Разработка, исследование и освоение процессов прокатки новых видов фассоных профилей для производства изделий переменного сечения тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.00.00, кандидат технических наук Кривенцов, Александр Михайлович

• Кривенцов, Александр Михайлович
• кандидат технических наук
• 1971

Оглавление диссертации кандидат технических наук Кривенцов, Александр Михайлович

СОДЕРЖАНИЕ

Стр.

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА I. АНАЛИЗ ТЕОРИЙ УШИРЕНИЯ И ФАКТОРОВ ОПРЕДЕЛЯЮЩИХ ЕГО

ВЕЛИЧИНУ ПРИ ПРОКАТКЕ

§ I. Теории уширения металла и формулы для его расчета

§ 2. Зависимость уширения от различных факторов процесса прокатки

ГЛАВА П. РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ РАСЧЕТА ПОПЕРЕЧНОЙ ДЕФОРМАЦИИ

ПРОФИЛЕЙ ПРИ ПРОКАТКЕ В ФАСОННЫХ КАЛИБРАХ

§ I. Выбор метода расчета уширения в фасонных калибрах

§ 2. Определение зависимостей для расчета максимального уширения и начальной критической ширины при прокатке в гладких валках

§ 3. Вывод аналитической завйбймости уширения от

критической ширины прокатываемого профиля

и вывод расчетных зависимостей

§ 5. Влияние сопротивления деформации на уширение и

вывод расчетных зависимостей

§ 6. Влияние формы калибра и профиля на уширение и

метод их расчета

§ 7. Промышленная проверка инженерной методики расчета поперечной деформации при прокате профилей

в фасонных калибрах

Выводы

ГЛАВА I. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ ПРОЦЕССА ПРОДОЛЬНОЙ

ПЕРИОДИЧЕСКОЙ ПРОКАТКИ

§ I. Вывод зависимости между формами фасонных профилей и валков стана периодической прокатки .,. 8Н

-з-

§ 2. Определение поперечных элементов размеров прокатных

валков

§ 3. Длина очага деформации при периодической прокатке

клиновидных профилей

§ 4. Уширение при периодической прокатке переходных

участков профилей

§ 5, Промышленная проверка выведенных расчетных зависимостей по определению основныхшраметров процесса

продольной периодической прокатки

Выводы

ГЛАВА 1У.РАЗРАБОТКА НОВОГО СПОСОБА ПРОИЗВОДСТВА, ИССЛЕДОВАНИЕ И

ОСВОЕНИЕ ПРОЦЕССА ПРОКАТКИ КЛИНОВИДНЫХ ФАСОННЫХ ПРОФИЛЕЙ 117 § I. Типы клиновидных профилей и существующие способы их

производства

§ 2. Разработка нового способа производства

§ 3. Определение поперечных параметров заготовок клиновидных профилей

§ 4. Разработка, исследование и освоение процесса прокатки клиновидных фасонных профилей

Выводы

ГЛАВА У. РАЗРАБОТКА НОВОГО СПОСОБА ПРОИЗВОДСТВА, ИССЛЕДОВАНИЕ И ОСВОЕНИЕ ПРОЦЕССА ПРОДОЛЬНОЙ ПЕРИОДИЧЕСКОЙ ПРОКАТКИ ТАВРОВЫХ ФАСОННЫХ ПРОФИЛЕЙ

§ I. Типы профилей, их назначение и способы производства /33 § 2. Определение поперечных и продольных параметров прокатных валков

§ 3. Исследование энергосиловых параметров процесса продольной периодической прокатки

§ 4. Прокатка и испытание фасонных профилей в промышленных условиях

§ 5. Разработка, исследование и освоение процесса продольной периодической прокатки тавровых фасонных профилей/^

Выводы

ОЩИЕ ВЫВОДЫ

АТУРА

Т!Г ТГ Г\ттггг тип ••*••••••••»••••••• •»•

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка, исследование и освоение процессов прокатки новых видов фассоных профилей для производства изделий переменного сечения»

ВВЕДЕНИЕ

В связи с развитием отечественного машиностроения возникла необходимость в производстве большого количества профилей, имеющих по длине переменное сечение.

