Литвиненко Борис Сергійович 
Фізико-металургійний факультет
Кафедра Обробки металів тиском
Спеціальність: "Обробка металів тиском"
Тема випускної роботи:
РОЗРОБКА МАТЕМАТИЧНИХ МОДЕЛЕЙ СИЛОВИХ ПАРАМЕТРІВ ПРОКАТКИ І ПРИВЕДЕНОГО ОБТИСКУ ПРИ ПРОГЛАДЖУВАННІ РОЗКАТІВ ПОПЕРЕДНЬО РАЗОВО І БАГАТОРАЗОВО ОБТИСНУТИХ У ВЕРТИКАЛЬНИХ ВАЛКАХ ПРИ РЕДУКУВАННІ СЛЯБІВ
Науковий керівник: професор Руденко Євген Олексійович
Реферат
Тенденцією розвитку технології виробництва широких смуг у даний час є використання безперервнолитих слябів великої маси (100 тон і більше).Особливістю технології безперервного розливу слябів є те, що сляби різноманітної ширини розливаються через відповідні кристалізатори. Для одержання широкого сортаменту слябів по ширині необхідно мати великий парк кристалізаторів. Заміна кристалізатора вимогає великих витрат часу. Тому для одержання готових смуг широкого сортаменту по ширині необхідно мати можливість змінювати ширину слябів, зокрема зменшувати шляхом поперечної деформації у вертикальних валках. Цей процес називається – редукування.
Редукування можна реалізувати або на агрегаті,що стоїть окремо і складається з вертикальних та горизонтальних валків, або в чорновій лінії широкосмугового стану. Агрегати, що редукують не одержали поширення, тому що вони громіздкі, коштують дорого і не забезпечують якісної поверхні слябу. У чорновій лінії на широкоштабовому стані редукування здійснюється в спеціальних клітях.
Більш широке розповсюдження одержала технологія редукування слябів у чорновій лінії широкоштабових станів із використанням потужних універсальних реверсивних клітей. Режим обтиснень у вертикалних і горизонтальних валках взаємообумовлений: обтиснення в горизонтальних валках і силові умови прокатки залежать від обтиснень у вертикальних валках.
Нова технологія - одержання гами ширин листів і смуг зі слябів одного-двох типів шляхом їхнього редукування в поцессі прокатки - має наступні переваги перед одержанням їх безпосередньо відливанням.
1. Вона дозволяє уніфікувати литі сляби, використовувані на заводах чорної металургії
2. Уніфікація МНЛЗ, стандартизація їхнього виготовлення, виробництво серії однотипних установок на ряді заводів, мабуть, істотно знизиться їхня вартість. Особливо великий економічний ефект у зв'язку зі стандартизацією МНЛЗ може бути досягнутий за рахунок зменшення типів і кількості кристаллизаторів, запасних частин змінного устаткування.
Процес редукування передбачається здійснювати у вертикальних клетях прокатних станів, що дотепер мали функції окалиноломачів, але істотне зменшення ширини слябів у таких клетях неможливо через недостачу потужності приводу. Один зі шляхів рішенння проблеми - установка, при реконструкції, реверсивної вертикальної клеті з великим діаметром валків і глибокими калібрами, і редукування слябів за кілька проходів.
Поки що, надійні залежності для визначення енергосилових параметрів при редукуванні у каліброваних вертикальних валках відсутні.
Дана робота є актуальною, тому що спрямована на розроблення методу визначення сили та моменту при редукуванні у вертикальних валках.
В цій роботі сила та момент при редукуванні розглядаються як функції від параметрів однократного обтиску у вертикальних валках. Мета роботи складається в тому, щоб знайти надійні та прості залежності для визначення силових параметрів при редукуванні.
Результати роботи, тобто отримані залежності можуть бути використанні для розрахунку сили та моменту редукуваня у каліброваних вертикальних валках, при експлуатації чорнової групи клітей широкоштабових станах.
