Исследование влияния на точность мелкосортной прокатки технологических параметров процесса и технических характеристик клетей тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.02.09, кандидат технических наук Нелюбин, Сергей Анатольевич

• Нелюбин, Сергей Анатольевич
• кандидат технических наук
• 2010

Оглавление диссертации кандидат технических наук Нелюбин, Сергей Анатольевич

ВВЕДЕНИЕ.

Глава 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ

ИССЛЕДОВАНИЯ.

1.1. Технологические факторы, влияющие на общее поле разброса размеров мелкосортной круглой стали.

1.2. Конструкции и технические характеристики прокатных клетей мелкосортных станов.

Глава 2. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ТОЧНОСТИ

МЕЛКОСОРТНОЙ ПРОКАТКИ НА СТАНЕ 280-2 ОМЗ.

2.1. Влияние осевых сдвигов полосы на поле разброса размеров круглой стали

2.2. Влияние осевых сдвигов полосы на овальность сечения круглой стали

2.3. Оценка неравномерности износа чистового калибра при прокатке круглой стали.

2.4. Выводы по главе.

Глава 3. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ

ПРОКАТКИ НА ОБЩЕЕ ПОЛЕ РАЗБРОСА РАЗМЕРОВ.

3.1. Расчёт температуры металла.

3.1.1. Двухмерная задача теплопроводности.

3.1.2. Температурное поле металла с различными условиями теплоотдачи по периметру сечения металла.

3.1.3. Температурное поле металла в очаге деформации.

3.1.4. Теплоотдача для различных условий охлаждения.

3.2. Сопротивление металла при горячей деформации.

3.3. Параметры процесса мелкосортной прокатки на стане 280-2 ОМЗ.

3.4. Выводы по главе.

Глава 4. РАЗРАБОТКА РЕКОМЕНДАЦИЙ ПО ПОВЫШЕНИЮ ТОЧНОСТИ

МЕЖОСОРТНОЙ КРУГЛОЙ СТАЛИ.

Глава 5. РАЗРАБОТКА КОНСТРУКЦИИ БЕССТАНИННОЙ КЛЕТИ

ПОВЫШЕННОЙ ЖЕСТКОСТИ «280».

5.1. Конструкция бесстанинной клети повышенной жесткости.

5.2. Экспериментальное исследование жесткости разработанной прокатной клети.

5.3. Погрешность осреднения опытных данных.

5.3. Выводы по главе.

Глава 6. ПРОМЫШЛЕННЫЕ ИСПЫТАНИЯ И ВНЕДРЕНИЕ

РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЯ НА СТАНЕ 280-2 ОМЗ.

6.1. Исследование точности проката круглой стали на стане 280-2.

6.1.1. Методика проведения исследований.

6.1.2. Исследование точности проката круглой стали на стане 280-2 при прокате разных марок стали.

6.2. Исследование износа чистового калибра на стане 280-2 ОМЗ.

6.2.1. Методика проведения исследований.

6.2.2. Определение биения и выработки калибра при прокате круглой стали 0 16.

6.2.3. Определение биения и выработки калибра при прокате круглой стали 0 20.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Исследование влияния на точность мелкосортной прокатки технологических параметров процесса и технических характеристик клетей»

В настоящее время одним из главных направлений развития прокатного производства является сокращение затрат и повышение качества продукции.

В период с 1990 по 2000 г.г. прокатное производство российских, предприятий имело значительный износ основных фондов, что в совокупности с устаревшими технологиями выплавки и разливки стали приводило к повышенному расходу сырья, материалов, энергоносителей и делало продукцию неконкурентоспособной. Начиная с 2000 г. на крупных металлургических комбинатах были приняты комплексные программы технического перевооружения, которые предполагали ликвидацию существующих мощностей и строительство новых участков, как правило, с привлечением зарубежных производителей в качестве проектировщиков и поставщиков оборудования.

Проведение частичной модернизации действующего оборудования, как правило затрудняет поиск приемлемых решений, при этом должна быть решена задача повышения точности проката, как одна из составляющих параметров качества и снижения материалоемкости и затрат при дальнейшей переработке металлопроката.

