Введение к работе
Актуальность работы. Долговечность оборудования МНЛЗ и качество выпускаемой продукции определяются ее рациональным проектированием. Современные методики проектирования, обеспечивающие высокую долговечность и качество продукции, требуют адекватного математического описания физических процессов, происходящих при формировании заготовки в технологическом канале МНЛЗ.
Адекватность математической модели процесса формирования заготовки при ее движении в роликовой проводки требует учета граничных условий, соответствующих МНЛЗ, функционирующей в тех или иных условиях эксплуатации.
Учет этих условий позволяет разработать достоверные методики расчета базовых геометрических, кинематических, силовых и энергетических параметров, которые являются основой любой методики проектирования.
Поэтому вопросы усовершенствования математической модели процесса формирования заготовки при ее движении в роликовой проводки, усовершенствование и разработка на этой основе методик расчета изменения поля температур по объему заготовки, изменения ее геометрических размеров с учетом усадки, распределения скоростей по длине движущейся заготовки для рационального выбора профиля криволинейного участка, повышения долговечности оборудования МНЛЗ и качества продукции применительно к конкретным условиям эксплуатации, решаемые в данной работе, являются весьма важными и актуальными для черной металлургии.
Цель исследования. Совершенствование методики проектирования жесткой роликовой проводки МНЛЗ для повышения долговечности роликов и качества заготовки на основе математического моделирования процесса ее формирования, расчета основных параметров и рационального выбора профиля криволинейного участка.
Поставлены и решены следующие задачи.
-
Усовершенствована математическая модель процесса формирования заготовки при ее продвижении в технологическом канале МНЛЗ адаптированная к условиям ОАО “ММК”;
-
На основе моделирования разработана методика расчета основных геометрических параметров жесткой роликовой проводки;
-
Проведены экспериментальные исследования процесса формирования заготовки и оценена адекватность теоретических разработок;
-
Проведены теоретические исследования по влиянию основных геометрических параметров роликовой проводки на условия взаимодействия ее с заготовкой;
-
Оценена эффективность разработанных решений в промышленных условиях.
Научная новизна работы заключается в следующем.
-
Усовершенствована математическая модель процесса формирования заготовки при ее продвижении в технологическом канале МНЛЗ;
-
На основе модели усовершенствованы методики расчета изменения поля температур и геометрических размеров заготовки, учитывая ее усадку в плоскостях пар роликов секций МНЛЗ;
-
Разработана методика расчета распределения скоростей по длине движущейся заготовки в плоскости пар роликов секций МНЛЗ, отличающаяся тем, что в ней учитываются усадка заготовки и изменение радиуса кривизны профиля криволинейного участка;
-
Разработана методика назначения раствора пар роликов секций учитывающая геометрические параметры поперечного сечения отливаемой заготовки зависящих от реального “портфеля заказов” предприятия;
-
Разработана методика рационального выбора профиля криволинейного участка МНЛЗ по критерию снижения мощности трения в очагах деформации заготовки по длине криволинейного участка.
Практическая ценность работы заключается в промышленном внедрении:
новой методики определения раствора пар роликов секций, учитывающей геометрические параметры поперечного сечения отливаемой заготовки;
новой методики рационального выбора профиля криволинейного участка МНЛЗ по критерию снижения мощности трения в очагах деформации заготовки по длине криволинейного участка;
пакета компьютерных программ для определения геометрических параметров поперечного сечения отливаемой заготовки и ее скорости на контакте с нижними роликами, а также геометрических параметров профиля технологического канала МНЛЗ.
Совершенствование конструкции на основе усовершенствованной модели и разработанных методик, позволило снизить максимальную интенсивность увеличения раствора роликов секций радиального участка на 33,4%, уменьшить токовую нагрузку на 24,5%, уменьшить величину износа бочек роликов криволинейного участка, а следовательно, и увеличить долговечность роликовой проводки на 6%, уменьшить неравномерность распределения износа бочек роликов криволинейного участка на 54%, достигнуть суммарного уменьшения перпендикулярных и гнездообразных трещин в непрерывно-литой заготовке на 8,5 %.
Внедрение разработок на МНЛЗ №4 в кислородно-конвертерном цеху ОАО “ММК” позволило сэкономить 1 881 494 рублей в год. При внедрении разработки на всех МНЛЗ ОАО “ММК” ожидаемая экономия составит 5 831 135 рублей в год.
Апробация работы. Основные результаты работы доложены и обсуждены на международных научно-технических конференциях молодых специалистов ОАО “ММК” 2006, 2007, 2008 годов, на 64-ой научно-технической конференции ГОУ ВПО МГТУ им. Г.И. Носова по итогам научно-исследовательских работ за 2004-2005 годы.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 7 печатных работ в научно-технических изданиях, в том числе в двух, рекомендованных ВАК; получено 3 свидетельства об отраслевой регистрации разработки программного обеспечения, 1 патент на изобретение и 1 патент на полезную модель.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, библиографического списка из 122 публикаций, 8 приложений (на 22 листах), и содержит 143 страницы машинописного текста, 51 рисунок, 21 таблица.
