Совершенствование процесса дрессировки автомобильного листа с целью снижения ребристости тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.03.05, кандидат технических наук Присяжный, Алексей Владимирович

• Присяжный, Алексей Владимирович
• кандидат технических наук
• 2006

Оглавление диссертации кандидат технических наук Присяжный, Алексей Владимирович

ВВЕДЕНИЕ. ф

ГЛАВА 1. СПОСОБЫ ДРЕССИРОВКИ ПОЛОС ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ

АВТОМОБИЛЬНОГО ЛИСТА И МЕТОДЫ СНИЖЕНИЯ РЕБРИСТОСТИ.

1.1. Технология дрессировки.

1.2. Конструкции современных дрессировочных станов.

1.3. Дефект «ребристость» и его характеристики.

1.4. Существующие на производстве методы снижения ребристости.

1.5. Причины появления ребристости на поверхности полосы при дрессировке в условиях стана 1700 и постановка задачи.

1.6. Выводы.

ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ПРОЦЕССА ДРЕССИРОВКИ ПОЛОС. ф 2.1. Выбор метода теоретического исследования.

2.2. Определение деформированного состояния при дрессировке полос.

2.3. Выводы.

ГЛАВА 3. ПАРАМЕТРИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ПРОЦЕССА ДРЕССИРОВКИ ПОЛОС.

3.1. Алгоритм решения задачи определения течения металла в очаге деформации при дрессировке.

3.2. Исходные данные и диапазоны изменения параметров.

3.3. Параметрический анализ процесса дрессировки.

3.4. Выводы.

ГЛАВА 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССА И РАЗРАБОТКА РЕКОМЕНДАЦИЙ ПО СНИЖЕНИЮ РЕБРИСТОСТИ

Щ ЛИСТА.

4.1. Цели и задачи эксперимента.

4.2. Оборудование, аппаратура, способы и методы проведения экспериментального исследования.

4.3. Исследование достоверности математической модели путем сравнения с экспериментальными данными.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Совершенствование процесса дрессировки автомобильного листа с целью снижения ребристости»

В связи с установкой на крупнейших автозаводах, таких как ОАО "АВТОВАЗ" современных технологических линий по окраске изделий, к поверхности холоднокатаного листа, используемого для штамповки лицевых деталей автомобильных кузовов, предъявляются повышенные требования. Тонкий холоднокатаный лист по качеству поверхности должен удовлетворять 1-й группе отделки согласно ГОСТ 9045-93, который не допускает наличия на лицевой стороне любых поверхностных дефектов.

Для обеспечения требуемого качества поверхности тонкой холоднокатаной стали, используемой для изготовления лицевых деталей автомобильных кузовов и корпусов бытовой техники, необходимо регламентировать ее характеристики - шероховатость и волнистость.

В зарубежных стандартах (Германия, Франция, Англия, Испания) продольная волнистость поверхности с малым шагом описана как дефект, который бывает двух типов: "поперечная волна" (с изменением толщины) и "полосы вибрации" (без изменения толщины). Также этот дефект поверхности тонкой холоднокатаной листовой стали называют "ребристостью". Его наличие определяют визуально.

Цели и задачи работы - улучшение качества тонкой холоднокатаной стали за счет обеспечения регламентированной ребристости ее поверхности.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

1. Разработать математическую модель, описывающую процесс образования ребристости поверхности листовой стали и позволяющую прогнозировать ее параметры во время дрессировки.

2. Определить причины и оценить степень их влияния на процесс образования ребристости поверхности холоднокатаного листового проката.

3. Предложить мероприятия для обеспечения регламентированной ребристости поверхности холоднокатаной листовой стали и исключения ее необоснованной отсортировки по дефекту «ребристость».

Выдвинута гипотеза и математически описан механизм образования дефекта «ребристость». Он возникает вследствие периодических смещений осей рабочих валков относительно друг друга в направлении, перпендикулярном направлению дрессировки.

Практическая значимость данной работы заключается в улучшении качества тонкой холоднокатаной листовой стали за счет обеспечения регламентированной ребристости ее поверхности и уменьшения отсортировки по дефекту «ребристость», что подтверждается полученными документами (приложение 1).

Основные направления диссертации докладывались и обсуждались на следующих конференциях:

- VII отчетная конференция молодых ученых ГОУ ВПО УГТУ-УПИ, Екатеринбург, 2005 г.

