможностей стана 250 №2 ОАО «ММК».

3.3. Выводы по главе.

4. РАЗРАБОТКА МЕТОДИК И ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ, ОБЕСПЕЧИВАЮЩЕГО РАЦИОНАЛЬНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ВАЛКОВЫХ ШАЙБ.

4.1. Адаптация структурно-матричной модели формоизменения к условиям стана 300№3 ОАО «ММК».

4.2. Разработка математической модели описания и учета износа валковых шайб.

4.3. Определение рациональной последовательности перехода валковых шайб по мере их службы по позициям клетей и профилеразмерам.

4.4. Принцип перемещения шайб (клетей) на предыдущую позицию.

4.4.1. Блок клетей «500».

4.4.2. Блок клетей «370».

4.4.3. Блок клетей «290».

4.5. Планирование программы прокатки от малых сечений к большим

4.6. Применение клетей различных типов с использованием шайб большего диаметра.

4.7. Выводы по главе.

Выводы о работе.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Исследование технологических режимов прокатки катанки с целью расширения сортамента»

Современное прокатное производство, наряду с ростом производительности, требует одновременного освоения новых видов продукции и улучшения качества выпускаемой продукции. Конкурентоспособность проката характеризуется качеством непосредственно продукции и технологического процесса производства.

Наряду с новыми технологическими схемами современных станов на ряде металлургических предприятий вынуждены работать устаревшие станы, с необходимостью обеспечивать при этом требуемый уровень качества продукции и широкий марочный и типоразмерный сортамент. В противном случае, сортовые и проволочные станы, не адаптированные к современным требованиям, неизбежно консервируются или демонтируются, теряя традиционные рынки сбыта продукции.

В качестве одного из малобюджетных вариантов улучшения качества продукции (помимо совершенствования систем управления, методов контроля производимой продукции и других аспектов контроля качества) можно рассматривать совершенствование технологии производства.

При этом важнейшими вопросами совершенствования технологии для проволочных станов с двух- и многовалковыми калибрами являются расширение сортамента на основе технологических возможностей калибровок валков и оборудования, совершенствование режимов прокатки и практики эксплуатации калибровки, особенно при использовании дорогостоящих прокатных шайб в клетях с многовалковыми калибрами.

Решение этих вопросов во многом зависит от соответствующих математических моделей, поэтому разработка и применение таких моделей в условиях проволочных станов для повышения эффективности производства бунтового круглого проката и катанки является актуальным.

Целью работы является расширение сортамента проволочных станов на основе математического моделирования и совершенствования технологических режимов прокатки катанки, а также эксплуатации калибровок.

Для достижения указанной цели были сформулированы следующие основные задачи диссертационной работы:

- создание универсальной математической модели проволочных станов, учитывающей особенности прокатки в двух- и трехвалковых калибрах;

- обоснование возможных эффективных технологических схем производства профилей простой формы на основе методик расчета показателей формоизменения и энергосиловых параметров;

- совершенствование действующих технологических режимов прокатки и практики эксплуатации калибровки.

Диссертация изложена на 106 страницах (не включая приложения) машинописного текста, содержит 17 таблиц, 43 рисунка и состоит из введения, 4 глав, заключения и 3 приложений. Библиографический список включает 102 наименования.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Колясов, Дмитрий Владимирович, 2006 год

1. Метц Н. Горячая прокатка и калибровка валков М. Металлургиздат, 1937.

2. Павлов И.М, Теория прокатки. Лепипград. Изд. КУБУЧ, 1934. 366с.

3. Целиков А.И. Влияние внешиих зон на уширение и распределение скоростей и напряжении по ширине прокатываемой полосы. В сб. «Проблемы металлургии» М, Изд-во АН СССР, 1953.

4. Целиков А.И. Основы теории прокатки. М, «Металлургия», 1965.

5. Тарновский И.Я., Поздеев А.А. Проблемы механики очага деформации при прокатке Труды конференции «Технический прогресс в технологии прокатного производства», Свердловск, 1960.

