Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Донбаська державна машинобудівна академія
Сатонін Олександр Володимирович
УДК 621.771.01:621.771.23:
621.771.237:621.777.8:
621.762.047
РОЗВИТОК МЕТОДІВ РОЗРАХУНКУ, УДОСКОНАЛЕННЯ ТЕХНОЛОГІЧНИХ РЕЖИМІВ І КОНСТРУКТИВНИХ ПАРАМЕТРІВ МЕХАНІЧНОГО УСТАТКУВАННЯ ЛИСТОПРОКАТНОГО ВИРОБНИЦТВА
Спеціальність 05.03.05
"Процеси і машини обробки тиском"
АВТОРЕФЕРАТ
дисертації на здобуття наукового ступеня
доктора технічних наук
Краматорськ – 2001
Дисертація є рукописом
Робота виконана в Донбаській державній машинобудівній академії Міністерства освіти і науки України
Науковий консультант: доктор технічних наук, професор, Потапкін Віктор Федорович, ректор Донбаської державної машинобудівної академії.
Офіційні опоненти:
доктор технічних наук, старший науковий співробітник Бейгельзимер Яків Юхимович, Донецький фізико-технічний інститут, м. Донецьк, провідний науковий співробітник;
доктор технічних наук, професор Капланов Василь Ілліч, Приазовський державний технічний університет, м. Маріуполь, проректор по науковій праці;
доктор технічних наук, старший науковий співробітник Ноговіцин Олексій Володимирович, Державний комітет промислової політики України, м. Київ, начальник управління.
Провідна установа – Інститут чорної металургії ім. З.І. Некрасова Національної Академії наук України, відділ проблем прокатки листа, м. Дніпропетровськ.
Захист відбудеться " 6 " вересня 2001 р. у 900 годин на засіданні
спеціалізованої вченої ради Д 12.105.01 по захисту дисертацій у Донбаській державній машинобудівній академії (84313, м. Краматорськ, вул. Шкадинова, 72, 1-й навчальний корпус).
З дисертацією можна ознайомитися в бібліотеці Донбаської
державної машинобудівної академії (84313, м. Краматорськ, вул. Шкадинова, 72, 1-й навчальний корпус)
Автореферат розісланий 4 серпня 2001 р.
Вчений секретар спеціалізованої
Вченої ради Д 12.105.01, д.т.н., проф. І.С. Алієв
ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ
Розвиток чорної і кольорової металургії, що є однією з базових галузей промислового комплексу України, нерозривно пов'язаний з розширенням сортаменту, підвищенням якості і зниженням собівартості листового металопрокату, здійснюваних на основі удосконалювання діючих і створення нових високоефективних технологій і устаткування. Реалізація зазначених заходів, яка вимагає додаткових матеріальних і фінансових ресурсів, робить необхідним і одночасне підвищення ступеня наукової обґрунтованості прийнятих проектно-технологічних і проектно-конструкторських рішень.
Актуальність теми. У самому загальному випадку листопрокатне виробництво являє собою технологічне сполучення різних процесів, що включають у себе процеси гарячої і холодної прокатки на безупинних і реверсивних станах, процеси дресирування, виправлення, обробки і т.д. У ряді випадків ефективним є використання процесів плакування, а також процесів прокатки поліметалевих і порошкових композицій. Стосовно напружено-деформованого стану всі зазначені процеси вивчені достатньо повно на основі різних підходів з використанням інженерних, а в ряді випадків і чисельних методів аналізу. При цьому використання інженерних методів, що вимагають прийняття цілого ряду припущень, знижує ступінь вірогідності й обмежує обсяг наданої інформації, а використання чисельних рішень, що характеризуються високим ступенем трудомісткості, є проблематичним в рамках систем автоматизованого проектування, що вимагають виконання різноманітних розрахунків. Відзначене свідчить про доцільність розробки математичних моделей, які коректно враховують граничні умови осередка деформації і реалізуються у реальних масштабах часу. Крім традиційних технологічних схем структура даних математичних моделей повинна бути максимально уніфікована і стосовно процесів асиметричної прокатки, прокатки багатошарових поліметалевих композицій, процесів плакування і прокатки порошкових матеріалів, процесів виправлення, згинання і профілювання, тобто стосовно процесів, що забезпечують розширення сортаменту і підвищення якості готової металопродукції, але вивчені ще недостатньо.
Серед основних показників якості при реалізації традиційних схем прокатки досить повно досліджені показники точності геометричних характеристик, ступеня площинності і якості поверхні готового металопрокату, у той час як методи прогнозування ступеня стабільності механічних властивостей, що багато в чому визначає ефективність наступних операцій листового штампування , представлені більшою мірою на емпіричному рівні. Доцільним у цьому випадку є і забезпечення можливості прогнозування законів ймовірносної зміни результуючих показників у їхньому взаємозв'язку з аналогічними законами зміни вихідних параметрів, обумовлених, у свою чергу, результатами математичного моделювання попереднього технологічного процесу. Відзначене дозволить аналізувати, а отже, і удосконалювати всю технологічну послідовність, використовуючи при цьому узагальнені критерії оптимальності для кожної окремої її ланки.
Використання узагальнених критеріїв є доцільним і з погляду удосконалювання конструкцій механічного устаткування листопрокатного виробництва, що здійснюється одночасно з урахуванням мінімізації питомих капітальних витрат. Останнє вимагає максимального уточнення вихідних даних, розвитку методів розрахунку, а також розробки нових технічних рішень, їхнього дослідження і наступної промислової апробації.
У зв'язку з викладеним вище, подальший розвиток методів розрахунку технології й устаткування листопрокатного виробництва, а також розробка рекомендацій з їхнього удосконалювання є задачами актуальними, що мають важливе наукове і практичне значення для підприємств України.
Зв'язок з науковими програмами, планами, темами. Робота виконана відповідно до наукового напрямку однієї з ведучих наукових шкіл Донбаської державної машинобудівної академії "Створення нових і удосконалювання діючих технологій, устаткування і засобів автоматизації в прокатному виробництві", у рамках республіканської науково-технічної програми РН.08.10.09 "Матеріалоємність", галузевих планів міністерства кольорової металургії СРСР на 1985, 1986 і 1987 роки, галузевого плану ВВО "Союзметалургмаш" на 1986 рік, міжвузівської НТП Мінвуза УРСР і госпдоговірних робіт з АТ НКМЗ, АТ СКМЗ, Артемівським концерном "АЗОМ", Мінським НВО порошкової металургії, Кировським заводом виробів з металопорошків і рядом інших підприємств (роботи № 01.85.0055041, 01.86.0047239, 01.87.0055571, 01.88.0065770, 01.89.0081699, 01.90.0042599, 01.9.00017595, 01.9.10038938, 0193U041037, 0194U008395, 0195U020039, 0196U006565, 0197U014460, 0198U005386, 0100U001091 та інші).
З 1990 року робота виконувалася також у рамках держбюджетних науково-дослідних робіт відповідно до координаційних планів Держкомітету СРСР народної освіти (наказ № 220 від 04.04.90, робота № 01.9.10038941), а з 1991 – Міністерства освіти України (накази № 78 від 21.03.91, № 45 від 15.03.96, № 37 від 13.02.97, № 463 від 28.12.98, № 507 від 30.10.2000, № 551 від 23.11.2000, роботи № 01.9.10038941, 0194U015531, 0196U015979, 0197U001595, 0199U001457, 0101U001747).
Автор є відповідальним виконавцем зазначених робіт.
Мета і задачі дослідження. Метою роботи є розширення сортаменту і підвищення якості готової металопродукції, а також забезпечення економії матеріальних ресурсів на основі розробки математичних моделей, програмних засобів і практичних рекомендацій, спрямованих на створення нових і удосконалювання діючих технологій і устаткування листопрокатного виробництва.
Для досягнення поставленої мети були сформульовані наступні основні задачі:
- уточнити вихідні передумови і граничні умови осередка деформації при реалізації різних технологічних схем процесу прокатки відносно тонких листів і штаб;
- розширити інженерні методи розрахунку енергосилових параметрів і розробити чисельні математичні моделі напружено-деформованного стану при асиметричній прокатці, прокатці листів і штаб з механічними властивостями, що змінюються по товщині, процесі плакування, прокатці порошкових матеріалів, а також при реалізації процесів виправлення, згинання і профілювання;
- уточнити інженерні і розробити чисельні математичні моделі основних показників якості листового металопрокату на кожному з етапів його промислового виробництва;
- проаналізувати вплив, вибрати критерії і розробити програмні засоби по автоматизованому проектуванню різних технологій і устаткування для виробництва гарячекатаних, холоднокатаних, а також композиційних листів і штаб;
- розробити й апробувати нові технічні рішення, а також рекомендації з удосконалювання діючих технологій і устаткування, що забезпечують підвищення техніко-економічних показників процесу листопрокатного виробництва.
Об'єкт дослідження. Процеси й устаткування для виробництва листового металопрокату різного призначення.
Предмет дослідження. Основні закономірності і методи розрахунку механізму формування напружено-деформованого стану й основних показників якості при прокатці й обробці відносно широких листів і штаб.
Методи дослідження. В основу теоретичних досліджень були покладені методи теорії пружності і пластичності, що включають інженерні і чисельні підходи, методи теорії планованого експерименту і математичної статистики, а також методи теорії дослідження операції, у тому числі рішення задач оптимізаційного плану й імітаційного моделювання. Експериментальні методи містили в собі фізичне моделювання в лабораторних та натурні дослідження в промислових умовах, методи тензометрії, виміру геометричних параметрів і механічних властивостей, а також різного роду експертні оцінки.
Наукова новизна отриманих результатів. Наукову новизну дисертації складають наступні результати теоретичних і експериментальних досліджень:
- уточнені стосовно до симетричної і розширені в область асиметричної прокатки відносно тонких листів і штаб кількісні і якісні описи основних закономірностей механізму формування напружено-деформованого стану металу, що враховують двомірний характер його пластичного формозмінювання;
- одержали розвиток аналітичні описи геометричних параметрів осередка деформації процесу прокатки, що характеризують пружнє сплющення робочих валків з урахуванням реальних розподілів нормальних контактних напружень, а також аналітичні описи поточних значень опору деформації різних металів і сплавів, що враховують междеформаційне знеміцнювання і зміну температурно-швидкісних умов деформування по довжині зони пластичного формозмінювання;
- уточнені і розширені в область асиметричної прокатки і прокатки композиційних матеріалів інженерні методи розрахунку енергосилових параметрів, засновані як на силовому, так і на енергетичному підходах, уточнені інженерні залежності і запропонована методика регресійного опису основних показників якості готового металопрокату;
- одержали розвиток для симетричної й асиметричної прокатки відносно тонких листів і штаб і розроблені для прокатки багатошарових поліметалевих і порошкових матеріалів чисельні математичні моделі напружено-деформованого стану, засновані на рекурентному рішенні кінцево-різничної форми умови статичної рівноваги виділеного елементарного об'єму, що дозволяють повною мірою врахувати реальний характер розподілу геометричних параметрів, механічних властивостей і умов контактного тертя по довжині осередка деформації;
- уперше запропоноване і реалізоване математичне моделювання напружено-деформованого стану відносно тонких листів і штаб, що прокатуються та мають механічні властивості, які змінюються по товщині, засноване на чисельному рекурентному рішенні кінцево-різничної форми умови балансу енергетичних витрат у рамках виділеного елементарного об'єму, що дозволяє врахувати зміну температур і ступеня немонотонності пластичного формозмінювання для різних за рівнем ліній течії; енергетичний підхід, заснований на чисельній побудові і наступному аналізі кинематично можливих полів швидкостей, був реалізований і стосовно процесів прокатки, а також плакування відносно товстих біметалічних композицій;
- уперше стосовно до різних технологічних схем листопрокатного виробництва з використанням відповідних детермінованих рішень і методу Монте-Карло розроблено комплекс імітаційних математичних моделей, що дозволяють на теоретичному рівні прогнозувати ймовірносний характер стохастичного змінення всіх результуючих параметрів і, як наслідок, прогнозувати такі показники якості, як точність геометричних характеристик і ступінь стабільності механічних властивостей у їхньому взаємозв'язку;
- розширені в обсязі й уточнені кількісно уявленя про вплив основних технологічних і конструктивних параметрів, сформульовані і вирішені задачі їх автоматизованого проектування, що використовують різні, у тому числі й узагальнені, критерії оптимальності;
- розроблено науково обгрунтовані технологічні і конструктивні рекомендації, спрямовані на розширення сортаменту, підвищення якості і зниження собівартості листового металопрокату різного призначення.