- V Всероссийская научно-практическая конференция «Инновации в машиностроении», г. Пенза, 2005 г.

- Приоритетные направления развития науки, технологий и техники, III научная конференция с международным участием 22-29 октября 2005г., Хургада (Египет).

По теме диссертации опубликовано 8 печатных работ, в том числе 4 работы в рецензируемых изданиях, рекомендованных ВАК.

Заключение диссертации по теме «Технологии и машины обработки давлением», Присяжный, Алексей Владимирович

4.5. Выводы

1. Серия проведенных экспериментов на стане 1700 ЛПЦ №5 ОАО «ММК» позволила вывести основные закономерности появления дефекта «ребристость» при дрессировке автомобильного листа.

2. Выявлены основные параметры дефекта «ребристость» и определены границы его проявления, что позволяет задать критерии качества для контролеров ОТК.

3. Сопоставление экспериментальных данных с результатами моделирования свидетельствует об адекватности созданной математической модели.

4. Данные закономерности появления дефекта «ребристость» позволяют разработать и внедрить технические рекомендации для оптимизации процесса дрессировки с целью снижения брака.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В работе произведен анализ причин появления дефекта "ребристость" при дрессировке автомобильного листа и методов устранения данного дефекта при дрессировке.

Установлено, что ни одним из известных способов дрессировки на одноклетьевых прокатных станах невозможно добиться одновременно высокой скорости дрессировки и устранить появление дефекта "ребристость".

На основании теоретических и экспериментальных исследований разработаны рекомендации для снижения доли проката, отсеиваемого по дефекту "ребристость" в низший сорт.

Выполненная работа позволяет сделать следующие выводы:

1. Изучение литературных и экспериментальных данных по изучению дефекта "ребристость" позволило определить точечные параметры данного дефекта и вывести математический критерий для его определения и численной характеристики.

2. Дефект "ребристость" тонкой холоднокатаной листовой стали обусловлен только продольной волнистостью ее поверхности без изменения толщины. Контрастность его наблюдения характеризуется инструментально измеряемым параметром - наибольшей высотой неровностей волнистости Wmax. При Wmax < 5 мкм дефект "ребристость" не проявляется после окраски поверхностей на заводах автомобильной промышленности.

3. Математически описан механизм образования дефекта «ребристость» дрессируемой листовой стали вследствие периодических смещений осей рабочих валков перпендикулярно направлению дрессировки.

4. Разработана методология устранения вышеозначенного дефекта при дрессировке. Конкретные параметры режимов прокатки, исключающих вибрации, на каждом стане могут быть различными, однако методология их устранения является общей для всех станов и заключается в том, чтобы в рабочей клети были проведены следующие технические мероприятия:

- увеличить частное относительное обжатие до предела, установленного с учетом ограничений по усилию, мощности прокатки и критериям, связанным с качеством продукции;

- увеличение коэффициента (показателя) трения на границе контакта валков с металлом;

- уменьшение разности переднего и заднего натяжений полосы.

5. Результаты данной работы позволят в будущем модернизировать автоматическую систему регулирования параметров прокатки с целью оптимизации получаемого результата.

Разработанная методика уже подготовлена и в данный момент готовится к внедрению в ЛПЦ №5 ОАО "ММК".

Результаты данной работы позволяют повысить производительность дрессировочного стана без снижения качества продукции, что в свою очередь снижает себестоимость готового продукта. Экономический эффект по 2005 году составляет 200 тысяч рублей.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Присяжный, Алексей Владимирович, 2006 год

1. Третьяков А.В. Дрессировка и качество тонкого листа / А.В. Третьяков, Е.М. Третьяков, Г.Н. Мигачева. М.: Металлургия, 1977. - 232 с.

2. Мазур В.Л. Управление качеством тонколистового проката / В.Л. Мазур, A.M. Сафьян, И.Ю. Приходько, А.И. Яценко. К.: Техшка, 1997. - 384 с.

3. Hani, К.: Untersuchung hochfrequenter Storschwingungen an schnell laufendeh Kaltwalzanlagen / Umformtechnische Schriften Band 28, Verlag Stahleisen (1991).

