Совершенствование технологий формообразования полос и листов на основе развития теории симметричной и асимметричной горячей прокатки (25.05.2009)

Автор: Бельский Сергей Михайлович

Бельский Сергей Михайлович

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЙ ФОРМООБРАЗОВАНИЯ ПОЛОС И ЛИСТОВ НА ОСНОВЕ РАЗВИТИЯ ТЕОРИИ СИММЕТРИЧНОЙ И АСИММЕТРИЧНОЙ ГОРЯЧЕЙ ПРОКАТКИ

Специальность 05.16.05 ? «Обработка металлов давлением»

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

доктора технических наук

Москва ? 2009

Работа выполнена в ОАО «Новолипецкий металлургический комбинат» и Липецком государственном техническом университете

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Салганик Виктор Матвеевич

доктор технических наук, профессор

Чиченев Николай Алексеевич

доктор технических наук, профессор

Шаталов Роман Львович

Ведущая организация: Институт металлургии и материаловедения

им. А.А.Байкова Российской академии наук

Защита состоится «____» _________ 2009 г. в ______ часов на заседании диссертационного совета Д217.038.01 при ОАО «Институт Цветметобработка» (119017, Москва, Пыжевский пер., дом 5)

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ОАО «Институт Цветметобработка»

Автореферат разослан «___» _________ 2009 г.

Ученый секретарь диссертационного совета Ревина Н.И.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Ужесточение требований к точности размеров и формы горячекатаных полос и листов продиктовано тем, что все большая часть продукции таких отраслей промышленности, как машиностроение, изготовление стройматериалов и труб, производится на автоматических поточных линиях, нормальное функционирование которых зависит не только от точности толщины, но и ширины и плоскостности поставляемого металла.

Зарубежные стандарты, регламентирующие плоскостность горячекатаных полос и листов жестче отечественных. На рисунке 1 в качестве примера приведено графическое сравнение требований ГОСТ 19903-74, немецкого DIN 1543(1981) и европейского стандарта EN 10029:1991. Кривые 1-4 соответствуют требованиям ГОСТ 19903-74 к горячекатаным полосам и листам с нормальной (1), улучшен-

Рисунок 1– Требования ГОСТ 19903-74 и EN 10029 к плоскостности полос и листов ной (2), высокой (3) и особо высокой плоскостностью (4). Кривая 5 соответствует требованиям DIN 1543 к горячекатаным полосам и листам с нормальной плоскостностью. Кривые 6 и 7 соответствуют повышенным требованиям EN 10029 (ограниченный допуск), причем кривая 6 относится к полосам и листам шириной более 2750 мм, а кривая 7 – шириной менее 2750 мм.

Доля отсортировки горя-

чекатаного листового проката по причине неплоскостности на отечественных металлургических предприятиях составляет 0,2 - 0,5 процента, что по разным оценкам в 3 - 5 раз хуже показателей аналогичных металлургических предприятий высокоразвитых стран.

Требования зарубежных стандартов к точности ширины горячекатаных полос и листов, как правило, жестче отечественных. Предельные отклонения для ширины горячекатаных полос с необрезной кромкой по ГОСТ 19903-74 составляют +20 мм при ширине до 1000 мм и +30 мм при ширине свыше 1000 мм, в то время как EN 10029:1991 и DIN 1543(1981) устанавливают +20 мм при ширине до 2000 мм, а DIN 10051(1997) +20 мм при ширине до 1500 мм, +25 мм при ширине свыше 1500 мм.

Формирование заданной ширины готовой полосы при горячей прокатке представляет собой сложную задачу: в черновой группе ограничивают уширение, которое в зависимости от ширины полосы и обжатия составляет 10-20 мм, а в чистовой ? утяжку, которая может достигать 5-15 мм. Отсортировка полос из электротехнических сталей, наиболее чувствительных к параметрам формоизменения, по причине превышения предельных допусков по ширине может достигать одного процента и более, а эта сталь наиболее трудоемкая в производстве и дорогостоящая.