Профили переменного сечения в СССР производятся ежегодно миллионами тонн, тем не менее, объем производства экономичных профилей в нашей стране нельзя считать достаточным, если исходить из потребностей машиностроения.

Поэтому в диррективах ХХ1У съезда КПСС сказано, что основной задачей черной металлургии является внедрение прогрессивных способов производства металла и расширения сортамента профилей, с тем, чтобы существенно повысить эффективность применения металла в народном хозяйстве.

Эффективным методом решения этой проблемы является расширение производства проблей переменного сечения с использованием процесса прокатки*

Широко известные способы производства профилей переменного сечения, такие как штамповка, литье, сварка, обработка резанием и другие в сравнении с процессом прокатки не удовлетворяют в полной мере технико-экономическим требованиям. Использование процесса прокатки для производства профилей переменного сечения дает экономию металла в количестве 30+50%, при этом резко повышается производительность и упрощается технология изготовления.

Изделия переменного сечения получают двумя способами: из профилей периодического и постоянного сечений. Эти два основных способа и взяты за основу при разработке промышленных процессов. Процессы прокатки, рассмотренные в настоящей работе, отличаются сложностью и впервые осваиваются как в СССР, так и за рубежом.

Это потребовало проведения комплексных теоретических и экспериментальных исследований новых промышленных процессов. Наибольшее внимание уделено разработке инженерной методики расчета уширения в фасонных калибрах. Этот вопрос является наиболее важным с точки зрения получения качественных и точных профилей и в настоящее время мало изучен.

Работа состоит из пяти глав. В I главе анализируются современные теории уширения и определяются основные факторы, определяющие его величину*

Последующие две главы посвящены теоретическому и экспериментальному исследованию процессов прокатки фасонных профилей, разработке инженерных методик расчета уширения, поперечных параметров периодических валков, а также их проверке в промышленных условиях.

В 1У и У главах разработаны новые способы производства профилей переменного сечения, на основе которых впервые разработаны, исследованы и освоены промышленные процессы прокатки.

Заключение диссертации по теме «Технические науки», Кривенцов, Александр Михайлович

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Разработана методика расчета упшрения в фасонных калибрах с учетом влияния геометрических параметров очага деформации, трения, ширины прокатываемой полосы, натяжения, среднего главного напряжения, химического состава стали, форм калибра и заготовки.

При оценке влияния ширины использовано отношение начальной ширины к критической, которое более правильно отражает влияние этого параметра. Влияние натяжения оценено через протяженность условных зон уширения с использованием дифференциальных уравнений Целикова АЛ Теоретическая зависимость для учета среднего главного напряжения получена на основе анализа напряженного состояния в очаге деформации и уравнения пластичности. Влияние химического состава стали оценено через сопротивление деформации. Зависимости для расчета влияния формы калибра и заготовки получены на основе метода описанных прямоугольников.

2. Предложен, новый более простой метод определения зависимостей для расчета максимального уширения.

3. Выведено дифференциальное уравнение для определения связи форм полосы и рабочего валка, которое решено для двух наиболее распространенных типов профилей.

4. Разработана методика расчета поперечных параметров валка продольной периодической прокатки с учетом температурного расширения прокатываемой полосы, опережения при прокатке и упругих деформаций элементов клети.

5. На основе анализа и технико-экономических исследований различных процессов, используемых для получения профилей переменного сечения определена целесообразность применения для рассматриваемых типов деталей комбинированных способов производства, основанных на использовании процесса продольной прокатки.

6. Разработан и освоен совместно с ДМПЗ технологический процесс прокатки круглых периодических профилей, позволяющий получать из одного калибра от трех до пяти профилей. Общее количество калибров сокращено на 10 наименований, что позволяет уменьшить номенклатуру проводковой арматуры и количество перевалок. Годовой экономический эффект составляет около 20 тыс. рублей.