4. Hani, K.: VDI Berichte / (1992) Nr. 957, S. 203/217.

5. Kolpakov, S. S.; Pimenov, V. A.; Tsukanov, Yu. A.; Rubanov, V. P.: Steel in Translation 23 (1993) Nr. 1, S. 31/37.

6. Groothunen, L. C; van Egmond, L. JL; van Steden, G.: La Revue de Metal-lurgie Juin (1992), S. 571/577

7. Imai, 1.; Kikuma, Т.; Tsuzuki. N.; Toshimitsu, Т.; Matsamoto, H.; Uehori, Y.: Study on a jumping phenomenon in wet temper rolling of annealed tin-plates with light reduction. Int. Conf. on Steel Rolling 2 (1980), S. 1203/1214.

8. Paton, D. L; Critchley, S.: 1 & SM (1985) Nr. 3, S. 37/43.

9. Critehley, S.; Paton, D. L.: Tandem Mill Vibration. Proc. Intern. Steel Rolling Conf., Deauville (1987), E. 12. 1-12. 6.j. 10. Moore, J. M.: Development of a High Frequency Active Vibration Damping

10. System for Cold Reduction Mills. ECSC Agreement 7210. EA/D2. 5/92 (1994).

11. Roberts, W. L: Third-octave-mode chatter in the cold rolling of light gage strip. Int. Conf. on Steel Rolling 2 (1980), S. 1215/1224.

12. Tlusty, J.; Chandra, M.; Critehley, S.; Paton, D. L: Annals of the C1RJP 31 (1982) Nr. 1, S. 195/199.

13. Chemeux, L; Fischbach, J. -P.; Gouzou, J.: Iron and Steel Engineer (1984) Nr. II, S. 17/26.

14. Tamiya, Т.; Furui, K.; lida, H.: Analysis of chattering phenomenon in cold rolling. Int. Conf. on Steel Rolling 2 (1980),1. S. 1191/1202.

15. Yarita, I.; Furukawa, K.; Seino, Y.; Takimoto, Т.; Nakazato, Y.; Nakagawa, K.: Transactions ISIJ, 18 (1978),1. S. 1/10.

16. Misonoh, K.: Journal Japan Society for Technology of Plasticity. 21 (1980) Nr. 11, S. 1006/1010

17. Pawelski, O.; Rasp, W.; Friedewald, K.: Stahl und Eisen 108 (1988) Nr. 7, S. 323/328.

18. Roberts, W. L: Iron and Steel Engineer (1978) Nr. 10, S. 41/47.

19. Ando, N.; Katsutani, R.; Koga. K.; Toyota, H.: Journal Japan Society for Technology of Plasticity 16 (1975) Nr. 1, S. 78/84.

20. Gasparic, J. J.: Iron and Steel Engineer (1991) Nr. 2, S. 27/29.

21. Nessler, G. L.; Cory, J. F.: Iron and Steel Engineer 70 (1993) Hr 1, S. 40/45.

22. Markworth, M.; Nettelbeck, L.; Ungerer, W.: Betriebsforschungsinstitut (BFI), Bericht Nr. V 4. 31. 005 (1996).

23. Betriebsforschungsinstitut (BFI), Tatigkeitsbericht 1995/96

24. Loose, J. Schmierungstechn., 1975, 6, Nr. 9, S. 257—61.

25. Strandel 1, P. O. Neue Hutte, 1968, 13, Nr. 12, S. 726—29.

26. Lueg, W. Ind.-Anz, 1960, 82, Nr. 5, S. 661— 63. V

27. Kienzle, O. Grundlagen einer Typologie metallhcher Oberflachen. Berlin West. u. a.: Springer—Verb, 1965, S. 59—80.

28. Dehne, W. Untersuchung iiber den EinfluP der Ober-flachenstruktur auf die Reibung. Clausthal 1973. (Dr-Ing.-Diss. TU Clausthal.)

29. Zelikow A. I. Lehrbuch des Walzwerksbaus. Berlin 1957

30. Злов В.Е. Топографический характер дефекта «Ребристость» / В.Е. Злов, А.П. Буданов, А.И.Антипенко, В.К. Белов // Совершенствование технологии на ОАО «ММК»: Сборник трудов ЦЖ, вып. 3. Магнитогорск, 1999. С. 177-180.

31. Илькун В. И. Распределение и классификация дефектов жести / В. И. Илькун, В. И. Куликов, А. А. Карабалин // Сталь. 2001. - №12. - С. 34-37.

