Введение к работе
Актуальность работы. В рыночных условиях продукция металлургических предприятий должна быть конкурентоспособной по качеству и по стоимости Для этого необходимо создавать новые технологические процессы производства проката и совершенствовать существующие
Современный подход к совершенствованию технологических процессов прокатки основывается на разработке математических моделей, применение которых позволяет выбирать рациональные параметры производственного процесса (обжатия, скорость прокатки, температура раската и др), обеспечивающие получение прокатных профилей с заданными размерами, требуемыми механическими свойствами при рациональной загрузке рабочих клетей по усилию и крутящему моменту
Поэтому совершенствование технологических параметров прокатки двутавровых профилей на универсальном балочном стане на основе разработанной математической модели является актуальной задачей
Цель работы. Целью работы является разработка и внедрение рациональных режимов прокатки двутавровых балок на универсальном балочном стане (УБС) Для выполнения поставленной цели необходимо решить следующие задачи
1 Исследовать формоизменение металла при прокатке двутавровых балок
и разработать методику определения параметров формоизменения,
позволяющую автоматизировать процесс расчета калибровки прокатных валков
2 Исследовать температурный режим прокатки, определить
распределение температуры по элементам двутаврового профиля, рассчитать
температуру раската по проходам для всего сортамента нормальных,
широкополочных и колонных двутавров
3 Исследовать скоростной и динамический режимы прокатки двутавров в
универсальной и вспомогательной клетях и, в частности, определить частоту
вращения валков в момент захвата и выброса раската валками, в момент
прокатки с постоянной скоростью
3 \
4 Определить режим прокатки двутавров, позволяющий уменьшить усилия на вертикальные валки и тем самым повысить долговечность подшипников Научная новизна работы заключается в следующем
-
Разработана математическая модель расчета калибровки валков для прокатки нормальных, широкополочных и колонных балок на основе статистического обобщения действующих калибровок валков Получены формулы в виде уравнений регрессии, позволяющие рассчитывать размеры калибров по проходам для всего сортамента двутавровых балок, прокатываемых на универсальном балочном стане
-
В результате статистического анализа скоростного режима прокатки двутавровых профилей на УБС получена формула для определения частоты вращения горизонтальных валков универсальных клетей при прокатке с постоянной скоростью в зависимости от размера и типа балки, номера группы клетей и номера прохода, а также определена частота вращения валков в момент захвата и выброса раската из валков
-
На основе промышленных исследований получены закономерности распределения температуры поверхности элементов профиля для разных типов балок
-
Разработана методика расчета температуры металла при прокатке двутавровых профилей на универсальном балочном стане, учитывающая потери тепла излучением, повышение температуры за счет перехода механической энергии деформации в тепловую, потери тепла за счет конвекции, а также тепловое взаимодействие стенки и полки двутавра
Практическая ценность работы заключается в следующем
1 Разработан алгоритм расчета параметров формоизменения при
прокатке двутавровых балок на УБС, позволяющий автоматизировать расчет
калибровки прокатных валков
2 Результаты расчетов энергосиловых параметров прокатки двутавровых
балок в универсальных клетях, выполненных в электронных таблицах MS Excel
для 47 типоразмеров, позволяют в автоматизированном режиме выявлять резервы совершенствования технологии прокатки двутавровых балок на УБС.
3 Разработан новый метод расчета количества заготовок для производства готового проката, основанный на определении необходимого количества мерных штанг для выполнения требуемого заказа
Реализация результатов работы состоит в следующем
1 Для отдельных двутавровых профилей предложены новые режимы
деформации на универсальном балочном стане, при которых усилия,
действующие на вертикальные валки, снижены на 15 - 40 %
-
Новый метод расчета количества заготовок для производства готового проката позволил сократить на складе готовой продукции цеха прокатки широкополочных балок (ЦПТТТБ) количество металла, не обеспеченного заказами, с 2500 до 100 т
-
Разработаны наглядные пособия в виде расчетов, таблиц, выдаваемые на участки универсального балочного стана, отделки и отгрузки металла, позволяющие достигать расчетных показателей производственного процесса и направленные на рациональное использование прокатываемого металла
4 Разработана программа «ПЛАНИРОВАНИЕ», которая позволяет
оперативно в автоматизированном режиме распределять по суткам очередность
производства отдельных профилей, с учетом особенностей технологии
производства каждого профиля
5 Формулы для расчета формоизменения и энергосиловых параметров,
полученные в диссертационной работе, были использованы студентами
НТИ(ф) УГТУ-УПИ и ГОУ СПО «Нижнетагильский горно-металлургический
колледж имени Б А и МБ Черепановых» при выполнении дипломных
проектов по разработке технологии производства двутавров на универсальном
балочном стане ОАО «НТМК»
Апробация работы. Основные положения и результаты работы докладывались и обсуждались на следующих конференциях и семинарах
1 XXXII научно-техническая конференция молодых специалистов
ОАО «НТМК» - г Нижний Тагил, 2000 г
2 I международная научно-техническая конференция молодых
специалистов предприятий и учебных заведений металлургической
промышленности - г Магнитогорск, ОАО «ММК», 2001 г
3 ХХХПІ научно-техническая конференция молодых специалистов
ОАО «НТМК» - г Нижний Тагил, 2001 г
4 Совместная научно-техническая конференция молодых специалистов
ОАО «ЗСМК» и ОАО «КМК» - г Новокузнецк, 2002 г
5 Научно-техническая конференция молодых специалистов
«АЗОВСТАЛЬ - 2002» - г Мариуполь, 2002 г
6 Научно-техническая конференция молодых специалистов предприятий,
входящих в УК «ЕвразХолдинг», посвященная 40-летию Западно-Сибирского
металлургического комбината - г. Новокузнецк, 2004 г
7 XXXVI Международная научно-техническая конференция молодых
специалистов «Предприятиям «ЕвразХолдинга» - развитие и качество» -
г. Нижний Тагил, 2004 г
8 IV Международная научно-техническая конференция молодых
специалистов «Металл-2004» - г Жлобин, 2004 г
9 Первая конференция молодых специалистов «Металлургия XXI века»
- Москва, ВНИИМЕТМАШ, 2005 г
10 Технологический форум «Технология сортовой прокатки»
г Мёнхенгладбах (Германия), SMS Meer Gmbh, 2005 г
-
XXXVII Международная научно-техническая конференция молодых специалистов ОАО «НТМК» - г Нижний Тагил, 2005 г
-
Первый международный научно-практический семинар «Уральская научно-педагогическая школа по обработке металлов давлением им А Ф Головина»- - г Екатеринбург, 2006 г
-
Второй международный научно-практический семинар «Уральская научно-педагогическая школа по обработке металлов давлением им АФ. Головина» - г Екатеринбург, 2007 г
-
XII отчетная научная конференция молодых ученых ГОУ ВПО «УГТУ-УПИ» - г Екатеринбург, 2007 г
Публикации. Основное содержание диссертационной работы опубликовано в 10 печатных статьях, в том числе одна - в рецензируемом издании
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 6 глав, заключения, 40 рисунков, 73 таблиц, 10 приложений, изложена на 167 страницах машинописного текста, библиографический список содержит 52 наименования
