Дворжак Валентина Володимирівна. Удосконалення технологічних процесів виробництва тонких і найтонших стрічок і смуг на основі використання здвоєної прокатки : Дис... канд. наук: 05.03.05 - 2007.
Анотація до роботи:
Дворжак В.В. Удосконалення технологічних процесів виробництва тонких і найтонших стрічок і смуг на основі використання здвоєної прокатки. - Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.03.05 - процеси і машини обробки тиском. - Донбаська державна машинобудівна академія, Краматорськ, 2007.
Дисертація спрямована на розширення сортаменту, підвищення якості і забезпечення економії матеріальних ресурсів при виробництві тонких і найтонших стрічок, а також розробку практичних рекомендацій з удосконалення технологічних режимів і конструктивних параметрів механічного обладнання для реалізації процесу здвоєної прокатки.
На основі чисельних кінцево-різницевих підходів уточнені й розширені одномірні математичні моделі локальних і інтегральних характеристик напружено-деформованого стану, ступеня використання запасу пластичності, імовірності схоплення , точності результуючих геометричних характеристик при здвоєній холодній прокатці тонких і найтонших стрічок. Достатній ступінь вірогідності отриманих теоретичних рішень підтверджений на основі кінцево-елементного математичного моделювання та експериментально.
Розроблено практичні рекомендації з удосконалення, сформульовані та вирішені чисельно завдання з автоматизованого проектування технологічних режимів роботи і конструктивних параметрів механічного обладнання реверсивних станів здвоєної холодної прокатки.
В дисертації здійснені нові науково-технічні розробки з розвитку методів автоматизованого розрахунку та проектування, а також з удосконалення технологій і обладнання процесу холодної здвоєної прокатки тонких і найтонших стрічок, що забезпечують рішення актуальних задач, які мають практичне значення та спрямовані на розширення технологічних можливостей і підвищення техніко-економічних показників обладнання реверсивних станів холодної прокатки.
Як показав аналіз стану питання, необхідною умовою забезпечення конкурентоспроможності виробництва тонких і найтонших стрічок і смуг, що мають високий рівень споживчих властивостей і широко використовуються в різних областях промисловості, є розширення сортаменту, підвищення якості і зниження їхньої собівартості при одночасному забезпеченні економії матеріальних витрат. Однією з перспективних технологій з виробництва даного сортаменту, що відповідає даним вимогам, є технологія процесу здвоєної холодної прокатки.
На основі результатів двовимірного аналізу напруженого, деформованого і кінематичного станів металу, виконаного стосовно до умов реалізації здвоєної холодної прокатки тонких і найтонших стрічок і смуг з використанням методу полів ліній ковзання, установлено, що ступінь неоднорідності розподілів відповідних показників по висоті кожного окремого поперечного перерізу зони пластичної формозміни не перевищує 10%.
З урахуванням одномірних наближень розроблена математична модель локальних і інтегральних характеристик напружено-деформованого стану металу та ступеня використання запасу пластичності при реалізації процесу здвоєної холодної прокатки, заснована на чисельному рекурентному рішенні кінцево-різницевої форми умов статичної рівноваги виділених елементарних об‘ємів, в якій враховано реальний характер розподілів геометричних параметрів, механічних властивостей і умов контактного тертя по довжині осередку деформації. З використанням відповідних програмних модулів як цільові функції розроблені математичні моделі точності геометричних характеристик, а також прогнозування схоплення окремих стрічок. Аналіз результатів чисельної реалізації даних математичних моделей дозволив установити, що в порівнянні із традиційними схемами зниження рівня максимальних значень нормальних контактних напружень при здвоєній прокатці становить 40...60(%), зниження рівня питомої енергоємності 20...30(%), при цьому мінімальна товщина смуги може бути знижена в 1,5...2 рази, а поздовжня різнотовщинність смуг знижується на 20...35(%).
З метою критеріальної оцінки ступеня вірогідності отриманої одномірної моделі розроблена математична модель напружено-деформованого стану металу при здвоєній прокатці, заснована на використанні методу кінцевих елементів. При цьому ступінь невідповідності результатів кінцево-різницевого та кінцево-елементного моделювання не перевищила 8% по силі та 15% по моментах прокатки.
Достатній ступінь вірогідності розроблених теоретичних рішень підтверджений результатами експериментальних досліджень локальних і інтегральних характеристик напружено-деформованого стану металу при здвоєній холодній прокатці. Середні вибіркові оцінки співвідношень розрахункових і емпіричних значень у цьому випадку перебували в діапазоні 0,95...1,04, при цьому мінімальні й максимальні межі довірчих інтервалів їхньої імовірнісної зміни відповідали 0,92...0,98 і 1,01...1,07. Крім того, у результаті проведених експериментальних досліджень установлено, що процес здвоєної прокатки дозволяє за інших рівних умов знизити максимальні рівні нормальних контактних напружень в 1,6...2,1 рази, при цьому прокатка здійснюється стабільно, без негативних впливів на якість металу та із забезпеченням рівності витяжок кожної зі стрічок.