Практичне значення отриманих результатів. Практичну цінність дисертаційної роботи представляють наступні її основні результати:
- розроблені й апробовані конструкції експериментального пристрою для пластичної деформації металу, що дозволяють уточнити і розширити об'єм вихідних даних на проектування нових технологій за рахунок моделювання процесу прокатки у всьому діапазоні можливих кінематичних умов реалізації і зі збільшеним геометричним масштабом осередка деформації;
- не має аналогів реконструйований реверсивний стан холодної прокатки 105/260х250, що дозволяє уточнити вихідні дані на проектування механізмів перехрещування опорних, а також механізмів перехрещування, протизгинаня й осьового зрушення робочих валків;
- комплекс програмних засобів по автоматизованому розрахунку напружено-деформованого стану при реалізації різних технологічних схем листопрокатного виробництва, що використовується при їхній оцінці з погляду силової картини, а також умов відсутності мікро і макроруйнувань;
- комплекс програмних засобів по автоматизованому розрахунку основних показників якості готового металопрокату, що дозволяє оцінити техніко-економічні показники різних процесів і намітити шляхи по їхньому підвищенню;
- комплекс програмних засобів по автоматизованому проектуванню технологічних режимів і конструктивних параметрів устаткування листопрокатного виробництва, що забезпечує зниження трудомісткості і підвищення ефективності проектно-технологічних і проектно-конструкторських робіт;
- нові технологічні і конструктивні рішення, а також рекомендації з удосконалювання діючих технологій і устаткування.
Протягом 1985-2001 р. результати роботи у вигляді програмних засобів, а також технологічних і конструктивних рекомендацій впроваджені на АТ Новокраматорський машинобудівний завод, АТ Старокраматорський машинобудівний завод, в УкрНДІметалургмаші (м. Слов'янськ), на ДЗІЕЗ ім. Є.О. Патона, Артемівському концерні "АЗОМ", Білоруському республіканському НВО порошкової металургии, ДХК "Ульба" (м. Усть-Каменогорськ), Новосибірськом металургійному заводі, у НВП "Єлсіпмаш" і ряді інших підприємствах машинобудівного і металургійного профілю. Економічний ефект (у цінах до 1991 року) від упровадження заходів того періоду склав 538 тис. карбованців.
Окремі результати роботи використовуються на кафедрі "Автоматизовані металургійні машини й устаткування" ДДМА в рамках курсів "Основи наукових досліджень і техніка експерименту", "Математичні моделі в розрахунках на ЕОМ", "Основи автоматизованого проектування технологічного устаткування" і "Розрахунок і конструювання прокатних станів", а також у роботах магістрів і аспірантів кафедри.
Теоретичні розробки, отримані в дисертації у вигляді математичних моделей і відповідних їм програмних засобів, а також експериментальні і дослідно-промислові пристрої цілком готові для їхнього використання на підприємствах, науково-дослідних інститутах і навчальних закладах України.
Особистий внесок здобувача. У дисертації не використані наукові ідеї співробітників, що сприяли її виконанню. При проведенні досліджень, результати яких опубліковані в співавторстві, автором виконана розробка основних теоретичних положень, математичних моделей, алгоритмів і програм, проведений аналіз результатів чисельної реалізації, сформульовані висновки і розроблені рекомендації з удосконалювання технології й устаткування листопрокатного виробництва.
Автор брав участь у плануванні і проведенні експериментальних досліджень, обробці й аналізі отриманих результатів, а також у впровадженні результатів роботи в промисловість.
Апробація результатів дисертації. Матеріали дисертаційної роботи повідомлені й обговорені на Всесоюзній науково-технічній конференції "Теоретичні проблеми прокатного виробництва" (м. Дніпропетровськ, 1980), семінарі "Підвищення ефективності виробництва і зниження витрати матеріальних ресурсів при виробництві прокату" (м. Київ, 1982), Всесоюзній науково-технічній конференції "Нові технологічні процеси прокатки, що інтенсифікують виробництво і підвищення якості продукції" (м. Челябінськ, 1984), Республіканській науково-технічній конференції "Тертя і технологічні мастила при обробці металів тиском" (м. Дніпропетровськ, 1985), Всесоюзній конференції "Проблеми розвитку систем автоматизованого проектування на підприємствах важкого машинобудування" (м. Свердловськ, 1985), Всесоюзній науково-технічній конференції "Задачі технічного переозброєння листопрокатного виробництва" (м. Дніпропетровськ, 1987), Всесоюзній науково-технічній конференції "Розробка і впровадження АСУТП у прокатному виробництві" (м. Кривий Ріг, 1987), Республіканській науково-технічній конференції "Інформаційне математичне забезпечення САПР" (м. Дніпропетровськ, 1987), IV Всесоюзній науково-технічній конференції "Теоретичні проблеми прокатного виробництва" (м. Дніпропетровськ, 1988), Всесоюзній науково-технічній нараді "Підвищенні якості прокату з важких кольорових металів" (м. Москва, 1988), Всесоюзній науково-технічній конференції "Нові технологічні процеси прокатки як засіб інтенсифікації виробництва і підвищення якості продукції" (м. Челябінськ, 1989), Всесоюзній науково-технічній конференції "Зварювання, різання й обробка матеріалів вибухом" (м. Мінськ, 1991), на міжнародній конференції "Металургійне, прокатне і ковальсько-пресове устаткування АТ НКМЗ. Перспективи розвитку" (м. Краматорськ, 1996), науково-технічній конференції "Проблеми розвитку наукомістких і маловідхідних процесів обробки металів тиском" (м. Краматорськ, 1997), Всеукраїнській науково-технічній конференції "Перспективні технології й устаткування обробки тиском у металургії і машинобудуванні" (м. Краматорськ, 1998), науково-технічній конференції "Наука, виробництво, підприємництво – розвитку металургії" (м. Донецьк, 1998), Міжнародній науково-технічній конференції "Нові конструкційні сталі і сплави і методи їхньої обробки для підвищення надійності і довговічності виробів" (м. Запоріжжя, 1998), Всеукраїнській науково-технічній конференції "Перспективні технології й устаткування обробки металів тиском у машинобудуванні і металургії" (м. Краматорськ, 1999, 2000, 2001), V Міжнародній науково-технічній конференції "Теоретичні проблеми прокатного виробництва" (м. Дніпропетровськ, 2000), Міжнародній науково-технічній конференції "Удосконалення процесів і обладнання для виробництва та обробки металопродукції для металургії та машинобудування" (м. Краматорськ, м. Слов'янськ, 2000), технічних нарадах АТ НКМЗ, АТ СКМЗ, УкрНДІМеталургМаш, Артемівського концерну "АЗОМ", ГХК "Ульба" і ряду інших підприємств, науково-технічних конференціях професорсько-викладацького складу ДДМА (1980-2001), на об'єднаному науковому семінарі при спеціалізованій раді Д.12.105.01 ДДМА.
Публікації. Матеріали дисертаційної роботи опубліковані в 33 статтях у наукових журналах, 37 статтях у збірниках наукових праць, 2 статтях у збірниках, виданих за матеріалами науково-технічних конференцій, 5 у депонованих рукописах. Нові технічні рішення захищені 26 авторськими посвідченнями.
Структура й об'єм роботи. Дисертація складається зі вступу, 7 розділів, висновків і додатків. Об'єм роботи 616 сторінок, у тому числі 286 сторінок основного тексту, 239 малюнків на 239 сторінках, 10 таблиць на 11 сторінках, список використаних джерел з 375 найменувань і 5 додатків на 80 сторінках.
ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ
У вступі обгрунтовується актуальність проблеми досліджень, сформульована мета роботи і намічені шляхи її досягнення, показаний зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дано характеристику наукової новизни і практичного значення отриманих результатів, а також їхньої апробації і впровадження.
ТЕХНОЛОГІЧНІ ПРОЦЕСИ, МЕТОДИ РОЗРАХУНКУ І КОСТРУКТИВНІ ОСОБЛИВОСТІ МЕХАНІЧНОГО УСТАТКУВАННЯ ЛИСТОПРОКАТНОГО ВИРОБНИЦТВА (СТАН ПИТАННЯ)
Рівень розвитку листопрокатного виробництва, що характеризує багато в чому рівень розвитку усього промислового комплексу, у значній мірі визначається наявністю теоретичних основ, у створенні яких значний внесок внесли Андрєюк Л. В., Бейгельзімер Я. Ю., Бєлосевич В. К., Бровман М. Я., Васильов Я. Д., Виноградов Г. А., Видрін В. Н., Голованенко С. О., Горелік В. С., Гребенік В. М., Грішков О. І., Грудєв О. П., Долженков Ф. Є. Желєзнов Ю. Д., Зільберг Ю. В., Зюзин В. І., Капланов В. І., Каташинський В. П., Кліменко В. М., Когос А. М., Коновалов Ю. В., Корольов А. А., Коцарь С. Л., Луговськой В. М., Мазур В. Л., Меєрович І. М., Мелешко В. І., Ніколаєв В. О., Нікітін Н. С., Ноговіцин О. В., Павлов І. М., Мінаєв О. О., Полухін П. І., Полухін В. П., Потапкін В. Ф., Рокотян Є. С., Рокотян С. Є., Саф'ян М. М., Слоним О. З., Смірнов В. С., Сонім А. Л., Старченко Д. І., Тарновський В. Й., Третьяков А. В., Третьяков Є. М., Хіміч Г. Л., Хлопонин В. М., Целіков О. І., Чекмарьов О. П., а також цілий ряд інших учених.
У самому загальному випадку листопрокатне виробництво являє собою досить складну технологічну послідовність, окремі ланки якої тісно взаємно пов'язані між собою як у рамках одного, так і в рамках різних агрегатів. Зокрема, на сучасних станах холодної прокатки поруч з власне процесом прокатки має місце реалізація процесів виправлення розтягненням на вільних ділянках, виправлення розтягненням з вигином на обводних роликах, а також процесу згинання листового металопрокату при його формуванні в рулони. З іншого боку виправлення розтягненням з вигином може бути реалізоване як окремий процес, призначений для дресирування і підвищення ступеня площинності, однак і в цьому випадку вихідними є характеристики, отримані на попередніх переробках, тобто на переробках холодної прокатки і проміжного відпалювання.
Різноманіття технологічних схем і їхній тісний взаємозв'язок між собою, а також багатоваріантність задач, розв'язуваних при дослідженні кожного окремого процесу, роблять необхідним подальший розвиток узагальнених і по можливості максимально уніфікованих математичних моделей різного рівня композиційної складності, що дозволяють повною мірою врахувати специфіку умов реалізації кожної окремої ланки всього технологічного ланцюга листопрокатного виробництва. Доцільним у цьому випадку є і подальше уточнення вихідних передумов, а також граничних умов осередка деформації в їх детермінованому і ймовірносному аспектах. З погляду математичного моделювання варто вказати і на доцільність його розширення за рахунок процесів прокатки багатошарових поліметалевих і порошкових композицій, а також на необхідність зміщення акцентів у бік забезпечення можливості безпосереднього прогнозування таких показників якості, як точність геометричних характеристик, рівень і ступінь стабільності механічних властивостей готової металопродукції.
У цілому, як показали результати аналізу стану питання, основними напрямками по удосконалюванню технологій листопрокатного виробництва є раціональний вибір їхньої послідовності, широке використання нових високоефективних технічних рішень, оптимізація технологічних режимів, здійснювана по узагальненим критеріями, а також підвищення ступеню автоматизації регулювання і контролю як вихідних, так і результуючих параметрів.
Стосовно перспектив розвитку механічного устаткування прокатних станів і агрегатів обробки варто вказати на доцільність науково-обгрунтованого використання нових конструкцій окремих вузлів і механізмів, що забезпечують розширення технологічних можливостей з погляду сортаменту і якості готової металопродукції. Актуальним у цьому випадку є постановка і рішення задач по мінімізації питомих капітальних витрат і зниженню експлуатаційних витрат, здійснюваних на основі подальшого розвитку відповідних методів розрахунку й автоматизованого проектування
ВИБІР НАПРЯМКУ І МЕТОДІВ ДОСЛІДЖЕНЬ
Необхідність підвищення ступеню наукової обґрунтованості технічних рішень, прийнятих в області листопрокатного виробництва, нерозривно пов'язана з проведенням широкого кола всебічних теоретичних і експериментальних досліджень як напружено-деформованого стану, так і основних показників якості, що мають місце при реалізації конкретних технологій.