7. ВНИИМЕТМАШем совместно с другими организациями разработан новый способ производства фасонных клиновидных профилей, который позволяет повысить в 2-2,5 раза коэффициент использования металла, упростить существующую технологию изготовления деталей. Экономический эффект при замене существующих процессов новым составляет только для одного профиля около 500 тыс,руб. в го$.

8. На основе способа получения фасонных клиновидных профилей разработан, исследован и освоен процесс прокатки одностороннего клиновидного фасонного профиля.

9. Разработан, исследован и освоен новый способ производства профилей переменного сечения, включающий процесс продольной периодической прокатки профиля с укороченными элементами с последующим растяжением его до требуемых размеров с одновременной правкой, что значительно упрощает процесс продольной периодической прокатки и по производительности приближает его к прокатке профилей постоянного сечения.

10, На основе способа производства профилей переменного сечения совместно с ДМПЗ и УКРНЙИМЕТом разработаны, исследованы и освоены процессы продольной периодической прокатки заготовок массовых изделий для текстильного машиностроения. Новые процессы являются более производительными, позволяют повысить с 0,2*0,3 до 0,8*0,9 коэффициент использования металла и в 1,5*2,0 раза снизить себестоимость готовых изделий. Годовой экономический эффект составляет свыше 800 тыс, рублей.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Кривенцов, Александр Михайлович, 1971 год

ЛЙТЕРАТУРА

1. В Pass В., Zu? Theorie des waEzpzosses. StahE und Sisen > л/7, WZ.

2. Tafeâ Ж, Stahß und ¿¿sen; №09. Прокатка я калибровка, 1930, перевод Ракова.

3. Falk Л.f Die ßzeituncf des ¿¿sens in &£a tt -wafoen. Stahß und ùsen, 47, /9Ю.

Материала по теории практики, ч. I, 1934,

4. Жез. Калибровка валков. Издание "Техника и производство",

1929.

5. Петров С.Н, Работа и давление при прокатке. Записки горного института, У1, вып. 2, 1917.

6. Зибель Э., Сопротивление деформации и истечение материала при прокатке. Stakit und fr sea, 51, 1930.

7. Tafee И/, Sedea сек H., Stahe und eisen,

6, 1925.

8. Тринкс В. Калибровка прокатных валков, ч. У, 1934.

9. Ридель Ф., Stake und íisen, щ 52, 1936.

io. Efeеund S.t НоШпу Pzessu7e and роите? con -

sumption in the гоШпд of s tee в. Steel л/8-¿-18, /933. Некоторые динамические условия при прокатке. Металлург, Ш 2,

3, 4 и 5, 1933.

11. 1*убкин С.Н. Теория обработки металлов давлением, Металлурги здат, 1947.

12. Бахтинов Б.П., Штернов М.М. Калибровка прокатных ва»-ков, Металлургиздат, 1953.

13. Чекмарев А.П. Уширение при прокатке. Научные труды

Днепропетровского металлургического института, вып. ХИ. Гостех-

издат Украины, 1948.

14. Зарощинский М.1. Исследование уширения при прокатке стали, Сталь, № II, 1949.

15. Вусатовский 3., Обжатие, уширение и вытяжка при горя-чей прокатке. Проблемы современной металлургии, Ш 5, 1954.

16. Целиков А.И. Влияние внешних зон на уширение. Сб. Прокатные станы и технология прокатки 1 80.

17. Павлов Й.М. Теория прокатки и основы пластической деформации металлов. ГОНЯ, М.-Л,, 1938.

18. Гришков А.И. Исследование уширения при прокатке в гладких валках. Сб. "Прокатные станы и технология прокатки", № 84, Машгиз, 1958.

19. Выдрин В.Н. Распределение уширения в очаге деформации Сб. "Обработка металлов давлением", вып. 1У, Металлургиздат, 1956.

