Разработка и совершенствование оборудования и технологии прокатки специальных марок сталей тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.04.04, кандидат технических наук Галкин, Михаил Петрович

• Галкин, Михаил Петрович
• кандидат технических наук
• 2000

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка и совершенствование оборудования и технологии прокатки специальных марок сталей»

Современные тенденции развития прокатных станов для производства проката из высоколегированных сталей и специальных сплавов.

Традиционные схемы производства проката из специальных сплавов и высоколегированных сталей

Новая технология получения катанки из специальных марок сталей и сплавов

Выводы к разделу I

Исследование стана 350/250

Состояние вопроса

Постановка экспериментов и обработка опытных данных Результаты анализа экспериментальных данных Технологические режимы прокатки и их влияние на структуру и точность прокатываемых профилей Анализ причин появления дефектов проката на стане 350/250

Основные конструктивные параметры станов и технологические факторы, определяющие точность прокатываемых профилей

Влияние жесткости клетей и прогиба валков на точность проката

Разработка математической модели процесса прокатки на полунепрерывном стане 350/250 и стане 320/250

Математическая модель расчета энергосиловых параметров загрузки прокатного оборудования и температурно-скоростного режима прокатки Разработка программы «Советчик технолога» Упругая деформация черновой и чистовой клетей стана Программа «Комреы » определения изменения пружины клети при увеличении или уменьшении обжатия Математическая модель настройки работы оборудования непрерывной группы стана 350/250 при переходе на новую марку стали

Экспериментальные исследования сопротивления деформации методом пластического кручения Сравнение экспериментальных методов получения кривых деформационного упрочнения кручением и растяжением Температурные режимы прокатки металла на стане 350/250 Потери тепла за счет лучеиспускания Потери тепла от контакта с валками Расчет температурного режима прокатки на стане 350/250

Управление работы непрерывной группы клетей при прокатке с минимальным натяжением и подпором проката.

Методы управления работой группы клетей непрерывной прокатки с минимальным натяжением проката. Новый способ управления процессом непрерывной прокатки, обеспечивающим устойчивую работу клетей стана при прокатке без подпора и натяжения металла. Калибровки валков станов 350/250 и 320/250 и программа перестройки работы оборудования стана при переходе на широкий марочный и размерный сортамент Общие выводы Литература Приложение 5

ВВЕДЕНИЕ

Особенностью производства высоколегированных сталей и сплавов со специальными физическими и физикомеханическими свойствами для нужд важнейших отраслей техники-электроэнергетики, атомной, химической, электронной, нефтехимической и газовой промышленности, являются их широкий марочный и профильный сортамент, высокая стоимость исходной заготовки и готовой продукции, малотоннажность заказов, и что особенно существенно, узкий температурный интервал пластической деформации, определяющий физико-механические свойства металла как в процессе производства, так и его конечные свойства (механические и служебные характеристики, структуру). Температурный режим является основой расчета скоростных и деформационных условий процесса и энергосиловых параметров, работы оборудования и его производительности.

Получение проката с заданным уровнем свойств при снижении издержек производства и повышении за счет этого конкурентноспособности является актуальной задачей для заводов спецметаллургии. Перед конструкторами металлургического оборудования и его эксплуатационниками стоит ряд задач:

- разработка компактных агрегатов, способных выполнять малотоннажные заказы с максимальной скоростью при минимальных издержках;

- реконструкция и модернизация существующих станов с целью получения высококачественной продукции и снижения себестоимости;

- полная автоматизация как основного, так и адьюстажного оборудования; 6

- разработка систем управления работой оборудования и технологическим процессом, обеспечивающими необходимую точность проката и структур} металла при минимальном расходе энергии.

Актуальным остается вопрос определения оптимального состава оборудования для получения малотоннажных партий сортового проката из специальных сталей и сплавов, температурно-скоростных режимов прокатки, разработки системы управления оборудования стана, обеспечивающих переход на прокатку с одной марки на другую и минимальными потерями времени и материалов.

В связи с этим насущным является необходимость создания математических моделей управления производством сортового проката из специальных сталей и сплавов и совершенствование оборудования и автоматизации прокатных станов.

---------------г--, i mi. .—,,., „.„. 7

Заключение диссертации по теме «Машины и агрегаты металлургического производства», Галкин, Михаил Петрович

ОБЩИЕ ИТОГИ И ВЫВОДЫ

Комплексный анализ прокатных станов и агрегатов для производства катанки и мелкого сорта из специальных сталей и сплавов позволяет сделать следующие выводы:

1. Для объемов производства до 40000т/г наиболее экономичными по металлоемкости, по энергозатратам, по объему инвестиций, являются литейно-прокатные агрегаты со станами, обеспечивающими коэффициенты вытяжки равными 6-^-40 (планетарными, винтовыми, маятниковыми). Дальнейшее развитие агрегатов должно идти в создании линий непрерывного литья- планетарной и непрерывной прокатки и штамповки массовых деталей, типа болтов, гаек и т.п.