Аналіз процесу прокатки слябів у клеті з вертикальними валками
Прокатка слябів у клеті з вертикальними валками характеризується вузьким і високим осередком деформації. При прокатці в таких умовах розвиваються значні приконтактні напливи в крайках сляба.
Силові параметри в клетях з вертикальними валками. Відносний обтиск визначається по формулі:
Довжину осередка деформації визначаємо як:
Середній питомий тиск звичайно визначають по формулі:
Особливість прокатки металу у вертикальних валках полягає у нерівномірному розповсюдженні деформації металу по ширині слябу. Відома теоретична залежність для разрахунку коефіцієнта напруженного стану осередка деформації в вертикальних валках істотно завищує значення n. Для розрахунку сили і моменту прокатки слябів у вертикальних валках широко використовується методика М.Я.Бровмана-А.И.Герцена[ 1 ]. Ця методика дає гарні результати (з точністю 10-25 %) для розрахунку енергосилових параметрів прокатки при однократному обтисненні у вертикальних валках з гладкою бочкою.
Порівняння цих величин з експериментальними показало, що розраховані значення перевищують експериментальні на 14-15%. Тому розрахункові величини потрібно зменшувати на 14-15% чи не враховувати коефіцієнт 1,15.
Відносний ступінь деформації:
Глибина проникнення деформації з однієї сторони прокату:
Зміна температури розкату в клеті з вертикальними валками незначна, тому температуру металу можна прийняти постійною для розрахунку тиску металу на валки. Повний тиск металу на валки визначаємо по формулі:
Розрахунковий момент, прокатки визначають по формулі:
де ψ - коефіцієнт плеча рівнодіючої тиску металу на валки. Коефіцієнт плеча рівнодіючої тиску металу на валки:
Розрахунковий момент можна визначати по формулі:
У роботі [1] наведені експериментальні дані по моменту та силі прокатки у вертикальних валках. Обтиск у вертикальній кліті робить нерівномірну деформацію з великим співвідношенням між товщиною та шириною сляба та діаметрів валків. Це, плюс ефект від каліброваних валків створює істотні момент прокатки. В другому з послідовних проходів з обтиском по ширині ступінь заповнення струмка підвищується та крутний момент збільшується, відносно до першого проходу.
Недоліки роботи такі:
1. У роботі наведені експериментальні дані тільки по слябам двох ширин 1900 та 1100 мм. Немає залежностей при прокатці слябів іншої ширини.
2. Експериментальні дані отримані при температурі t=1080°С, хоча ций процес реалізується при температурі t=( 1200-1150)°С.
3. Зовсім не має даних по коефіцієнту плеча, моменту прокатки.
4. Не наведені геометричні розміри калібра.
З літературного аналізу можна зробити висновки, що питанням, зв'язаним із визначенням енергосилових параметрів прокатки у каліброваних вертикальних валках приділялося мало уваги, обсяг дослідження малий, або неповний чи розповсюджується на часні випадки прокатки на гладкій бочці.
Виходячі з цього, у даній роботі була поставлена задача виявити вплив на силу та момент прокатки обраних основних незалежних перемінних при однократних обтисках у каліброваних вертикальних валках, та знайти аналітичні залежності.
Після проведення досліджень були отримані наступні результати:
У результаті регресійного аналізу в програмі «STATISTICA» отримані залежності для визначення середнього тиску (а) і коефіцієнта плеча рівнодійної сили прокатки (б), які можуть бути використані при розробці режимів редукування і параметрів редукуючих агрегатів.
Коефіцієнти множинної регресії рівнянь (а) і (б) складають 0,97-0,98. Середня помилка апроксимації 6-10%.
В подальшому плануэться дослыдити вплив ынших факторів на силу та момент прокатки та зробити єксперимент з багаторазовими обтисками в вертикальних валках.
Література
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.