6. Тарновский И.Я. Распределение уширения по длине очага деформации. В сб. Уральского политехнического института «Расчет и конструирование заводского оборудования», вып. 48. М. Свердловск, Машгиз, 1953.

7. Тарновский И.Я. Формоизменение при пластической обработке металлов М., Металлургиздат, 1954.

8. Чекмарев А.П., Фирсов П.В. Уширение при прокатке углом захвата больше угла трения. Иаучные труды института черной металлургии АП УССР, «Прокатное производство», вып. 1, Днепропетровск, Изд-во АН УССР, 1957.

9. Старченко Д.И. Теоретическое исследование уширения при прокатке с нормальными и сверхвысокими обжатиями. В сб. трудов Ждановского металтургического института, вып.

10. Харьков, Металлургиздат, 1960.

11. Старченко Д.И. Уширение при прокатке на блюминге. «Сталь»,1954, J b 1. V

12. Клименко В.И. Формулы для определения уширения в прямоугольных калибрах. В сб. «Научные труды института черной металлургии». Киев, Издво АН УССР, 1957.

13. Калинин В.П. Метод определения продольной и поперечной деформации, среднего давления и коэффициента трения при горячей прокатке с натяжением по аналитическому выражению удельного давления. В сб. «Теория прокатки». М., Металлургиздат, 1962. 98

14. Голубев Г.М. Распределение пластической деформации. «Теория и практика металлургии», 1937, 1.

15. Северденко В.П., Леус И.С. Коэффициент трения при холодной прокатке тонкой полосы В сб. физ. техн. института АН БССР «Пластичность и обработка металлов давлением» Минск, «Наука и техника», 1966.

16. Северденко В.П. Теория обработки металлов давлением Минск, «Высшая школа», 1966.

17. Бахтинов В.Б. Технология прокатного производства. М Металлургия, 1983.-488с.

18. Бахтинов Б.П. Некоторые вопросы теории прокатки. «Сталь», 1946,. J 2 4 V 5.

19. Гришков А.И. Исследование уширения при прокатке в гладких валках. В сб. трудов МВТУ им. Баумана «Нрокатные станы и технология прокатки», вып. 84. М., Машгиз, 1958.

20. Чижиков Ю.М. Закономерности уширения при прокатке и анализы формул для его определения. «Сталь», 1948, 11.

21. Чижиков Ю.М. Логарифмические формулы для уширения при прокатке В сб. «Обработка металлов давлением», вып 3. М., Металлургиздат, 1954.

22. Чижиков Ю.М. Моделирование процесса прокатки М, Металлургиздат, 1963.

23. Полухин Н.И. Анализ уширения при прокатке. «Сталь», 1947, №7.

24. Губкин Н. Пластическая деформация металлов. Т. I III. М., Металлургиздат, 1961.

25. Зибель Э. Обработка металлов в пластическом состоянии. М., ОНТИ, 1934.

26. Бахтинов Б.П., Штернов М.М. Калибровка прокатных валков. М.: Металлургиздат, 1953.780 с. 99

27. Зарощинский М.Л. Исследование уширения при прокатке. «Сталь», 1949, №11.

28. Смирнов B.C., Богоявленский К.И., Павлов Н.Н. Калибровка прокатных валков по методу соответственной полосы. М Металлургиздат, 1953.328 с.

29. Мутьев М.С. Калибровка черновых валков. М.: «Металлургия», 1964. 191 с.

30. Врацкий М.В. Калибровка подготовительных линий М.: Металлургиздат, 1941.346 с.

31. Синельников Ю.И. Определение контактной площади при прокатке в простых и фасонных калибрах Известия ВУЗов. Черная металлургия. 1969.-№4.-С.80-87.

32. Синельников Ю.И. Теория расчета параметров очага деформации методом статических моментов Известия ВУЗов. Черная металлургия. 1976.-№4.-С.120-123.