Різноманіття розв'язуваних задач теоретичних досліджень припускає доцільність використання математичних моделей різного рівня, що є одночасно максимально уніфікованими стосовно окремих процесів усієї технологічної переробки. Зокрема, при рішенні задач оптимизаційного плану доцільним є використання як цільових функцій найменш трудомістких інженерних математичних моделей, а при критеріальній оцінці напружено-деформованого стану – більш складних чисельних математичних моделей, у тому числі і моделей, заснованих на кінцево-різничному підході, що полягає в розбиванні усього осередка деформації на кінцеву множину елементарних об'ємів і наступному рекурентному рішенні кожного з них. Стосовно до процесів прокатки відносно товстих, у тому числі і композиційних листів і штаб перспективним є використання методу полів ліній ковзання, а також різного роду енергетичних підходів.
Математичне моделювання основних показників якості готового металопрокату, які є ймовірносними характеристиками зміни результуючих геометричних параметрів і механічних властивостей, доцільно здійснювати з використанням методу Монте-Карло, що дозволяє врахувати аналогічні, тобто ймовірносні характеристики зміни усіх вихідних параметрів досліджуваних процесів.
Забезпечення можливості такого урахування і значний обсяг інформації, наданої імітаційними математичними моделями, дозволять провести комплексне дослідження впливу технологічних режимів і конструктивних параметрів механічного устаткування листопрокатного виробництва, а також сформулювати і вирішити задачі по їх удосконалюванню й автоматизованому проектуванню.
Уточнення вихідних передумов, а також оцінка ступеня вірогідності отриманих теоретичних рішень і розроблених на їхній основі практичних рекомендацій повинні бути здійснені з використанням результатів експериментальних досліджень, максимально наближених до умов реалізації конкретних технологічних процесів. Відповідно до цього був розроблений ряд принципово нових конструкцій пристроїв для пластичної деформації металу (а.с. 1085073, а.с. 1380814), що дозволяють моделювати процеси прокатки у всьому діапазоні можливих кінематичних параметрів осередка деформації з великим масштабом збільшення його геометричних співвідношень, що забезпечується використанням деформуючого інструменту великого радіусу при мінімальній питомій металоємності самої конструкції.
ОСЕРЕДОК ДЕФОРМАЦІЇ, ГРАНИЧНІ УМОВИ Й ОСОБЛИВОСТІ ПЛАСТИЧНОго ФОРМОЗМІНювання ПРИ ПРОКАТЦІ ВІДНОСНО ШИРОКИХ ЛИСТІВ І ШТАБ
Теоретичне дослідження напружено-деформованого стану металу при прокатці відносно широких листів і штаб було проведено на основі методу полів ліній ковзання, що дозволяє повною мірою врахувати двомірний характер пластичного формозмінювання.
Моделювання зони відставання, змішаної зони і зони випередження осередка деформації здійснювали в цьому випадку на прикладі процесу прокатки з нульовим випередженням, процесу прокатки-волочіння і процесу волочіння штаби, відповідно. З урахуванням викладеного вище, безпосередня побудова теоретичних моделей була зведена до рішення четвертої крайової задачі статично визначеного плоского плину металу, що характеризується наявністю лінії ковзання й особливою точкою, у якій характеристики утворять центроване віяло з величиною кута, обумовленою геометричними параметрами й умовами контактного тертя.
На основі аналізу отриманих результатів було встановлено, що при холодній прокатці відносно тонких листів і штаб напружений, кінематичний і деформований стани металу по висоті перетину зони пластичного формозмінювання є близькими до однородного, що припускає можливість використання різного роду одномірних наближень. Зокрема, показники ступеня неоднородності кінематичного і деформованого станів не перевищили 8%, у той час як похибка, внесена спрощенням аналітичних описів граничних умов, може досягати 50% і більш. У випадку асиметрії граничних умов рівновага інтегрального осередка деформації, тобто компенсація наявних перекидаючих моментів, забезпечується за рахунок відносного зсуву протилежних контактних поверхонь, а рівноважний стан виділених елементарних об'ємів - за рахунок перерозподілу дотичних компонентів девіатора напружень. Результати теоретичних досліджень, у тому числі і можливість використання одномірних наближень, підтверджені експериментально шляхом безпосереднього осцилографування розподілів нормальних і дотичних контактних напружень, що мають місце при реалізації на спеціальному пристрої різних за ступенем асиметрії технологічних схем процесу прокатки.
На основі відомих і досить широко використовуваних залежностей Л.В. Андрєюка і М.Я. Бровмана уточнено методики розрахунку опору деформації металів і сплавів при їхній гарячій прокатці, що забезпечують можливість урахування міждеформаційного знеміцнювання за рахунок додаткового корегування поточного в часі значення ступеня деформації. Іншою особливістю даних методик і відповідних їм алгоритмів є можливість розрахунку поточного по довжині зони пластичного формозмінювання подвоєного опору зсуву з урахуванням реального характеру зміни ступеня, швидкості і температури деформації.
На основі урахування реальних геометричних параметрів, а також обліку швидкості, температури і показника ступеня немонотонності деформації уточнено методику розрахунку при холодній прокатці. Необхідне для інженерних методів аналізу середньоінтегральне по довжині осередка деформації значення порогу текучості в цьому випадку було визначено як:
, (1)
де , , , - коефіцієнти регресії поліноміального опису, що характеризує інтенсивність деформаційного зміцнення даного металу чи сплаву;
, - показники ступеня деформації, отримані в попередніх і поточному проходах;
- показник ступеню, що характеризує форму контактних поверхонь деформуючого інструмента (при прокатці ).
На основі результатів експериментальних досліджень, проведених у промислових умовах, встановлено, що закон ймовірносної зміни показників механічних властивостей близький до нормального і характеризується діапазоном коефіцієнтів варіації в межах партії металопрокату одного номінального типорозміру. У межах усієї технологічнї переробки даний показник може досягати .
З використанням розроблених методик і оригінальних експериментальних пристроїв досліджені й одержали кількісні описи умови контактного тертя при холодній прокатці відносно тонких листів і штаб. Запропоновано аналітичні описи поточних по довжині осередка деформації значень коефіцієнтів зовнішнього тертя, що враховують кількісні і якісні зміни відносного ковзання деформуємого металу в зоні відставання і зоні випередження на контактній поверхні кожного з робочих валків. Установлено, що в самому загальному випадку умов реалізації усереднені оцінки коефіцієнта зовнішнього тертя в зоні випередження на перевищують аналогічні показники для зони відставання.
На основі рішення І.Я. Штаєрмана, отриманого для стиску пружних тіл, обмежених зовнішніми і внутрішніми циліндричними поверхнями з еквівалентними радіусами, що являє собою сполучення теорії Герца і гіпотези Вінклера, розроблена чисельна методика розрахунку поточних значень радіальних пружних переміщень утворюючих поверхонь робочих валків, що коректно враховують реальний характер розподілів нормальних контактних напружень. У наступному ця методика була використана для ітераційного визначення поточного по довжині осередка деформації значення товщини штаби , що поряд з аналогічними рішеннями стосовно поточного значення механічних властивостей і коефіцієнтів зовнішнього тертя стало основою для аналітичного опису всього комплексу граничних умов осередка деформації процесів гарячої і холодної прокатки.
МЕТОДИКИ, МАТЕМАТИЧНІ МОДЕЛІ І ПРОГРАМНІ ЗАСОБИ ПО АВТОМАТИЗОВАНОМУ РОЗРАХУНКУ НАПРУЖЕНО-ДЕФОРМОВАНОГО СТАНУ ПРИ РЕАЛІЗАЦІЇ
РІЗНИХ ТЕХНОЛОГІЙ ЛИСТОПРОКАТНОГО ВИРОБНИЦТВА
Відповідно до необхідності рішення різних по композиційній складності задач у рамках даного дослідження було розроблено детерміновані математичні моделі різних технологічних схем листопрокатного виробництва, що відрізняються по трудомісткості чисельної реалізації. Зокрема, стосовно до умов реалізації процесу асиметричної прокатки інженерна залежність для визначення коефіцієнта напруженого стану металу , отримана за аналогією з методикою О.І. Целікова шляхом спільного рішення диференціального рівняння рівноваги й умови пластичності, може бути представлена у вигляді:
, (2)
де , , - вихідна і кінцева товщина, а також абсолютне обтиснення штаби в даному проході;
; - коефіцієнти, що характеризують вплив напружень заднього і переднього натягування штаби;
- середньоінтегральне по об'єму зони пластичнго формозмінювання подвоєне значення опору зсуву металу чи сплаву, що прокатується, обумовлене з використанням залежності (1) як ;
- показник ступеня кінематичної асиметрії процесу прокатки, обумовлений як співвідношення окружних швидкостей ведучого і ведомого робочих валків;
, - значення товщини штаби в перетинах, що є нейтральними стосовно ведучого і ведомого робочих валків, що визначаються як:
;;
; - коефіцієнти, що характеризують вплив граничних умов у зонах відставання і випередження , а також у змішаній зоні осередка деформації;
, , - усереднені значення коефіцієнтів зовнішнього тертя на ведучому і відомому робочих валках, а також довжина дуги контакту з урахуванням пружнього сплющення робочих валків і штаби.
Варто вказати на те, що при , тобто при симетричній прокатці, залежність (2) цілком відповідає відомому і широко використовуваному рішенню О.І. Целікова, що дозволило досліджувати на її основі весь діапазон можливих кінематичних умов реалізації процесу прокатки.
Рішення, аналогічні (2), були отримані і стосовно до інших технологічних схем процесу асиметричної прокатки, зокрема, стосовно до процесу деформації тонких штаб між неприводними робочими валками, процесу прокатки в режимі заданої величини випередження і т.д. Був отриманий також ряд максимально простих безітераційних інженерних моделей, що дозволяють ще більш знизити трудомісткість чисельної реалізації за рахунок виключення ітераційної процедури урахування пружнього сплющення робочих валків. Крім того, відповідно до методики В.М. Видріна стосовно до процесів прокатки в режимі заданої величини випередження були розроблені кінематично та геометрично адекватні фізичні моделі осередка деформації, з урахуванням яких на основі результатів аналізу балансу енергетичних витрат отримані залежності для визначення сили і моментів прокатки.
Енергетичний підхід, що полягає в побудові кінематично можливих полів характеристик і їх наступному аналітичному рішенні виходячи з мінімуму сумарної потужності зсуву був реалізований і стосовно до процесу прокатки відносно товстих багатошарових поліметалевих листів і штаб, що характеризуються наявністю різних зовнішніх зон і досить міцних металевих зв'язків. Стосовно розрахунку сили прокатки в цьому випадку було отримано:
, (3)
де - середньоінгральне по довжині осередка деформації подвоєне значення опору зсуву -ої складової поліметалевої композиції, що має вихідну товщину ;
- загальна кількість складових поліметалевої композиції;
, - ширина і середня товщина заготовки, що прокатується.
І тут варто вказати на те, що при прокатці монометалевих листів і штаб залежність (3) цілком відповідає відомому рішенню М.Я. Бровмана, що підтверджує можливість її використання для інженерного аналізу як процесу прокатки поліметалевих композицій, так і процесів прокатки монометалевих заготовок з механічними властивостями, що змінюються по товщині, обумовленими, наприклад, відповідними змінами температури деформації.
Чисельне математичне моделювання напружено-деформованого стану при прокатці відносно тонких листів і штаб з рівнем фізико-механічних властивостей, що змінюється по товщині, було засновано на розбивці довжини всієї зони пластичного формозмінювання на кінцеву безліч елементарних об'ємів (рис.1) і наступному рекурентному рішенні кінцево-різничної форми умови статичної рівноваги кожного з них. Серед використовуваних у цьому випадку припущень слід зазначити одномірні наближення по кінематиці, тобто припущення про сталість швидкостей переміщення металу для кожного окремого -го вертикального переріза, а також припущення про лінійний характер зміни геометричних і силових компонентів у рамках кожного окремого -го елементарного об'єму. З урахуванням викладеного вище і виходячи з рекурентної форми рішення, тобто вважаючи нормальні контактні і нормальні осьові напруження, а також приведену до одиниці ширини осьову силу для правого -го граничного перетину (див.мал.1) відомими, величина нормальних контактних напружень для лівого граничного перетину (див.рис.1) може бути визначена з умови статичної рівноваги -го елементарного об'єму при проектуванні всіх сил на горизонтальну вісь :
, (4)
де , - порядковий номер і загальна кількість розбивань осередка деформації по висоті;
Рис. 1 Розрахункова схема виділеного елементарного об'єму осередка деформації при прокатці відносно тонких листів і штаб з фізико-механічними властивостями, що змінюються по товщині
- поточне значення подвоєного опору зсуву для вертикального перерізу по довжині -го рівня по висоті осередка деформації;
- крок розбивки зони пластичного формозмінювання по її довжині і відповідного вертикального переріза AD по його висоті(див.рис.1);
- поточні значення коефіцієнтів зовнішнього тертя, що характеризують згідно величину, а з урахуванням знака – напрямок дотичних контактних напружень на ведучому і ведомому робочих валках;
- вихідна і кінцева товщина заготовки в рамках даного j-го елементарного об'єму ABCD (див.рис.1).