Решение данной проблемы требует дальнейшего развития теоретических основ точности мелкосортной прокатки в направлении более полной оценки комплексного влияния технологических параметров процесса прокатки и технических характеристик прокатных клетей. К таким объектам относится линейный мелкосортный прокатный стан 280-2 Омутнинского металлургического завода, построенный в 1961 г.

В работе предложены аналитические зависимости прогнозирования общего поля разброса размеров и овальности круглой стали от технологических параметров процесса и технических характеристик клетей. Приведены результаты исследования влияния температуры прокатки на общее поле разброса размеров с учетом технологических параметров процесса и технических характеристик клетей.

Разработаны методики по настройке калибров чистовых клетей и выбору основных технических характеристик с учетом требуемой точности мелкосортной прокатки круглой стали.

Предложены рекомендации по конструированию основных узлов прокатных клетей, воспринимающих вертикальное и осевое усилия прокатки, а также реализующих возможность точного регулировании межвалкового зазора и осевой настройки и фиксации положения прокатных валков, создающих необходимую конфигурацию чистового и предчистового калибров.

Приводятся материалы по разработке, экспериментальному исследованию и внедрению клетей чистовой группы, реализующих разработанные рекомендации в условиях прокатки мелкосортной стали на стане «280-2» Омутнинского металлургического завода.

Отражены результаты исследования точности прокатки круглой стали на стане «280-2» ОМЗ до и после внедрения разработанных рекомендаций.

Работа выполнена на кафедре "Машины и технология обработки металлов давлением" Ижевского государственного технического университета. Исследования проводились на стане «280-2» Омутнинского металлургического завода.

Заключение диссертации по теме «Технологии и машины обработки давлением», Нелюбин, Сергей Анатольевич

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Разработаны аналитические зависимости влияния на общее поле разброса размеров и овальность круглой стали осевых сдвигов валков, полей разброса размеров по высоте и ширине профиля, настройки калибра, а также его конфигурации и характера износа.

2. Показана взаимосвязь полей разброса по «плечам» и высоте профиля. Величина суммарного поля разброса по плечам и высоте профиля при осевых сдвигах валков 0,2. 0,4 мм может достигать 50-80% от поля допуска обычной точности

3. Установлено, что в условиях прокатки мелкосортной круглой стали па поле разброса по «плечам» профиля основное влияние оказывает величина зазоров в осевых опорах валков, которая для прокатки в поле допусков повышенной точности не должна превышать 0,1мм

4. Установлено, что изменение температуры прокатки не приводит к значительным колебаниям усилия прокатки в предчистовой и чистовой клети (усилие прокатки не превышает 5-1 Отн), поэтому необходимо обеспечить высокую вертикальную жесткость клетей в этом диапазоне усилий за счет предварительного вертикального нагружения валков клети.

5. Выработаны рекомендации по настройке калибров чистовых клетей и выбору основных характеристик клетей в зависимости от требуемой точности прокатки и допустимой овальности круглой стали. Установлено, что достаточная вертикальная жесткость чистовых клетей 400 кН/мм , а зазоры в осевых опорах валков должны находится в пределах 0,05.0,01 мм.

6. Разработана конструкция бесстанинных прокатных клетей, позволяющая реализовывать рекомендации по величине вертикальной жесткости и допустимой величине зазоров в осевых опорах валков.

7. Выработанные рекомендации и разработанные бесстанинные клети внедрены в производство в условиях прокатки мешсосортной стали на стане «280-2» ОМЗ

8. Проведены экспериментальные исследования влияния внедрения выработанных рекомендаций и бесстанинных клетей на точность прокатки круглой стали на стане «280-2» ОМЗ, подтвердившие возможность прокатки круглой стали в суженном до ±0,15 мм поле допусков.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Нелюбин, Сергей Анатольевич, 2010 год

1. Александров П.Л., Волобуев В.И., Штернов М.М. Пути повышения точности проката // Металлургическая и горнорудная промышленность. Научно-технический сборник,- I960.- № 1.