33. Минкин А.В. Расчет систем вытяжных калибров М.: Металлургия, 1989. -207с.

34. Березкин В.Г. Формоизменение при обработке металлов давлением М.: Машиностроение, 1973.- 152с.

35. Губкин С И Теория обработки металлов давлением М., Металлургиздат, 1947.

36. Головин А.Ф. Прокатка. Ч. 1. М., Металлургиздат, 1933.

37. Шарапин Е.Ф. Элементы теории обработки металлов давлением М., Металтургиздат, 1961.

38. Шадрин В.А. Инженерные методы расчетов деформации металла при прокатке //М.: Металлургия, 1973. 110 с.

39. Смирнов В.К., Шилов Ю.А., Инатович Ю.В. Калибровка прокатных валков М.: Металлургия, 1987. 368с. 100

40. Смирнов В.К., Шилов В.А., Литвинов К.И. Деформации и усилия в калибрах простой формы М.: Металлургия, 1982.144 с.

41. Соколовский В.В. Теория пластичности М.: Высшая школа, 1965. 608 с.

42. Колмогоров В.Л. Механика обработки металлов давлением М.: Металлургия, 1968. 684 с. 45. Гун Г.Я. Теоретические основы обработки металлов давлением М.: Машиностроение, 1980.450 с.

43. Тарновский И.Я., Поздеев А.А., Ганаго О.А. и др. Теория обработки металлов давлением М.: Металтургиздат, 1963. 668 с.

44. Берковский B.C., Жадан В.Т., Шишко В.Б. Аналитическое описание формы калибров Сб. научн. тр. МИСиС. 1979. Вып. 118. 13-18.

45. Жадан В.Т., Берковский B.C., Брюхов А.Н. Математическая модель процесса формоизменения при прокатке сортовых профилей Изв. вузов. Черная металлургия. 1978. №11. 25-27.

46. Чумаченко Е.Н., Машкова Н.Н., Тулупов А. и др.Применение конечноэлементного анализа к процессу прокатки в калибрах Вестник машиностроения. 1998. №3. 556-563.

47. Чумаченко Е.Н., Машкова Н.Н., Чередников В.А. и др. Моделирование процесса прокатки в калибрах Изв. вузов. Черная металлургия. 1996. №11. 37-42.

48. Заверюха В.Н., Салганик В.М., Румянцев М.И. Решение задач теории пластичности методом тонких сечений и методом конечных элементов. Уч. пособие. Свердловск; Изд. УПИ, 1986. 58с.

49. Воронцов А.Л. О целесообразности использования метода конечных элементов на примере учета прочностной неоднородности материала в расчетах процессов обработки давлением Производство проката. 2002. №2. 5-9. 101

51. Тулупов А., Тулупов О.Н. Матрично-статистическая модель формоизменения //МГМИ, Магнитогорск, 1988. Деп. в ин-те Черметинформация.

52. Тулупов А. Разработка математической модели формоизменения металла в вытяжных калибрах на базе векторно-матричного способа представления процесса// Краевые задачи. Межвуз. сб. научн. Трудов. Пермь, 1988.

53. Мельцер В.В., Пышенков И.А. Матричный метод расчета профилирования валков станов кварто Изв. вузов. Черная металлургия. 1965. .№10. 94-100.

54. Тулупов А., Заверюха В.Н. Матричный способ представления профилей и формоизменения металла в процессах обработки металлов давлением Изв. вузов. Черная металлургия. 1989. №9. 62-65.

55. Поляков М.Г., Никифоров Б.А., Гун Г.С. Деформация металла в многовалковых калибрах. М Металлургия, 1979. 240 с.

56. Чекмарев А.П., Борисенко Г.П., Горбанев А.А., Колосов Б.И. Уширение металла при прокатке в трехвалковых калибрах Изв. вузов. Черная металлургия. 1972. №11. 80-83.

