Разработка технологии производства крупногабаритных деталей с криволинейной поверхностью на толстолистовом прокатном стане тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.16.05, кандидат наук Песин Илья Александрович

• Песин Илья Александрович
• кандидат наук
• 2019

Оглавление диссертации кандидат наук Песин Илья Александрович

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1 Классификация и особенности изготовления крупногабаритных

деталей с криволинейной поверхностью

1.2 Производство первой группы крупногабаритных деталей с криволинейной поверхностью на ТЛС

1.3 Особенности производства и технологии изготовления второй группы крупногабаритных деталей с криволинейной поверхностью

1.4. Выявление главных ограничений («узких мест») технологических процессов с использование основных положений теории ограничений

1.5. Постановка цели и задач исследования

ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА ТРЕХМЕРНОЙ КОМПЬЮТЕРНОЙ МОДЕЛИ СОВМЕЩЕННОГО ПРОЦЕССА ТОЛСТОЛИСТОВОЙ ПРОКАТКИ И ШТАМПОВКИ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА КРУПНОГАБАРИТНЫХ ДЕТАЛЕЙ С КРИВОЛИНЕЙНОЙ ПОВЕРХНОСТЬЮ ВТОРОГО ВИДА

2.1 Постановка задачи

2.2 Модель напряженно-деформированного состояния металла

2.3 Адаптация модели к условиям толстолистового стана

Выводы по второй главе

ГЛАВА 3. ЧИСЛЕННОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ МЕТАЛЛА ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ КДКП НА ОСНОВЕ СППиШ

3.1 Моделирование и анализ напряженно-деформированного состояния металла

при прямой схеме производства крупногабаритных деталей с криволинейной поверхностью типа днищ

3.2 Моделирование и анализ напряженно-деформированного состояния металла при производстве крупногабаритных деталей с криволинейной поверхностью по реверсивной схеме совмещенного процесса прокатки и штамповки

3.3 Сравнение напряженно-деформированного состояния металла

при толстолистовой штамповке на прессе и при совмещенном процессе толстолистовой прокатки и штамповки

3.3.1 Моделирование напряженно-деформированного состояния металла при толстолистовой штамповке на прессе

3.3.2 Моделирование напряженно-деформированного состояния металла при

совмещенном процессе прокатки и штамповки

3.4 Определение главных ограничений («узких мест») нового процесса

Выводы по третьей главе

ГЛАВА 4. СОЗДАНИЕ И АПРОБАЦИЯ НОВЫХ ТЕХНИЧЕСКИХ И

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ РАЗРАБОТОК В ОБЛАСТИ ПРОИЗВОДСТВА

КРУПНОГАБАРИТНЫХ ДЕТАЛЕЙ С КРИВОЛИНЕЙНОЙ ПОВЕРХНОСТЬЮ

4.1 Разработка новых способов получения крупногабаритных деталей с

криволинейной поверхностью на основе совмещения процессов толстолистовой прокатки и штамповки

4.1.1 Пакеты для СППиШ КДКП

4.1.2 Способы прокатки деталей с криволинейной поверхностью

4.2 Экспериментальное опробование разработанной новой технологии получения КДКП на лабораторном стане дуо

4.2.1 Методика экспериментального исследования СППиШ

4.2.2 Экспериментальное опробование совмещенного процесса «прокатка-штамповка»

4.3 Математическое моделирование формоизменения металла и силовых параметров процесса СППиШ в условиях реализации на лабораторном стане дуо

4.4 Сравнение традиционной штамповки и совмещенного процесса прокатки-штамповки

4.5 Корректировка технологии получения КДКП

4.5.1 Усовершенствованная технология получения деталей типа «днищ» в

условиях ТЛС 4500 ПАО «ММК»

Выводы по четвертой главе

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЕ А

ПРИЛОЖЕНИЕ Б

ПРИЛОЖЕНИЕ В

ПРИЛОЖЕНИЕ Г

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка технологии производства крупногабаритных деталей с криволинейной поверхностью на толстолистовом прокатном стане»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы исследования. В настоящее время крупногабаритные детали с криволинейной поверхностью (КДКП) используются практически на всех промышленных предприятиях. Например, в шлаковой чаше, в миксере, в цистерне, корпусе конвертера, донышке вакууматора и т. д. Следует сказать, что потребность в различных типах КДКП очень сильно различается, колеблясь от нескольких тысяч единиц в год до нескольких десятков. Так, например, общий парк цистерн в России в январе 2019 г. составлял 245 081 ед. (число боковин цистерн - 490 162 ед.). При этом по данным РЖД в 2018 г было произведено 4,18 тыс. цистерн (8,36 тыс. боковин цистерны) [1]. В то же самое время потребность в донышках вакууматора в России не превышает 80 ед. в год (16 ед. для ПАО «ММК»).

Традиционно эти детали производятся на машиностроительных предприятиях с помощью процессов гибки или штамповки. Однако, такие процессы отличаются высокими значениями усилий деформирования. Это связано с большой протяженностью очага деформации при штамповке.

ФГБОУ ВО «МГТУ им. Г. И. Носова» совместно с ПАО «ММК» предложили использовать толстолистовой прокатный стан (ТЛС) для производства машиностроительной продукции. Была разработана технология получения крупногабаритных деталей с криволинейной поверхностью с помощью совмещенного процесса асимметричной прокатки и пластической гибки в линии толстолистового прокатного стана. Однако, по данной технологии возможно выпускать детали корпусов различных агрегатов (например, детали кожухов конвертеров), а такой вид крупногабаритных деталей с криволинейной поверхностью, как днища, производить невозможно. Следует отметить, что в настоящее время на металлургических предприятиях имеется ряд толстолистовых прокатных станов с неполной загрузкой (например, стан 4500 ПАО «ММК»).

В связи с этим, имеется острая необходимость в разработке новых процессов получения КДКП, которые позволят, с одной стороны, существенно снизить усилия деформирования, а с другой - расширить сортамент выпускаемых на ТЛС КДКП и, тем самым, обеспечить более полную загрузку имеющегося оборудования. Таким процессом является предлагаемый в данной работе новый способ совмещения толстолистовой прокатки и штамповки (СППиШ) в линии толстолистового прокатного стана.

Актуальной является также задача разработки компьютерной модели, позволяющей описать и выявить основные закономерности предложенного нового совмещенного процесса.

Степень разработанности. Научно-квалификационная работа является самостоятельным и логически завершенным научным исследованием, посвященным решению актуальной задачи получения деталей крупногабаритных изделий с криволинейной поверхностью, за счет создания нового СППиШ в линии ТЛС.

Цель работы - расширение сортамента крупногабаритных деталей с криволинейной поверхностью, выпускаемых на толстолистовом прокатном стане на основе совмещенного процесса прокатки и штамповки.

Поставленная цель реализуется путем решения следующей совокупности актуальных научно-технических задач:

- разработать трехмерную компьютерную модель для описания совмещенного процесса толстолистовой прокатки и штамповки для производства крупногабаритных деталей с криволинейной поверхностью с использованием метода конечных элементов и провести моделирование в программном комплексе ВЕБОКМ-3В;

- проверить адекватность математической модели и экспериментально опробовать новый совмещенный процесс прокатки и штамповки в условиях лабораторного прокатного стана;

- определить в результате численного и лабораторного исследований главные ограничения («узкие места») нового совмещенного процесса толстолистовой прокатки и штамповки;

- выявить рациональные технологические схемы и режимы совмещенного процесса толстолистовой прокатки и штамповки для получения крупногабаритных деталей с криволинейной поверхностью типа днищ.

Научная новизна работы заключается в следующем:

1. Разработана трехмерная компьютерная модель совмещенного процесса толстолистовой прокатки и штамповки и выполнено моделирование в программном комплексе DEFORM-3D, отличающиеся заданием новой схемы процесса, формулированием граничных и начальных условий, а также принятием допущений моделируемого процесса прокатки пакета, состоящего из пуансона, матрицы и расположенной между ними листовой заготовки;

2. Предложено новое условие захвата пакета валками прокатного стана, учитывающее, что вместо находящейся в пластическом состоянии заготовки валки контактируют с упругими матрицей и пуансоном, и отличающееся тем, что вместо обжатия в нем используется абсолютное изменение высоты пакета;

3. Получены новые научные знания о влиянии различных параметров совмещенного процесса толстолистовой прокатки и штамповки (времени транспортировки и сборки пакета, толщины заготовки, уменьшения высоты пакета, марки стали, условий трения) на температурные поля и напряженно-деформированное состояние крупногабаритных деталей с криволинейной поверхностью, производимых как при прямой, так и при реверсивной схемах деформирования.

