Литвиненко Борис Сергеевич 
Физико-металлургический факультет
Кафедра Обработки металлов давлением
Специальность: "Обработка металлов давлением"
Тема выпускной работы:
РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ СИЛОВЫХ ПАРАМЕТРОВ ПРОКАТКИ И ПРИВЕДЕННОГО ОБЖАТИЯ ПРИ ПРОГЛАЖИВАНИИ РАСКАТОВ ПРЕДВАРИТЕЛЬНО РАЗОВО И МНОГОРАЗОВО ОБЖАТЫХ В ВЕРТИКАЛЬНЫХ ВАЛКАХ ПРИ РЕДУЦИРОВАНИИ СЛЯБОВ
Научный руководитель: профессор Руденко Евгений Алексеевич
Реферат
Тенденцией развития технологии производства широких полос в настоящее время является использование непрерывнолитых слябов большой массы (100 тонн и более). Особенностью технологии непрерывной разливки слябов является то, что слябы различной ширины разливаются через соответствующие кристаллизаторы. Для получения широкого сортамента слябов по ширине необходимо иметь большой парк кристаллизаторов. Замена кристаллизатора требует больших затрат времени. Поэтому для получения готовых полос широкого сортамента по ширине необходимо иметь возможность изменять ширину слябов, в частности уменьшать путем поперечной деформации в вертикальных валках. Этот процесс называется - редуцирование.
Редуцирование можно реализовать или на агрегате, который стоит отдельно и состоит из вертикальных и горизонтальных валков, или в черновой линии широкополосного стана. Редуцирующие агрегаты не получили распространения, так как они громоздки, дорогостоящи и не обеспечивают качеств поверхности слябов. В черновой линии на широкополосном стане редуцирование осуществляется в специальных клетях.
Более широкое распространение получила технология редуцирования слябов в черновой линии широкополосных станов с использованием мощных универсальных реверсивных клетей. Режим обжатия в вертикалних и горизонтальных валках взаимообусловлен: обжатие в горизонтальных валках и силовые условия прокатки зависят от обжатия в вертикальных валках.
Новая технология - получение гаммы ширин листов и полос из слябов одного-двух типов путем их редуцирования в поцессе прокатки - имеет следующие преимущества перед получением их непосредственно отливкой:
1. Она позволяет унифицировать литые слябы, используемые на заводах черной металлургии
2. Унификация МНЛЗ, стандартизация их изготовления, производство серии однотипных установок на ряде заводов, пожалуй, существенно снизится их стоимость. Особенно большой экономический эффект в связи со стандартизацией МНЛЗ может быть достигнут за счет уменьшения типов и количества запасных частей сменного оборудования.
Процесс редуцирования предполагается осуществлять в вертикальных клетях прокатных станов, которые до сих пор работали как окалиноломатели, но существенное уменьшение ширины слябов в таких клетях невозможно из-за нехватки мощности привода. Один из путей ришенння проблемы - установка, при реконструкции, реверсивной вертикальной клети с большим диаметром валков и глубокими калибрами и редуцирования слябов за несколько проходов.
Пока, надежные зависимости для определения энергосиловых параметров при редуцировании в калиброванных вертикальных валках отсутствуют.
Данная работа актуальна, так как направлена на разработку метода определения силы и момента при редуцирования в вертикальных валках.
В работе сила и момент при редуцирования рассматриваются как функции от параметров однократного обжатия в вертикальных валках. Цель работы состоит в том, чтобы найти надежные и простые зависимости для определения силовых параметров при редуцировании.
Результаты работы, т.е. полученные зависимости могут быть использованы для расчета силы и момента редуцирования в калиброванных вертикальных валках, при эксплуатации черновой группы клетей широкополосных станов.
Анализ процесса прокатки слябов в клети с вертикальными валками.
Прокатка слябов в клети с вертикальными валками характеризуется узким и высоким центром деформации. При прокатке в таких условиях развиваются значительные приконтактные наплывы в кромках сляба.
Силовые параметры в клети с вертикальными валками. Относительное обжатие определяется по формуле:
Длину очага деформации определяем как:
Среднее удельное давление обычно определяют по формуле:
Особенность прокатки металла в вертикальных валках заключается в неравномерном распространении деформации металла по ширине сляба. Известная теоретическая зависимость для расчета коэффициента напряженного состояния очага деформации в вертикальных валках существенно завышает значение n. Для расчета силы и момента прокатки слябов в вертикальных валках широко используется методика М.Я.Бровмана-А.И.Герцена [1]. Эта методика дает хорошие результаты (с точностью 10-25%) для расчета энергосиловых параметров прокатки при однократном обжатии в вертикальных валках с гладкой бочкой.
