Введение к работе
Актуальность темы
Важной научно-технической проблемой является повышение эффективности сортопрокатного производства, в частности, по точности геометрических размеров и формы поперечного сечения проката из легированных сталей и сплавов. Отличительной особенностью данного вида прокатного производства является малотоннажность партий проката, необходимость частых настроек станов на прокатку в каждом случае требуемой марки стали, специфический состав оборудования прокатных станов. Учитывая особенности данного производства, для получения сортового проката из легированных сталей и сплавов используются прокатные станы сравнительно невысокой производительности полунепрерывного или линейного типов, которые достаточно эффективно работают при сравнительно небольших партиях проката, но по составу и техническим характеристикам оборудования имеют проблемы с обеспечением необходимого качества, в частности, по точности проката. В связи с этим представляются актуальными задачи изучения фактической точности проката на станах данного типа, анализ факторов, оказывающих на неё влияние, и разработки мер по повышению точности геометрических размеров проката. Для решения данных задач представляется целесообразным использовать существующие методики исследования - как экспериментальные, так и расчётные. В частности, представляет интерес использование ранее полученной теоретической модели влияния колебаний параметров технологического процесса прокатки на отклонения геометрических размеров проката с внесением в модель необходимых коррективов, учитывающих прогресс в теории и технологии сортопрокатного производства.
Связь работы с научными программами, темами и грантами
На основании и в связи с проведением в данной работе комплексных исследований точности горячекатаной круглой стали и факторов, её определяющих, были выполнены исследования на темы: 1) «Разработка универсальной технологии производства прецизионного мелкосортного проката на основе использования новой методики прогнозирования геометрических и физико-механических характеристик проката» в рамках гранта Министерства науки и образования РФ для поддержки научно-исследовательской работы аспирантов и молодых ученых. 2) «Исследование точности мелкосортного проката на стане 340» в рамках совместного гранта от Министерства образования и науки РФ и Немецкой службы академических обменов «Михаил Ломоносов» для проведения стажировки автора во Фрайбергской горной академии (Германия). 3) «Комплексное исследование технологического процесса прокатки на стане 350/250 ОАО «Металлургический завод «Электросталь» с целью повышения качества проката» - в рамках хоздоговорной темы.
Цель работы и задачи исследования
Целью данной работы является повышение качества горячекатаной круглой стали по точности геометрических размеров и форме поперечного сечения производимого проката из легированных сталей и сплавов.
Для достижения указанной цели поставлены следующие задачи:
Выбор направления теоретических исследований влияния параметров технологического процесса прокатки горячекатаной круглой стали на точность геометрических размеров поперечного сечения металла из легированных сталей и сплавов с необходимой его корректировкой на основе развития теории и технологии прокатного производства.
Экспериментальное исследование изменения геометрических размеров круглого проката из легированных сталей и сплавов под воздействием параметров технологического процесса в условиях промышленных мелкосортных и проволочных станов.
Экспериментальное исследование изменения геометрических размеров круглого проката из легированных сталей при варьировании температурных параметров прокатки в условиях опытно-промышленного стана 340 Технического университета Фрайбергской горной академии (Германия).
Экспериментальное и теоретическое исследование температурных параметров прокатки круглой стали и факторов, их определяющих, в условиях мелкосортных и проволочных станов.
Теоретическое исследование влияния параметров технологического процесса на отклонения размеров круглого проката из легированных сталей и сплавов по высоте и ширине поперечного сечения на основе скорректированной модели.
Разработка рекомендаций по совершенствованию технологического процесса прокатки круглой горячекатаной стали с целью повышения точности проката.
Научная новизна
Выбран и модернизирован теоретический метод определения отклонений геометрических размеров проката из легированных сталей и сплавов под воздействием колебаний технологических параметров.
Данный теоретический метод адаптирован к ряду мелкосортных и проволочных станов, на основании чего с единых позиций определены возможности по достижению прогнозируемой точности проката и исследовано влияние колебаний параметров технологического процесса на изменение размеров поперечного сечения горячекатаной круглой стали.
Получены экспериментальные данные по точности размеров круглой стали на ряде мелкосортных и проволочных станов и в сопоставительном аспекте осуществлён их анализ.
Изучено влияние параметров температурного режима, а также марочного сортамента на отклонения геометрических размеров получаемого круглого проката из легированных сталей.