Теоретическая и практическая значимость работы:

1. В работе развивается подход, разработанный на кафедре ТОМ ФГБОУ ВО «МГТУ им. Г. И. Носова», по использованию толстолистового прокатного стана для производства машиностроительной продукции. В частности, дополнительно к ранее разработанной технологии получения элементов корпусов агрегатов (деталей кожуха конвертера) с помощью совмещенного процесса

асимметричной прокатки и пластической гибки предложено производить на этом оборудовании другой вид крупногабаритных деталей (днищ) с помощью нового совмещенного процесса толстолистовой прокатки и штамповки. Геометрические размеры изделий: толщина стенки (листа) - 30...100 мм; диаметр от 2200 до 4100 мм. Материал - низколегированные стали (в работе выполнен анализ для сталей 09Г2С и 10ХСНД).

2. Выполнена постановка задачи математического описания совмещенного процесса прокатки и штамповки, отличающаяся заданием новой схемы процесса, формулированием граничных и начальных условий, а также принятием допущений совмещенного процесса.

3. Разработаны новые принципиальные схемы СППиШ: прямая и реверсивная. В основе каждой из этих схем положен принцип прокатки пакета, состоящего из верхнего (пуансон), нижнего (матрица) оснований и расположенной между ними толстолистовой заготовки. Для каждой из этих схем найдены главные ограничения - «узкие места», такие как: сложность выполнение условия захвата пакета рабочими валками прокатного стана; смещения частей пакета (пуансона, матрицы и заготовки) друг относительно друга; невозможность обработки пакета, высота которого превышает максимально возможный зазор между валками (при полном разведении валков); значительное суммарное время транспортировки заготовки от печи к прокатному стану и сборки пакета.

4. Предложена новая технология производства днищ (в частности, донышка вакууматора) на ТЛС. Разработанная технология позволяет как существенно (не менее чем на 25%) снизить усилие деформирования, так и расширить сортамент выпускаемой продукции и обеспечить более полную загрузку стана 4500 ПАО «ММК»

5. Получены патенты на полезные модели (патенты РФ ПМ №170509 и №169154) и на изобретения (патенты РФ № 2623567 и № 2644091). Предложенные технические решения позволяют осуществлять совмещенный процесс прокатки и штамповки без смещения матрицы и пуансона друг относительно друга,

существенно упростить конструкцию матрицы, уменьшить ее массу и значительно снизить усилие деформирования.

6. Разработанная технология производства КДКП на толстолистовом прокатном стане принята к использованию в ООО «ЧерметИнформСистемы» и Институте информационных технологий, дизайна и производства (г. Джабалпур, Индия). Представленная совокупность технических и технологических разработок внедрена в учебный процесс ФГБОУ ВО «МГТУ им. Г.И.Носова».

Методология и методы исследовании. Разрабатывая технологию совмещенного процесса прокатки и штамповки для производства КДКП, мы опирались на теорию пластичности для описания напряженно-деформированного состояния металла; теорию обработки металлов давлением для расчетов параметров совмещенного процесса прокатки и штамповки; теорию ограничений, позволяющую выявить «узкие места» в разработанной технологии.

Исследование НДС металла осуществлялось на основе метода конечных элементов с использованием программного комплекса «DEFORM-3D». Экспериментальное исследование проводилось на лабораторном стане дуо 150 кафедры технологий обработки материалов ФГБОУ ВО «МГТУ им. Г.И.Носова».

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Новый совмещенный процесс прокатки и штамповки в линии толстолистового стана, позволяющий получать крупногабаритные детали с криволинейной поверхностью.

2. Постановка задачи математического описания совмещенного процесса прокатки и штамповки, включающей заданную новую схему процесса, граничные и начальные условия, а также принятые допущения.

3. Установленные зависимости влияния параметров СППиШ на геометрию крупногабаритных деталей с криволинейной поверхностью при прямой и реверсивной схемах деформирования.

4. Рациональные технологическая схема и режим совмещенного процесса толстолистовой прокатки и штамповки для получения донышка вакууматора.

5. Выявленные главные ограничения («узкие места») совмещенного процесса толстолистовой прокатки и штамповки.

Реализация работы. Разработанная технология производства донышка вакууматора на толстолистовом прокатном стане принята к использованию в ООО «ЧерметИнформСистемы» и Институте информационных технологий, дизайна и производства (г. Джабалпур, Индия).

Результаты работы внедрены в учебный процесс ФГБОУ ВО «МГТУ им. Г.И. Носова».

Степень достоверности результатов исследований обеспечена применением современной апробированной методики исследования НДС металлов методом конечно-элементного моделирования; качественным и количественным совпадением полученных в ходе лабораторного эксперимента данных и результатов моделирования.

Апробация результатов. Основные положения работы представлены и обсуждены на международных конференциях: «Beijing International Forum on Plastic Forming Technology 2014» (г. Пекин, Китай, 2014), «The 3rd Global Conference on Materials Science and Engineering» (г. Шанхай, Китай, 2014), «SMART materials, 2015» (г. Стамбул, Турция, 2015), «NUMEFORM 2016» (г. Труа, Франция, 2016), «Metal Forming 2016» (г. Краков, Польша, 2016), «Metals 2018» (г. Брно, Чехия 2018), «The Magnitogorsk Rolling practice» (г. Магнитогорск, 2015, 2018), «The Baosteel Biennial Academic Conference» (г. Шанхай, Китай, 2018), «Eccomas young investigators conference (YIC 2019)» (г. Краков, Польша 2019), научно-технических конференциях в г. Старый Оскол (2015), в г. Магнитогорск, (2015, 2016), г. Новокузнецк (2015).

Результаты работы доложены на семинаре в Центральном южном университете Китая (г. Чанша, Китай) в ноябре 2018 г.

На XX Московском международном Салоне изобретений и инновационных технологий «Архимед-2017» (16-19 мая 2017) по теме исследования получено два диплома и золотая медаль. На XXIII международной промышленной выставке «Металл-Экспо 2017» получен диплом лауреата конкурса «Молодые ученые».

Работа выполнялась в рамках грантов по программе СТАРТ (договоры №190ГС1/8745 от 25.12.2014 г. и №1491ГС2/8745 от 28.07.2016 г.), а также Мегагранта по Постановлению Правительства № 220 (договор № 074-02-2018-329 от 16 мая 2018 г.) и российско-индийского гранта РФФИ (договор № 18-5845013/18 от 10.07.2018).

Граф работы представлен на рисунке 0.1

Разработка технологии производства крупногабаритных деталей с криволинейной поверхностью на толстолистовом прокатном стане

Цель работы - расширение сортамента крупногабаритных деталей с криволинейной поверхностью, выпускаемых на толстолистовом прокатном стане на основе совмещенного

процесса прокатки и штамповки

Теория

Разработка трехмерной компьютерной модели для описания СППиШ для производства КДКП с использованием метода конечных элементов в программном комплексе 1)К1'ОКМ-313

>-

Две схемы процесса

Граничные и начальные условия ,

Допущения моделируемого процесса

Модель процесса 4 прокатки пакета, состоящего из пуансона, матрицы и расположенной между ними листовой _заготовки_у

Численное исследование СППиШ с изучением влияния различных параметров на температурные поля и НДС металла как для прямой, так и при реверсивной схемах деформирования

Новые зависимости

Определение главных "узких мест" каждой из схем __деформирования_

Формулирование дополнительных условий успешного протекания процесса

Эксперимент

.Лабораторное исследование СППиШ на стане 150 ФГБОУ ВО "МГТУ им. ПИ.Носова"

Адекватность модели

Технология

Определение рациональных технологических схем и режимов СППиШ для получения КДКП

4 патента на изобретения и полезные модели РФ

Технология производства донышка вакууматора на стане 4500 ПАО "ММК"

Рисунок 0.1 - Граф работы

ГЛАВА 1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1 Классификация и особенности изготовления крупногабаритных деталей с криволинейной поверхностью

К крупногабаритным относят детали, имеющие стенки толщиной 4... 200 мм. Из таких деталей изготовляют кожухи сталеплавильных конверторов, донышки вакууматоров, крупногабаритные барабаны паровых котлов, корпусы реакторов атомных электростанций, крупногабаритные сосуды для химической промышленности и др.

Традиционно выделяют две группы крупногабаритных деталей с криволинейной поверхностью [2]:

- криволинейные элементы корпусов, кожухов и обшивки крупногабаритных агрегатов, например, конвертеров, доменных печей, морских и речных судов и другие;

- днища разнообразной формы и другие осесимметричные детали, например, донышко вакууматора, мембраны и другие изделия.