2. Андреюк Л.В., Тюленев Г.Г., Прицкер Б.С. Аналитическая зависимость сопротивления деформации сталей и сплавов от их химического состава. // Сталь. 1972. - № 6. - С. 522-523.

3. Анурьев В,И. Справочник конструктора-машиностроителя. В Зт., Изд. 8-е перераб. и доп. Под ред. И.Н. Жестковой -М.: Машиностроение, 2001.

4. Ассер Я.Е. и др. Настройка непрерывных проволочных и мелкосортных станов. -М.: Металлургия, 1966.-109 с, ил.

5. Бурлачков Ю.П., Калинин В.П., Кирилин Н.М. Создание рабочих клетей сортовых станов с безлюфтовой установкой валков // Труды ВНИИМЕТМАШ.- 1973.-№36.

6. Бурлачков Ю.П. Создание, исследование и внедрение рабочих клетей новой конструкции для прокатки сортовых профилей повышенной точности: Дисс. канд. техн. наук.- М., 1976.

7. Бейзельман Р.Д., Ципкин В.В. Подшипники качения. Справочник, изд. 6-е перераб. и доп. М.: Машиностроение, 1975.

8. Выдрин В.Н., Косовский П.А., Амосов П.Н. Метод определения износа прокатных валков // Заводская лаборатория.- 1958.- № 1.

9. Выдрин В.Н., Дукмасов В.Г. и др. Исследование жесткости сортовых прокатных клетей // Сб. науч. тр. Челябинского политехнического института, № 130. Челябинск: 1974.

10. Выдрин В.Н. Динамика прокатных станов.- М.-Л.:Металлургиздат, 1960.-307 с, ил.

11. Вудкок Р., Вильяме Е. Жесткость прокатных клетей // Технический прогресс в прокатном производстве. -М.: Металлургия, 1968.

12. Галатов Н.С., Теряев В.А., Гетманец В.В. и др. Технологические факторы, влияющие на процесс непрерывной прокатки // Прокатное производство. М.: Металлургия, 1967. -Т.22.- С. 166177.

13. Годуков М.К., Рябенький B.C. Разностные схемы. М.: Наука, 1977. - 439 С.

14. Губарь E.H., Жиляев К.И., Гридневский В.И. Производство и сдача проката по теоретическому весу. Киев: Техника, 1974. -252 с, ил.

15. Длин A.M. Факторный анализ в производстве. М.: Статистика. 1975.-326 с, ил.

16. Дубинский Ф.С. Теоретическое и экспериментальное исследование процесса прокатки на непрерывном мелкосортном стане. Автореф. канд. тех. наук. Челябинск, 1975. - 23 с.

17. Ермолаев П.И., Пятунин А.И., Степанов Р.В. и др. Двухопорный рабочий валок прокатного стана. Авт. св. Кл. В21в № 330893, заявл.Ю.УШ. 1970, опубл. 7. III/ 1972.

18. Жукевич-Соша Е.А., Вайсфельд А.А., Кацнельсон М.П., Сапожников А.Я. Подшипник жидкостного терния прокатного валка. Авт. св. №232916, Кл. 16 с; Заявл. 12.Х.1966; Опубл. 28.XII.1972.

19. Зенкевич О. Метод конечных элементов в технике. М.: Мир. 1975. -544 с, ил.

20. Зюзин В.И., Бровман М.Я., Мельников А.Ф. Сопротивление деформации сталей при горячей прокатке. М.: Металлургия, 1964. - 270 С.

21. Изменение температуры по длине полосы при движении через непрерывный стан горячей прокатки. / Ю.Д. Железнов, Б.А. Цифринович, Р.В. Лямбах и др. // Сталь. Jfe 10. - 1968. - С. 914920.

22. Ильюшин А.А. Пластичность. Изд. АН СССР, 1963.

23. Калинин В.П., Бурлачков Ю.П., Сацкий В.А., Костюченко М.И. Применение осевого гидроподпора в валковых опорах чистовой клети мелкосортного стана "250" // Металлургическое оборудование. НИИИНФОРМТЯЖМАШ.- 1973.- № 1-73-45.