57. Минкин А.В., Ласкин А.В. Расчеткалибровки трехвалковых проволочных блоков Черная металлургия: Бюл. ПТИ. 1973. №12. С45-48.

58. Бояршинов М.И., Поляков М.Г., Пацекин П.П. Применение многовалковых калибров при обработке металлов давлением Обработка металлов давлением. Свердловск: Металлургиздат, 1962. 5-21. 102

59. Выдрин В.Н., Барков Л.А., Соловьев А.В. Геометрия прокатки в многовалковых калибрах Изв. вузов. Черная металлургия. 1970. №6. 8794.

60. Прокатка малопластичных металлов с многосторонним обжатием Барков Л.А., Выдрин В.Н., Пастухов В.В. и др. Челябинск, 1988. 304с.

61. Зарощинский М.Л. Исследование уширения при прокатке «Сталь», 1949, 1 1

62. Головин А.Ф. Прокатка. Ч. 1. М., Металлургиздат, 1933.

63. Губкин С И Теория обработки металлов давлением. М., Металлургиздат, 1947.

64. Целиков А.И. Теория расчета усилий в прокатных станах. М.: Металлургиздат, 1962.495 с.

65. Протасов А.А Калибровка прокатных валков. М.: Металлургиздат, 1963.330 с.

66. Чекмарев А.П., Нефедов А.А., Николаев В.А. Теория продольной прокатки. Харьков: Изд. Харьковского университета, 1965. 212с.

67. Грудев А.Н. Теория прокатки. М.: Металлургия, 1988.240 с.

68. Королев А.А. Механическое оборудование прокатных цехов. М.: Металлургия, 1975. 548с.

69. Хофф X., Даль Т. Прокатка и калибровка.- М.: Металлургиздат, 1957.

70. Цоухар Г. Силовые воздействия при прокатке в вытяжных калибрах. М.: Металлургиздат, 1963.-208с.

71. Основы прокатки. М.: Металлургия, 1967.- 582 с.

72. Зибель Э. Обработка металлов в пластическом состоянии. М., ОНТИ, 1934.

73. Смирнов В.К., Шилов Ю.А., Инатович Ю.В. Калибровка прокатных валков. М.: Металлургия, 1987. 368с. 103

74. Тулупов О.Н., Колясов Д.В., Левандовский А. Разработка и использование компьютерной модели сортового стана с целью повышения точности прокатки Материалы 62-й научно-технической конференции по итогам научно-исследовательских работ за 2002-2003 гг.: Сб. докладов. T.l/Под ред. ГунаГ.С.-Магнитогорск, 2003.-С.14-17.

75. Тулупов О.Н., Колясов Д.В., Моллер А.Б., Арцибашев В.В., Симаков Ю.В., Завьялов А.А. Структурно-матричный подход и его приложения при моделировании процессов сортовой прокатки Фазовые и структурные превращения в сталях. Сб. науч. тр., вын.З -Магнитогорск: ОАО ММК, ИТЦ АУСФЕРР, 2003.С. 497-509.

76. Тулупов О.Н., Моллер А.Б., Колясов Д.В., Поляков М.Г., Логинов А.В. Симаков Ю.В., Левандовский А. Повые решения в моделировании процессов сортовой прокатки на основе структурно-матричного подхода и его приложений Производство проката. №7.2004. 19-26.

77. Сивак Б.А., Колясов Д.В., Левандовский А., Тулупов О.Н., Райков Ю.П. Разработка программного обеспечения для моделирования процесса сортовой прокатки Оборудование. Технический альманах. JV22. 2006 36-39.

78. Третьяков А.В., Зюзин В.И. Механические свойства металлов и сплавов при обработке давлением. М., «Металлургия», 1973. 224 с. с ил.

79. Андреюк Л.В., Тюленев Г.Г. «Сталь», 1972, 9, с. 825-828.