Первая группа деталей, как правило, производится на штамповочном и листогибочном оборудовании, вторая - на штамповочном (рисунок 1.1).

1.2 Производство первой группы крупногабаритных деталей с криволинейной поверхностью на ТЛС

В проведенных ранее исследованиях [3-9] установлена перспективность процесса производства КДКП на ТЛС. В основе процесса - использование совмещенного процесса горячей вертикально асимметричной прокатки и пластической гибки (ГВАПиПГ). Учеными Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова совместно со специалистами ПАО «ММК» разработана и внедрена на ПАО «ММК» принципиально новая экономичная технология производства КДКП в условиях ТЛС 4500 на основе ГВАПиПГ [6-9].

Было предложено производить детали кожуха конвертера из стали 09Г2С размерами 5000 х 4000 х 100 мм с радиусом кривизны 5000 мм. При этом использовались валки с разностью диаметров равной 10-20 мм. Прокатку дополнили операцией пластической гибки с помощью специального отгибающего ролика, расположенного за клетью (рисунок 1.2) Эта гибка позволила гарантировать получение листа заданной кривизны [3].

В качестве отгибающего использовали ролик (диаметром 700 мм) отводящего рольганга на стане 4500 ПАО «ММК». Его сдвигали как можно ближе к прокатной клети для уменьшения протяженности переднего и заднего концов листа, на которых пластическая гибка не происходит [3].

Профессором А.М. Песиным [9] предложено жестко фиксировать положение отгибающего ролика, а в исследованиях Чикишева Д.Н. [3] применен отгибающий ролик не фиксированный, а подвижный с возможностью перемещения.

X

Рисунок 1.2 - Схема технологического процесса вертикально асимметричной

прокатки и гибки листов

Выявлены три характерные стадии совмещенного процесса асимметричной прокатки и пластической гибки [9], предложен ряд новых технических решений [3, 9], позволяющих улучшить кривизну как переднего, так и заднего концов листа.

Однако, таким способом можно получать крупногабаритные детали с заданной кривизной только из первой группы (рисунок 1.1). В связи с этим возникают задачи расширения сортамента выпускаемых на ТЛС КДКП за счет производства деталей второй группы, таких как днища разной формы.

1.3 Особенности производства и технологии изготовления второй группы крупногабаритных деталей с криволинейной поверхностью

Основной способ их изготовления, как правило, штамповка. Общая схема производства днищ для сосудов и емкостей (рисунок 1.3) с толщиной стенки более 40 мм и диаметром до 4350 мм включает нагрев слябовой заготовки, горячую

прокатку листа на толстолистовом прокатном стане, охлаждение листа, нагрев листа, горячую штамповку на мощном гидравлическом прессе, охлаждение (термообработку) готового изделия (днища).

Горячая прокатка Лист Горячая Эллиптическое Емкость

на толстолистовом штамповка днище высокого

стане на прессе давления |

Рисунок 1.3 - Общая схема производства днищ для сосудов и емкостей

По конструкции днища классифицируются следующим образом:

- эллиптические днища - наиболее распространены при изготовлении сосудов и емкостей с отношением hв/Dв>0,2;

- торосферические днища;

- сферические лепестковые или цельные;

- плоские днища.

По технологическому признаку днища делятся на:

- тонкостенные Dв/S>230 или S=0,01Dв;

- толстостенные Dв/S<25;

- жёсткие Dв/S<100;

- нежёсткие Dв/S >100 [9].

Эллиптическое днище по ГОСТ 6533-78 [10] (ГОСТ Р 52630) являются замыкающим конструктивным элементом емкостей, резервуаров, котлов, агрегатов, работающих под давлением до 10 МПа или в вакууме.

Свое применение эллиптические днища находят в оборудовании для нефтехимической, газовой, металлургической промышленности, в том числе, атомной энергетике и транспортных системах.

Эллиптическое днище (рисунок 1.4) включает выпуклую часть, представляющую в диаметральном разрезе эллипс, и цилиндрическую отбортованную часть.

Dв - внутренний диаметр днища;

Ив - высота эллиптической части;

Ы - высота борта; 8 - толщина стенки

Рисунок 1.4 - Эллиптическое днище

Изготавливаются эллиптические днища штамповкой из предварительно нагретых плоских круглых заготовок, состоящих из одной или нескольких частей [11]. С помощью горячей штамповки можно получать днища с толщиной стенки от 5 до 120 мм в зависимости от прессового оборудования и используемого материала.

Следует заметить, что метод горячей штамповки является энергоемким процессом, обусловленным экстремальными (на пределе возможностей оборудования) энергосиловыми параметрами процесса пластического деформирования.

Немаловажным является и скорость изготовления - не учитывая время на подготовку оснастки и изготовления заготовок, данный способ позволяет оптимизировать производственный процесс, исключая дополнительные технологические операции. Также возможно изготовление методом холодного формования без нагрева заготовок с последующей термообработкой. Для производства днищ применяются нержавеющие, легированные, двухслойные и углеродистые стали различных марок. Нагруженное высоким внутренним давлением эллиптическая выпуклая часть за счет своей глубины, а значит увеличенной площади, равномерно распределяет и снижает давление на единицу площади.

Эллиптические днища производят из следующих марок сталей и сплавов:

- углеродистых (СтЗсп, СтЗпс, СтЗкп, 20, 16К, 22К и др.);

- низколегированных хромомолибденовых, хромомолибденованадиевых;

- марганцовистых и марганцевокремнистых (12ХМ, 12МХ, 17Г1С, 09Г2С, 10Г2ФБ, 10ХСНД, 10Х2М1ФБ и др.);

- аустенитных (12Х18Н9Т, 20Х23Н18 и др.);

- аустенитно-ферритных: (08Х22Н6Т и др.);

- ферритных (08Х13, 15Х25Т и др.) и др.

Производство торосферических днищ (рисунок 1.5) осуществляется путем холодной раскатки в строгом соблюдении требований ГОСТ Р 52630-2012, ГОСТ 14249-89, ПБ 03-576-03, ПБ 03-584-03 с последующей термической обработкой, из цельной листовой или сварной заготовки.

Геометрия днища формируется двумя радиусами - радиусом сферы и радиусом перехода к цилиндрической части. Технологический процесс изготовления протекает в три основных этапа: первый этап - из цельной или сварной круглой плоской заготовки на прессовом оборудовании выдавливают чашу или сферический сегмент.

обработкой, из цельной листовой или сварной заготовки.

Эвн - внутренний диаметр днища;

R - радиус сферы; г1 - радиус отбортовки; Ивн - высота изогнутой части;

h - высота борта; s - толщина стенки

Рисунок 1.5 - Торосферическое днище

Создается образующий геометрию днища радиус сферы, в зависимости от типа торосферического днища размер радиуса сферы задает высоту выпуклой части - чем меньше задан радиус, тем больше высота выпуклой части днища и наоборот. Второй этап - формирование перехода к отбортованной части и непосредственно цилиндрического участка торосферического днища на фланжировочной машине. Переход к цилиндрической части задается вторым формообразующим радиусом - радиусом отбортовки. Третий этап - термическая обработка.

Сферические неотбортованные днища (рисунок 1.6) представляют собой сферические сегменты, которые изготавливаются на прессовом оборудовании методом холодной или горячей штамповки из цельной или сварной заготовки в строгом соответствии с требованиями ГОСТ Р 52630-2012, ГОСТ 14249-89, ПБ 03576-03, ПБ 03-584-03 из углеродистых, двухслойных, нержавеющих, и легированных сталей.

Т)

Б - диаметр днища; 1 Я - радиус сферы; в - толщина стенки

н

I

Рисунок 1.6 - Сферическое днище

Днища плоские отбортованные (рисунок 1.7) изготавливаются в соответствии с требованиями ГОСТ 12622-78, ГОСТ Р 52630-2012, ПБ 03-576-03, ПБ 03-584-03 из нержавеющей, низколегированной и углеродистой сталей. Днища плоские отбортованные находят свое применение в основном в паровых котлах и паропроводах с рабочим давлением более 0,07, а также в сосудах и корпусах арматуры тепловых электростанций [9]. Основные параметры, образующие

геометрию днища - это радиус отбортовки (переход к цилиндрическому участку днища) и непосредственно сам борт (цилиндрическая часть днища). Формирование отбортовки и цилиндрического участка производится методом фланжирования на специальной отбортовочной машине. Заключительная операция в технологическом процессе изготовления - это термическая обработка для снятия напряжений и получения мелкозернистой структуры металла с улучшенными механическими свойствами.