2. Для объемов производства более 40000 т/год эффективно применение традиционных полунепрерывных станов технологически объединенных с 2^4 ручьевыми машинами непрерывного литья и печью для нагрева слитков сечением 120x120 - 100x100 с горячего посада.

3. Для обеспечения качества проката по точности, форме профиля, структуре и поверхности необходимы системы регулирования работа прокатных клетей, гарантирующие минимальный подпор и натяжение проката. Разработаны способы управления процессом непрерывной прокатки с минимальным натяжением или подпором в черновой группе клетей и прокатки с петлей в промежуточных и чистовых группах клетей, что позволяет значительно повысить точность размеров проката и выход годного и снизить эффект влияния износа оборудования.

4. Разработаны калибровка и программа, позволяющая сократить время перестройки стана на прокатку широкого марочного и размерного сортамента.

5. Проведен комплекс мероприятий по совершенствованию работы оборудования стана 350/250 и 250.

- установлен контователь между 2 и 4 клетью

- изменена конструкция петлевиков в чистовой группе ^

- изменена конструкция узла подшипников стана винтовой прокатки

- создано устройство точности деления проката на мерные длины.

- установлены новые петлевики в чистовой группе и впервые на этом стане получена катанка из высоколегированных сталей 0 6 мм

- разработана технология и приемное оборудование для получения бунтов массой 800кг.

6. Разработана уточненная методика определения температурного режима прокатки с учетом основных факторов: термомеханического состояния материала в условиях непрерывного процесса прокатки, геометрии. Формы и размеров очага деформации, внешнего контактного трения, неравномерности деформации.

7. Для определения рациональной загрузки прокатного оборудования проведены экспериментальные исследования простроены кривые V.-.™., .$уу-т-шт"---Ч>т-г-.и- —-~r-i.il. деформационного упрочнения разных марок сталей в широком диапазоне температуры, степени и скорости деформации; результаты экспериментов обоснованы теоретически, получены аналитические зависимости сопротивление деформации от температуры, скорости и степени деформации для труднодеформируемых сплавов (ЭИ 617 ВИ, ЭИ 652, ЭП 567, ЭП 33, ЭИ 602, Р18К5Ф2, Р6М5, ЭКЗ1)

На основе предложенной методики разработаны алгоритмы и программы, позволяющие по заданной калибровке расчитать температуру конца при изменении скоростного режима и температуры входа металла для полунепрерывного стана 350/250 завода «Электросталь» и стана 320/250 завода «Серп и молот».

Алгоритм расчета, построенный с применением метода итераций, позволяет определить действительную температуру металла в очаге деформации при прокатке широкого марочного и размерного сортамента. Достоверность разработанной математической модели подтверждена результатами экспериментов, проведенных на стане 350/250 завода «Электросталь» и стане 320/250 завода «Серп и молот». Определены основные параметры загрузки оборудования при прокатке в 0 6,5 мм при скорости 20 м/сек из заготовки 0 60 мм с начальной температурой нагрева 1353 К для семи сплавов (ЭИ617ВИ, ЭИ652, ЭП567. ЭПЗЗ, ЭИ602, Р18К5Ф2, Р6АМ5).

162

10. Научно-обоснованные мероприятия по совершенствованию конструкции оборудования и технологии прокатки на стане 350/250 завода «Электросталь» и стане 250 завода «Серп и молот» обеспечили выпуск конкурентноспособного проката и позволили получить экономический эффект свыше 1000000 у.е.

163

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Галкин, Михаил Петрович, 2000 год

1. Целиков А.И. и др. Машины и агрегаты металлургических заводов. -М.: Металлургия 1981 т.З

2. Берковский B.C., Жадан В.Т., Шишко В.Б. Эффективность совершенствования калибровок валков сортовых прокатных станов. Сталь, 1979, №6, с. 432-433.

3. Галкин М.Ф., Кроль Ю.С., Семека A.B. ЭВМ в производстве стали. М.: Металлургия, 1976. - 264 е., ил.

4. Медведев B.C. Автоматизация проектирования технологических процессов сортовой прокатки. Сталь, 1982, № 5, с. 52-54.

5. Применение ЭЦВМ для расчета калибровок -Никифоров Б.А., Кандауров J1.E., Кабанова В.П., Мукстафин Ф.Т. Изв.вуз. Черная металлургия, 1981, № 5, с. 53-56.