Практическая ценность работы
На основании модернизированного теоретического метода анализа точности сортового проката получена возможность прогнозирования изменения высоты и ширины поперечного сечения профиля при фактических или задаваемых параметрах оборудования и технологического процесса различных сортопрокатных станов. С использованием коэффициента выравнивания представляется возможным анализ эффективности калибровок валков с точки зрения точности проката.
Полученные экспериментальные результаты по точности прокатки круглых профилей из различных легированных марок стали на некоторых мелкосортных и проволочных станах позволяют выявить закономерности влияния различных факторов технологического процесса на геометрию проката, которые могут быть использованы при проектировании или совершенствовании оборудования и технологических процессов аналогичных прокатных станов.
На основании проведенных исследований усовершенствована и внедрена калибровка валков для производства горячекатаной круглой стали диам. 6,5 мм в условиях мелкосортно-проволочного стана 350/250 ОАО «Металлургический завод «Электросталь», что позволило получить определённый экономический и технический эффект.
Модернизированный теоретический метода анализа точности сортового проката и полученные в работе экспериментальные результаты представляют интерес для использования в учебном процессе высших учебных заведений по направлению 150100 «Металлургия» бакалавриата и магистратуры и специальностям 150106 «Обработка металлов давлением» и 150201 «Машины и технология обработки металлов давлением».
Основные положения, выносимые на защиту
Модернизированный теоретический метод определения отклонений геометрических размеров сортового проката, вызванных колебаниями параметров технологического процесса.
Результаты экспериментального исследования точности горячекатаного круглого проката из легированных сталей в условиях мелкосортно-проволочного стана 320/250 и проволочного стана 260.
Результаты экспериментального исследования температурного режима прокатки круглых профилей из легированных сталей в условиях мелкосортно-проволочного стана 320/250.
Результаты комплексного экспериментального исследования влияния температурного режима и особенностей марочного сортамента на точность круглого проката в условиях стана 340 Технического университета Фрайбергской горной академии.
Адаптация модернизированного теоретического метода анализа точности сортового проката к условиям ЗАО «ВМЗ «Красный Октябрь», ОАО «ММЗ «Серп и Молот», ОАО «Металлургический завод «Электросталь», Технического университета Фрайбергской горной академии и исследование на его основе влияния различных факторов технологического процесса на колебания размеров поперечного сечения круглого проката из легированных сталей.
Рекомендации по совершенствованию технологического процесса прокатки с целью повышения точности круглых профилей из легированных сталей и сплавов.
Усовершенствованная калибровка валков для производства круглого профиля диам. 6,5 мм в условиях стана 350/250.
Апробация работы
Основные положения и результаты работы докладывались и обсуждались на следующих конференциях и семинарах:
1-ая международная конференция молодых специалистов «Металлургия XXI века»: - Москва: ВНИИМЕТМАШ, 2005.
Международная научно-техническая конференция «Современные достижения в теории и технологии пластической обработки металлов»: - Санкт-Петербург, 2005.
2-ая международная конференция молодых специалистов «Металлургия XXI века»: - Москва: ВНИИМЕТМАШ, 2006.
3-я международная конференция молодых специалистов «Металлургия XXI века»: - Москва: ВНИИМЕТМАШ, 2007.
Международная научно-техническая конференция «Теория и технология процессов пластической деформации - 2007»: - Москва: МИСиС, 2007.
Научный семинар кафедры ПДСС МИСиС «Исследование влияния параметров технологического процесса и характеристик оборудования на качество мелкосортного проката и катанки из легированных сталей»: - Москва: МИСиС, 2007.
Научная конференция стипендиатов программы «Михаил Ломоносов 2007/2008»: - Бонн, 2007.
Научный семинар кафедры ПДСС МИСиС «Исследование точности мелкосортного проката на стане 340»: - Москва: МИСиС, 2008.
Научный семинар кафедры ПДСС МИСиС «Влияние параметров технологического процесса на точность круглого проката из легированных сталей»: - Москва: МИСиС, 2008.
Публикации
Основное содержание работы опубликовано в 7 статьях.
Структура и объем работы
Диссертация состоит из введения, 6 глав, общих выводов, изложена на 171 странице машинописного текста, 55 рисунков, 32 таблицы, 5 приложений, библиографический список из 72 наименований источников отечественных и зарубежных изданий.