З урахуванням відомого значення відповідно до умови пластичності були визначені нормальні осьові напруження для кожного з рівнів:
, (5)
а разом з цим і приведене значення осьової сили :
. (6)
І, нарешті, виходячи з рекурентної форми рішення умови статичної рівноваги кожного окремого k-ого розбивання по товщині, міжшарові напруження зсуву склали:
. (7)
Крім залежностей (4)-(7) і їхніх модифікацій, використовуваних при і, у чисельну математичну модель напружено-деформованого стану при прокатці відносно тонких листів і штаб були включені:
- аналітичні описи поточних по довжині осередка деформації значень коефіцієнтів зовнішнього тертя на ведучому і ведомому робочих валках, що враховують можливість наявності кінематичної асиметрії процесу прокатки;
- підпрограми розрахунку поточних по довжині і висоті зон пластичного формозмінювання значень ступеня, швидкості і температури деформації, а разом з цим і поточних значень опору деформації металу чи сплаву, що прокатується;
- початкові умови й умови зв'язку використовуваної схеми рекурентного рішення, напрямок якого співпадає з напрямком прокатки;
- розрахунок зони пружнього відновлення штаби виходячи з умов її статичної рівноваги;
- ітераційна процедура по визначенню відносних довжин зон випередження на ведучому і ведомому робочих валках, виходячи з умови відповідності розрахункових і заданих сил переднього натягування;
- чисельне інтегрування розподілів нормальних і дотичних напружень на контактних поверхнях кожного з робочих валків;
- ітераційну процедуру визначення пружних радіальних переміщень утворюючих поверхонь робочих валків і, як наслідок, ітераційну процедуру з розрахунку геометричних параметрів осередка деформації з урахуванням пружнього зплющення робочих валків і штаб, що прокатуються.
Варто вказати на те, що рішення, аналогічне (4) може бути отримано не тільки на основі силового, а і на основі енергетичного підходу. Зокрема, величина нормальних контактних напружень, виходячи з умови балансу енергетичних витрат у рамках -го виділеного елементарного об'єму (див.мал.1) була визначена як:
, (8)
де - поточне значення коефіцієнта немонотонності деформації, що істотно впливає при реалізації процесу гарячої прокатки.
Після доповнення підпрограмами ідентифікації належності кожної окремої складової -ої за рівнем лінії течії, отримані рішення склали основу математичної моделі процесу прокатки багатошарових поліметалевих листів і штаб, що характеризуються наявністю отриманих попередньо досить міцних міжшарових металевих зв'язків.
Аналогічно, з урахуванням організації додаткової ітераційної процедури по визначенню в рамках виділеного елементарного об'єму обтискувань кожної зі складових, виходячи з умови рівності нормальних напружень на протилежних контактних поверхнях, була розроблена математична модель напружено-деформованого стану при реалізації процесів гарячого і холодного плакування відносно тонких листів і штаб, тобто процесів безпосереднього виробництва багатошарових поліметалевих композицій шляхом спільної прокатки двох чи більш складових. Крім того, з урахуванням еліптичної умови пластичності для сипучих середовищ рішення, аналогічне (4), а разом з цим і чисельну математичну модель напружено-деформованого стану було отримано стосовно до процесів первинної, а також вторинної прокатки порошкових матеріалів.
Силові й енергетичні варіації кінцево-різничного підходу були використані також при розробці чисельних математичних моделей процесів волочіння і плющення, процесів сортової і поперечно-гвинтової прокатки, процесу прокатки порошкових матеріалів на металевій підкладці і т.д. Крім того, кінцево-різничний підхід, що полягає в розбивці по товщині, ширині і кривизні, визначенні деформацій і напружень, чисельному інтегруванні й організації ітераційних процедур за умовою рівності зовнішніх і внутрішніх навантажень, був реалізований стосовно до математичного моделювання процесів виправлення розтяганням, процесів згинання і профілювання листового, у тому числі і композиційного металопрокату. Відмітною рисою даних математичних моделей є можливість безпосереднього прогнозування не тільки енергосилових параметрів, а і таких найважливіших показників якості, якими є показники форми і ступеня площинності готової металопродукции.
Чисельне математичне моделювання кінематичних і енергосилових параметрів при прокатці і плакуванні відносно товстих листів і штаб з механічними властивостями, що змінюються по рівнях, здійснювали за допомогою методу верхньої оцінки, тобто шляхом побудови і наступного аналізу кінематично можливих полів швидкостей (мал.2)
а) б)
Рис. 2 Кінематично можливі поля швидкостей стосовно до аналізу процесу прокатки тришарових біметалічних відносно товстих листів і штаб
у фізичній площині (див.рис.2,а) і площини годографа (див.рис.2,б) робили в цьому випадку шляхом чисельного визначення відповідних геометричних координат всіх особливих точок, вирішуючи одночасно двопараметричну задачу мінімізації сумарної потужності зсуву. Аналогічний підхід був реалізований і стосовно процесу плакування, при цьому, крім визначення енергосилових параметрів, аналіз отриманих теоретичних моделей осередка деформації дозволив сформулювати умови реалізації, що забезпечують збереження цілісності при прокатці отриманих попередньо багатошарових поліметалевих композицій, а також визначити вихідні параметри процесу гарячого і холодного плакування, необхідні для виробництва багатошарових поліметалевих листів і штаб з необхідними геометричними характеристиками.
МАТЕМАТИЧНІ МОДЕЛІ І ПРОГРАМНІ ЗАСОБИ ПО АВТОМАТИЗОВАНОМУ РОЗРАХУНКУ ОСНОВНИХ ПОКАЗНИКІВ ЯКОСТІ ЛИСТОВОГО МЕТАЛОПРОКАТУ
На основі отриманих детермінованих математичних моделей енергосилових параметрів різних технологічних схем процесів листопрокатного виробництва і з використанням кінцево-різничних інтерпретацій диференційних рівнянь поздовжньої різнотовщинності, а також збільшень сили і моментів прокатки, уточнені кількісно і розширені в діапазон процесів асиметричної прокатки монометалевих і композиційних матеріалів методики розрахунку передатних коефіцієнтів, знання яких необхідно для прогнозування характеру зміни відповідних результуючих параметрів, а також для використання в системах автоматичного регулювання товщини одержуваних листів і штаб. Крім робочих клітей з кінцевим значенням модуля жорсткості аналогічні рішення передатних коефіцієнтів були отримані і стосовно до робочих клітей з нульовим значенням модуля жорсткості, тобто стосовно до робочих клітей, обладнаних гідравлічними натискними пристроями, що працюють за умовою постійності тиску робочої рідини.
З огляду на те, що при прокатці відносно тонких листів і штаб найбільш істотний вплив мають вихідна різнотовщинність підкату і розмах зміни попередньо встановленного міжвалкового зазору, інженерна методика визначення результуючої поздовжньої різнотовщинності була зведена до визначення п'яти різних значень сили прокатки:
, (9)
і наступному безпосередньому визначенню мінімального і максимального значень кінцевої товщини штаби, а разом з цим і визначенню :
; (10)
; (11)
де - модуль жорсткості робочої кліті;
0,05мм – використовуване умовно кінцево-різничне збільшення товщини.
Аналогічно була вирішена і задача по визначенню мінімально і максимально можливих значень сили прокатки:
; (12)
, (13)
знання яких необхідне для надійності роботи механічного устаткування, а також для кількісного визначення високочастотної складової поперечної різнотовщинності одержуваних листів і штаб.
Підвищення вимог, пропонованих до основних показників якості готової металопродукції, робить необхідним вивчення статистичних закономірностей механізмів їхнього формування. Дуже важливим з погляду оцінки надійності механічного устаткування є в цьому випадку і ймовірносний аналіз спектру робочих навантажень, що мають місце при реалізації тієї чи іншої технологічної схеми. Відзначене, поряд із широкими можливостями сучасних обчислювальних засобів, визначило доцільність розробки методів імітаційного моделювання, заснованих на використанні методу Монте-Карло.
Відповідно до викладеного вище на основі отриманих детермінированих математичних моделей, підпрограми генерування псевдовипадкових рівномірно і нормально розподілених чисел, організації ітераційних процедур рішення пружньо-пластичної системи "робоча кліть-прокат", а також алгоритму статистичної обробки наданих масивів був розроблений комплекс імітаційних математичних моделей різних технологічних схем, пов'язаних як з виробництвом, так і з наступною обробкою листового металопрокату.
Стосовно до процесів прокатки в якості вихідних параметрів, якими вар'їрували, використовували геометричні характеристики і показники механічних властивостей підкату, коефіцієнти зовнішнього тертя, а також величину попередньо встановленного міжвалкового зазору, що враховує радіальні биття робочих і опорних валків. Крім того при гарячій прокатці в якості параметрів, якими вар'їрували, розглядали температуру розкату в кожнім із проходів, швидкість прокатки і довжину междеформаційної паузи. При порулонній прокатці до параметрів, якими вар'їрували, були додані також величини переднього і заднього натягування штаби. Аналогічно, тобто з урахуванням специфіки умов реалізації були отримані імітаційні математичні моделі процесів асиметричної прокатки, процесів прокатки поліметалевих і порошкових композицій, процесів плакування і дресирування, процесів згинання і профілювання листового металопрокату. Врахована була також можливість використання попередньо напружених робочих клітей і різних по конфігурації систем автоматичного регулювання товщини.
Як приклад результатів чисельної реалізації отриманих імітаційних математичних моделей на мал. Ошибка! Источник ссылки не найден. представлені розрахункові гістограми розподілів сили прокатки, кінцевої товщини, кінцевих показників фізико-механічних властивостей латунних штаб ДПРНР 1.0х600 Л63, вироблених на реверсивному стані 250/750х900. З представлених результатів є очевидним, що закони розподілу результуючих параметрів близькі до нормальних, а середні вибіркові значення відповідають номінальним. Тут варто вказати і на те, що крім безпосереднього прогнозування поздовжньої різнотовщинності (див.рис. Ошибка! Источник ссылки не найден.,б) і ступеня стабільності результуючих механічних властивостей (див. рис. Ошибка! Источник ссылки не найден., в, г), одержана варіація сили прокатки є одночасно і кількісною оцінкою високочастотної складовий поперечної різнотовщинності, що дозволило охопити всі основні показники якості готового металопрокату.
На основі отриманих імітаційних математичних моделей у їхньому сполученні з елементами теорії планованого експерименту було розроблено більш прості регресійні залежності для безпосереднього визначення основних показників якості готового металопрокату, використання яких є можливим у вигляді паспортних характеристик конкретного механічного устаткування.
а) б) в) г)
Рис. 3 Розрахункові гістограми розподілу сили прокатки (а), кінцевої товщини (б), порогу міцності (в) і показника твердості (г), отримані стосовно до холодної прокатки латунних штаб ДПРНР 1.0х600 Л63 на реверсивному стані 250/750х900
АВТОМАТИЗОВАНЕ ПРОЕКТУВАННЯ Й УДОСКОНАЛЮВАННЯ ТЕХНОЛОГІЧНИХ РЕЖИМІВ ПРОЦЕСІВ ЛИСТОПРОКАТНОГО ВИРОБНИЦТВА
Стосовно до різних процесів листопрокатного виробництва на основі результатів чисельної реалізації одержаних математичних моделей виконано кількісний і якісний аналіз впливу вихідних технологічних параметрів і їхніх варіацій на точність результуючих геометричних характеристик, а також на ступінь стабільності енергосилових параметрів і результуючих показників механічних властивостей. Встановлено, що в самому загальному випадку умов реалізації закони змінювання результуючих параметрів досліджуваних процесів є близькими до нормальних, а середні вибіркові значення відповідають номінальним.
З погляду умов реалізації процесу гарячої прокатки відносно товстих листів найбільш значними технологічними характеристиками є коефіцієнти варіації температури, вихідних механічних властивостей і геометричних параметрів. Зокрема, на прикладі ТЛС 3600 показано, що зниження коефіцієнта варіації температури з 0,866% до 0,433% еквівалентне по точності готового металопрокату підвищенню модуля жорсткості чистової робочої кліті даного стану на 50%. Коефіцієнти варіації енергосилових параметрів у цьому випадку знаходяться в діапазоні 2,0...9,0%, де більші значення відповідають більшим варіаціям вихідних параметрів, а також прокатці більш вузьких листів.