Эв - внутренний диаметр; И - высота борта; Н - высота днища; Я - радиус отбортовки; 8 - толщина стенки

Рисунок 1.7 - Плоское днище

Сталеразливочный ковш представляет собой емкость, которая служит для транспортировки и распределения металла, а также для его выдержки на металлургических производствах. Днище сталеразливочного ковша (рисунок 1.8) изготавливают методом горячей штамповки или холодной формовкой с последующей термообработкой. Днище ковша имеет свои особенности - это торосферическое днище с большим радиусом сферы размером >2D, отбортованная часть которого не имеет цилиндрического участка, а выполняется с уклоном в виде конуса.

Э - диаметр;

- диаметр; Ь1 - высота борта; Ь - высота днища; г1 - радиус отбортовки; 8 - толщина стенки Рисунок 1.8 - Днище сталеразливочного ковша

Днище гипсоварочного котла (рисунок 1.9) представляет собой сферическое днище, но в отличие от него, форма задана радиусом снаружи не по всему диаметру, а с отступом, образующим полку по периметру вогнутой части шириной от 80 мм до 160 мм. Ширина полки зависит от типа котла. Котел работает при очень высоких температурах, и в первую очередь прогорают днища котлов, что в свою очередь приводит к их частой замене, примерно 1 раз в год при условии правильной эксплуатации. Именно поэтому для производства днищ применяются легированная или нержавеющая жароупорная сталь с толщиной стенки от 36 мм. Изготовление днища гипсоварочного котла производится методом горячей штамповки с нагревом исходных круглых плоских сварных заготовок в специальной штамповочной оснастке.

О - диаметр днища; Нв - высота днища; Ы — ширина полки; s - толщина стенки; R - радиус отбортовки

Рисунок 1.9 - Днище гипсоварочного котла

Важную роль в обеспечении качества крупногабаритных деталей с криволинейной поверхностью типа днищ играет неравномерность температуры штамповки [12]. Нагретая заготовка тонкостенного днища быстро остывает при транспортировке ее от печи к прессу, во время центрирования заготовки на матрице и при дальнейшей деформации. В статье [13] выполнено численное исследование возникающей при этом температурной неравномерности с помощью программного комплекса DeForm-3D. для заготовки толщиной 10 мм диаметром 3800 мм из стали

марки 09Г2С. Температура нагрева заготовки - 950 °С, а температура окружающей' среды - 20 °С, время транспортировки заготовки - 50 с. Установлено, что после транспортировки заготовки от печи до пресса перепад температуры по поверхности находится в пределах 26°С. Исследователи [13] справедливо говорят о необходимости минимизировать время транспортировки заготовки из печи к прессу.

В современных условиях при наличии не полностью загруженных мощностей остро стоит задача дополнительной загрузки существующих толстолистовых прокатных станов. В ПАО «MMK» таким станом является стан 4500. Как уже было сказано выше, ФГБОУ ВО «MT^ им. Г.И. Носова» совместно с ПАО «MMK» разработали и внедрили на этом стане технологию производства крупногабаритных деталей с криволинейной поверхностью первой группы (деталей кожуха конвертеров). В связи с этим, актуальной является задача становятся расширения сортамента крупногабаритных деталей с криволинейной поверхностью за счет выпуска деталей второй группы - днищ различного типа на толстолистовых прокатных станах с неполной загрузкой (например, на стане 4500 ПАО «MMK»).

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Песин Илья Александрович, 2019 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Новости промышленности Российской Федерации. Интернет источник: https://news.rambler.ru/other/41681119/?utm_content=rnews&utm_medium=read_mor e&utm_source=copylink - (дата обращения 12.02.2019).

2. Мошнин, Е.Н. Технология штамповки крупногабаритных деталей / Е. Н. Мошнин. - М.: Машиностроение. - 1973. - 240 с.

3. Чикишев, Д.Н. Совершенствование технологии производства деталей крупногабаритных тел вращения на основе математического моделирования процессов деформирования толстых стальных листов: дис. на соиск. учен. степ. канд. техн. наук (05.16.05) / Чикишев Денис Николаевич. - Магнитогорск: Изд-во Магнитогорск. гос. техн. ун-та им. Г.И. Носова. - 2007. - 132 с.

4. Внедрение новых технологий асимметричной прокатки на ОАО «ММК» / В.М. Салганик, А.М. Песин, Е.Л. Трахтенгерц // Моделирование и развитие процессов обработки металлов давлением: Межрег. сб. науч. тр. - Магнитогорск: Изд-во Магнитогорск. гос. техн. ун-та им. Г.И. Носова. - 2002. -С. 128-133.

5. Асимметричная толстолистовая прокатка крупногабаритных тел вращения /Э.М. Дригун, В.М., Салганик, А.М. Песин // Труды третьего конгресса прокатчиков (Липецк, 19-22 октября, 1999 г.) - М.: Черметинформация. - 2000. - С. 505-507.

6. Development of the asymmetric rolling theory and technology /A. Pesin, V. Salganik, E. Trahtengertz, E. Drigun // Proceedings of the 8-th International Conference on Metal Forming: Metal Forming 2000. - Krakow. - 2000. - P. 311-314.

7. Песин, А.М. Новые технологические решения на основе моделирования асимметричной прокатки / А.М. Песин // Сталь. - 2003. - № 2. - С. 66-68.Песин А.М. Моделирование и развитие процессов асимметричного деформирования для повышения эффективности листовой прокатки / А.М. Песин // Моделирование и

развитие процессов обработки металлов давлением: Межрег. сб. науч. тр. -Магнитогорск: МГТУ, 2002. С. 107 - 113.

8. Песин, А.М. Моделирование и развитие процессов асимметричного деформирования для повышения эффективности листовой прокатки: дис. на соиск. учен. степ. д-ра техн. наук (05.16.05) / Песин Александр Моисеевич. -Магнитогорск: Изд-во Магнитогорск. гос. техн. ун-та им. Г.И. Носова. - 2003.

- 395 с.

9. ГОСТ 6533-78. Днища эллиптические отбортованные стальные для сосудов, аппаратов и котлов. Основные размеры. - Взамен ГОСТ 6533-68; введ. 1980-01-01. - М.: Госкомитетом СССР по стандартам, 1978. - 38 с.

10. Промышленные технологии и инновации. Оборудование для наноиндустрии и технология его изготовления: учебное пособие / А.Г. Ткачев, И.Н. Шубин, А.И. Попов. - Тамбов: Изд-во ГОУ ВПО ТГТУ. - 2010. - 132 с.

11. Горбунова Ю.Д. Анализ формоизменения эллиптических стальных днищ при горячей штамповке: Дисс. канд. техн. наук: 05.16.05 / Горбунова Ю.Д., УрФУ

- Екатеринбург, 2019. - 124 с.

12. Исследование изменения толщины стенки эллиптических тонкостенных днищ при штамповке / А.Ф. Кузнецов, Ю.Д. Горбунова, Г.А. Орлов // Кузнечно-штамповочное производство. Обработка материалов давлением. - 2017. - №. 3. -С. 19-23.

13. Каргин Б.С. Исследование температурных полей в заготовке для детали «Днище» при ее переносе от печи к прессу / Б.С. Каргин, А.А. Липчанский // Вестник Приазовского государственного технического университета. Серия: Технические науки. - 2013. - №. 27. - С. 52-56.

14. Avitzur, В. Extrolling: combining extrusion and rolling. Wire journal. - 1975, Juli, - P. 73-80.

15. At attemp to compare a new process of «Rolling through the die» with the multipass rolling as exemplified by rolling of flat / R. Grzyb, J. Jonca, S. Kajzer // Wire journal, June 1982, - P. 370-379.

16. Exceptional mechanical properties of ultra-fine grain AZ31 alloy by the combined processing of ECAP, rolling and EPT / Zhao Guangwei, Fan Jianfeng, Hua Zhang, Qiang Zhang, Jie Yang, Hongbiao Dong, Bingshe Xu // Materials Science and Engineering: A. V. 731, - 25 July 2018, - PP. 54-60.

17. Zahner, M. Analysis of combined extrusion micro coining process to manufacture microstructured tappets / M. Zahner, M. Merlkein // Procedia Manufacturing 15. - 2018, - PP. 272-279.

18. Xin, Lu. Combined process of hydroforming and electro hydraulic precision reshaping for aluminum alloy / Xin Lu, Hong Jin // Procedia Manufacturing 15. - 2018, - PP. 907-914.

19. Development of high-strength, good-conductivity Cu/Ti bulk nano-layered composites by a combined roll-bonding process / M. Hosseini, H. Danesh Manesh, M. Eizadjou // Journal of Alloys and Compounds, V. 701, 15. - April 2017, - PP. 127-130.