24. Кац Л.Я., Абакумов Н.В. Эффективность повышения точности прокатки. -М.: Металлургия, 1968. 235 с, ил.

25. Ключников В.В. Теоретическое и экспериментальное исследование точности прокатки с применением межвалковых калибров: Дисс. канд. техн. наук.- Челябинск, 1976.

26. Корн Г., Корн Т. Справочник по математике. М.: Наука, 1970. — 720 с, ил.

27. Королев А.А. Конструкция и расчет машин и механизмов прокатных станов. Учебное пособие для вузов. М.: Металлургия, 1985. 376 с.

28. Королев А.А. Прокатные станы. М.: ГОНТИ, 1958. - 450 с, ил.

29. Кочуров А.С. Исследование точности многониточной прокатки: Автореф. канд. тех. наук.- Ленинград, 1973. 22 с.

30. Кугушин А.А., Попов Ю.А., Скябин Н.П., Прокопьев А.И. и др. Исследование факторов, влияющий на точность прокатки катанки на стане "250-1" // Сталь.- 1970.- № 9.

31. Кугушин А.А., Ереметов A.M., Попов Ю.А., Скрябин Н.П. и др. Прокатка мелкосортной стали и катанки с сокращенными допусками// Сталь.- 1969.- №10. С.925-926.

32. Кугушин А.А., Шеногин В.П., Мериин И.М., Тодер И.А, и др. Опорный узел прокатного валка. Авт. св. № 555927. Откр.Изобр. Пром.Образцы.Тов.Знаки, №16, 1977.

33. Кудрявцев Н.А., Гусев В.В., Гусев В.А., Угрюмов В.Я. Опорный узел прокатного валка. Авт св. СССР. Кл. В21в № 330893; Заявл. 28.VI. 1972; Опубл. 10. XI. 1974.

34. Лабецкий Ю.О., Мериин И.М., Шеногин В.П. и др. Усовершенствование устройств для осевой фиксации подушек рабочих клетей на непрерывном среднесортовом стане 450 // Черная металлургия. Бюллетень технической информации.- Вып. 5 (985). М.: 1985.

35. Литовченко Н.В., Деомидов Б.Б., Курдюмова В.Л. Калибровка валков сортовых станов. М.: Гостехиздат, 1963.

36. Машины и агрегаты металлургических цехов. В 3 т. Т. 3: Машины и агрегаты для производства и отделки проката. / А.И.Целиков, П.И.Полухин, А.А.Королев и др. М.: Металлургия, 1981. 576 с.

37. Мериин И.М., Губерт В.А, Барам А.Н., Смирнов М.В., Кочуров А.С. Шеногин В.П. и др. Исследование точности среднесортной прокатки из легированной и углеродистой стали. // Сб. Обработка металлов давлением, вып. 2., Свердловск, 1974.

38. Мериин И.М. Точность прокатки в предварительно напряженных клетях. Ижевск: Удмуртия, 1970.

39. Мериин И.М., Губерт В.А., Мирасов М.М., Шеногин В.П. Исследование податливости опор и полосы в направлении оси валков // Исследование машин и технологии обработки металлов давлением. -Вып. 4. Ижевск, 1970. - С. 42-47.

40. Мериин И.М., Губерт В.А., Шеногин В.П. К оценке необходимой податливости осевых опор валков чистовой клети сортового стана//Вопросы проектирования и модернизации машин. Ижевск, 1971. - С. 38-42.

41. Мериин И.М., Губерт В.А., Шеногин В.П., Кочуров А.С. и др. Исследование точности круглого профиля при сортовой прокатке II Исследование машин и технологии кузнечно-штамповочного производства. -Вып. 5. Ижевск. 1975. - С . 160-165 .

42. Мериин И.М., Шеногин В.П., Коломников Г.Ф., Лаврентьев А.Л.Влияние осевых сдвигов валков на точность прокатки катанки // Исследование машин и технологии кузнечно-штамповочного производства: № 188. Челябинск, 1977. - с. 81-86.

