Диплом, курсовая, контрольная работа
Помощь в написании студенческих работ

Совершенствование и проектирование калибровок простых сортовых профилей на основе анализа показателей формоизменения и энергосиловых параметров

Диссертация: Совершенствование и проектирование калибровок простых сортовых профилей на основе анализа показателей формоизменения и энергосиловых параметров
ДиссертацияПомощь в написанииУзнать стоимостьмоей работы

В связи с этим в данной работе представлена разработка выражения, связывающего смещенные объемы металла с напряжениями, которое можно рассматривать как вариант количественной формулировки принципа наименьшего сопротивления. На основе данной формулировки были разработаны простые и точные инженерные методики расчета показателей формоизменения и энергосиловых параметров при прокатке в калибрах… Читать ещё >

Содержание

  • Методы расчета показателей формоизменения и энергосиловых параметров при сортовой прокатке
    • 1. 1. Методы определения показателей формоизменения при прокатке в калибрах
    • 1. 2. Основные подходы к определению энергосиловых параметров
  • Разработка методик расчета показателей формоизменения и энергосиловых параметров на основе количественной формулировки принципа наименьшего сопротивления
    • 2. 1. Количественная формулировка принципа наименьшего сопротивления
    • 2. 2. Расчет показателей формоизменения при прокатке в калибрах на основе количественной формулировки принципа наименьшего сопротивления
    • 2. 3. Расчет среднего контактного напряжения на основе количественной формулировки принципа наименьшего сопротивления
    • 2. 4. Расчет поля контактных напряжений с применением матричного описания очага деформации
    • 2. 5. Ограничения и сфера применения разработанных методик
    • 2. 6. Выводы
  • 3. Экспериментальное исследование разработанных методик расчета показателей формоизменения и энергосиловых параметров
    • 3. 1. Реализация методик расчета на ЭВМ
    • 3. 2. Экспериментальная проверка и сравнительный анализ расчета показателей формоизменения
    • 3. 3. Влияние основных факторов на формоизменение
    • 3. 4. Экспериментальная проверка и сравнительный анализ расчета среднего контактного напряжения
    • 3. 5. Выводы
  • 4. Реализация возможностей разработанной методики на примере стана 300 № 3 ОАО «ММК» с целью расширения сортамента прокатываемых профилей
    • 4. 1. Определение направления эффективного использования разработанной методики
    • 4. 2. Описание технологии и оборудования стана
  • 300. № 3 ОАО «ММК»
    • 4. 3. Расчет калибровок новых профилей для стана
  • 300. № 3 ОАО «ММК»
    • 4. 4. Разработка технологических режимов прокатки для новых калибровок
    • 4. 5. Выводы

Совершенствование и проектирование калибровок простых сортовых профилей на основе анализа показателей формоизменения и энергосиловых параметров (реферат, курсовая, диплом, контрольная)

Калибровка прокатных валков является важнейшим элементом технологии сортовой прокатки. Основой для расчета калибровки валков является достоверное определение формоизменения металла при прокатке в калибрах. Ошибки расчета показателей формоизменения могут привести к существенным издержкам при освоении новых калибровок (поломкам оборудования прокатного стана, получению различных дефектов прокатываемого профиля, повышению расхода валков на период освоения, потерям времени на устранение допущенных ошибок и т. д.).

Несмотря на большое количество научных методов расчета калибровок сортовых профилей по-прежнему сохраняется необходимость в простых и надежных инженерных методах, позволяющих быстро и точно проводить расчеты в соответствии с требованиями производства. На протяжении долгого времени этим вопросом занималось большое количество ученых. Однако до сих пор наблюдается дефицит простых и надежных методов расчета показателей формоизменения и энергосиловых параметров при прокатке металла в калибрах.

Данная ситуация свидетельствует о недостаточной изученности основных законов течения металла.

При этом по утверждению многих ученых, одним из важнейших принципов, которому подчиняется течение металла, является принцип наименьшего сопротивления. Однако в литературе он имеет лишь качественную формулировку, которая гласит, что металл течет в сторону наименьшего сопротивления, и не имеет количественной формулировки, которая позволяла бы определить количество металла, смещаемого в том или ином направлении. Хотя нужно отметить, что данный принцип все же находит применение в вариационных методах расчета, но сложность этих методов не позволяет разработать простые и универсальные методики 5 определения формоизменения и энергосиловых параметров при прокатке в калибрах.

