Елементи теорії і розробка технології стабільного процесу прокатування високих смуг з однозонним плином металу - Автореферат

Можливість збільшення обтиснень при деформації високих смуг істотно обмежується умовами захвату в сталому режимі. Крім того, питання, що стосуються граничних умов деформації в сталому режимі на обтискних станах, цікаві з наукової точки зору і потребують додаткового уточнення і розвитку. розробка, дослідження й освоєння режимів обтиснень з негативним випередженням в осередку деформації, що забезпечують поліпшення якості готової продукції; У результаті такого перерозподілу радіального тиску рівновага в осередку деформації не порушується, хоча процес протікає з негативним випередженням на контакті. На основі розрахунку напруженого стану в осередку деформації й у задній зовнішній зоні, і припущення, що в граничний момент прокатування питомі сили тертя досягають свого максимального значення на всій довжині зони контакту, визначені граничні умови захвату.Граничні умови захвату в сталому режимі наступають при зникненні цієї зони в осередку деформації, тобто в момент, коли випередження на виході металу з валків приймає нульове значення. Чим забезпечується силовий баланс при відсутності зони випередження в осередку деформації, у чому полягає механізм стійкого протікання процесу прокатування високих смуг із негативним випередженням? З збільшенням висоти смуги і кута захвату випередження зменшувалося до мінімального негативного значення, із моменту, коли в осередок деформації ввійшла задня грань зразка і кут захвату почав зменшуватися, випередження збільшилося до нуля і стало позитивним. Підрахунок співвідношення між втягуючими і виштовхуючими силами на ділянках уширення показав, що зі збільшенням поперечного плину металу в цих областях переважають втягуючі сили, що може бути причиною стійкості прокатування з негативним випередженням. Для того, щоб досліджувати випередження при прокатуванні без уширення, у наступному досвіді прокатали зразки початковою шириною і встановили, що при прокатуванні в даних умовах процес може здійснюватися стійко з негативним випередженням на контакті .У дисертації наведені елементи теорії обробки металів тиском і нове вирішення наукової задачі, що виявляється в розширенні діапазону умов стійкого процесу деформації, визначенні граничних кутів захвату в сталому режимі, розробці технології прокатування високих смуг із максимальними кутами захвату . У результаті експериментального вивчення випередження й уширення в різноманітних умовах тертя на контакті підтверджено, що при прокатуванні високих смуг процес може протікати стійко при наявності значного негативного випередження на виході металу з валків. Досвід показав, що з ростом поперечного плину металу втягуючі сили у зонах уширення починають переважати над виштовхуючими, тому уширення металу може забезпечити стійке протікання процесу з негативним випередженням. Крім того, експериментом установлено, що при прокатуванні високих смуг без уширення процес також може протікати стабільно при негативному випередженні на контакті смуги з валками. Розроблено метод розрахунку напруженого стану при прокатуванні високих смуг в осередку деформації й у задній зовнішній зоні, що дозволяє виявити області дії розтягуючих напружень.Максименко О. П., Землянова С. С. Прокатка высоких полос с отрицательным опережением // Труды науч.-метод. конф. Максименко О. П., Землянова С. С. Контактные напряжения при прокатке высоких полос в предельных условиях // Труды науч.-метод. конф. Опережение при прокатке высоких полос // Сборник научных трудов Днепрдзержинского государственного технического университета.

2. Основний зміст роботи

У дисертації наведені елементи теорії обробки металів тиском і нове вирішення наукової задачі, що виявляється в розширенні діапазону умов стійкого процесу деформації, визначенні граничних кутів захвату в сталому режимі, розробці технології прокатування високих смуг із максимальними кутами захвату . Основні висновки такі: 1. У результаті експериментального вивчення випередження й уширення в різноманітних умовах тертя на контакті підтверджено, що при прокатуванні високих смуг процес може протікати стійко при наявності значного негативного випередження на виході металу з валків. Досвід показав, що з ростом поперечного плину металу втягуючі сили у зонах уширення починають переважати над виштовхуючими, тому уширення металу може забезпечити стійке протікання процесу з негативним випередженням. Крім того, експериментом установлено, що при прокатуванні високих смуг без уширення процес також може протікати стабільно при негативному випередженні на контакті смуги з валками.

2. У роботі вперше проведений аналіз впливу задньої зовнішньої зони, характерної для прокатування високих смуг, на випередження. На основі порівняння розміру випередження для однакових кутів контакту і різних умов деформації зроблений висновок, що при наявності задньої зовнішньої зони випередження вище, чим без її. Таким чином, задня зовнішня зона також може виступати регулятором стійкості процесу прокатування з негативним випередженням.

3. Розроблено метод розрахунку напруженого стану при прокатуванні високих смуг в осередку деформації й у задній зовнішній зоні, що дозволяє виявити області дії розтягуючих напружень. Методика може застосовуватися для проектування і коригування режимів обтиснень при одержанні слябів на обтискних станах і при прокатуванні товстих смуг у перших проходах на товстолистових станах.