20. Hydrogen storage properties of pure Mg after the combined processes of ECAP and cold-rolling / G. F. Lima, M. R. M. Triques, C. S. Kiminami, W. J. Botta, A. M. Jorge // Journal of Alloys and Compounds, V. 586, Supplement 1, 15. - February 2014, - PP. 405-408.

21. The study of cup-rod combined extrusion processes of magnesium alloy (AZ61A) / Y. Hu, Z. Lai, Y. Zhang, R. G. Li // Journal of Materials Processing Technology, V. 187-188,12. - June 2007, - PP. 649-652.

22. Development of high-strength magnesium alloys via combined processes of extrusion, rolling and ageing / J. F. Nie, G. J. Huang, Y. C. Xin, Q. Liu // Scripta Materialia, V. 64, Issue 10, - May 2011, - PP. 950-953.

23. Microstructure and mechanical properties of Mg-Gd-Y-Zn-Zr alloy sheets processed by combined processes of extrusion, hot rolling and ageing / C. Xu, M. Y. Zheng, S. W. Xu, K. Wu, X. Y. Lv // Materials Science and Engineering: A, Volume 559.- 1 January 2013, - PP. 844-851.

24. On the evolution of microstructure and texture in commercial purity titanium during multiple passes of incremental equal channel angular pressing (I-ECAP) / M.

Qarni, G. Sivaswamy, A. Rosochowski, S. Boczkal // Materials Science & Engineering. A 699. - 2017, - PP. 31-47.

25. Producing high-strength metals by I-ECAP / M. Gzyl, A. Rosochowski, S. Boczkal, L. Olejnik // Advanced engineering materials. - 2016, - V. 18, - No. 2. - PP. 219-223.

26. Effect of incremental equal channel angular pressing (I-ECAP) on the microstructural characteristics and mechanical behaviour of commercially pure titanium / M. Qarni, G. Sivaswamy, A. Rosochowski, S. Boczkal // Materials and Design 122. -2017, - PP. 385-402

27. Минаев, А.А. Совмещенные металлургические процессы /А.А.Минаев. -Донецк: Унитех. - 2008. - 552с.

28. Коновалов, Ю. В. Настоящее и будущее литейно-прокатных агрегатов / Ю. В. Коновалов // Производство проката. - 2009. - № 9. - С. 37-43.

29. Литейно-прокатный агрегат для производства катанки / В.А. Вердеревский, В.П.Степанов, Г.С.Никитин, О.К.Храпченков // Сталь. - 1995. - № 2. - С.37-41.

30. Канцельсон, М. П. Литейно-прокатные агрегаты для производства катанки из цветных металлов: Обзор / М.П.Канцельсон. - М.: ЦНИИТЭИтяжмаш. Металлургическое оборудование. - 1990. - Сер.1, вып.1.

31. Тонкослябовые литейно-прокатные агрегаты для производства стальных полос / В.М. Салганик, И.Г. Гун., А.С. Карандаев, А.А. Радионов // Магнитогорск. Изд-во Магнитогорск. гос. техн. ун-та им. Г.И. Носова. - 2003. - 507 с.

32. Опытный прокатно-ковочный стан ПК 120*4 / В.Н. Выдрин, О.И. Тищенко, Е.Н. Березин, Е. Г. Дремин, Г. И. Коваль // Теория и технология прокатки: сб. науч. тр. под ред. В. Н. Выдрина. - Челябинск: Челяб. политех. ин-т. - 1979. - № 230. - С. 77-82.

33. Геометрические параметры прокатки-ковки широких полос / В. Н. Выдрин, Е. Н. Березин, Г. И. Коваль // Теория и технология прокатки: сб. науч. тр.

под ред. В. Н. Выдрина. - Челябинск: Челяб. политех. ин-т. - 1979. - № 230. - С. 82-96.

34. Дремин, В. Г. Геометрия конуса деформации при прокатке-ковке заготовок в четырехвалковом калибре / В. Г. Дремин // Теория и технология прокатки: сб. науч. тр. под ред. В. Н. Выдрина. - Челябинск: Челяб. политех. ин-т.

- 1984. - С. 55-65.

35. Совмещение станов прокатки-ковки с МНЛЗ / Е. Н. Березин, Г. И. Коваль, В.С. Нестеренко // Теория и технология прокатки : сб. науч. тр. под ред. В. Н. Выдрина. - Челябинск: Челяб. политех. ин-т. - 1984.

- С. 80-92.

36. Экспериментальное исследование процесса прошивки продольной прокаткой-прессованием / П. М. Сычев, Ф. М. Шубик, С. И. Долгов // Теория и технология прокатки: сб. науч. тр. под ред. В. Н. Выдрина. - Челябинск: Челяб. политех. ин-т. - 1984. - № 165. - С. 139-148.

37. Березин, Е. Н. Экспериментальное исследование деформации малопластичных сплавов при прокатке-прессовании / Е. Н. Берзин, Г. З. Серебрянников // Прокатное производство. - Челябинск : Челяб. политех. ин-т. - 1974. - № 130. - С. 68-74.

38. Богатов, А. А. Разработка и исследование способа интенсивной знакопеременной деформации при прокатке стальных толстых листов и плит из сплавов цветных металлов / А.А. Богатов, Д.Ш. Нухов // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. - 2017. - т. 19. - № 1(3). - С. 501-505.

39. Корнилов, B. H. Развитие процесса прокатки прессования для производства профилей, труб и проволоки из цветных металлов и сплавов / В.Н. Корнилов, B.JI. Бережной // Кузнечно-штамповочное производство. - 1996.

- №2. - С. 7 - 9.

40. Корнилов, В. Н. Непрерывное прессование со сваркой алюминиевых сплавов / В.Н. Корнилов. —Красноярск: Изд-во педагогического института.

- 1993. - 216 с.

41. Прессование с активным действием сил трения / В.Л. Бережной, В.Н. Щерба, А.И. Батурин. — М.: Металлургия, - 1988. - 296 с.

42. Бережной, В. Л. Реализация технологически активного трения в экструзионных процессах / В.Л.Бережной // Технология легких сплавов. - 1993. -№7-8. - С. 104-110.

43. Щерба, В. Н. Технология прессования металлов / В.Н. Щерба, Л.Х. Райтбарг. - М.: Металлургия. - 1995. - 336 с.

44. Гильденгорн, М. С. Непрерывное прессование труб, профилей и проволоки способом Конформ / М.С. Гильденгорн, В.В. Селиванов // Технология легких сплавов. - 1987. - № 4, - С. 67-83.

45. Лежнев, С. Н. Анализ влияния нового совмещенного процесса «равноканальное угловое прессование-волочение» на микроструктуру и свойства деформируемой медной проволоки // Вестник Южно-Уральского гос. ун-та. Серия: Металлургия. - 2016. - Т. 16. - № 1. - С. 59-65.

46. Моделирование совмещенного процесса "винтовая прокатка-прессование" в программном комплексе SIMUFACT.FORMING / А.Б. Найзабеков, С.Н. Лежнев, Е.А. Панин, А.С. Арбуз // Обработка сплошных и слоистых материалов. - 2016. - № 1 (44). - С. 14-22.

47. Evaluation of the effectiveness of the use of horizontal and vertical rolls in the "rolling-pressing" process on the basis of the stress-strain state studying / S. Lezhnev, A. Naizabekov, E. Panin, A. Arbuz, T. Koinov, I. Mazur //IOP Conference Series: Materials Science and Engineering 4. Сер. "4th International Conference Recent Trends in Structural Materials".- 2017. - С. 1- 7.

48. Development and research of combined process of "equal channel angular pressing - drawing" / S. Lezhnev, A. Naizabekov, A. Volokitin, I. Volokitina, E. Panin, M. Knapinski // Journal of Chemical Technology and Metallurgy. - 2017. - Т. 52. - № 2. - С. 172-179.

49. Разработка и исследование совмещенного процесса равноканального углового прессования-волочения / А.А. Богатов, А.Б. Найзабеков, С.Н. Лежнев,

И.В. Лещев, В.Г. Козлов. Производство проката. - 2016. - № 3. - С. 33-38.

50. Theoretical grounds of the combined "rolling channel step pressing" process / E. Panin, S. Lezhnev, A. Naizabekov, T. Koinov // Journal of Chemical Technology and Metallurgy, 51. 5. - 2016. - PP. - 594-602.

51. Theoretical studies of the joint "extrusion-rolling" aimed at making syb-ultra fine - grained structure metal / S.N. Lezhnev, A.B. Naizabekov, E.A. Panin // 20th Anniversary International Conference on Metal Materials (Metal 2011), May 18-20, -2011, Brno, Czech Republic, - C. 272-277.