43. Мериин И.М., Шеногин В.П., Кугушин А.А. и др.(СССР) А.с. 884750 СССР. Прокатная клеть // Открытия. Изобретения. 1981. -№ 44.

44. Мериин И.М., Шеногин В.П., Лаврентьев А.Л. и др. А.с. 973202 СССР. Опора прокатного валка // Открытия. Изобретения. 1982. -№42.

45. Нелюбин С.А., Шеногин В.П., Тепин H.B. Условия обеспечения производства проката повышенной точности на мелкосортных станах// Известия Самарского научного центра РАН. Т. 12, №1(2), 2010.-С. 453-456.

46. Нефедов А.А., Борисенко Г.П. Цыбанев Н,И., Гагаринов Н.Н. и др. Влияние износа калибров на качество поверхности и точность размеров катанки // Металлургическая и горнорудная промышленность.-1973. -№1.

47. Нефедов А.А., Борисенко Г.П. Гагаринов Н.И. и др. Влияние различных факторов на точность размеров катанки при прокатке // ЦНИИЧМ.- 1972.- № 2. С.49-51.

48. Нефедов А.А., Гетманец В.В. Производство катанки,- М.: Металлургиздат, 19662. 156 с, ил.

49. Новые конструкции опор прокатных валков в СССР и за рубежом // Металлургическое оборудование. НИИИНФОРМТЯЖМАШ 1972.-№ 1-71-16.

50. Осадчий В.А., Герман О.Ю. Моделирование процесса сортовой прокатки с использованием информационных технологий. // Известия высших учебных заведений. Чёрная металлургия. 2001. - № 7. - С. 39-42.

51. Осадчий В.А., Герман О.Ю., Савина JLA. Компьютерная система для проектирования процессов прокатного производства. // Материалы международной научно-технической конференции, посвященной 50-летию ИжГТУ. Часть 2, Ижевск, 19-22 февраля 2002 г. С. 209-216.

52. Павлов И.М. Теория прокатки и основы пластической деформации металлов. -М.:ГОНТИ, 1938. -515 с, ис.

53. Перель Л.Я. Опоры на подшипниках качения в механизмах прокатных станов. М.: Машиностроение, 1972.

54. Поляков П.П. К вопросу оценки устойчивости полосы в нецентрирующих калибрах // Прокатное производство, металловедение и термообработка металлов.- Донецк, 1976.- Вып. 26.

55. Приходько И.Ф. Новые конструкции жестких клетей прокатных станов//Сталь,- 1960. -№9 (819).

56. Приходько И.Ф. Прокатка сортового металла с повышенной точностью. -М.: Металлургиздат, 1962.

57. Пятупин А.И., Ермолаев П.И. и др. Рабочий валок прокатного стана. Авт. св. № 329914; Кл. В21в; Заявл. 9.VII. 1970; Опубл. 24.11.1972.

58. Расчёт механических свойств стали при прокатке на непрерывных станах в зависимости от температурно-деформационного режима деформации. / А.П. Чекмарев, А.А. Чернявский, В.И. Мелешко, Л.И. Савинов. // Сталь. 1979. - № 8. - С. 606-611.

59. Романовская A.M., Сапожников А .Я. Высокоскоростной проволочный стан фирмы Morgan // Оборудование для прокатного производства. НИИИНФОРМТЯЖМАШ. 1969. - № 1-69-12.

60. Рыжов Э.В. Контактная жесткость деталей машин. М.: Машиностроение, 1966. 180 с, ил.

61. Рябенький B.C., Филипов А.Ф. Об устойчивости разностных уравнений. М.: Госиздат технико-теоретической литературы, 1956. - 171 С.

62. Сапожников А .Я. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. М., 1968.

63. Сацкий В.А., Федоренко В.К. Освоениие подшипников жидкостного трения на непрерывных проволочных станах // Металлургическая и горная промышленность. 1971.- № 3.

64. И.Смирнов B.C. Теория прокатки. М.Металлургия, 1967.- 345с, ил.

65. Смирнов-Аляев Г.А., Чикидовский В.П. Экспериментальные исследования в обработке металлов давлением. Л.: Машиностроение. 1972.