При холодній прокатці відносно тонких моно і поліметалевих листів і штаб найбільш істотний вплив роблять коефіцієнти варіації вихідної товщини, механічних властивостей і умов контактного тертя у осередку деформації, при цьому зі збільшенням ширини і зменшенням кінцевої товщини ступінь впливу зазначених факторів зростає. Максимальні значення сили і моменту прокатки в цьому випадку можуть перевищувати номінальні на 18% і 24%, відповідно. Встановлено, що використання систем автоматичного регулювання товщини дозволяє значно знизити величину поздовжньої різнотовщинності при одночасному дуже істотному підвищенні коефіцієнтів варіації сили прокатки і результуючих механічних властивостей.
Характер ймовірностного розподілу результуючих параметрів процесу прокатки порошкових матеріалів аналогічний процесам холодної прокатки з урахуванням додаткового дуже істотного впливу коефіцієнтів варіації вихідної насипної щільності.
При дресируванні з погляду точності геометричних характеристик готової металопродукції найбільш істотний вплив має варіація вихідної товщини, у той час як з точки зору ступеня стабільності результуючих механічних властивостей вплив зазначеного параметра є значимим тільки у випадку відносно великого значення модуля жорсткості робочої кліті.
Характер розподілів результуючих параметрів процесу виправлення розтяганням з вигином, в основному, відповідає аналогічному показнику для вихідних параметрів даного процесу. При реалізації ж процесу згинання листового металопрокату на точність геометричних характеристик одержуваних виробів більший вплив має коефіцієнт варіації механічних властивостей, а на варіації енергосилових параметрів – коефіцієнт варіації товщини використовуваної заготовки.
З урахуванням результатів аналізу впливу вихідних технологічних параметрів сформульовані критерії оптимальності технологічних режимів різних процесів листопрокатного виробництва. Запропоновано узагальнений критерій якості готового металопрокату, що враховує за допомогою вагових коефіцієнтів поздовжню і високочастотну складову поперечної різнотовщинності, а також ступінь стабільності результуючих механічних властивостей. Алгоритмічно рішення задач оптимізації й автоматизованого проектування технологічних режимів було здійснено на основі методу цілеспрямованого перебору варіантів, методу дихотономії, методу зворотнього рішення і методу випадкового пошуку. На основі результатів чисельної реалізації отриманих програмних засобів встановлено, що для багатопроходних схем прокатки близькими до оптимального з погляду мінімальної поздовжньої різнотовщинності є технологічні режими обтискувань, проектованих за умовою рівномірного завантаження механічного устаткування.
Запропоновано ряд принципово нових технологічних схем, заснованих на цілеспрямованій зміні вихідних параметрів процесів прокатки і спрямованих на розширення сортаменту, а також на підвищення якості готової металопродукції.
Результати технологічного аналізу були використані на АТ НКМЗ, АТ СКМЗ, в УкрНДІметалургмаші і ряді інших машинобудівних підприємств для уточнення вихідних даних на створення конструкцій, а також на ряді металургійних підприємств при проектуванні й удосконалюванні технологічних режимів роботи механічного устаткування по виробництву листового металопрокату.
АВТОМАТИЗОВАНЕ ПРОЕКТУВАННЯ Й УДОСКОНАЛЮВАННЯ КОНСТРУКТИВНИХ ПАРАМЕТРІВ МЕХАНІЧНОГО УСТАТКУВАННЯ ЛИСТОПРОКАТНОГО ВИРОБНИЦТВА
На основі результатів аналізу впливу конструктивних параметрів механічного устаткування листопрокатного виробництва на основні показники якості готової металопродукції, виконаного з використанням отриманих імітаційних математичних моделей, встановлено:
- при гарячій прокатці відносно товстих листів і штаб збільшення приведеного до одиниці ширини значення модуля жорсткості робочої кліті однозначно приводить до підвищення точності геометричних параметрів, характер зміни варіації сили і моменту прокатки в цьому випадку є більш складним;
- у випадку холодної прокатки і дресирування відносно тонких листів і штаб вплив є неоднозначним, зокрема, при малих биттях валків підвищення даного параметра знижує, а при великих – підвищує поздовжню різнотовщинність, у цілому ряді випадків має місце наявність оптимального значення , що характеризується мінімумом (рис. 4);
- якісно неоднозначний вплив, аналогічний збільшенню в попередньому випадку, має місце і при зменшенні радіусів робочих валків, збільшення ж їхнього радіального биття призводить до збільшення варіацій усіх результуючих параметрів процесу прокатки (див.рис.4);
- збільшення модуля жорскості і зменшення радіусів робочих валків призводять до збільшення варіацій результуючих механічних властивостей і сили прокатки, при полистівій прокатці одночасно з цим має місце і підвищення ступеня нестабільності довжин одержуваних заготовок;
- одночасно з дуже істотним зниженням поздовжньої різнотовщинності використання систем автоматичного регулювання товщини штаби приводить до збільшення ступеня нестабільності механічних властивостей, а також до збільшення варіацій сили прокатки, що характеризують кількісно високочастотну складову поперечної різнотовщинності готового металопрокату.
Відповідно узагальненому критерію якості листового металопрокату і з використанням методу цілеспрямованого перебору варіантів сформульована і вирішена програмно задача по визначенню оптимального значення модуля жорсткості робочої кліті, а також по вибіру раціональних значень радіусів робочих валків і визначенню науково обґрунтованих вимог на величину їхнього радіального биття, що визначає, у свою чергу, трудомісткість виготовлення і монтажу основних елементів валкової системи.
а) б) в)
Рис. 4 Розрахункові розподіли коефіцієнтів варіації кінцевої товщини (а), сили (б) і результуючого показника порогу міцності (в) у залежності від приведеного значення модуля жорсткості робочої кліті і показника радіального биття робочих валків при холодній прокатці латунних штаб ДПРНП 0.7х300 Л63:
Розроблено і досліджено ряд принципово нових механізмів, що забезпечують примусову зміну модуля жорсткості робочої кліті і, як наслідок, підвищення якості готового металопрокату виходячи з узагальненого критерію його окремих показників.
Уточнено методики розрахунку і зформульовано рекомендації з вибору раціональних конструктивних параметрів валкових вузлів різного виконання, з урахуванням яких зроблена корінна реконструкція реверсивного стану 55/260х200 з перекладом його в типорозмір 105/260х250 (рис.5). У новому конструктивному виконанні робочу кліть даного стану обладнано механізмами диференційованого і спільного перехрещування робочих і опорних валків у горизонтальній площині, а також механізмами протизгинання й осьового зрушення робочих валків. Експериментально встановлено, що сила осьового зрушення робочих валків складає (4,0...5,0)% від сили прокатки, однак при наявності перехрещування дана кількісна оцінка змінюється і може досягати (10,0...12,0)%. Запропоновано і досліджено ряд нових технічних рішень по конструктивному виконанню валкових вузлів і допоміжного устаткування, спрямованих на підвищення якості одержуваних листів і штаб.
З урахуванням різних схем навантаження і конструктивних виконань уточнені методики розрахунку і проектування натискних механізмів і вузлів станин робочих клітей прокатних станів і агрегатів обробки листового металопрокату. Запропоновано нові конструкції даних елементів.
Результати виконаних досліджень використані на АТ НКМЗ, АТ СКМЗ, в УкрНДІметалургмаші, на НВП "Єлсіпмаш" і ряді інших підприємств при проектуванні, виготовленні і промисловому освоєнні цілого ряду типорозмірів листопрокатного устаткування.
Рис. 5 Конструкція нового вузла робочих і опорних валків реверсивного стану 105/260х250
ВИСНОВКИ
У дисертації виконані нові науково обгрунтовані розробки в області технологій і устаткування процесів листопрокатного виробництва, що забезпечують рішення важливої науково-технічної проблеми – розширення сортаменту, підвищення якості й економії матеріальних ресурсів при виробництві листового металопрокату на основі розвитку методів розрахунку, а також розробки технологічних і конструктивних рекомендацій.
1. Подальший розвиток технологій і устаткування листопрокатного виробництва нерозривно пов'язаний з підвищенням ступеню наукової обґрунтованості прийнятих проектно-конструкторських і проектно-технологічних рішень, здійснюваних на основі уточнення і розширення математичних моделей напружено-деформованого стану, підвищення ступеня їхньої уніфікації для різних технологічних процесів, забезпечення можливості безпосереднього прогнозування основних показників якості з урахуванням ймовірносного характеру механізмів їхнього формування, а також на основі постановки і рішення задач оптимізаційного плану й автоматизованого проектування.
2. З використанням методу полів ліній ковзання, який дозволяє врахувати двомірний характер пластичного формозмінювання досліджені й одержали кількісні описи основні закономірності механізму формування напружено-деформованого стану металу при реалізації різних технологічних схем процесу прокатки. Встановлено, що при холодній прокатці відносно тонких листів і штаб напружений, кінематичний і деформований стани металу по висоті перетину зони його пластичного формозмінювання є близьким до однорідного, при цьому похибка, внесена одномірними наближеннями, не перевищила 10%.
3. На основі відомих і досить широко використовуваних інженерних рішень одержали розвиток аналітичні описи поточних по довжині осередка деформації значень геометричних параметрів, механічних властивостей і умов контактного тертя, що враховують специфіку умов реалізації процесів гарячої і холодної прокатки. Експериментально отримані кількісні оцінки коефіцієнтів варіації, що характеризують механізм формування граничних умов осередка деформації в його ймовірносном аспекті.
4. Уточнені і розширені в область різних технологічних схем процесів асиметричної прокатки і прокатки композиційних матеріалів інженерні методи розрахунку енергосилових параметрів, засновані на силовому й енергетичному підходах. Уточнено інженерні залежності і запропоновано методику регресійного аналітичного опису показників точності, результуючих механічних властивостей листового металопрокату.
5. Стосовно до умов реалізації процесів симетричної й асиметричної прокатки відносно тонких листів і штаб і механічних властивостей, що змінюються по товщині, а також для прокатки багатошарових поліметалевих і порошкових матеріалів розроблені чисельні математичні моделі напружено-деформованого стану, засновані на розбивці осередка деформації на кінцеву множину елементарних об'ємів і наступному рекурентному рішенні кінцево-різничної форми умови статичної рівноваги кожного з них. Аналогічні чисельні математичні моделі були отримані стосовно до процесів виправлення, згинання і профілювання, а з урахуванням організації додаткової ітераційної процедури по визначенню витяжок кожної зі складових виходячи з умови рівності нормальних напружень на протилежних контактних поверхнях – і стосовно до процесів гарячого і холодного плакування.
6. Уперше запропоноване і реалізоване чисельне математичне моделювання напружено-деформованого стану відносно тонких листів і штаб, що прокатуються, які мають механічні властивості, що змінюються по товщині, засноване на рекурентному рішенні кінцево-різничної форми умови балансу енергетичних витрат у рамках кожного окремого виділеного елементарного об'єму осередка деформації. Використання математичних моделей даного класу, що дозволяють врахувати немонотоний характер пластичного формозмінювання, є кращим стосовно до процесів гарячої прокатки, що характеризуються підвищеними рівнями коефіцієнтів зовнішнього тертя. Енергетичних підхід, заснований на чисельній побудові кінематично можливих полів швидкостей і їхньому наступному аналізі виходячи з двопараметричної мінімізації сумарної потужності зсуву, був реалізований стосовно до процесів прокатки, а також процесів плакування відносно товстих біметалічних листів і штаб.
7. На основі аналізу результатів чисельної реалізації отриманих детермінированих математичних моделей, що охоплюють значну частину технологій листопрокатного виробництва, досліджено вплив і сформульовано рекомендації з вибору вихідних технологічних і конструктивних параметрів, що забезпечують необхідну геометрію і збереження цілісності композицій, що прокатуються.
8. Уперше стосовно до різних технологічних схем, що охоплюють практично всю переробку листопрокатного виробництва, на основі відповідних детермінированих рішень і методу Монте-Карло розроблений комплекс імітаційних математичних моделей, що дозволяє на теоретичному рівні прогнозувати ймовірносний характер зміни всіх результуючих параметрів і, як наслідок, прогнозувати такі показники якості листового металопрокату, як точність геометричних характеристик і ступінь стабільності його механічних властивостей. Встановлено, що закони розподілу результуючих параметрів процесів прокатки відрізняються від нормального тільки при наявності домінуючого впливу радіального биття робочих валків, визначено кількісні діапазони зміни відповідних коефіцієнтів варіації.
9. На основі результатів чисельної реалізації отриманих імітаційних математичних моделей дана оцінка впливу вихідних технологічних і конструктивних параметрів, на основі різних, у тому числі й узагальнених критеріїв сформульовані і вирішені програмно задачі по оптимізації й автоматизованому проектуванню технологічних режимів, а також по вибіру раціональних значень модуля жорсткості робочих клітей і призначенню науковообгрунтованих вимог на точність виготовлення і монтажу елементів валкового вузла.