52. Разработка инновационных процессов обработки металлов давлением на основе интенсивной знакопеременной деформации / А.А. Богатов, Д.Ш. Нухов, И.В. Лещев // Обработка сплошных и слоистых материалов. - 2016. - № 1 (44). - С. 35 - 43.

53. Перспективные методы ИПД для получения наноструктурированных металлических материалов / Г.И. Рааб, В.Г. Шибаков, А.Г. Рааб // Materials Physics and Mechanics, - 25 (2016). - PP. 77-82.

54. Chapter 2 - Combined processing ECAP + TMP / I. Semenova, G. Raab, R. Valiev // Nanocrystalline titanium. Micro and nano technologies. - 2019. - PP. 21-35

55. Комбинированные и совмещенные методы обработки цветных металлов и сплавов / С.Б. Сидельников, Н.Н. Довженко, Н.Н. Загиров. - М.: МАКС Пресс. -2005. - 344 с.

56. Исследования процесса получения и свойств катанки из сплава АВЕ с помощью совмещенных методов обработки / С.Б. Сидельников, Е.С. Лопатина, Ю.Ю. Клейменова, А.П. Самчук, А.А. Терентьев // Металлургия: технологии, инновации, качество. - 2017. -С. 134-139.

57. Теоретические исследования процесса совмещенной обработки для получения калиброванных прутков из алюминиевого сплава 6082 / С.Б. Сидельников, А.С. Берсенев, Н.Н. Загиров, В.Н. Беспалов // Металлургия: технологии, инновации, качество. - 2017. - С. 134-139.

58. Теория процессов ковки и штамповки / С.Б. Сидельников, Н.Н. Довженко, И.Л. Константинов. - 3-е изд., доп. и перераб.

- Красноярск: СФУ. - 2017. - 103 с.

59. Сравнительный анализ свойств длинномерных деформированных полуфабрикатов из алюминиевых сплавов 8176 и 8030, полученных совмещенными способами обработки / С.Б. Сидельников, Н.Н. Довженко, Е.С. Лопатина, Р.И. Галиев, А.Л. Трифоненков, А.П. Самчук // Производство проката. - 2017. - № 7. - С. 37-40.

60. Сравнительный анализ технологий изготовления сварочной проволоки из эвтектического силумина с применением совмещенных методов обработки / Н.Н. Загиров, С.Б. Сидельников, Р.Е. Соколов, Ю.Н. Логинов // Цветные металлы.

- 2017. - № 4. - С. 86-92.

61. Analysis of energy-force parameters of combined processing for receiving modifying bars from Al - 5 Ti - 1 B alloy / S.B. Sidelnikov, R.I. Galiev,E.S. Lopatina, A. P. Samchuk // Non-ferrous Metals, - 2017, - Vol. 42, - Is. 1, - PP. 30-35.

62. Разработка технологии получения прутков методом совмещённого литья и прокатки-прессования на установке СЛИ1111-2,5 из алюминиевых сплавов серии 6ххх и исследование их структуры и свойств / С.Б. Сидельников, А.С. Берсенев, Н.Н. Довженко, Е.С. Лопатина, И.Л. Константинов, А.П.Самчук // Цветные металлы и минералы. - 2016. - С. 306-307.

63. Техническо-экономический анализ процесса производства катанки из алюминиевого сплава АВЕ на установках совмещённого литья-прокатки и литья-прокатки-прессования / Ю.Ю. Клейменова, С.Б. Сидельников, А.П. Самчук, В.М. Беспалов, Р.И. Галиев // Цветные металлы и минералы. - 2016. - С. 300-301.

64. Разработка технологии производства катанки, полученной совмещёнными методами обработки из алюминиевых сплавов серии 8ХХХ, и исследование её структуры и свойств / А.Л. Трифоненков, С.Б. Сидельников, В.Ф. Фролов, Е.С. Лопатина, И.Л. Констатинов, А.П. Самчук // Цветные металлы и минералы. - 2016. - С. 298-299.

65. Компьютерное моделирование процесса совмещённой прокатки-прессования для установки С1111-400 с учётом реологических характеристик алюминиевых сплавов / Р.Е. Соколов, С.Б. Сидельников, Е.А. Порошина, Р.И. Галиев, С. С. Сахарчук // Цветные металлы и минералы. -2016. - С. 278-279.

66. Исследование процесса получения и оценка свойств деформированных полуфабрикатов из сплавов системы АЬ-РЗМ, полученных различными методами совмещённой обработки / Д.С. Ворошилов, С.Б. Сидельников, В.М. Беспалов, А.П. Самчук, А.Л. Трифоненков // Цветные металлы и минералы. - 2016. - С. 272-273.

67. Разработка и исследование процесса получения пресс-изделий из малопластичных алюминиевых сплавов методами совмещённой обработки / Р.И. Галиев, С.Б. Сидельников, Д.С. Ворошилов, Р.Е. Соколов, А.П. Самчук // Цветные металлы и минералы. - 2016. - С. 268-269.

68. Исследование процесса совмещенной прокатки-прессования/ С.Б. Сидельников, Н.Н. Довженко, С.Ф. Ворошилов, А.В. Ешкин //Технология легких сплавов. - 1993. - С. 41-44.

69. Применение совмещенных методов прокатки-прессования для получения пресс-изделий из алюминиевых сплавов / С.Б. Сидельников, Н.Н. Довженко, С.Ф. Ворошилов // Технология легких сплавов.

- 1999. — №1-2. —С. 131 — 136.

70. Изучение деформированного состояния пластической области при прокатке-прессовании / С.Б. Сидельников, Е.Ю. Сырямкина, Е.А. Кульбанова // Технология легких сплавов. - 2001. - №1. — С. 32 — 36.

71. Проектирование и освоение опытно-промышленной установки совмещенной прокатки-прессования / С.Б. Сидельников, А.И. Гришечкин, Н.Н. Довженко // Технология легких сплавов.

- 2002. — № 5-6. — С. 41 — 44.

72. Выбор оптимальных зазоров в калибре при совмещенной прокатки прессовании / С.В. Беляев, С.Б. Сидельников, И.Н. Довженко и др. // Журнал Сибирского федерального университета. Техника и технология. - 2010. - том 4 - № 3. - С. 411-421.

73. Влияние температуры на микротвердость металлов / В.В. Леонов, С.В. Беляев // Цветные металлы. - 2010.- № 3. - С.92-94.

74. Беляев, С. В. Кинематика асимметричного очага деформации при совмещенной прокатке-прессовании // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова // Обработка металлов давлением - 2010. - № 1. - С. 34-37.

75. Беляев, С. В. Статика и геометрия очага деформации при совмещенной прокатке-прессовании с одним приводным валком / Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова // Обработка металлов давлением. - 2009. - № 3. - С. 34-38.

76. Беляев, С. В. Расчет контактных напряжений при совмещенной прокатке-прессовании / Журнал Сибирского федерального университета // Техника и технология. - 2009. - том 2 - № 2. - С. 167-176.

77. Особенности влияния комбинирования различных видов пластической деформации на измельчение микроструктуры и механические свойства углеродистой проволоки / М.В. Чукин, М.А. Полякова, А.Е. Гулин //Известия высших учебных заведений. Черная Металлургия. - 2016. - №59(8), -С. 552-557.

78. Recovery effect in drawing of steel bar for sizing. Procedia Engineering / A. Korchunov, G. Gun, M. Polyakova // Published by Elsevier Ltd. DOI: 10.1016 - 2014. -Vol. 81. - PP. 676 - 681.

79. Влияние технологических параметров совмещенного процесса на механические свойства и структуру углеродистой проволоки / М.А. Полякова, А.Е. Гулин, О.А. Никитенко // Металлургические процессы и оборудование. - 2013. - № 3. - С. 21-25.

80. Конструирование совмещенных процессов в метизном производстве / Ю. Ф. Бахматов, Е. П. Носков, Э. М. Голубчик // Южно- Уральское отд. Рос. инженерн. академии. - Магнитогорск: ИЦ Магнитогорск. гос. горно-металлург. академия им. Г.И. Носова. - 1994. - 92 с.

81. Обработка проволоки растяжением / В. А. Харитонов, А. Б. Иванцов, Т. А. Лаптева. Магнитогорск: Изд-во Магниторск. гос. техн. ун-та им. Г.И. Носова. - 2012. - 162 с.

