Введение к работе
Актуальность темы. Тенденция на использование в промышленности новых профилей проката сложной формы, максимально приближенных к форме готового изделия, а также жесткие сроки на их освоение выдвигают задачу быстрого и качественного проектирования технологических режимов прокатки. Одним из путей решения такой задачи является применение автоматизированных методов проектирования калибровок прокатных валков.
Интенсивное развитие вычислительной техники и оснащение ею металлургических предприятий создало необходимые условия для расчета калибровок валков. Вместе с тем, возможности более полного использования ЭВМ сдерживаются отсутствием надежного программного обеспечения. Поэтому актуальной является задача разработки математической модели процесса прокатки профилей сложной формы и применение ее для расчета калибровок валков.
Диссертационная работа является продолжением исследований, проводимых на кафедре "Обработка металлов давлением" УГТУ-УПИ по изучению закономерностей формоизменения и расчету энергосиловых параметров при прокатке и созданию на этой основе комплекса программ, предназначенных для САПР "Сортовая прокатка" по теме 255/01.86.0000706, утвержденной Государственным комитетом по высшей школе, и но госбюджетной тематике научных исследований с шифрами ГРНТИ 30.19.15, 30.19.25, 28.17.19.
Целью диссертационной работы является создание математической модели для общего случая прокатки в двухвалковых калибрах и ее применение при разработке новых и совершенствовании существующих технологических процессов прокатки профилей различной формы.
В диссертации разработаны и выносятся на защиту следующие основные положения:
-
Метод аналитического представления геометрии полосы и калибра, позволяющий единым образом описывать контуры поперечного сечения заготовки и калибра произвольной конфигурации.
-
Геометрическая модель процесса формоизменения полосы с поперечным сечением произвольной формы в двухвалковом калибре также произвольной формы.
-
Способ построения поля скоростей течения металла в очаге деформации произвольной формы.
-
Алгоритмы и программы расчета формоизменения и энергосиловых параметров при прокатке профиля произвольной формы в двухвалковом калибре.
-
Результаты применения разработанных методик для расчетов калибровок валков профилей сложной формы.
Новизна и научная ценность полученных результатов заключается в следующем:
разработана математическая модель для аналитического описания калибров, ручьев и профилей произвольной формы, основанная на использовании уравнения параболы;
предложено для анализа процесса формоизменения металла в калибре произвольной формы использовать концепцию выделенного поперечного сечения (ВПС) как объема металла, заключенного между двумя перпендикулярными направлению прокатки плоскостями, отстоящими друг от друга на достаточно малом расстоянии и ограниченного геометрическими границами очага деформации; процесс прокатки в общем случае представлен как последовательное прохождение ВПС семи этапов формоизменения ;
определены механизмы (математические модели) формоизменения, позволяющие аналитически описать геометрическое преобразование контура ВПС под воздействием прокатных валков, а также рассчитать характеристики формоизменения и энергосиловые параметры прокатки ;
разработан способ построения поля скоростей течения металла в очаге деформации произвольной формы, позволяющий определять составляющие вариационного уравнения принципа минимума полной мощности.
Практическую ценность представляют следующие разработки:
алгоритмы и пакет прикладных программ для расчета формоизменения и энергосиловых параметров при прокатке профиля произвольной формы в двухвалковом калибре (пакет программ PROF);
калибровки валков крупносортных станов для прокатки профилей специального и отраслевого назначения.
Реализация работы в промышленности. Пакет прикладных программ PROF использован при совершенствовании существующих и разработке новых калибровок валков и технологических режимов прокатки сортовых профилей сложной формы. На стане 600 ОАО "Салдинский металлургический завод" внедрены калибровки валков для прокатки профилей накла-дочной полосы к рельсам РЗЗ и клеммной полосы для стальных шпал. На стане 800 этого завода внедрены калибровки валков "безусой" подкладоч-
ной полосы КБ-65, подкладочной полосы КД-65 и подкладочной полосы для стальных шпал.
Достоверность полученных разработок и рекомендаций основывается на применении современных научных методов исследований, а также результатах внедрения на прокатных станах технологических режимов прокатки.
Апробация полученных результатов. По основным разделам диссертации сделаны сообщения на научном семинаре кафедры ОМД УГТУ, на Всесоюзных и Всероссийских научно-технических конференциях "Новые технологические процессы прокатки как средство интенсификации производства и повышения качества продукции", Челябинск, 1989 г. и "Современные аспекты металлургии получения и обработки металлических материалов", Екатеринбург, 1995 г.; на научно-технических советах Салдинского металлургического завода и Западно-Сибирского металлургического комбината.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 9 печатных работ.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы из 132 наименований, четырех приложений и содержит 186 страниц основного текста, включая 44 рисунка и 12 таблиц.