20. Калинин В.П. Экспериментальное исследование влияния натяжения на утяжку профиля. Сб. "Труды научно-технической

по вопросам технологии прокатки", Металлургиздат,

21. Колнашников А.И. Уширение при прокатке алюминиевых

и магниевых сплавов. Труды института МАТИ, "Обработка давлением легких сплавов", И® 28, Оборонгиз, 1955.

22. Клименко В.М. Формулы для определения уширения в прямоугольных калибрах. Сб. "Научные труды". Институт черной металлургии АН УССР, 1957.

23. Мутьев М.С. Определение уширения при прокатке в простых калибрах. Труды межвузовской научно-технической конференции на тему "Современные достижения прокатного производства",

Ленинградский политехнический институт, 1959.

24. Мутьев М.С. Вывод формулы уширения при прокатке на гладкой бочке. Сб. "Обработка металлов давлением", вып. XXXIX, Металлургиздат, I960.

25. Старченко Д.й. Теоретическое исследование уширения при прокатке с нормальными и сверхвысокими обжатиями. Сб. "Про изводство и обработка стали", вып. У, Металлургиздат, I960.

26. Головин А.Ф. Прокатка, ч. I-Ш, Металлургиздат, 1933-

1936.

27. Смирнов B.C., Богоявленский К.Й., Павлов H.H. Калибровка прокатных валков, Металлургиздат, 1953.

28. Бахтинов Б.И. Некоторые вопросы теории прокатки, Сталь, № 4, 5, 1946.

29. Тарновский Й.Я. Формоизменение при пластической обработке металлов. Металлургиздат, 1954.

30. Чекмарев А.П. и др. Расчеты но калибровке прокатных валков, ч. I, Днепропетровск, 1963.

31. Вравдсий М.В, Калибровка подготовительных линий, Металлургиздат, 1941.

32. Мутьев М.С. Методы расчета уширения в калибрах. Труды НТО 4M, т. П, Днепропетровск, 1957.

33. Полухин И.И. Анализ уширения при прокатке. Сталь, 1947, ft? 7.

34. Полухин П.й. Уширение в овальных и квадратных калибрах. Сталь, Ш 4, 1949.

«

35. Полухин П.й. Свойства ромбических калибров. Сборник i трудов Московского института стали "Прокатка и калибровка".

Оборонгиз, 1940.

36. Чекмарев А.И. я Мелешко Б.й. Рациональная калибровка для прокатки кругов на мелкосортных станах. Труды института черной металлургии АН СССР "Прокатное ироизводство", т. I, Киев, 1956.

37. Чекмарев А,П. и Чехранов В.Д. Расчет калибровки универсальной системы для прокатки круглых профилей. Труды института черной металлургии "Прокатное производство", т. X, Киев, 1956.

38. Филинов С.й. Некоторые вопросы теории прокатки периодических профилей. Сб. ^Обработка металлов давлением", Металлургиздат, 1952.

39. Вуравлев М.В. и Некрасов С.Г. Определение уширения при прокатке. Сталь, I? I, 1958.

40. Соловьев А.И. Рациональная калибровка неврерывного сортового стана 350-2 и сортового шахматного стана 350-1. Труды НТО ЧМ, т. Н, Днепропетровск, 1957.

41. Рощин М.Е. и Иостоногов Ю.А. Системакалибровки плоский овал-ребровой овал и ее расчет "Обработка металлов давлением", Труды 1Ш, * 271, 1966.

42. Есивов В.Д. Уточненный метод расчета системы калибровки овал-ребровой овал. Сталь, № , 1967.

43. Литовчеяко П.В. и др. Калибровка валков сортовых станов. Металлургиздат, 1963.

44. Смирнов B.C., Григорьев А.К., Давильбеков Н.Х. Деформация металла в ромбических и овальных калибрах. Металлургия, 1967.

45. Мутьев М.С. 1алнбровка черновых валков, Металлургия,

1964.

46. Мвц H. Горячая прокатка я калибровка прокатных валков, ОН®, 193?.