66. Тарновский И.Я., Поздеев А.А., Ляшков В.Б. Деформация металла при прокатке. -М.: Металлургиздат, 1956.

67. Тодер И.А. Конструкция опор валков прокатных станов и современные тенденции их применения в СССР и за рубежом // Металлургическое оборудование. НИИИНФОРМТЯЖМАШ. 1974. -№ 12.

68. Томсен Э., Янг Р. Кобаяши Ш. Механика пластических деформаций при обработке металлов: Пер. с англ.- М.: Машиностроение, 1968.

69. Тришевский Н.С., Клепанда В.В., Литовченко Н.В. Настройка непрерывных станов. М.: Металлургия, 1964. - 366 с, ил.

70. Финагин Г.М., Потапов И.Н. Рабочий валок прокатного стана. Авт. св. №262061, Кл. В21в:3аявл. 28.YI. 1968; Опубл. 26.1.1970.

71. Хензель А., Шпиттель Т. Расчёт энергосиловых параметров в процессах обработки металлов давлением. М.: Металлургия, 1982. - 360 С.

72. Целиков А.И., Тодер И.А., Данилов Л.И. и др. Эксплуатация предварительно напряженных бесстанинных блочных клетей на сортовых и проволочных станах// Сталь-1978-,№ 12.-С.1104-1107.

73. Чекмарев А.П. Мутьев М.С., Машковцев Р.А. Калибровка прокатных валков. М.: Металлургия, 1971. - 509 с, ил.

74. Чекмарев А.П. Ольдзиевский С.А. Методы исследования процессов прокатки. М.: Металлургия, 1969. - 293 с, ил.

75. Чекмарев А.П., Побегайло Г.Г. Точная прокатка сортовых профилей. М.: Металлургия, 1968. 236 с, ил.

76. Чекмарев А.П., Машковцев Р.А. Износ прокатных валков. М.: Металлургиздат, 1965.

77. Чижиков Ю.М. Теория подобия и моделирование процессов обработки металлов давлением. М.: Металлургиздат, 1970.

78. Шеногин В.П., Храбров А.В., Нелюбин С.А., Саватеев М.А. Совершенствование клетей мелкосортных станов//Сучасш проблеми металургп. HayKOBi BicTi. Том 8. Пластична деформащя металл1*в,- Дншропетровсыс: «Системньй технологи», 2005.-С.341-344.

79. Шеногин В.П. Точность сортовой прокатки и оптимизация условий стабилизации геометрических размеров прокатываемых профилей Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук. Ижевск, 1998.

80. Шторм Р. Теория вероятностей. Математическая статистика. Статистический контроль качества. М.: Мир, 1970. - 368 с, ил.

81. Dennis Stubbs. The Axial Adjustment if Vertical Rolls of Rolling Mills.

82. Fujino Kiyoshi. Fluid control system for reduction force or interworking roll distance. Patent USA No. 3693385, B21B, appl. 23.09.1970. paf. 26.09.1970.

83. K.Sengel. Anordning for lagrinf avlatt utdytbarrd axlar. Патент Швеции №176886. Кл. В21в. Заявл. 10.08.1961; Опубл. 11.10.1961.

84. Licien Diolot. Precede et dispsitif de cambrage des cylinderes d'appu de laminitrs quartaet des culindre de travail. Патент Франции .№154723. Кл.В21в. Заявл. 10.10.1967; Опубл. 14.10.1968:

85. Myles Morgan. ROLL ADJUSTING MEANS. Патент США №3162070. Кл. В21в. Заявл.9.09.1962; Опубл. 22.12.1964.

86. Norlindh Е. New Swedish Mill Designes for Smoll Sections and Wire Rod. Jornal of the Jron and Steel Institute, 1964,. 176^ № 4,. 391-405.

87. Sims R., Bond H., Strubbs D. Prestresset Rod Mill Stand. The Engineer. 1964, 11, №9, 407-410.

88. S.S.Richley. Anordning for montering eller demeotering of ett lager. Патент Швеции №203614. Кл. В21в. Заявл. 14.10.1955; Опубл. 26.04.1966.