32. Хофман В. Уменьшение ряби при дрессировке стальных полос / В. Хофман, X. Айгнер // Черные металлы. 1998. - №1. - С. 85-89

33. Ананьевский М. Г. Ребристость на поверхности автомобильного листа / М. Г. Ананьевский, М. А. Беняковский, Е. П. Сергеев, В. В. Рыжов // Сталь.- 1973,-№9.-С. 82-83

34. Беняковский М. А. Качество поверхности автомобильного листа / М. А. Беняковский. М.: Металлургия, 1969. - 85 с.

35. Ананьевский М. Г. Ребристость на поверхности автомобильного листа / М. Г. Ананьевский, М. А. Беняковский, Е. П. Сергеев, В.В. Рыжов // Сталь.- 1973.-№9.-С. 82—83.

36. Куприн М. И. Влияние параметров шлифовки рабочих валков стана холодной прокатки на возникновение дефекта «ребристость» / М. И. Куприн // «Бюллетень ЦИИН». 1971. - № 1. - С. 43—44.

37. А. В. Праздников, И. И. Леепа, К. С. Логинова, А. П. Качайлов «Пути устранения ребристости на поверхности холоднокатаных листов» // «Металлургическая и горно-рудная промышленность», 1976 г., № 2, с. 18-21

38. Часовников Л. Д. «Передачи зацепления». // М., Машгиз, 1961 г., с. 17

39. Э. А. Гарбер, В. П. Наумченко, А. В. Кожевников, С. И. Павлов «Устранение вибраций в рабочих клетях станов холодной прокатки путем коррекции энергосиловых параметров». // М., «Сталь», 2003 г., №9, с.79-82

40. Целиков А.И., Гришков А.И. Теория прокатки. М.: Металлургия, 1970. С. 358

41. Теория обработки металлов давлением: Вариационные методы расчета усилий и деформации // И.Я. Тарновский, А.А. Поздеев, О.А. Ганаго и др.: Под ред. И.Я. Тарновского М.: Металлургиздат, 1963. 672 с.

42. Грузев А.П. Теория прокатки: Учебник для вузов. М.: Металлургия, 1988.240с.

43. Целиков А.И., Гришков А.И. Теория прокатки. М.: Металлургия, 1970. 358 с.

44. Илюшин А.А. Пластичность. Основы общей математической теории. М.; Изд-во АН СССР, 1963. 271 с.

45. Илюшин А.А. Механика сплошной среды. М.: Изд-во МГУ, 1978. 287 с.

46. Качалов Л.М. Основы теории пластичностию М.: Наука, 1969. 420 с.

47. Соколовский В.В. Теория пластичности. М.: Высшая школа, 1969. 608 с.

48. Губкин С.И. Пластическое деформирование металлов: В 3-хтомах. М.: Металлургиздат, 1961.

49. Смирнов-Аляев Г.А. Сопротивление материалов пластическому деформированию. М.: Машгиз, 1961. 296 с.

50. Смирнов-Аляев Г.А. Элементарные основы теории обработки металлов давлением. М.: Машгиз, 1957. 163 с.

51. Смирнов-Аляев Г.А. Механические основы пластической обработки металлов. М.: Машиностроение. 1968. 272 с.

52. Теория обработки металлов давлением: Вариационные методы расчета усилий и деформаций // И.Я.Тарновский, А.А.Поздеев, О.А.Ганаго и др.: Под ред. И.Я.Тарновского. М.: Металлургиздат, 1963. 672 с.

53. Пластическое формоизменение металлов / Гун Г.Я., Полухин П.И., По-лухин В.П. и др. М.: Металлургия, 1968. 416 с.

54. Гун Г.Я. Математическое моделирование процессов обработки металлов давлением. М.: Металлургия, 1983. 352 с.

55. Колмогоров В.Л. Напряжения. Деформации. Разрушение. М.Металлургия, 1970. 230 с.

56. Колмогоров В.Л. Механика обработки металлов давлением. М.: Металлургия, 1986. 688 с.

57. Прагер В., Ходис Ф.Г. Теория идеально пластических тел: Пер. с нем. М.: Изд-во иностранной литературы, 1956. 398 с.

58. Прагер В. Введение в механику сплошных сред: Пер. с нем. М.: Изд-во иностранной литературы, 1963. 311 с.

59. Унксов Е.П. Инженерные теория пластичности. М.: Машгиз, 1959, 328 с.

60. Унксов Е.П. Инженерные методы расчета усилий при обработке металлов давлением. М.: Машгиз, 1955, 278 с.