З урахуванням характеру впливу вихідних параметрів розроблені програмні засоби з автоматизованого проектування технологічних режимів і конструктивних параметрів обладнання, чисельна реалізація яких дозволила запропонувати ряд технічних рішень, а саме:
можливість зниження мінімальної товщини стрічок в 2 рази (з 0,08 до 0,04 мм) за рахунок застосування технологічних режимів здвоєної прокатки на реверсивному стані 150/450x450 ВАТ «АЗОЦМ»;
заміну валкового вузла робочих і опорних валків плакувального стану 400/1000х500 конструкції СКМЗ на Z-схему з робочими валками діаметром 150 мм, що забезпечить умову реалізації процесу здвоєної прокатки при установці тільки одного додаткового намотувально-натяжного пристрою;
технологічні та конструктивні рекомендації з реконструкції реверсивних стрічкопрокатних станів 150/500х500 і 105/260х250, що включають застосування додаткових намотувально-розмотувальних пристроїв для індивідуального змотування кожної зі смуг і застосування систем подачі технологічного змащення між заготовками, що здвоюються.
7 Результати дисертаційної роботи у вигляді програмних засобів, технічних рішень і практичних рекомендацій були використані на ДП «УкрНДІМеталургмаш», АТ СКМЗ, ТОВ «Дислав» і в ДДМА, при цьому використання даних рекомендацій дозволило розширити сортамент і підвищити якість тонких і найтонших стрічок за рахунок зниження їхньої товщини та поздовжньої різнотовщинності. Економія матеріальних ресурсів у цьому випадку досягається за рахунок переводу діючих реверсивних станів на технологію здвоєної прокатки при мінімальних трудомісткості та додаткових капітальних витратах.
Публікації автора:
Точность геометрических характеристик при реализации совмещенных процессов симметричной и асимметричной прокатки / В.А. Федоринов, С.К. Добряк, Е.С. Давыденко, В.В. Плеханова // Удосконалення процесів і обладнання обробки тиском в металургії і машинобудуванні: Зб. наук. пр. – Краматорськ: ДДМА, 2003. – С. 41-45.
Совмещение процессов симметричной и асимметричной прокатки как способ повышения точности металлопродукции / В.А. Федоринов, Ю.К. Доброносов, Е.С. Давыденко, В.В. Плеханова // Сучасні проблеми металургії: Наукові вісті. Том 8. Пластична деформація металів. – Дніпропетровськ: “Системні технології”, 2005. – С. 199-203.
Повышение работоспособности и расширение технологических возможностей механического оборудования рабочих клетей станов холодной прокатки / В.Ф. Потапкин, Ю.Н. Белобров, В.А. Федоринов, А.В. Сатонин, Е.С. Давыденко, В.В. Плеханова // Захист металургійних машин від поломок: Зб. наук. пр. - Маріуполь: ПГТУ, 2005. - Вип. 8. –С. 13-18.
Двумерный анализ напряженно-деформированного состояния при прокатке относительно тонких лент и полос в рабочих валках разного диаметра / М.В. Федоринов, Е.С. Давыденко, В.В. Плеханова, С.А. Франко // Удосконалення процесів та обладнання обробки тиском в металургії і машинобудуванні: Зб. наук. пр. – Краматорськ: ДДМА, 2005. – С.404-408.
Напряженно-деформированное состояние металла при горячей прокатке особо тонких полос / А.В. Сатонин, И.В. Александров, Е.С. Давыденко, В.В. Дворжак // Вісник ДДМА: Зб. наук. пр. – Краматорськ: ДДМА, 2005. - №2. – С. 34-39.
Экспериментальные исследования напряженного состояния металла при реализации процесса сдвоенной прокатки / В.И. Шпак, В.В. Дворжак, А.А. Сатонин, Н.А. Кулик // Вісник ДДМА: Зб. наук. пр. – Краматорськ: ДДМА, 2006. - №1(3). – С. 100-104.
Федоринов В.А. Численное математическое моделирование напряженно-деформированного состояния металла при сдвоенной холодной прокатке относительно тонких лент и полос / В.А. Федоринов, А.А. Сатонин, В.В. Дворжак // Удосконалення процесів та обладнання обробки тиском в металургії і машинобудуванні: Зб. наук. пр. – Краматорськ: ДДМА, 2006. – С. 30-35.
Исследование напряженно-деформированного состояния металла при волочении трубных заготовок / С.В. Касьянюк, С.В. Чемерис, Е.С. Давыденко, В.В. Дворжак // Удосконалення процесів та обладнання обробки тиском в металургії і машинобудуванні: Зб. наук. пр. – Краматорськ: ДДМА, 2006. – С. 216-221.