4?. Lkendf! ЛЕ. ЫШ. Bars. CaEcatation о/ Spread Between поп раш£ве£. ?о££ suzfaccez. Jzon and Steee v. XXI, M8,nJO; к XX/, /Ш, nM.

48. Хофф X. и Даль Т. Прокатка и калибровка, Металлург-издат, 1957.

49. Вусатовский 8. Основы прокатки, Металлургия, 196?.

50. Кирхберг Э. Калибровка прокатных валков, ДОМЕЗ, 1 I,

1929.

51. Смирнов B.C. Сб. "Рационализация профилей проката", Профиздат, 1956.

52. Александров П.А. и Филиппов И.Н. Опережение и уширение при периодической прокатке. Сб. "Технология производства и свой-

р

ства черных металлов", вып. II, Металлургнздат, 1956.

53. Тарновский Й.Я. и др. Продольная прокатка профилей переменного сечения, Металлургиздат, 1962.

54. Гришков А.И. "Исследование* уширения при горячей прокатке в гладких валках". Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. Москва, 1958.

55. Грум-Гржимайло В.Е. Прокатка и калибровка, Ленинград,

1939.

56. Iyer В. и Помп А. Материалы по теории прокатки. Часть I, реферат Галлая Я.С., 1941.

57. Чижиков Ю.М. Закономерности уширения при прокатке и

*

анализ формул для его определения, Сталь, К? II, 1948. 1 4 58. Целиков А.И. Теория расчета усилий в прокатных ста-

нах. Металлургиздат, 1962.

59. Целиков А.Й., Гришков А.И. Теория прокатки. Металлургия, 1970.

60. Зибель 3. Обработка металлов в пластическом сосшоя-нии. ОНИ, 1934.

61. Зарощинский М.Л. О некоторых закономерностях, имеющих место в процессе прокатки. "Проблемы металлургии", Ш 3, 1953,

62. Отчет о работе по теме i B-I-I4-66-2. "Исследование процесса продольной периодической прокатки специальных профилей". BfflMMETMAI, 1967.

63. Зюзин В.И., Кривенцов A.M. "Уширение при прокатке прямоугольных профилей в гладких валках. Сб. Труды ВНЙИМЕТМАШ, № 25, 1969.

64. Чижиков Ю.М. Прокатываемость сталей и сплавов. Металлургиздат, 1961.

65. Поправки к формуле уширения Вусатовского. материалы по теории практики, ч. У, Металлургиздат, I960.

66. Злотников М.М. Металлург, № 6, 1934.

67. Старченко Д.й. офежение, отставание и уширение при прокатке с нормальными и сверхвысокими обжатиями. Труды межвузовской научно-технической конференции "Современные достижения прокатного производства", Изд. 1ПИ, 1958.

68. Формула уширения Вусатовского. Материалы по теории прокатки, ч. У, Металлургиздат, I960.

69. Калинин В.П. Теоретическое исследование влияния натяжения на продольную и поперечную деформацию при горячей про-каке. Труды конференции "Технический процесс и технология прокатного производства", Металлургиздат, I960.

70. Смирнов B.C., Дурнев В.Д., Каневский Н.П. Продольная

- 469-

периодическая прокатка, Машгиз, 1961.

71. Отчет о работе по теме № 69.1.19.113-3 Разработка и исследование процесса прокатки заготовок лопастных профилей", ВНЙЙМЕТМА1, 1969.

72. Зюзин В.Й., Кривенцов A.M. Формулы для расчета уширения при прокатке прямоугольных полос с натяжением, Бюллетень ЦМИЙТВЙ ЧМ, Ш I, 1970.

73. Чекмарев А.П., Спиридонов Н.П., Куцыгин М.Д. Уширение при прокатке с натяжением". Сб. Прокатное производство, т.ХХУШ, Металлургия, 1967.

74-. Лоде В. Влияние среднего главного напряжения на текучесть металлов, Сб. "Теория пластичности11, МЛ, 1948.