Для повышения конкурентоспособности отечественной листовой продукции на зарубежных рынках в преддверии вступления России в ВТО проблема совершенствования технологий формообразования горячекатаных полос и листов является актуальной. Эта проблема становится еще более актуальной в связи с ожидаемым пуском в промышленную эксплуатацию станов горячей прокатки толстых листов 5000 на Магнитогорском металлургическом комбинате (2009 г.) и Выксунском металлургическом заводе (2010 г.) для производства заготовок для труб большого диаметра из стали категории прочности Х 120, до настоящего времени в российской трубной промышленности не применявшейся.

Совершенствование технологий листовой прокатки, позволяющих получать полосы и листы заданных геометрических размеров при сохранении ими плоской формы, а также способов уменьшения остаточных напряжений по ширине (при горячей прокатке остаточными условимся называть напряжения в полосе при выходе из очага деформации без учета релаксации, величина которых определяет форму полос) предполагает получение новых знаний о взаимосвязи параметров прокатки, что приводит к необходимости разработки математических моделей, адекватно отражающих реальные процессы, протекающие в очаге пластической деформации.

Одним из путей решения проблемы повышения точности геометрических параметров горячекатаных полос, включая их форму, является использование элементов асимметричной прокатки полос и листов. На металлургических комбинатах ОАО «Северсталь», ОАО «Испат-Кармет», Институте металлургии и материаловедения РАН и других предприятиях и НИИ при проведении исследований влияния асимметричности процесса на параметры прокатки и полосы было отмечено улучшение плоскостности листового проката. Углубление знаний о влиянии асимметрии на силовые параметры листовой прокатки и форму прокатываемых полос вызывает необходимость разработки новых математических моделей листовой асимметричной прокатки.

Все вышесказанное обусловливает актуальность исследований процессов формообразования полос и листов при симметричной и асимметричной горячей прокатке, математического моделирования на основе современных представлений о механике сплошных сред, теории прокатки, прикладной математики и компьютерных технологий.

Цель работы. Совершенствование технологий производства горячекатаных полос и листов, разработка новых решений по управлению их формообразованием на основе развития теории симметричной и асимметричной горячей прокатки с учетом поперечного перемещения металла в очаге деформации.

Комплекс задач, поставленных в работе, включает следующие:

1. Разработка математических моделей формирования поперечного профиля и плоскостности горячекатаных полос и листов на основе результатов исследования распределения погонной нагрузки и остаточных напряжений по ширине прокатываемых полос и листов при симметричной и асимметричной горячей прокатке с учетом поперечного перемещения металла в очаге пластической деформации, а также экспериментальная проверка этих моделей.

2. Разработка методов расчета и практическое применение профилировок рабочих валков, стабилизирующих геометрические параметры прокатываемых полос при осевой сдвижке рабочих валков, а также профилировок, улучшающих плоскостность полос за счет создания благоприятных условий для поперечного перемещения металла в очаге пластической деформации.

3. Теоретическое исследование кинематических и силовых параметров асимметричной горячей прокатки, их влияния на формообразование полос и листов, а также разработка и внедрение практических рекомендаций по улучшению условий формообразования полос и листов при симметричной и асимметричной горячей прокатке.

4. Разработка, экспериментальная проверка и практическое использование математических моделей процесса уширения при горячей прокатке с целью повышения точности формирования ширины прокатываемых полос и листов.

Диссертация представляет собой научное обобщение результатов, полученных автором во время работы на кафедре прокатки Липецкого государственного технического университета (ЛГТУ) и экспериментальных исследований на непрерывном широкополосном стане горячей прокатки (НШСГП) 2000 Производства горячего проката ОАО “НЛМК”.

Научная новизна. В работе получены и выносятся на защиту следующие результаты, отличающиеся научной новизной:


загрузка...