61. Теория пластических деформаций металлов / Унксов Е.П., Джонсон У., Колмогоров B.J1. и др. М.Машиностроение, 1983. 598 с.

62. Целиков А.И. Теория расчета усилий в прокатных станах. М.: Метал-лургиздат, 1962. 494 с.

63. Шофман J1.A. Теория и расчеты процессов холодной штамповки. М.: Машиностроение, 1964. 375 с.

64. Закс Г., Гоффман О. Введение в теорию пластичности для инженеров. М.: Металлургиздат, 1957. 121 с.

65. Алышевский JI.E. Тяговые усилия при холодном волочении труб. М.: Металлургиздат, 1952. 134 с.

66. Томленов А.Д. Теория пластического деформирования металлов. М.: Металлургия, 1972. 408 с.

67. Хилл Р. Математическая теория пластичности. М.: ГИТТЛ, 1956. 407 с.

68. Перлин И.Л. К выводу формулы Зибеля при осаживании круглого цилиндра//Вестник машиностроения, 1958. №2, с 44-45.

69. Сторожев М.В., Попов Е.А. Теория обработки металлов давлением. М.: Машиностроение, 1971. 424 с.

70. Выдрин В.Н., Федосиенко А.С., Крайнов В.И. Процесс непрерывной прокатки. М.: Металлургия, 1970. 286 с.

71. Выдрин В.Н. Динамика прокатных станов. Свердловск, 1960. 255 с.

72. Выдрин В.Н., Тумаркин В.Я. Теоретические основы асимметричной прокатки в гладких валках // в сб.: Теория и технология прокатки. Челябинск: ЧПИ, 1968. с.47-57

73. Степанский Л.Г. К расчету усилий и деформаций при обработке металлов давлением // Кузнечно-штамповочное производство, 1959. №3. с. 13-18

74. Зенкевич О., Морган К. Конечные элементы и аппроксимация : Пер. с англ. М.: Мир, 1986.318 с.

75. Оден Дж. Конечные элементы в нелинейной механике сплошных сред: Пер. с англ. М.: Мир, 1976. 463 с.

76. Норри Д. де Фриз Ж. Введение в метод конечных элементов: Пер. с англ. М.: Мир, 1981.304 с.

77. Целиков А.И., Гришков А.И. Теория прокатки. М.: Металлургия, 1970. 358 с.

78. Грузев А.П. Теория прокатки: Учебник для вузов. М.: Металлургия, 1988.240 с.

79. Коцарь C.JI. Разработка теоретических основ динамики процесса прокатки с целью повышения точности полос и эффективности работы прокатных станов: Дисс. Докт. Техн. Наук, Липецк, 1983. 167 с.

80. Синицын В.Г. Несимметричная прокатка листов и лент. М.: Металлургия, 1984. 167 с.

81. Третьяков А.В., Трофимов Г.К., Гурьянова М.К. Механические свойства сталей и сплавов при пластическом деформировании. М.: Машиностроение, 1971. 63 с.

82. Третьяков А.В., Трофимов Г.К., Зюзин В.И. Механические свойства металлов и сплавов при обработке давлением. М.: Металлургия, 1964. 222 с.

83. Крагельский И.В. Трение и износ. М.: Машиностроение, 1968. 480 с.

84. Грудев А.П. Внешнее трение при прокатке. М.: Металлургия, 1973. 288 с.

85. Грудев А.П., Зильбер Ю.В., Тилик В.Т. Трение и смазки при обработке металлов давлением. Справ. Изд. М.: Металлургия, 1982. 312 с

86. Контактное трение в процессах обработки металлов давлением // Куз-нечно-штамповочное производство, 1959. №3, С. 13-18.

87. Дьяконов Владимир, Mathcad 2000 : учебный курс / В.Дьяконов СПб; Харьков; Минск; Питер, 2000 - 592 с: ил

88. Белов В.К., Леднов А.Ю. Автоматизированный комплекс для исследования микротопографии поверхности — АКИМП // Автоматическое управление металлургическими процессами: Межвуз. сб. науч. тр. Магнитогорск, 1996. С. 79-85

89. Лоповок Т.С. Волнистость поверхности и ее измерение. М.: Изд-во стандартов. 1973, 184 с.

90. Протодъяконов М.М., Тед ер В.И. Методика рационального планирования эксперимента // М.: Наука, 1970. 74 с.

91. Адлер Ю.П., Маркова Е.В. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий // М.: Наука, 1976. 279 с.