4. Виходячи з аналізу внутрішнього напруженого стану металу, отримала подальший розвиток методика визначення довжини задньої зони позаконтактної деформації. Запропоновано аналітичне вираження для її розрахунку. Довжина задньої зони залежить від параметра форми і відносного обтиснення : із ростом довжина задньої зони зменшується, а зі збільшенням обтиснення - зростає. Теоретично розрахована довжина задньої зони позаконтактнїй деформації якісно узгодиться з експериментальними даними.

5. У роботі проведений теоретичний аналіз поля внутрішніх напружень при прокатуванні високих смуг в умовах, близьких до граничних. Підтверджено, що при зміні кінематичних і силових умов на контакті валків і смуги, тобто при наявності зони випередження, при нульовому випередженні і при повному відставанні в осередку деформації, картина внутрішніх напружень якісно не змінюється. Варіювання видом епюри розподілу питомих сил тертя не відбивається на характері напруженого стану в осередку деформації й у задній зовнішній зоні.

6. В результаті теоретичного дослідження контактних напружень при деформації високих смуг в умовах, близьких до граничних вперше встановлено ще одну причину стабільності процесу з негативним випередженням. Показано, що зі збільшенням кута захвату нормальний тиск на вході в осередок деформації знижується, а на виході з нього - зростає. При цьому виштовхуючі сили збільшуються незначно і не потребують інтенсивного росту втягуючих сил. Такий перерозподіл тиску при підвищенні обтиснення сприяє зберіганню рівноваги в осередку деформації і є причиною стійкості процесу прокатування з негативним випередженням. При подальшому збільшенні кута захвату тиск металу на валки на вході в осередок деформації підвищується, зростають виштовхуючі сили. Втягуючі сили ще спроможні зрости до розміру, необхідного за умовами рівноваги. Процес прокатування протікає стійко, хоча випередження на виході з зони контакту продовжує зменшуватися. Коли сили тертя досягають свого максимального значення на всій довжині осередку деформації, резерв втягуючих сил вичерпується, і виштовхуючи сили починають переважати. Рівновага металу у валках порушується, і подальше протікання процесу прокатування стає неможливим.

7. Розроблено методику визначення максимального кута захвату при прокатуванні на обтискних станах з урахуванням негативного випередження в осередку деформації. В основу цієї методики закладено припущення, що в граничний момент прокатування сили тертя досягають свого максимального значення, рівного опорові деформації чистого зсуву по всієї довжині зони контакту. Теоретично розраховані максимально припустимі кути захвату кількісно узгодяться з експериментальними даними і можуть застосовуватися при інтенсифікації схем прокатування на обтискних станах.

8. Результати роботи були використані для інтенсифікації режиму обтиснень і дослідження граничних умов захвату при прокатуванні металу на товстолистовому стані 1200. Інтенсифікація режиму обтиснень призвела до підвищення температури кінця прокатування в чорновій кліті, що поліпшило умови деформування смуги в чистовій кліті стана. Приведені в роботі дослідження застосували при освоєнні технології прокатування круглої заготовки на блюмінгу 1150. За результатами аналізу внутрішнього напруженого стану й стійкості процесу прокатування було запропоновано інтенсифікувати режим обтиснень.

Основні результати дисертації викладені у роботах

1. Максименко О. П., Подберезный Н. П., Землянова С. С. К вопросу о предельных условиях захвата при прокатке высоких полос // Удосконалення процесів та обладнання обробки тиском у машинобудуванні та металургії: Зб. наук. пр. - Краматорск. - 1999. - С. 187-190.

2. Максименко О. П., Землянова С. С. Контактные напряжения при прокатке с отрицательным опережением // Удосконалення процесів та обладнання обробки тиском у машинобудуванні та металургії: Зб. наук. пр. - Краматорск - Славянськ. - 2000. - С. 267-272.

3. Максименко О. П., Землянова С. С. Теоретическое исследование предельных углов захвата в установившемся режиме при прокатке высоких полос // Удосконалення процесів та обладнання обробки тиском у машинобудуванні та металургії: Зб. наук. пр. - Краматорск. - 2000. - С. 54-57.

4. Максименко О. П., Землянова С. С. Исследование предельных условий захвата при прокатке высоких полос // Металлургическая и горнорудная промышленность. - 2000. - №5. - С. 32-34.

5. Максименко О. П., Землянова С. С. Экспериментальное исследование уширения при однозонном течении металла // Удосконалення процесів та обладнання обробки тиском у машинобудуванні та металургії: Зб. наук. пр. - Краматорск. - 2001. - С. 590-594.

6. Максименко О. П., Подберезный Н.П., Землянова С. С. Опережение при нестационарном процессе прокатки // Известия вузов. Черная металлургия. - 2001. - №4. - С. 29-31.