Шестопалов Андрій Володимирович. Підвищення якості та розширення сортаменту товстолистового металопрокату на основі удосконалення технології та обладнання для його гарячої правки : Дис... канд. наук: 05.03.05 - 2007.
Анотація до роботи:
Шестопалов А.В. Підвищення якості та розширення сортаменту товстолистового металопрокату на основі удосконалення технології та обладнання для його гарячої правки. - Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.03.05 «Процеси та машини обробки тиском». - Донбаська державна машинобудівна академія, Краматорськ, 2007.
Дисертація присвячена розвитку методів автоматизованого розрахунку й проектування, а також розробці рекомендацій з удосконалення технологій та устаткування процесів гарячого правлення товстолистових металовиробів.
У роботі розроблено одномірні математичні моделі напружено-деформованого стану при реалізації процесів гарячого правлення товстих листів з урахуванням реальної форми деформованої пружної лінії листа залежно від настроювання роликів листоправильної машини. Одержали розвиток чисельні моделі процесу правлення товстих листів на основі методу кінцевих елементів.
Достовірність отриманих теоретичних рішень підтверджена експериментально.
Сформульовано та вирішено завдання з автоматизованого проектування та удосконалення технологічних режимів роботи та конструктивних параметрів механічного обладнання листоправильних машин, розроблені практичні рекомендації, спрямовані на розширення сортаменту, підвищення якості та зниження собівартості листів, що виправляються.
У дисертації здійснені нові науково-технічні розробки з розвитку методів автоматизованого розрахунку і проектування, а також з удосконалення технологій і устаткування процесів гарячого правлення товстих листів, що забезпечують рішення актуальних задач, які мають практичне значення і спрямовані на розширення сортаменту, підвищення якості і зниження собівартості продукції товстолистових прокатних станів.
Подальший розвиток технологій і устаткування для виробництва і правлення гарячекатаних товстих листів, що мають високий рівень споживчих властивостей і широко використовуються в різних областях промисловості, пов'язано з розвитком методів їхнього автоматизованого розрахунку і проектування, підвищенням ступеня наукової обґрунтованості прийнятих технічних рішень, а також з розробкою і впровадженням конкретних практичних рекомендацій.
На основі методів рішення системи рівнянь геометричної форми пружної лінії виробу, що піддається правленню, розроблена одномірна математична модель процесу гарячого правлення товстих листів, що забезпечує коректне урахування реальної геометричної форми листа між роликами правильної машини і дозволяє прогнозувати енергосилові параметри, розподіли напружень і деформацій, а також основні показники якості готової металопродукції. Рішення аналогічних задач методом кінцевих елементів підтвердило коректність розробленої одномірної моделі і можливість її використання при створенні систем автоматизованого контролю і керування технологічним устаткуванням багатороликових листоправильних машин товстолистових прокатних станів.
Достатній ступінь вірогідності розроблених чисельних математичних моделей підтверджений також результатами експериментальних досліджень локальних і інтегральних характеристик напруженого стану при реалізації процесів гарячого правлення товстих листів. При цьому середні вибіркові оцінки співвідношень розрахункових і емпіричних значень сили і моменту правлення знаходилися в діапазоні 0,95...1,04, а мінімальні і максимальні границі довірчих інтервалів їхньої зміни при довірчій імовірності 0,95 складали 0,92...0,98 і 1,01...1,07, відповідно.
Використання розроблених методик розрахунку дозволяє встановити кількісний зв'язок між технологічними параметрами настроювання робочих роликів і результуючою кривизною листа після правлення, що може бути використане при організації процедур автоматизованого проектування відповідних технологічних режимів
Для забезпечення необхідної якості готової металопродукції, при автоматизованому проектуванні технологічного настроювання робочих роликів правильної машини достатньо використовувати, як параметри, що варіюються, перегин листа між другим, третім і четвертим роликами і нахил роликів рухомої траверси. При цьому співвідношення максимальної кривизни листа до граничної пружної, з погляду збереження цілісності листа і забезпечення якісного його правлення, повинне знаходиться в діапазоні 5...10, причому менші значення співвідношення відповідають менш пластичним матеріалам і листам з меншою величиною вихідних дефектів площинності.
Поставлені і вирішені програмно задачі з автоматизованого проектування на основі чисельних математичних моделей і розроблені практичні рекомендації, спрямовані на підвищення ефективності технологій і обладнання процесів гарячого правлення товстих листів, в яких врахований характер впливу вихідних параметрів.