82. Харитонов В. А. Резерв втягивающих сил трения и продольной устойчивости проволоки при многовалковой холодной прокатке проволоки в комплексе приводная неприводная клеть. / В.А. Харитонов. - Магнитогорск: Изд-во Магниторск. гос. техн. ун-та им. Г.И. Носова - 2002. - 22 с.

83. Харитонов В. А. Моделирование процесса холодной прокатки проволоки в комплексе приводная неприводная клеть. / В.А. Харитонов, С.Г. Посадский. - Библ.: 11 назв. - деп. в ВИНИТИ 25.07.2002 № 1393 В2002. -Магнитогорск. - 30 с.

84. А.с. 1235599 СССР, МКМ4 В 21 F 21/00. Устройства для плющения проволоки / А.С. Каюков, А.П. Пацекин и др. (СССР) // Открытия. Изобретения. -1986. - №21. - С. 31.

85. А.с. 1459792 СССР, МКМ4 В 21 F 21/00. Устройства для плющения ленты и проволоки / А.С. Каюков, А.П. Пацекин и др. (СССР) // Открытия. Изобретения. - 1989. - №7. - С. 45.

86. А.с. 1780906 РФ, МКМ5 В 21 F 21/00. Устройства для плющения проволоки с применением ультразвуковой энергии / К.А. Сучков, А.Г. Сучков // Открытия. Изобретения. - 1992. - №46. - С. 48.

87. Исследование возможности изготовления спиральных пружин с использованием ультразвукового способа плющения проволоки в ленту: Отчет о НИР / Ленинградской ПО "Вибратор", №ГР 02840027769.

88. Инструмент для плющения проволоки с наложением ультразвуковых колебаний / Н.Р. Чиченов, Ю.Л. Зарапин, В.Д. Мутовин, О.В. Трахопнотовская //

Валки прокатных станов. М.: Металлургия, - 1989. -С. 184-189.

89. Данилин, В. Н. Создание и основные этапы развития процесса прессования с активным действием сил трения / В.Н. Данилин // Кузнечно-штамповочное производство. - 2009. - №9. - С. 30 - 37.

90. Жучков, С. М. Повышение эффективности использования энергии припроизводстве сортового проката Развитие процессов с использованием резерва втягивающих сил трения / С.М. Жучков [и др.] // Сталь. - 2005.- №9. - С. 39-43.

91. Фастыковский, А. Р. Совмещенные процессы, использующие резервные силы трения в очаге деформации при прокатке / А.Р. Фастыковский Новокузнецк: Изд-во НПК. - 2007. - 246 с.

92. Фастыковский, А. Р. Изучение резервных сил трения при прокатке в вытяжных калибрах / А.Р. Фастыковский, В.Н. Перетятько // Известия вузов. Черная металлургия. - 2002. - №2. - С. 15-17.

93. Фастыковский, А. Р. Основы конструирования и безаварийной работы валковой арматуры сортовых станов: Учебное пособие / А.Р. Фастыковский, А.Н. Савельев. Новокузнецк: СибГИУ. - 2007. - 170 с.

94. Фастыковский, А. Р. Конструкции и расчеты оборудования прокатных клетей сортовых и листовых станов: Учебное пособие / А.Р. Фастыковский, А.Н. Савельев. Новокузнецк: СибГИУ. - 2008. - 316 с.

95. Прогрессивные способы комбинированного формообразования в листовой и объемной штамповке. Монография / Н.П. Агеев, Г.А. Данилин, Т.С. Федина. - Тула: Изд-во ТулГУ. - 1981. - 79 с.

96. Goldratt Eliyahu M., Cox Jeff. The Goal: process of ongoing improvement. -NY.: North River Press, 1992. - 271 p.

97. Управление промышленным предприятием на основе теории ограничений: основы методологии и опыт использования: Учеб. Пособие / А.М. Песин, В.М. Салганик, В.В. Жлудов. Магнитогорск: МГТУ. - 2004. -199 с.

98. Новые экономические оценки и планирование производства на основе теории ограничений / А.М. Песин, В.М. Салганик, В.В. Жлудов // Производство проката - 2004. - № 6. - С. 41 - 45.

99. Реализация концепции производственного планирования на основе эффективного использования ограничений / Г.С. Сеничев, В.И. Шмаков, И.В. Виер, В.М. Салганик, А.М. Песин, В.В. Жлудов — М.: Экономика - 2006. - 210 с.

100. Новые подходы к производственному планированию / А.М. Песин, В.М. Салганик, Г.А. Бережная, Д.Н. Чикишев, В.И. Шмаков // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова - 2011. № 2. С. 7576.

101. Применение теории ограничений для оптимизации функционирования подсистемы «Резка - Отделка - Упаковка-Транспортировка» как части технологической системы «Сталь - Прокат - Потребитель» ОАО «Магнитогорский металлургический комбинат» / С.Н. Рахимов, И.М. Шебаршова, В.В. Курбан, А.М. Песин, А.А. Мухин // Производство проката - 2012. - № 2. - С. 34-39.

102. Повышение эффективности работы подсистемы «Резка - отделка -упаковка - транспортировка» листопрокатного цеха» / С.Н. Рахимов, И.М. Шебаршова, Е.В. Левашова, Л.А. Савицкий, В.В. Курбан, А.М. Песин // Сталь -2012. - № 2. - С. 137-143.

103. Новый подход к определению потерь от бракованной металлопродукции на основе использования подходов теории ограничений / С.Н. Рахимов, В.В. Курбан, А.М. Песин, И.А. Песин, Н.Т. Баскакова // Производство проката - 2013. -№ 8. - С. 45-48.

104. Концептуальные подходы в оптимизационном планировании ремонтов оборудования на металлургическом предприятии / Н.Т. Баскакова, И.А. Песин // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова. - 2013. - № 1 (41). С. 93-96.

105. Technology development of large-size bodies manufacturing from thick plate materials based on combined methods of deformation / A. Pesin, E. Drigun, D. Pustovoytov, I. Pesin // Key Engineering Materials. - 2016. - Vol. 685. - P. 375-379.

106. Development of the technology of various large bodies manufacturing based on combined methods of deformation / A. Pesin, E. Drigun, D. Pustovoytov, I. Pesin // Key Engineering Materials. - 2016. - V. 716. - P. 659-666.

107. DEFORM, Trademark of STFC (Scientific Forming Technologies), 5038 Reed Road, Columbus, Ohio, USA. [Электр. ресурс] Режим доступа: https://www.deform.com (дата обращения 05.03.2016)

108. Finite element modeling of combined process of plate rolling and stamping / A. Pesin, E. Drigun, D. Pustovoytov, I. Pesin // MATEC Web of Conferences. - V. 80. -2016. - P. 1-7.

109. Чукин, М. В. Разработка технологий производства машиностроительной продукции на толстолистовом прокатном стане / М.В. Чукин, И.А. Песин // Черные металлы. - 2018. - № 12 (1044).- С. 6-9.

110. Development of theory and technologies for hybrid metal forming of steel complex parts / A. Pesin, M. Chukin, P.Tandon, D. Pustovoitov, E.Drigun, I. Pesin, A. Kozhemyakina // Metal 2018. Abstracts of 27th International Conference on Metallurgy and Materials. - Brno. Czech Republic, EU, - 2018. -P. 261-265.

111. Development of the technology of large bodies manufacturing based on combined process of plate rolling and stamping / A. Pesin, E. Drigun, D. Pustovoytov, I. Pesin // IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering 293, - 2017. - P. 1-5

112.Патент 169154 Российской Федерации, МПК51 В2Ш 51/08 Пакет для совмещенного процесса прокатки и штамповки деталей с криволинейной поверхностью / А.М. Песин, Э.М. Дригун, Д.О. Пустовойтов, Н.М. Локотунина, И.А. Песин - 2016104859. Опубл. 07.03.2017. Бюл. № 7.

113.Патент 170509 Российской Федерации, МПК51 В2Ш 51/00 Устройство для получения деталей с криволинейной поверхностью из листовой заготовки путем совмещенного процесса прокатки и штамповки деталей

/ А.М. Песин, Э.М. Дригун, Д.О. Пустовойтов, Н.М. Локотунина, И.А. Песин -2016104860. Опубл. 26.04.2017. - Бюл. - № 12.

114.Патент 2623567 Российской Федерации, МПК51 B21D 51/08 Способ прокатки деталей с криволинейной поверхностью / А.М. Песин, Э.М. Дригун, Д.О. Пустовойтов, Н.М. Локотунина, И.А. Песин - 2016116463. Опубл. 27.06.2017. Бюл. № 18.