75. Гришков А.И. 'Зависимость среднего удельного давления от ширины полосы при горячей прокатке в гладких валках." Сб. "Прокатные станы и технология прокатки", Ш 84, Машгиз, 1958.

76. Врацкий М.В., Александров П.А. ''Уширение доэвтектоидных углеродистых и легированных сталей при различных твмпературах прокатки1'. Труды научно-исследовательского института металлов

в Харькове за X93I г., издание Харьковского института металлов, 1933.

77. Эмике 0., Пахали Э.'Уширение при прокатке в зависимости от скорости прокатки, диаметра валков и состава стали".

SiahB unci ¿¿sen Ш 21, 1936.

78. Tzinlcs W. Supplement to Pott Pass Deslna^ v. 7, Ж. The Penton Paget shiny Co, mz

79. Spenfe SiahU and ¿¿sen, 036,

(pe|. Новости иностранной металлургии, Ш 6, 1938).

80. Федосов Н.М. О прокатке легированных сталей при больших обжатиях, й 8, Металлург, 1940.

81. Федосов Н.М. 'Пластичность стали при прокатке в горячем состоянииСб. трудов Московского института стали "Прокатка и калибровка", ХЛ, Оборонгиз, 1940.

82. Чижиков Ю.М. -Влияние состава стали на уширение при прокатке"Сталь, Ш II-I2, 1945.

83. Чижиков Ю.М. Процессы обработки давлением легированных сталей и сплавов". Металлургия, 1965.

84. Зизиц В.И., Бровман М.Я., Мельников А.Ф. 'Сопротивление деформации сталей при горячей прокатке1'. Металлургия, 1964.

85. Цоухар Г. 'Силовые воздействия при прокатке в вытяжных калибрах1. Металлургиздат, 1963.

86. Зюзиц В.И., Кривенцов A.M. '^Уширение при прокатке в калибрах'"'. Сб. Труды ВНИИМЕТМА1, № 28, 1970.

87. Смирнов В.К. ^Исследование продольной прокатки профилей переменного сеченияДиссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук, Свердловск, 1955.

88. Чекмарев А.П., Смольянинов А.Ф. ''Некоторые вопросы теории продольной периодической прокатки*. Научные труды Днепропетровского металлургического института, вып. 37, Металлургиздат, 1958.

89. Чекмарев А.П., Лиханский B.C. '"Очаг деформации при продольной прокатке профилей выпуклого параболитичеекого переменного сечения? Обработка металлов давлением''. Научные труды Днепропетровского металлургического института, вып. XIX, Металлургиздат, 1966.

90. Отчет о работе по теме Ш I06-I ''Разработка оптимального технологического процесса продоиьной периодической прокатки специального профиля для текстильного машиностроения", ВНЙЙМЕТМАШ, 1968.

91. Зюзиц В.И., Кривенцов A.M. -Расчет поперечных параметров валка продольной периодической прокатки-, Сб. Труды ВНЙЙМЕТМАШ, Ш 27, 1970.

92. Чекмарев А.П. "Прокатка экономичных профилей", ГИТЛ, УССР, 1963.

93. Филипов С.Н. "Продольная прокатка периодических профилей". Металлургиздат, 1956.

94. Отчет СКБ ЧМ по теме fe 19-64 "Изыскание рациональной конструкции шляпки чесальных машин", Иваново, 1964.

95. Отчет ВНЙИМЕТМА1 по теме № 1У-5-65-1 "Разработка технологии прокатки и получение опытной партии заготовок для шляпок чесальных машин типа ЧММ-450М2". ВНИИМЕТМАШ, 1965.

96. Зюзин В.Й., Бахтинов Ю.Б., Кривенцов A.M. "Способ производства периодических профилей? Авторское свидетельство

Ш 209380, класс 7а, 6 (106584/22-2) от 24 марта 1966 г.

97. Гуревич А.Е., Рокотян Е.С. "Методы исследования прокатных станов". Металлургиздат, 1957.

98. Меерович И.М., Филатов А.С. "Измерение усилий при прокатке". Металлургиздат, 1963.