6. Мутьев М.С., Клименко П.Л., Трегубова Л.В. Алгоритм расчета черновых калибров системы ромб-квадрат. Изв. вуз. Черная металлургия. 1981, № 7, с. 84-87. № 11, с. 72-75

7. Шмелинг Ф Калибровка и обработка калибров валков с применением ЭВМ. Черные металлы, 1982, № 15/16, с.21-27.

8. Шилов В.А., Колобков И.А., Смирнов В.К. Выбор системы калибров и составление схемы калибровки валков на ЭВМ. Изв.вуз. Черная металлургия, 1981, № 10, с. 72-76.164

9. Рефю: Оптимизация энергозатрат при прокатке профилей. РЖ Металлургия. 15Д, Прокатное и волочильное производство, 1982, № 1 1, с.27 13.Hensel, A.; Pjluchin, Р.1., Poluchin, W.P.: Technologie der Metallfomung.

10. Deutscher Verlag fur Grundstoffindustrie, Leipzig, 1900 М.Риит Б., Аппель M. Ориентировочный на перспективу сортовой стан для прокатки специальных сталей металлургический завод и технология 1996 г.

11. Баржин Л.В., Галкин М.П., Степанов В.П., Пивоваров И.Г., Никитин Г.С. Способ поточного производства катанки из нержавеющих сталей и прецезионных и жаропрочных сплавов. Патент РФ 2100109 1997.

12. Галкин М.П., Барждин JI.B., Никитин Г.С. Новая технология получения катанки из специальных сталей и сплавов. Вестник машиностроения 1998 № 1 с 28-30.

13. Средства контроля и управления точности сортового проката/ Клименко В.М., Камаев В.М., Минаев A.A. и др. К., «Техника», 1983. - 174 с.

14. Расчет усилий при непрерывной горячей прокатке. Жучин В.Н., Никитин Г.С., Шварцбарт Я.С., Зуев К.Г. М.: Металлургия 1986 г. 198 с.

15. Никитин Г.С., Зуев И.Г. Разупрочняющий фактор в динамике предела текучести при высоких температурах. Изв.вузов. Машиностроение, 1979, №6, с. 113-117.

16. Зуев И.Г., Никитин Г.С., Сизоненко В.В., Тютвинов A.A. Автоматизированная обработка экспериментальных данных при определении сопротивления деформации. В сб.: Машины и агрегаты металлургического производства. М., ВНИИМЕТМАШ, 1984, с. 90-98.

17. Целиков А.И., Никитин Г.С., Рокотян Е.С. Теория продольной прокатки. М., «Металлургия», 1980, 319 с.

18. Полухин П.И., Гун Г.Я., Галкин А.М. Сопротивление пластической деформации металлов и сплавов. Справочник. М.: Металлургия, 1976. -448 с.166

19. Cook P.M. The real curwes stress rate of deformation for the steels by reduction. The Institution of mechanical engineers. London/ 1957, № 12.

20. Андреюк JI.B., Тюленев Г.Г. Аналитическая зависимость сопротивления деформации металла от температуры, скорости и степени деформации. Сталь, № 9, 1972, с. 825-828.

21. Тарновский И.Я., поздеев A.A. Меандров JI.B., Хасин Г.А. Механические свойства стали при горячей обработке давлением. Металлургиздат, Свердловск, 1960, 264 е., ил.

22. Susiki Е.А. Report of Jnstitut of Industrial science the University offf Tokyo, К 1968, v. 18, N3, p 139-240.

23. Соколов Л.Д. Сопротивление металлов пластической деформации. M., Металлургиздат, 1963, 284 е., ил.

24. Жучин В.Н., Шварцбарт Я.е., Синельников Ю.И. Работа и сопротивление деформации при горячей прокатке некоторых высоконикелевых сплавов. Сталь, № 8, 1966, с. 722-724

25. Weber К. Mathematische Modelierung des lemperaturverlllllaufs beimm Warmwalzen von Grobblech und Band.- Neue Hütte, 1973, № 5, s. 285-295. \ n

26. Железнов Ю.Д., Цифринович Б.А., Лямбах P.B. и др. Сталь, 1968, № 10,^с. 914-920.

27. Дружин H.H. Непрерывные станы как объект автоматизации. 2-е изд. Доп. и переработ.- М.: Металлургия, 1975.-336 е., ил.

28. Температурный режим прокатки легированных сталей на непрерывном проволочном стане/Жадан В.Т., Берковский B.C., Чередников В.А. и др. -Черная металлургия. Бюл. Ин-та «Черметинформация», 1973, № 16, с. 42-44.

29. Будовский В.З. Рабоиа провлочного стана 260 после рекоентрукции. -Металлург, 1969, № 7, с. 31-34.