Уточнені вихідні дані на проектування і виконана реконструкція листоправильної машини №1 гарячого правлення товстолистового стану 3000 Алчевського металургійного комбінату, що був введений в експлуатацію 7.11.2006 року, і створена система автоматичного керування технологічним настроюванням цієї машини стосовно до умов реалізації різних технологічних схем процесу гарячого правлення. Результати роботи у вигляді методик розрахунку, програмних засобів, а також відповідних рекомендацій з удосконалення технологічних режимів і конструктивних параметрів механічного устаткування машин для правлення товстих листів використані також в ДП УкрНДІметаллургмаш, ДДМА.
Публікації автора:
Развитие методов расчета технологий и оборудования процессов правки широкого сортамента толстых листов / Ю.Н. Белобров, В.Г. Смирнов, А.И. Титаренко, А.В. Шестопалов // Удосконалення процесів та обладнання обробки тиском у металургії і машинобудуванні: Тематик. зб. наук. пр. – Краматорськ-Слов‘янськ: ДДМА. – 2003. – С. 67-72.
Шестопалов А.В., Синельников И.Л., Сатонин А.А. Разработка уточненной математической модели процесса правки относительно толстых листов и полос // Сборник тезисов IV международной научно-практической конференции молодых ученых и специалистов «Интеллект молодых – производству 2005». – Краматорск: НКМЗ. – 2005. – С. 25-27.
Новые разработки в технологии и оборудовании для горячей правки толстых листов / Ю.Н. Белобров, А.В. Шестопалов, А.В. Сатонин, А.А. Сатонин // Прогрессивные технологи и оборудование в машиностроении и металлургии. Сб. науч. тр. – Липецк: ЛГТУ. – 2006. – Ч. 2. – С. 35-39.
Новые разработки в технологии и оборудовании для горячей правки толстых листов / Ю.Н. Белобров, В.Г. Смирнов, А.В. Шестопалов, А.В. Сатонин, А.А. Сатонин, А.Б. Егоров // Удосконалення процесів та обладнання обробки тиском у металургії і машинобудуванні: Зб. наук. пр. – Краматорськ: ДДМА. – 2006. – С. 228-231.
Реконструкция листоправильной машины ТЛС 2800 Алчевского металлургического комбината / В.А. Федоринов, А.В. Сатонин, А.В. Шестопалов, А.А. Сатонин, Н.В. Кучерук // Металлургические процессы и оборудование: Научно-технический и производственный журнал. – Донецк: ДНТУ-АссоМ. – 2006. – С. 43-47.
Новые разработки НКМЗ в технологии и оборудовании для правки толстых листов / А.И. Титаренко, Ю.Н. Белобров, В.Г. Смирнов, И.А. Евгиненко, А.В. Шестопалов, А.В. Сатонин, А.А. Сатонин, А.А. Бегунов // Металлург. – М.: Металлургия. - №11. – 2006. – С. 66-70.
Математическое моделирование напряженно-деформированного состояния металла при горячей правке на многороликовых правильных машинах / А.В. Сатонин, А.В. Шестопалов, Е.Б. Кулаченко, А.А. Кулаченко, А.А. Сатонин // Восточноевропейский журнал передовых технологий. – 2006. - №5/2(23) – С.38-43.
Конечно-элементное математическое моделирование напряженно-деформированного состояния металла и основных показателей качества при горячей правке на многороликовых правильных машинах / А.И. Титаренко, А.В. Шестопалов, А.А. Сатонин, О.А. Гаврильченко // Розвиток методів розрахунку, удосконалення технологій та обладнання процесів тиском. Матеріали науково-практичної конференції. – Краматорськ: ДДМА. – 2007. – С. 15.
Шестопалов А.В., Сатонин А.А., Гаврильченко О.А. Экспериментальные исследования процессов горячей правки относительно толстых листов // Розвиток методів розрахунку, удосконалення технологій та обладнання процесів тиском. Матеріали науково-практичної конференції. – Краматорськ: ДДМА. – 2007. – С. 31.
Особистий внесок здобувача в роботах, опублікованих у співавторстві:
[1] – виконано огляд існуючих методик розрахунку процесів правлення на багатороликових машинах, розроблена одномірна математична модель процесу правлення товстих листів;
[2] розроблена математична модель напружено-деформованого стану при реалізації процесу правлення товстих листів;
[3, 4, 6] - виконаний порівняльний аналіз, проведено узагальнення сучасних технологій, методів розрахунку технологій і устаткування процесів правлення товстих листів, на основі чого намічені основні шляхи з підвищення ефективності процесів прокатки товстих листів у цілому;
[5] розроблені рекомендації на проектування технологічних режимів і конструктивних параметрів устаткування листоправильної машини;
[7] розроблені вимоги до кінцево-елементного моделювання процесу правлення і проаналізовані отримані результати;
[8] виконана постановка задачі, визначені вихідні дані, а також проаналізована адекватність отриманої математичної моделі;
[9] поставлені задачі експериментальних досліджень, а також розроблена конструкція експериментального устаткування і проаналізовані отримані результати.