115. Песин, А. М. Разработка нового совмещенного процесса толстолистовой прокатки и штамповки / Г.С. Гун, Э.М. Дригун, Д.О. Пустовойтов, И.А. Песин // Современные проблемы горно-металлургического комплекса. Наука и производство: материалы Двенадцатой Всероссийской научно-практической конференции. Старый Оскол, - 2015. - С. 285.

116. Песин, А.М. Разработка нового совмещенного процесса толстолистовой прокатки и штамповки / А.М. Песин, Г.С. Гун, Э.М. Дригун, Д.О. Пустовойтов, И.А. Песин // Металлургия: Технологии, Инновации, Качество. Изд-во: Сибирский государственный индустриальный университет (Новокузнецк),

- 2015. - С. 28-31.

117. Study of Different Parameters Which Influence on the Combined Process of Asymmetric Rolling and Plastic Bending of Large Bodies of Rotation //Advances in Material Science and Applications / A.M. Pesin, D.O. Pustovoitov, I.A. Pesin // Vol. 3 Iss. 4, - 2014. - PP. 177-185.

118. Study of Different Large Bodies Manufacturing Based on Combined Methods of Deformation / A. Pesin, E. Drigun, D. Pustovoytov, I. Pesin. // MATEC Web of Conferences 26 03007. - 2015. -DOI: 10.1051/matecconf/20152603007.

119. О возможности производства машиностроительной продукции на толстолистовом прокатном стане / А.М. Песин, М.В. Чукин, Э.М. Дригун, П. Тандон, Д.О. Пустовойтов, Д.Н. Чикишев, Н.М. Локотунина, И.А. Песин. -монография. Магнитогорск: Изд-во Магнитогорск. гос. техн.ун-та им. Г.И. Носова.

- 2018. - 128 c.

120. Песин И.А. Новая технология производства крупногабаритных деталей с криволинейной поверхностью на толстолистовом прокатном стане на основе

совмещенного процесса прокатки и штамповки металла / И.А. Песин, М.В. Чукин //Magnitogorsk Rolling Practice 2018 Материалы III молодежной научно-практической конференции: сб. науч. тр. под. ред. А.Г. Корчунова. - 2018. - С. 5253.

121. Патент 169154 Российской Федерации, МПК51 В2Ш 51/08. Пакет для совмещенного процесса прокатки и штамповки деталей с криволинейной поверхностью / А.М. Песин, Э.М. Дригун, Д.О. Пустовойтов, Н.М. Локотунина, И.А. Песин - № 2016104859. опубл. 07.03.2017. Бюл. № 7.

ВЕРЖДАЮ:

ебной работе Назарова

об использовании в учебном процессе

Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего образования «Магнитогорский государственный технический

университет им. Г.И.Носова» результатов диссертационной работы

Песина И.А.

Результаты диссертационной работы «Разработка технологии производства крупногабаритных деталей с криволинейной поверхностью на толстолистовом прокатном стане», выполненной на кафедре технологий обработки материалов, внедрены в учебный процесс на основании рекомендаций методической комиссии Института металлургии, машиностроения и материалообработки.

Б развитие подхода, разработанного на кафедре ТОМ ФГБОУ ВО «МГТУ им. I . И. Носова» по использованию толстолистового прокатного стана для производства машиностроительной продукции, дополнительно предложено производить на этом оборудовании крупногабаритные днища с помощью нового совмещенного процесса толстолистовой прокатки и штамповки.

В учебном процессе используются:

- Постановка задачи математического описания совмещенного процесса прокатки и штамповки, включающая задание новой схемы процесса, формулирование граничных и начальных условий, а также принятие допущений совмещенного процесса.

- Две новые принципиальные схемы совмещенного процесса прокатки и штамповки: прямая и реверсивная. В основе каждой из этих схем положен принцип прокатки пакета, состоящего из верхнего (пуансон), нижнего (матрица) оснований и расположенной между ними толстолистовой заготовки.

- Для каждой из возможных схем реализации совмещенного процесса прокатки и штамповки найдены главные ограничения - «узкие места».

Новая технология производства донышка вакууматора на толстолистовом прокатном стане. Разработанная технология позволяет как существенно (не менее чем на 25%) снизить усилие деформирования, так и обеспечить более полную загрузку стана 4500 ПАО «ММК».

- Новые технические решения (патенты РФ ПМ №170509 и №169154 и патенты РФ № 2623567 и № 2644091), позволяющие осуществлять совмещенный процесс прокатки и штамповки.

Полученные при исследовании результаты включены в лекционные и практические занятия по курсам «Современные проблемы металлургии и материаловедения», «Инновационные методы решения инженерных задач», «Моделирование и оптимизация технологических процессов», «История металлургии», «Спецдисциплина» для студентов, обучающихся по программам бакалавриата, магистратуры и аспирантуры по направлению.

Председатель методической комиссии

Института металлургии, машиностроения и

материалообработки Заведующий кафедрой ТОМ

А.С.Савинов А.Б.Моллер

4fôd {¡ИФ1 МЯК ftw

ЧКсЙД ^Fïï tflélïplciï, З^Фс-ЧН TJcr ßPl4i"l TRaïPT vjiejei^

(«■Н^Ч 3lftpRJ4 SFT41 ^ilfttl Ч5Я <PT ■H№IH )

Pandit Dwarka Prasad Mishra

Indian Institute of Information Technology, Design & Manufacturing Jabalpur

(An Institute of National Importance established by an Act of Parliament)

Prof. Puneet Tandon

Dean of Research, Sponsored Projects & Consultancy Professor of Mechanical Engineering

No. IIITDMJ/Reco/2019/05/01 May 8, 2019

ACT OF IMPLEMENTATION of the dissertation results

This act confirms that the results of the dissertation research "Development of production technology for large-sized parts with a curved surface on a plate mill" conducted by Mr. Ilya Pesin are used in the process of teaching of graduate and doctoral students at PDPM Indian Institute o"f Information Technology, Design and Manufacturing, Jabalpur, India.

In the process of education, the following aspects are taken into account: (i) a fundamentally new principle of rolling of a package consisting of a top (punch) and

bottom (matrix) base with a thick sheet between them. ( ii) the main restrictions of the combined process of plate rolling and stamping.

The great advantage of the new process is the possibility of its use for obtaining parts with a curved surface not only from low-carbon steels, but also for parts obtained by cold deformation from non-ferrous metals.

Besides teaching, we have also employed the research outcomes of Mr. Ilya Pesin in our group's research work; and this has not only enhanced our research capabilities but have also led to interesting solutions for Indian industry.

PunStft Tandon

Professor of Mechanical Engineering

Puneet Tendon

Professor PDPM-IIIT OM Jabalpur (India)

<pHT R 41-Kiel Tri, тятадч - 482005, 'Ч.Ч. чга ^7414 : [phone], ФгЯ trarfe : www.ilitdmj.ac.in

[phone]

Т (44) П чпя J

^ ^ет wttwi it 3ftr

Dumna Airport Road, Jabalpur-482005, M.P. India Phone : +91+761-2794065, Fax : [phone] Website : www.iiitdmj.ac.in

УТВЕРЖДАЮ:

ИнформСистемы» Е.Б.Феоктистова

АКТ ВНЕДРЕНИЯ результатов диссертационной работы

Настоящим актом подтверждается, что результаты диссертационной работы Песина Ильи Александровича на соискание ученой степени кандидата технических наук «Разработка технологии производства крупногабаритных деталей с криволинейной поверхностью на толстолистовом прокатном стане» приняты к использованию ООО «ЧерметИнформСистемы».

Была передана технология производства донышка вакууматора на толстолистовом прокатном стане на основе нового совмещенного процесса толстолистовой прокатки и штамповки, включающая:

- технологическую схему производства;

- результаты численного исследования с помощью программного комплекса DEFORM 2D/3D;

- комплекс рациональных технологических параметров производства донышка вакууматора на толстолистовом прокатном стане;

- результаты лабораторного эксперимента на стане 150 кафедры ТОМ ФГБОУ ВО «МГТУ им. Г.И.Носова»;

- пакет новых технических решений, состоящий из 2 патентов на изобретения РФ и 2 патентов на полезные модели РФ.

Благодаря работе Песина И.А. ООО «ЧерметИнформСистемы получило два диплома и золотую медаль за разработку: «Новые технологии

производства крупногабаритных тел вращения на толстолистовом прокатном стане»» на XX Московском международном Салоне изобретений и инновационных технологий «Архимед-2017» (16-19 мая 2017) по теме исследования.

От ООО «ЧерметИнформСистемы» От ФГБОУ ВО «МГТУ

Вед;

им. Г.И. Носова Инженер НИСа

И.А.Песин

Стр.: 1

э к

Стр: 1

э к