Методика и результаты экспериментальных исследований энергосиловых параметров процесса сдвоенной холодной прокатки лент / В.А. Федоринов, В.Г. Пашков, В.В. Дворжак, И.Б. Архипов // Удосконалення процесів та обладнання обробки тиском в металургії і машинобудуванні: Зб. наук. пр. – Краматорськ: ДДМА, 2007. – С. 454-457.
Исследование напряженно-деформированного состояния металла и энергосиловых параметров при сдвоенной прокатке лент и полос / В.А. Федоринов, А.В. Сатонин, В.В. Дворжак, А.А. Сатонин // Сб. науч. тр. – Алчевск: ДонГТУ, 2007. – С. 126-134.
Рудь В.П. Разработка оборудования универсальных линий по реализации совмещенных процессов производств экономичных профилей плоского и сортового металлопроката / В.П. Рудь, Е.С. Давыденко, В.В. Дворжак // Вісник ДДМА: Зб. наук. пр. – Краматорськ: ДДМА, 2007. - №1(7). – С. 125-129.
Сатонин А.В. Математическое моделирование точности геометрических характеристик при реализации процесса сдвоенной прокатки / А.В. Сатонин, В.А. Федоринов, В.В. Дворжак // Вісник ДДМА: Зб. наук. пр. – Краматорськ: ДДМА, 2007. - №1(7). – С. 145-148.
Прогнозирование точности геометрических характеристик реализации совмещенных процессов и асимметричной и симметричной прокатки / Е.С. Давыденко, В.В. Плеханова // Студентський вісник ДДМА: Зб. наук. пр. – Краматорськ: ДДМА, 2003. – С. 140-143.
Моделирование точности геометрических характеристик при реализации совмещенных процессов асимметричной и симметричной прокатки / В.А. Федоринов, А.В. Сатонин, Е.С. Давыденко, В.В. Плеханова // Теория и практика производства листового проката: Сб. науч. тр. Часть2. – Липецк: ЛГТУ, 2005. – С. 48-54.
Дворжак А.И. Создание и совершенствование технологий совмещенных процессов асимметричной и симметричной холодной прокатки и плющения / Дворжак А.И., Давыденко Е.С., Плеханова В.В.// Интеллект молодых - производству 2005: IV Междунар. научно-практическая конференция молодых ученных и специалистов, 14-18 нояб. 2005 г. – Краматорск; АО «НКМЗ», 2005. – С. 21-22.
Федоринов В.А. Совершенствование технологий и оборудования для прокатки особо тонких полос / В.А. Федоринов, Е.С. Давыденко, В.В. Дворжак // Застосування теорії пластичності в сучасних технологіях обробки тиском і автотехнічних експертизах: Міжнар. науково-технічна конференція, 29 трав. - 1 черв. 2006 р. – Вінниця; ВНТУ, 2006. – С. 61-62.
Математическое моделирование процесса сдвоенной холодной прокатки относительно тонких лент и полос / В.А. Федоринов, В.В. Дворжак, А.А. Сатонин, В.В. Шевченко // Розвиток методів розрахунку, удосконалення технологій та обладнання процесів обробки металів тиском: Матеріали науково- практичної конференції, 24-25 січ. 2007 р. – Краматорськ; ДДМА, 2007. - С. 8.
Экспериментальные исследования энергосиловых параметров процесса сдвоенной холодной прокатки / В.А. Федоринов, В.В. Дворжак, А.А. Сатонин, В.В. Шевченко // Розвиток методів розрахунку, удосконалення технологій та обладнання процесів обробки металів тиском: Матеріали науково-практичної конференції, 24-25 січ. 2007 р. – Краматорськ; ДДМА, 2007. - С. 20.
Особистий внесок здобувача в роботах, опублікованих у співавторстві
[1, 13, 14] - розроблені математичні моделі НДС і точності геометричних характеристик процесу холодної симетричної прокатки, а також програмні засоби для їхньої чисельної реалізації; [2, 15] - проведений аналіз перспектив розвитку процесів холодної симетричної прокатки; [3] - проведений аналіз перспектив розвитку робочих клітей станів холодної прокатки; [4, 5, 8] - проведений двовимірний аналіз НДС металу на основі методу полів ліній ковзання; [7, 17] - виконане математичне моделювання НДС металу при здвоєній прокатці відносно тонких стрічок; [6, 9, 18] - автор взяв участь у розробці експериментальної установки та проведенні експериментальних досліджень енергосилових параметрів при здвоєній прокатці та аналізі отриманих результатів; [10] - проведені теоретичні та експериментальні дослідження процесу здвоєної прокатки; [11] - розроблені практичні рекомендації з удосконалення технологій і обладнання процесу здвоєної прокатки; [12] - розроблені математична модель і програмні засоби за розрахунками точності геометричних характеристик при здвоєній холодній прокатці відносно тонких стрічок і смуг; [16] - проведений аналіз перспектив розвитку технологій і обладнання для виробництва тонких смуг методом здвоєної прокатки.