10. Виконано реконструкцію реверсивного стану 105/260х250, обладнаного механізмом перехрещування опорних, а також механізмами перехрещування, протизгинання й осьового зрушення робочих валків. Експериментально встановлено, що сила осьового зрушення робочих валків складає (4,5…5,0)% від сили прокатки, однак при використанні перехрещування робочих валків дана кількісна оцінка зростає і може досягати (10,0…12,0)%. Розроблено ряд принципово нових технологічних і конструктивних рішень, спрямованих на розширення сортаменту і підвищення якості листового металопрокату. Результати роботи у вигляді програмних засобів, а також технологічних і конструктивних рекомендації впроваджені на АТ НКМЗ, АТ СКМЗ, в УкрНДІметалургмаші, на ДЗІЕС ім. Є. О. Патона, у НВП "ЄлсІпмаш" і ряді інших підприємств машинобудівного і металургійного профілю.
СПИСОК ОПУБЛІКОВАНиХ РоБІТ ПО ТЕМі ДИССЕРТАЦІЇ
11. Сатонин А.В. Математическое моделирование кинематических и энергосиловых параметров процесса плакирования относительно толстых листов и полос // Изв. вузов. Черная металургия. - 2000. - №3. - С. 40-42.
12. Сатонин А.В. К расчету сопротивления деформации металов и сплавов при их горячей прокатке // Изв. вузов. Черная металургия. - 1999. - №4. - С. 74-75.
13. Сатонин А.В. Математическое моделирование текущих геометрических характеристик очага деформации процесса прокатки // Импульсная обработка металов давлением. - Харьков: ХАИ. - 1997. - С. 76-80.
14. Сатонин А.В. К расчету кинематических и энергосиловых параметров процесса прокатки многослойных полиметалических листов и полос // Импульсная обработка металов давлением. - Харьков: ХАИ. - 1997. - С. 86-90.
15. Сатонин А.В. Математическое моделирование напружено- деформованого состояния при реализации процесса плакирования // Наука, Производство, Предпринимательство развитию металургии: Сб. научных трудов конференции. - Донецк: "ЛИК". - 1998. - С. 121-128.
16. Сатонин А.В. Математическое моделирование процесса прокатки относительно тонких листов и полос с изменяющимися по толщине уровнями физико- химических свойств // Наука, Производство, Предпринимательство развитию металургии: Сб. научных трудов конференции. - Донецк: "ЛИК". - 1998. - С. 128-135.
17. Сатонин А.В. Численная одномерная математическая модель процесса прокатки относительно тонких композиционных листов и полос, основанная на энергетическом подходе // Совершенствование технологий и оборудования обработки давлением в металургии и машиностроении. - Краматорск: ДГМА. - 1998. - №4. - С. 36-41.
18. Сатонин А.В. Математическое моделирование распределений напряжений переднего и заднего натяжения прокатываемой полосы по ее ширине // Совершенствование технологий и оборудования обработки давлением в металургии и машиностроении. - Краматорск: ДГМА. - 1998. - №4. - С. 58-62.
19. Сатонин А.В. Экспериментальное исследование осевых сил, действующих на рабочие валки прокатных станов // Защита металургических машин от поломок. - Мариуполь: ПГТУ. - 1998. - №3. – С .137-142.
20. Сатонин А.В. Совершенствование конструктивных параметров валковых узлов прокатных станов // Защита металургических машин от поломок. - Мариуполь: ПГТУ. - 1998. - №3. - С. 186-189.
21. Сатонин А.В. Методики и программные средства по имитационному математическому моделированию рабочих нагрузок при реализации различных технологических схем листопрокатного производства // Защита металургических машин от поломок. - Мариуполь: ПГТУ. - 1999. - №4. - С. 54-59.
22. Сатонин А.В. Автоматизированное проектирование основных параметров механического оборудования листопрокатного производства // Защита металургических машин от поломок. - Мариуполь: ПГТУ. - 1999. - №4. - С. 60-62.
23. Сатонин А.В. Автоматизированное проектирование технологических режимов обжатий при реализации процессов прокатки // Удосконалення процесів та обладнання обробки тиском в машинобудуванні та металургії. - Краматорськ: ДДМА. - 1999. - С. 165-167.
24. Сатонин А.В. Математическое моделирование геометрических и кинематических параметров очага деформации процесса прокатки относительно тонких листов и полос // Удосконалення процесiв та обладнання обробки тиском в металургiї i машинобудуваннi. - Краматорськ: ДДМА. - 2000. - С. 298-302.
25. Сатонин А.В. Имитационное математическое моделирование основных показателей качества при реализации различных технологических схем процесса дрессировки // Удосконалення процесiв та обладнання обробки тиском в металургiї i машинобудуваннi. - Краматорськ-Слов'янськ: ДДМА. - 2000. -С. 22-26.
26. Сатонин А.В. Численное конечно- разностное математическое моделирование напружено- деформованого состояния метала при реализации различных технологических схем обработки давлением // Удосконалення процесiв та обладнання обробки тиском в металургiї i машинобудуваннi. - Краматорськ: ДДМА. - 2001. - С. 559-564.
27. В.Ф. Потапкин, В.А. Федоринов, А.В. Сатонин Элементы оптимизации технологии деформации полос между неподвижным и приводным валками // Цветные металы. - 1983. - №11. - С. 56-58.
28. Потапкин В.Ф., Федоринов В.А., Сатонин А.В. Длина дуги контакта при асимметричной прокатке // Изв. вузов. Черная металургия. - 1983. - №5. - С. 147-148.
29. Потапкин В.Ф., Федоринов В.А., Сатонин А.В. Исследование напружено деформованого состояния метала при прокатке- волочении // Изв. вузов. Черная металургия. - 1983. - №11. - С. 75-80.
30. Энергосиловые параметры процесса деформации тонких полос между неприводными рабочими валками / Дунаевский В.И., Потапкин В.Ф., Самойлов В.А., Сатонин А.В. // Технология легких сплавов. - 1985. - №5. - С. 18-23.
31. Потапкин В.Ф., Белкин Л.М., Сатонин А.В. Исследование процессов холодной прокатки тонких полос в статистическом аспекте // Изв. вузов. Черная металургия. - 1985. - №1. – С. 59-61.
32. Потапкин В.Ф., Морозов И.А., Сатонин А.В. Определение эффективного уровня заднего натяжения полосы при ее деформации между неподвижным и приводным валками // Изв. вузов. Черная металургия. - 1985. - №11. - С. 135 - 136.
33. Потапкин В.Ф., Сатонин А.В., Шпак В.И. Исследование модуля жесткости полосы в условиях холодной прокатки // Изв. вузов. Черная металургия. - 1986. - №5. - С. 148-149.
34. Потапкин В.Ф., Сатонин А.В., Доброносов Ю.К. Математическая модель механических свойств и запаса пластичности меди и медноцинковых сплавов при холодной прокатке // Изв. вузов. Черная металургия. - 1986. - №7. - С. 58-61.
35. Потапкин В.Ф., Сатонин А.В., Доброносов Ю.К. Статистические закономерности механизма контактного трения при холодной прокатке // Изв. вузов. Черная металургия. - 1986. - №3. - С. 146-147.
36. Потапкин В.Ф., Демин В.Н., Сатонин А.В. К расчету энергетических показателей горячей прокатки // Изв. вузов. Черная металургия. - 1986. - №9. - С. 149-150.
37. Потапкин В.Ф., Сатонин А.В., Морозов И.А. Касательные контактные напряжения при холодной прокатке с нулевым и отрицательным опережением // Изв. вузов. Черная металургия. - 1986. - №2. - С. 155-156.
38. Потапкин В.Ф., Сатонин А.В, Доброносов Ю.К. Особенности деформации метала при асимметричной прокатке тонких полос // Изв. АН СССР. Металы. - 1987. - №4. - С. 62-66.
39. Алгоритмы двухмерного математического моделирования напружено- деформованого состояния метала при асимметричной прокатке / В.Ф. Потапкин, В.А. Федоринов, А.В. Сатонин, В.С. Севастьянов // Изв. вузов. Черная металургия. - 1987. - №7. - С. 76-82.
40. Регулирование профиля и формы полосы в клети с одним приводным валком / В.Ф. Потапкин, В.А. Федоринов, И.А. Морозов, А.В. Сатонин // Изв. вузов. Черная металургия. - 1987. - №5. - С. 43-47.
41. Потапкин В.Ф., Сатонин А.В. Шпак В.И. К расчету энергосиловых параметров процесса асимметричной прокатки тонких полос // Изв. вузов. Черная металургия. - 1987. - №1. - С. 150-151.
42. Потапкин В.Ф., Сатонин А.В., Шпак В.И. Безитерационный расчет энергосиловых параметров процесса асимметричной прокатки // Изв. вузов. Черная металургия. - 1988. - №1. - С. 169-170.
43. Исследование энергосиловых параметров деформации тонких полос между неприводными рабочими валками / В.Ф. Потапкин, В.И. Дунаевский, А.А. Сатонин, В.А. Самойлов, Ю.В. Потапкин // Изв. вузов. Черная металургия. - 1988. - №3. - С. 50-55.
44. Потапкин В.Ф., Морозов И.А., Сатонин А.В. К расчету процесса осадки полосы рабочими валками прокатного стана // Изв. вузов. Черная металургия. - 1988. - №5. - С. 149-151.
45. Потапкин В.Ф., Сатонин А.В., Орел В.П. К расчету моментов и опережения при симметричной прокатке тонких полос // Изв. вузов. Черная металургия. - 1988. - №9. - С. 151-152.
46. Потапкин В.Ф., Сатонин А.В., Шпак В.И. К расчету моментов при асимметричной прокатке тонких полос // Изв. вузов. Черная металургия. - 1988. - №12. - С. 134-135.
47. Потапкин В.Ф., Сатонин А.В., Орел В.П. Компенсация радиального биения рабочих валков прокатного стана // Изв. вузов. черная металургия. - 1989. - №1. - С. 153-154.
48. Сатонин А.В., Пашков В.Г., Коцаренко С.Е. К расчету продольной разнотолщинности тонких холоднокатанных лент и полос // Изв. вузов. Черная металургия. - 1990. - №5. - С. 106.
49. Бровман М.Я., Сатонин А.В., Чуков Д.В. К расчету энергосиловых параметров процесса прокатки многослойных полиметалических листов и полос // Изв. вузов. Черная металургия. - 1991. - №1. - С. 39-41.
50. Сатонин А.В., Доброносов Ю.К., Чуков Д.В. К расчету механических свойств металов и сплавов при их холодной деформации // Изв. вузов. Черная металургия. - 1992. - №3. - С. 88-89.
51. Дунаевский В.И., Сатонин А.В., Ткаченко А.С. К расчету энергосиловых параметров процесса резания дисковыми ножами // Изв. вузов. Черная металургия. - 1993. - №9, 10. - С. 73-75.
52. Одномерное математическое моделирование напружено- деформованого состояния при правке растяжением с изгибом / В.И. Дунаевский, В.А. Самойлов, А.В. Сатонин, А.Б. Егоров // Изв. вузов. Черная металургия. - 1994. - №9. - С. 44-47.
53. Автоматизация проектирования систем автоматического регулирования толщины и натяжения полосы станов холодной прокатки / Б.И. Кузнецов, А.В. Сатонин, Н.М. Криклий, Л.Б. Курцева // Изв. вузов. Черная металургия. - 1994. - №4. - С. 11-13.
54. Севастьянов В.С., Сатонин А.В. Безитерационная математическая модель расчета интегральных характеристик процесса прокатки // Сталь. - 1995. - №11. - С. 27-28.
55. Бровман М.Я., Сатонин А.В. Усовершенствование конструкции облицовочных планок станин прокатных станов // Изв. вузов. Черная металургия. - 1998. - №11. - С. 73-74.
56. Потапкин В.Ф., Сатонин А.В., Шаркова С.Н. К вопросу об одномерном математическом моделировании процесса плющения круглой проволоки // Изв. вузов. Черная металургия. - 1998. - №11. - С. 72-73.
57. Напряженое состояние и кинематика при прокатке порошковых материалов на металической подложке / В.Ф. Потапкин, А.Н. Левкин, А.В. Сатонин, С.М. Романов, Ю.А. Воробьев , Э.П. Грибков // Порошковая металургия. - 2000. - №1/2. - С. 13-22.
58. Потапкин В.Ф., Сатонин А.В. Энергосиловые параметры процесса пластической деформации тонких полос между неподвижным и приводным валками // Производство экономичных видов проката и метала с покрытиями. - М.: Металургия, 1981. - (МЧМ СССР). - С. 27-31.