30. Выдрин В.Н., Дукмасов В.Г., Нагорнов B.C. Новое в прокатке точного сортового металла. Челябинск, Южно-Уральское книжное излдательство, 1970.168

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

32. Целиков А.И., Гришков А.И. Теория прокатки, М., Металлургия, 1969.

33. Дружинин H.H. Непрерывные станы как объект автоматизации. М., Металлургия 1975.

34. Особенностей распространения межклетьевых натяжений в непрерывном мелкосортном стане. Выдрин В.Н., Амосов П.Н., Дубинский Ф.С. и др., Челябинск, 1975,240с.

35. Система автоматической стабилизации режима прокатки на непрерывных мелкосортных станах. -Силич А.Н., Николаенко Н.М., Моргачев K.M. и др. Сб. науч. Тр. Дмети, 1972, № 58, с. 56-62.

36. Приходько И.Ф. Производство катанки и сортового проката повышенной точности. М., ЦНИИТМАШ, 1962.

37. Кугушин A.A., Попов Ю.А. Совершенствование технологии и освоение прокатки новых профилей стана 250. «Сталь», 1971, № 2.

38. Королев A.A., Кальменов A.A., Бобков Г.В. Резервы повышения точности проката. Тр. Московского вечернего металлургического ин-та, вып. 11, 1971, с. 219-223.

39. Повышение точности непрерывной прокатки мелкосортного металла автоматической стабилизацией режима прокатки. Гринберг С.Д., Гетманец В.В., Карпинский Ю.П. и др. «Сталь» 1973, № 7, с. 639-641.169

40. Получение катанка повышенной точности на непрерывном проволочном стане. Монид В.А., Миронов А.Д., Алексеев Ю.Н. и др., «Металлург» 1974, № 3, с. 29-31.

41. Точность прокатки легированной катанки на полунепрерывном проволочном стане 260. Жадан В.Т., Берковский B.C., Чередников В.А. и др. Науч.тр. МИСиС., 1977, № 93, с. 5-10.

42. Нефедов A.A., Гетманец В.В. Производство катанки. М., Металлургиздат, 12963.

43. Выдрин В.Н., Дукмасов В.Г. Точная прокатка сортового металла. Челяб^нсдс, Южно-Уральское книжное изд., 1965.

44. Технологические факторы вдлияющие на процесс непрерывной прокатки. -Галатов Н.С., Теряев В.А., Гетманец В.В. и др. «Прокатное производство» т. 24, М., Металлургия, 1967,

45. Тис X., Нойшютц Э. Отклонение поперечного сечения раската при прокатке проволоки. «Черные металлы», 1979, № 6, с. 24-28.

46. Целиков А.И., Никитин Г.С., Рокотян С.Е. Теорич продольной прокатки. М., Металлургия 1980, 319с.

47. Стахно В.И., Егоров А.П., Черных Б.М., Система автоматического управления скоростным режимом чистовой группы клетей при прокатке с петлерегулированием. Сб. «Автоматизация металлургического производства», М., Металлургия, 1980, № 9, с. 56-60.170

48. Хотулев В.К., Калинин В.П., Гвоздиков Ю.Е. Системы автоматического регулирования петли между клетями непрерывных мелкосортных станов. Сб. науч. Тр. ВНИИМЕТМАШ, М., 1966, № 8, с. 81 -84.

49. Шапиро Ф.С., Мцурашева Н.К., Ройзман Б.Г. Система автоматического регулирования петли на однониточных столах проволочного стана.

50. Громов Н.П. Теория обработки металлов давлением М., Металлургия, 1978, 360 с с ил.

51. Диомидов Б.Б., Литовченко Н.В. Калибровка пропадных валков М., Металлургия, 1970, 312 с с ил.

52. Павлов И.М. Теория прокатки М., Металлургиздат, 1950, 610 с с ил.

53. Целинов А.И., Зюзин В.И. Современное развитие прокатных станов М., Металлургия, 1972 400 с с ил.бЗ.Зарощинский М.Л. Технологические основы проектирования прокатных станов, Металлургиздат, 1962 г.

54. Чижиков Ю.М. Процессы обработки металлов давлением легированных сталей и сплавов. Изд-во металлургия 1965г.01 ъ/хза-Кг 21. На правах рукописи1. Галкин Михаил Петрович

55. Разработка, исследование и совершенствование оборудования и технологии прокатки специальных марок сталей.

56. Диссертация на соискание ученой степени кандидататехнических наук. (Приложение)1. Москва 2000 г.2управление српрежим рольгангапрофильбурежекпрокатанопауза прокат В:00:26 ( 0 :18