80. Медведев Г.А., Денисов П.И., Медведев А.Г. Метод расчета температуры металла при горячей прокатке листов и полос: Учебное пособие. Свердловск: УПИ, 1981.56 с. 104

81. Колясов Д.В., Левандовский А. Взаимосвязь факторов процесса формоизменения сталей в калибрах Молодежь. Наука. Будущее: Сб. науч. тр. студентов Под ред. Л. В. Радионовой. Магнитогорск: МГТУ, 2003. 4-5. 89. А.И.Целиков, А.Д.Томленов, В.И.Зюзин и др. Теория прокатки: Справочник М.: Металлургия, 1982.- 335 с.

82. Колясов Д.В. Разработка и использование математической модели сортового стана с целью решения задач повышения точности размеров катанки Создание и внедрение корпоративных информационных систем (КИС) на промышленных предприятиях РФ: Сб. тр. Всерос. науч.-технич. конференции (25-26 октября 2005 г.).-Вып.1 Под ред. Девятова Д.Х. Магнитогорск, 2005.-С.164-167.

83. Тулупов О.Н., Моллер А.Б., Колясов Д.В., Кинзин Д.И., Симаков Ю.В., Величкин В.В. Использование структурно-матричной модели для прогнозирования энергозатрат при прокатке катанки из различных марок стали на проволочном стане с трёхвалковыми калибрами. Современная металлургия начала нового тысячелетия. Сборник научных трудов. Липецк, ЛГТУ,2001г.с.81-83.

84. Тулупов О.П., Моллер А.Б., Колясов Д.В., Кинзин Д.И., Симаков Ю.В., Завьялов А.А. Моделирование технологических возможностей стана 300 №.3 ОАО "ММК" и рационального использования валковых шайб при прокатке катанки из широкого марочного сортамента сталей. Моделирование и развитие процессов ОМД: Межрегиональный сборник научных Магнитогорск, МГТУ, 2002 г., с 208-213.

85. Тулупов О.П., Моллер А.Б., Колясов Д.В., Поляков М.Г., Симаков Ю.В., Завьялов А.А. О моделировании термо-механической обработки и влияния легирующих элементов на формоизменение металла при сортовой прокатке с 105 трудов.

86. Колясов Д.В. Опыт моделирования технологических режимов прокатки катанки с целью расширения сортамента проволочного стана Моделирование и развитие технологических Магнитогорск: МГТУ, 2004.-С.58-62. процессов: Сб. науч. тр.-

87. Колясов Д.В., Кобзева Е.С.Моделирование прокатки катанки на проволочных станах при расширении марочного и размерного сортамента Тезисы докладов международной научно-технической конференции молодых специалистов, ОАО "ММК" ОАО "ММК".-Магнитогорск,2004.С.37-39.

88. Райков Ю.Н., Сивак Б.А., Колясов Д.В. Совершенствование прокатки катанки Заготовительные производства в машиностроении. 2006 г. 10. с 32-35.

89. Тулупов А., Тулупов О.Н., Моллер А.Б. Моделирование влияния износа калибров на формоизменение при сортовой прокатке с использованием векторно-матричного подхода. МГМИ. -Магнитогорск. 94. Деп. в ВИНИТИ. N2551-B94.

90. Эффективность деформации сортовых профилей А. Тулупов., Г.С. Гун., В.Д. Онискив и др.-.: Металлургия, 1990 280 с.

91. Тулупов О.Н., Ратников В.Ф., Тулупов А., Евтеев Е.А. Адаптивные матричные модели настройки сортовых станов- Магнитогорск: -1997. 92 с.

92. Филипов Н. Настройка прокатных станов -М.: Металлургиздат, 1951 136с. 101. А.Н.Чекмарев, Р.А.Машковцев. Износ прокатных валков. М.: Металлургиздат, 1955. 148с.

93. Воронцов Н.М., Жадан В.Т., Шнееров Б.Я. и др. Эксплуатация валков обжимных и сортовых станов -М.: Металлургия. 1973. -288 с. 106