59. Потапкин В.Ф., Федоринов В.А., Сатонин А.В. Процесс деформации тонких полос между неподвижным и приводным валками // Металургия и коксохимия (МВССО УССР). - К.: Техника. - 1985. - Вып. 86.- С. 45-48.
60. Потапкин В.Ф., Сатонин А.В., Шпак В.И. Исследование энергосиловых параметров процесса асимметричной прокатки тонких полос // Оптимизация металосберегающих процессов при обработке давлением. - Ростов н/Д: Институт сельскохозяйственного машиностроения. - 1986. - С. 93-99.
61. Конструкция и расчет механического оборудования станов ДНПВ / В.Ф. Потапкин, В.А. Федоринов, А.В. Сатонин, И.А. Морозов, А.С. Равич // Металургия и коксохимия. - 1987. - Вып. 93. - С. 67-71.
62. Определение интегральных показателей напружено- деформованого состояния метала при горячей прокатке / Л.Н. Соколов, В.Ф. Потапкин, В.Н. Ефимов, В.Н. Демин, А.В. Сатонин // Металургия и коксохимия. - 1987. - Вып. 94. - С. 7-10.
63. Математическое моделирование и оптимизация технологических режимов процесса холодной прокатки тонких полос / А.В. Сатонин, В.И. Шпак, В.Г. Пашков, С.В. Лучанинов // Совершенствование процессов и машин обработки давлением. - К.: УМК ВО. - 1988. - С. 114-123.
64. Статистическое моделирование и оптимизация технологических режимов процесса холодной прокатки тонких полос / В.Ф. Потапкин, Л.М. Белкин, А.В. Сатонин, В.С. Севастьянов // Теория и практика тонколистовой прокатки. Межвузовский сборник научных трудов. - Воронеж. - 1989. - С. 84-92.
65. Математическое моделирование процесса холодной прокатки тонких полиметалических листов и полос / В.Ф. Потапкин, А.Н. Левкин, А.В. Сатонин, Д.В. Чуков // Оптимизация металосберегающих процессов при обработке металов давлением. - Ростов н/Д: Институт сельскохозяйственного машиностроения. - 1989. - С. 152-158.
66. Математическое моделирование энергосиловых параметров при асимметричных условиях реализации процесса дрессировки / В.Ф. Потапкин, А.В. Сатонин, В.А. Федоринов, Н.М. Криклий, А.И. Дворжак // Сб. научных статей. - Краматорск: КИИ. - 1993. - №1. - С. 3-9.
67. Имитационное математическое моделирование процессов гибки многослойных полиметалических листов и полос / В.Ф. Потапкин, А.В. Сатонин, С.М. Романов, Ю.В. Фоменко, Е.У. Гершович // Сб. научных статей. - Краматорск, КИИ. - 1993. - №1. - С. 10-15.
68. Математическое моделирование напружено- деформованого состояния при прокатке порошковых материалов / В.Ф. Потапкин, А.М. Лаптев, С.М. Романов, А.В. Сатонин // Сборник научных статей. - Краматорск, ДГМА. - 1994. - №2. - С. 3-15.
69. Потапкин В.Ф., Сатонин А.В., Фоменко Ю.В. Моделирование процессов гибки деталей из композиционных профилей // Импульсная обработка металов давлением. - Харьков: ХАИ. - 1997. - С. 73-75.
70. Потапкин В.Ф., Сатонин А.В., Шаркова С.Н. Напруги та деформації при плющенні // Новые конструкционные стали и сплавы и методы их обработки для повышения надежности и долговечности изделий. - Запорожье: ЗГТУ. - 1998. - С. 278-279.
71. Потапкин В.Ф., Сатонин А.В., Касьянюк С.В. Математическое моделирование процесса волочения многослойных полиметалических композиций // Новые конструкционные стали и сплавы и методы их обработки для повышения надежности и долговечности изделий. – Запорожье: ЗГТУ. - 1998. - С. 282-283.
72. Сатонін О.В., Вороб'єв Ю.А., Грибков Е.П. Напружено- деформований стан вторинної прокатки порошкових матеріалів на металевій підложці // Новые конструкционные стали и сплавы и методы их обработки для повышения надежности и долговечности изделий. – Запорожье: ЗГТУ. - 1998. - С. 280-281.
73. Имитационная математическая модель рабочих нагрузок волочильных и плющильных станов / В.Ф. Потапкин, А.В. Сатонин, С.В. Касьянюк, С.Н. Шаркова, С.К. Добряк // Защита металургических машин от поломок. Новые конструкционные стали и сплавы и методы их обработки для повышения надежности и долговечности изделий. - Мариуполь: ПГТУ. - 1998. - №3. - С. 65-68.
74. Конструкции и методы расчета механизмов изменения модуля жесткости рабочих клетей прокатных станов / В.Ф. Потапкин, В.А. Федоринов, А.В. Сатонин, В.Н. Гойда // Защита металургических машин от поломок. - Мариуполь: ПГТУ. - 1998. - №3. - С. 143-147.
75. Технология и оборудование для производства композиционных заготовок тяжелонагруженных подшипников скольжения, используемых в металургическом производстве / А.В. Сатонин, С.М. Романов, А.Н. Левкин, Ю.А. Воробьев, Э.П. Грибков // Защита металургических машин от поломок. - Мариуполь: ПГТУ. - 1998. - №3. - С. 229-233.
76. Реконструкция и исследование механического оборудования промышленно- лабораторного стана 55/260ґ200 / В.Ф. Потапкин, В.А. Федоринов, А.В. Сатонин, С.К. Добряк, Ю.Н. Белобров, С.В. Новоселов, И.А. Бобух, Л.И. Один // Удосконалення процесiв та обладнання обробки тиском в металургiї i машинобудуваннi. - Краматорськ- Слов'янськ: ДДМА. - 2000. - С. 5-10.
77. Потапкин В.Ф., Сатонин А.В., Грибков Э.П. Математическое моделирование напружено- деформованого состояния при прокатке композиционных материалов // Металургическая и горнорудная промышленность. Труды IV Международной научно- технической конференции "Теоретические проблемы прокатного производства". - Днепропетровск: НМЕТАУ. - 2000. - С. 72-74.
78. Численная одномерная математическая модель процессов волочения монометалических заготовок, основанная на энергетическом подходе / А.В. Сатонин, С.В. Касьянюк, А.И. Дворжак, Ю.В. Моисеева // Удосконалення процесiв та обладнання обробки тиском в металургiї i машинобудуваннi. - Краматорськ: ДДМА. - 2000.-С.364-367.
79. Сатонин А.В., Герасименко А.В., Саплин С.Ю. Математическое моделирование основных показателей плоскостности и формы холоднокатанных полос на основе показаний стрессометрических систем прокатно- отделочных агрегатов // Удосконалення процесiв та обладнання обробки тиском в металургiї i машинобудуваннi. - Краматорськ: ДДМА. - 2000. - С. 350-352.
80. Математическое моделирование и программные средства по автоматизированному расчету энергосиловых параметров при симметричной и асимметричной дрессировке тонких листов и полос / В.Д. Нотченко, С.В. Лукьянов, А.В. Сатонин, А.А. Бегунов // Удосконалення процесів та обладнання обробки тиском в металургії і машинобудуванні. - Краматорськ- Слов'янськ. - 2000. - С. 159-163.
81. Напряженно- деформованое состояние метала при поперечной прокатке цилиндрических ребристих труб / В.Д. Нотченко, В.В. Пастернак, А.В. Сатонин, А.А. Гвоздь, С.В. Копорович // Удосконалення процесiв та обладнання обробки тиском в металургiї i машинобудуваннi. - Краматорськ: ДДМА. - 2001. - С. 472-477.
82. Математическое моделирование напружено- деформованого состояния при сортовой прокатке / В.Ф. Потапкин, А.В. Сатонин, А.М.Х. Рамадан, В.Г. Артюх, В.В. Нотченко // Удосконалення процесiв та обладнання обробки тиском в металургiї i машинобудуваннi. - Краматорськ: ДДМА. - 2001. - С. 466-471.
83. Автоматизированное проектирование нажимных механизмов рабочих клітей прокатных станов с винтовыми парами постоянной жесткости / Потапкин В.Ф., Королев В.И., Сатонин А.В. Левкин А.Н.; НИП КТИ СКМЗ.- Краматорск, 1989. - 9с. - Библиогр. 3 назв. - Рус. - Деп. в ЦНИИТЭНТЯЖМАШ 28.06.89, №416тм89
84. Совершенствование методов расчета и проектирования винтовых пар нажимных механизмов рабочих клетей прокатных станов / Потапкин В.Ф., Королев В.И., Сатонин А.В., Левкин А.Н. ; НИПКТИ СКМЗ.- Краматорск, 1989. - 12с. - Библиогр. 3 назв. - Рус. - Деп. в ЦНИИТЭНТЯЖМАШ 28.06.89, №147тм89
85. Автоматизированный расчет и проектирование узла станин рабочих клетей прокатно- отделочных агрегатов / Потапкин В.Ф., Сатонин А.В., Левкин А.Н., Самойлов В.А., Лучанинов С.В., Брахнов В.И.; Крамат. индустр. ин-т. - Краматорск, 1990.-24с. - Библиогр. 9 назв. - Рус. - Деп. в УкрНИИНТИ 10.09.90, №1584-Ук90.
86. Математическая модель напружено- деформованого состояния при гибке композиционных профилей со сложной формой поперечного сечения / Потапкин В.Ф., Сатонин А.В., Фоменко Ю.В., Нотченко В.Д., Гершович Е.У.; Донбас. гос. машиностроит. академия. - Краматорск, 1996. -15с. Библиогр. 3 назв. - Рус. - Деп. в УкрИНТЭИ. 25.10.96. №72-Ук96.
87. Устройство для пластической деформации метала: А.с. 1089819 СССР, МКИ В 21 В 13/00. / В.Ф. Потапкин, В.А. Федоринов, А.В. Сатонин, С.П. Чернышов, Ю.К. Доброносов (СССР). - №3466452/22-02; Заявлено 07.07.82.
88. Способ изменения силы и коэффициента трения при холодной деформации метала: А.с. 1048613 СССР, МКН В 21 В 13/00. / В.Ф. Потапкин, В.А. Федоринов, А.В. Сатонин, Л.В. Майоров (СССР). - №3303654/22-02; Заявлено 14.04.81
89. Узел рабочего валка для прокатной клети с одним приводным рабочим валком: А.с. 11577590 СССР, МКИ В 21 В 13/00. / В.Ф. Потапкин, А.П. Захаров, А.В. Фаренбрух, В.А. Федоринов, И.А. Морозов, А.В. Сатонин (СССР). - №3624383; Заявлено 21.07.83.
90. Клеть для деформации метала между невращающимся и приводным рабочими валками: А.с. 1094189 СССР, МКИ В 21 В 13/02 / В.Ф. Потапкин, И.А. Морозов, В.А. Федоринов, А.В Сатонин, В.Н. Чередниченко (СССР).-№3557413/22-02; Заявлено 28.02.83.
91. Устройство для пластической деформации метала: А.с. 1380814 СССР, МКИ В 21 В 31/00. / В.Ф. Потапкин, В.А. Федоринов, А.В. Сатонин, В.П. Орел (СССР).- №4137489; Заявлено 21.10.86; Опубл. Бюл. №10, 1988. - С. 37.
92. Устройство для пластической деформации метала: А.с. 1085073 СССР, МКИ В 21 В 13/00. / В.Ф Потапкин, В.Н. Выдрин, А.П. Пелленин, В.А. Федоринов, А.В. Сатонин, Ю.К. Доброносов (СССР). - №3508337; Заявлено 05.11.82.
93. Способ стабилизации толщины при прокатке тонких полос: А.с. 1692697 СССР, МКИ В 21 В 1/38 / В.Ф. Потапкин, А.В. Сатонин, В.С. Севастьянов, В.П. Орел №4490254/31-02(143808), Заявлено 10.10.88, Бюл. №43 23.11.91.
94. Способ холодной прокатки тонких полос: А.с. 1372724, СССР МКИ В 21 В 1/22 / В.Ф. Потапкин, А.В. Сатонин, В.И. Шпак, В.Г. Пашков (СССР). - №3907408; Заявлено 5.06.85.
95. Способ прокатки полос: А.с. 1365454, СССР МКИ В 21 В 1/24 / В.Ф. Потапкин, А.В. Сатонин, В.П. Орел , В.С. Севастьянов (СССР). - №4056949; Заявлено 16.04.86.
96. Способ прокатки полос между стационарным и приводным рабочим валками: А.с. 1311079, СССР, МКИ В 21 В 1/22 / В.Ф. Потапкин, И.А. Морозов, В.А. Федоринов, А.В. Сатонин (СССР). - №3894570; Заявлено 08.05.85.