Сравнение этих величин с экспериментальными показало, что рассчитанные значения превышают экспериментальные на 14-15%, поэтому расчетные величины нужно уменьшать на 14-15% или не учитывать коэффициент 1,15.
Относительная степень деформации:
Глубина проникновения деформации с одной стороны проката
Изменение температуры раската в клети с вертикальными валками незначительное, так температуру металла можно принять постоянной для расчета давления металла на валки. Полное давление металла на валки определяем по формуле:
Расчетный момент, прокатки определяют по формуле:
где ψ - коэффициент плеча равнодействующая давления металла на валки. Коэффициент плеча равнодействующая давления металла на валки:
Расчетный момент можно определять по формуле:
В работе [1] приведены экспериментальные данные по моменту и силе прокатки в вертикальных валках. Обжатие в вертикальной клети дает неравномерную деформацию с большим соотношением между толщиной и шириной сляба и диаметров валков. Это, плюс эффект от калиброванных валков создает существенный момент прокатки. Во втором из последовательных проходов с обжатием по ширине степень заполнения ручья повышается и крутящий момент увеличивается, в отношении первого прохода.
Недостатки работы такие:
1. В работе приведены экспериментальные данные только по сляба двух ширин 1900 и 1100 мм. Нет зависимости при прокатке слябов другой ширины
2. Экспериментальные данные получены при температуре t = 1080 ° С, хотя ций процесе реализуется при температуре t = (1200-1150) ° С.
3. Совсем нет данных по коэффициенту плеча, момента прокатки
4. Не приведены геометрические размеры калибра
Из литературного анализа можно сделать выводы, что вопросам, связанным с определением энергосиловых параметров прокатки в калиброванных вертикальных валках уделялось мало внимания, объем исследования малый или неполный или распространяется на частные случаи прокатки на гладкой бочке
Исходя из этого, в данной работе была поставлена задача выявить влияние на силу и момент прокатки выбранных основных независимых переменных при однократных обжатиях в калиброванных вертикальных валках и найти аналитические зависимости
После проведения исследований были получены следующие результаты:
В результате регрессионного анализа в программе «STATISTICA» получены зависимости для определения среднего давления (а) и коэффициента плеча равнодействующей силы прокатки (б), которые могут быть использованы при разработке режимов редуцирования и параметров редуцирующих агрегатов
Коэффициенты множественной регрессии уравнений (а) и (б) составляют 0,97-0,98. Средняя ошибка апроксимации 6-10%
В дальнейшем планируется исследовать влияние других факторов на силу и момент прокатки и сделать експеримент с многоразовыми обжатиями в вертикальных валках
Литература
1. М. Такаучи, О. Хирата и др./ Большое боковое обжатие при прокатке слябов/ 1987. – 57с.
2. Чижиков Ю. М. Редуцирование и прокатка металла непрерывной разливки. – М.: Металлургия, 1974. – 382 с.
3. В. Я. Тишков, Г. И. Набатов, Ю. А. Ерёмин/ Особенности расчёта режима обжатий при реверсивной прокатке сляба//Теория и технология производства толстого листа. Темат. сб. научн. трудов (МЧМ УССР). – М.: Металлургия, 1986. – с. 115-118
4. О характере прокатки боковых кромок полосы на полосовых станах горячей прокатки/ М. Окада, Т. Арнизули, Ё. Нома, Ё. Ямазаки. 1987. – 43 с.
5. Некоторые особенности расчёта параметров прокатки в универсальной клети широкополосного стана/ В. К. Шевцов, Е. А. Руденко, Ю. В. Коновалов, Е. К. Шафигин, Г. Н. Мулько/ Известия вузов. М.: Металлургия, 1990 – с. 31 -34. Руденко Е. А. Разработка и адаптация математической модели начальной настройки черновой группы клетей широкополосного стана// Сталь. – 1995. – №7. – с. 47 – 50
6. Бровман М.Я., Зеличенок Б.Ю., Герцев А.И. Усовершенствование технологии прокатки толстіх листов. – М.: Металлургия, 1968. – 256с.