97. Способ прокатки тонких полос: А.с. 1424197, СССР, МКИ В 21 В 1/22 / В.Ф. Потапкин, А.В. Сатонин, Ю.К. Доброносов, А.А. Мелещенко (СССР). - №4092256; Заявлено 05.05.86.
98. Способ прокатки-волочения: А.с. 1207033, СССР, МКИ В 21 В 1/24 / В.Ф. Потапкин, В.А. Федоринов, А.В. Сатонин, В.И. Чередниченко (СССР). - №3755755; Заявлено 19.06.84.
99. Рабочая клеть прокатного стана: А.с. 1339947, СССР, МКИ В 21 В 13/14 / В.Ф. Потапкин, В.Г. Пашков, А.В. Сатонин, Ю.К. Доброносов, В.В. Рубановский (СССР). - №4031721/22-02; Заявлено 28.02.86.
100. Рабочая клеть прокатного стана: А.с. 1649721, СССР, МКИ В 21 В 13/14; В 21 В 31/04 / В.Ф. Потапкин, И.А. Морозов, В.А. Федоринов, А.В. Сатонин, Т.С. Зеленко (СССР). - №4754481/31-02/132399; Заявлено 30.10.89.
101. Гидравлический нажимной механизм рабочей клети прокатного стана: А.с. 1566573, СССР, МКИ В 21 В 31/32; В 27 В37/06 / В.Ф. Потапкин, В.С. Севастьянов, А.В. Сатонин, В.Б. Бережная, В.И. Шпак (СССР). - №4615643/31-02 (150876); Заявлено 25.10.88.
102. Устройство для изменения жесткости рабочей клети прокатного стана: А.с. 1591270, СССР, МКИ В 21 В 31/04: 31/32 / В.Ф. Потапкин, В.С. Севастьянов, А.В. Сатонин, В.И. Шпак (СССР). - №4487768/31-02 (115931); Заявлено 25.07.88.
103. Устройство для изменения жесткости прокатной клети: А.с. 1284627, СССР, МКИ В 21 В 31/04 / В.Ф. Потапкин, В.А. Федоринов, В.Г. Пашков, А.В. Сатонин, И.В. Опанасенко (СССР). - №3895375; Заявлено 12.05.85.
104. Рабочая клеть прокатного стана: А.с. 1310051, СССР, МКИ В 21 В 31/24 / В.Ф. Потапкин, Ю.К. Доброносов, В.А. Федоринов, А.В. Сатонин (СССР). - №3958728; Заявлено 20.10.85.; Опубл. Бюл. №18. - 26с.
105. Узел опорного валка прокатной клети: А.с. 1218541, СССР, МКИ В 21 В 27/02 / В.Ф. Потапкин, В.П. Орел, А.В. Сатонин (СССР). - №3760136; Заявлено 04.07.84.
106. Узел опорного валка прокатной клети: А.с. 1297315, СССР, МКИ В 21 В 27/02 / В.Ф. Потапкин, В.П. Орел, А.В. Сатонин (СССР). - №3891953; Заявлено 05.05.85.
107. Узел опорного валка прокатной клети: А.с. 1381805, СССР, МКИ В 21 В 27/2 / В.Ф. Потапкин, В.А. Федоринов, В.П. Орел, А.В. Сатонин (СССР). - №4116625; Заявлено 26.05.86.
108. Рабочий валок прокатного стана: А.с. 1314523, СССР, МКИ В 21 В 27/2 / В.Ф. Потапкин, В.И. Шпак, А.В. Сатонин, В.С. Севастьянов (СССР). - №3903462; Заявлено 31.05.85.
109. Устройство для рифления прокатных валков: А.с. 1459798, СССР, МКИ В 21 Н 7/14 / В.Ф. Потапкин, А.Ф. Котов, В.П. Орел, А.В. Сатонин (СССР). - №41374214; Заявлено 21.10.87.; Опубл. Бюл. №7. - С.46.
110. Устройство для рифления прокатных валков: А.с. 1494997, СССР, МКИ В 21 Н 7/14 / В.Ф. Потапкин, А.В. Сатонин, В.И. Шпак, В.П. Орел, Г.А. Раздрокин (СССР). - №4252878/27; Опубл. Бюл. №27, 1989.-29с.
111. Валок прокатной клети: А.с. 1371726, СССР, МКИ В 21 В 27/02 / В.Ф. Потапкин, В.А. Федоринов, А.В. Сатонин, В.П. Орел и др. (СССР). - №4061729; Заявлено 28.02.86; Опубл. Бюл. №5, 1988.-44с.
112. Предварительно напруженая станина прокатной клети: А.с. 1555005, СССР, МКИ В 21 В 31/04 / В.Ф. Потапкин, В.А. Федоринов, А.В. Сатонин, В.С. Севастьянов , Е.Б. Севастьянова, В.П. Орел (СССР). - №4432580/23-02; Заявлено 30.05.88; Опубл. Бюл. №13, 1990.-50с.
113. Предварительно напруженая станина прокатной клети: А.с. 1627295, СССР, МКИ В 21 В 31/02 / В.Ф. Потапкин, В.А. Федоринов, А.В. Сатонин, В.С. Севастьянов , Е.Б. Севастьянова (СССР). - №4492399/31-02/155938; Заявлено 25.07.88; Опубл. Бюл. №6, 1991.-31с.
Особистий внесок здобувача в роботах, опублікованих у співавторстві:
[17, 18, 19, 20, 23, 24, 25, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 35, 36, 40, 42, 44, 46, 48, 49, 50, 51, 53, 54, 68, 70, 71, 72, 73] – розроблені математичні моделі напружено деформованого стану металу при симетричних та асиметричних умовах реалізації процесу прокатки;
[21, 22, 26, 34, 37, 39, 41, 43, 52, 54, 57, 60, 61, 63, 64, 69] – розроблені математичні моделі по автоматизованому проектуванню основних показників якості готового металопрокату;
[47, 55, 58, 59, 62, 65, 67] – розроблені математичні моделі по розрахунку енергосилових параметрів та автоматизованому проектуванню процесів прокатки композиційних матеріалів;
[45, 66, 74, 75, 76, 77] – розроблені програмні засоби по автоматизованому проектуванню конструктивних параметрів механічного устаткування прокатних цехів;
[78, 79, 81, 82] – запропонована нова конструкція, яка забезпечує можливість моделювання процесу прокатки з різними кінематичними співвідношеннями;
[80, 83, 84, 85, 86, 87, 88] – запропоновані технологічні рішення, що направлені на підвищення якості листів та штаб, які прокатуються;
[89, 90, 91, 92, 93, 94, 95, 96, 97, 98, 99, 100, 101, 102, 103] – запропоновані конструктивні рішення, що направлені на розширення сортаменту та підвищення якості готового металопрокату;
Анотація
Сатонін А.В. .Розвиток методів розрахунку, удосконалювання технологічних режимів і конструктивних параметрів механічного устаткування листопрокатного виробництва. - Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук 05.03.05. – Процеси і машини обробки тиском. _ Донбаська державна машинобудівна академія, Краматорськ, 2001р.
Дисертація присвячена розвитку методів розрахунку напружено-деформованого стану й основних показників якості, а також розробці технологічних і конструктивних рекомендацій стосовно до різних процесів листопрокатного виробництва. На основі теоретико- експериментальних методів дослідження уточнені граничні умови осередка деформації, розширені інженерні і розроблені чисельні математичні моделі процесів симетричної й асиметричної прокатки штаб з механічними властивостями, що змінюються по товщині, процесів плакування і прокатки порошкових матеріалів, процесів виправлення, згинання і профілювання. Досліджено й одержало кількісний опис впливу технологічних і конструктивних параметрів на точність результуючих геометричних характеристик і ступінь стабільності механічних властивостей. Виходячи з різних, у тому числі й узагальнених, критеріїв вирішені задачі по автоматизованому проектуванню, розроблені, досліджені й апробовані технічні рішення, спрямовані на розширення сортаменту, підвищення якості і зниження собівартості листового металопрокату різного призначення.
Ключові слова: листопрокатне виробництво, сортамент, технології, устаткування, математичне моделювання, напруження, деформації, якість, проектування, удосконалювання.
Satonin A.V. Development of the analysis techniques, improvement of process conditions and design parameters for the sheet and plate rolling mechanical equipment – Manuscript.
Thesis for Doctor's degree (Technical Sciences) competition 05.03.05. Plastic working processes and machines. – Donbass State Engineering Academy, Kramatorsk, 2001.
The thesis deals with the development of the analysis technique for the stress and strain state and the main quality properties as well as with the working out of technological and design recommendations as applied to various sheet and plate rolling processes. On the basis of the theoretical and experimental methods of investigation revised were the boundary conditions for the strain center, extended the engineering and developed the numerical mathematical models for the processes of the symmetric and asymmetric rolling of strips with the thickness – varying mechanical properties, for powder materials cladding and rolling as well as straightening, bending and shaping processes. Investigated and described quantatively was the effect of the process and design parameters on the accuracy of the resultant geometric characteristics and the degree of mechanical properties consistency. Based on variable criteria including the generalized ones solved were the problems in computer-aided design, developed, studied and tested were the technical approaches aimed at extending the range of products, upgrading the products and reducing the cost of various-purpose sheets and plates.
Key words: sheet and plate rolling, range of products, technologies, equipment, mathematical modeling, stresses, strains, quality, design and improvement.
Сатонин А.В. Развитие методов расчета и совершенствование технологических режимов и конструктивных параметров механического оборудования листопрокатного производства.
Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук по специальности 05.03.05. – Процессы и машины обработки давлением. – Донбасская государственная машиностроительная академия, Краматорск, 2001.
Диссертация посвящена развитию методов расчета напружено- деформованого состояния и основных показателей качества, а также разработке технологических и конструктивных рекомендаций, направленных на совершенствование различных процессов листопрокатного производства.
На основе теоретико- экспериментальных методов исследованы двухмерные закономерности механизма формирования напружено- деформованого состояния и уточнены аналитические описания локалиных , а также интегральных характеристик распределений механических свойств и условий контактного трения по длине очага деформации процессов прокатки. Установлено, что закон вероятностного изменения пределов текучести и прочности холоднокатанных полос близок к нормальному и характеризуется диапазоном коэффициентов вариации 0,02…0,06 в пределах партии металопрокату одного номинального типоразмера. Усредненные оценки коэффициентов трения в зоне опережения на 10…30% превышают аналогичные показатели для зоны отставания. С использованием решения И.Я. Штаермана разработана численная методика определения текущих геометрических характеристик очага деформации процесса прокатки, учитывающая упругое сплющивание рабочих валков и полосы исходя из реального характера распределений нормальных контактных напряжений.
Уточнены и расширены в область различных технологических схем процесса асимметричной прокатки инженерные методы расчета энергосиловых параметров, используемые в качестве целевых функций при решении задач многовариантного плана. На основе силового и энергетического подходов при организации рекуррентных решений выделенных элементарных объемов очага деформации разработаны численные математические модели напружено- деформованого состояния при реализации процессов прокатки относительно тонких листов и полос с изменяющимися по толщине механическими свойствами, процессов прокатки многослойных полиметалических композиций, процессов плакирования, а также процессов правки, гибки и профилирования листового металлопроката. Применительно к процессам прокатки относительно толстых листов и полос аналогичные задачи были решены путем численного построения и последующего решения кинематически возможных полей скоростей, соответствующих минимуму суммарной мощности сдвига.
Впервые с использованием детерминированных моделей различных процессов листопрокатного производства, организованных в соответствии с общей стратегией метода Монте- Карло разработан комплекс имитационных математических моделей, позволяющих на теоретическом уровне прогнозировать механизмы формирования энергосиловых параметров и механических свойств готового металлопроката в их вероятностном аспекте. Исследованы и получили количественные описания влияния технологических режимов и конструктивных параметров механического оборудования, сформулированы различные, в том числе и обобщенные критерии и решены задачи по их автоматизированному проектированию.
Разработаны рекомендации, а также ряд новых технологических и конструктивных решений, направленных на расширение сортамента и повышение качества листового металлопроката различного назначения. Результаты работы использованы на АО НКМЗ, АО СКМЗ, УкрНИИметалургмаше и ряде других предприятий машиностроительного и металургического профиля при совершенствовании действующих и создании новых технологий и оборудования листопрокатного производства.
Ключевые слова: листопрокатное производство, сортамент, технологии, оборудование, математическое моделирование, напряжения, деформации, качество, проектирование, совершенствование.
Підп. до друку Уч. изд. л. 1 Формат 60 ґ 90/16 Тираж 100 екз. Плоский друк Замовлення №
Друкарня ДДМА
84313, м. Краматорськ, вул. Шкадинова, 72