В связи с этим в данной работе представлена разработка выражения, связывающего смещенные объемы металла с напряжениями, которое можно рассматривать как вариант количественной формулировки принципа наименьшего сопротивления. На основе данной формулировки были разработаны простые и точные инженерные методики расчета показателей формоизменения и энергосиловых параметров при прокатке в калибрах, а также компьютерные программы, позволяющие проектировать калибровки сортовых профилей простой формы при прокатке на станах с двухи трехвалковыми клетями.

1. МЕТОДЫ РАСЧЕТА ПОКАЗАТЕЛЕЙ ФОРМОИЗМЕНЕНИЯ И ЭНЕРГОСИЛОВЫХ ПАРАМЕТРОВ ПРИ СОРТОВОЙ ПРОКАТКЕ.

В настоящее время известно большое количество методов определения показателей формоизменения и энергосиловых параметров в различных процессах обработки металлов давлением. Эти методы имеют в своей основе различные подходы и границы применимости, обладают достоинствами и недостатками. Рассмотрим основные из этих подходов и методов.

4.5. Выводы.

1. Разработаны рекомендации по использованию программных средств при расчете и анализе калибровки. Программное обеспечение применено при выполнении хоздоговорных НИР № 2001;4 и 2001;5 между МГТУ и ОАО «ММК» и используется на практике в калибровочном бюро ОАО «ММК» для расчета калибровки валков стана 300 № 3.

2. На основе разработанной методики с использованием разработанного программного обеспечения и на основании рекомендаций отчета по НИР № 2001;5 в калибровочном бюро ОАО «ММК» рассчитана калибровка для прокатки новых круглых профилей 011, 13, 14 и 15 мм, расширяющих сортамент стана 300 № 3 ОАО «ММК». Калибровка профиля 011 мм была успешно опробована на стане и внедрена в производство.

3. Разработаны технологические рекомендации, вошедшие в отчет по НИР № 2001;4 между МГТУ и ОАО «ММК» и заключающиеся в определении скоростного режима и схемы движения прокатных шайб, что позволило эффективно использовать полученные результаты обслуживающему персоналу стана при освоении новых профилей.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.

В результате проведенного исследования можно сделать следующие основные выводы.

1. С использованием матричного метода описания процесса формоизменения и предложенной формулировки принципа наименьшего сопротивления получены новые формулы для расчета показателей формоизменения и энергосиловых параметров при прокатке в калибрах. Определены границы применения данных формул — двухи трехвалковые калибры простой формы с двумя или тремя осями симметрии.

2. При помощи сравнительного анализа разработанных методик расчета контактных напряжений и показателей формоизменения с известными методиками В. К. Смирнова, А. П. Чекмарева и ВНИИМЕТМАШа показано, что они дают достаточно близкие результаты для известных типовых систем калибров.

3. В результате экспериментального исследования методики расчета показателей формоизменения в типовых и нетиповых системах калибров, предложенной автором, установлено, что средние отклонения расчетных значений R, от опытных для двухвалковых калибров составило 2,54%, а для трехвалковых калибров 1,45% соответственно.

4. Установлено, что при прокатке в типовых и нетиповых системах калибров предложенная методика расчета среднего контактного напряжения позволяет получать результаты, отличающиеся от опытных не более чем на 19−28%.

5. Разработаны пакеты программ «DEFORM» и «DRUCK» для расчета и анализа калибровки. Программное обеспечение применено при выполнении хоздоговорных НИР № 2001;4 и 2001;5 между МГТУ и ОАО «ММК» и используется на практике в калибровочном бюро ОАО «ММК» для расчета калибровки валков стана 300 № 3.

Показать весь текст

Список литературы

  1. Н. Горячая прокатка и калибровка валков. М.: Металлургиздат, 1937. 43 с.
  2. И.М. Теория прокатки. Ленинград: Изд. КУБУЧ, 1934. 366 с.
  3. А.И. Влияние внешних зон на уширение и распределение скоростей и напряжении по ширине прокатываемой полосы // Проблемы металлургии: Сб. науч. тр. М.: Изд-во АН СССР, 1953.
  4. А.И. Основы теории прокатки. М.: Металлургия, 1965. 247 с.
  5. И .Я., Поздеев А. А. Проблемы механики очага деформации при прокатке // Труды конференции «Технический прогресс в технологии прокатного производства». Свердловск, 1960. С. 5−10.
  6. И.Я. Распределение уширения по длине очага деформации // Сб. Уральского политехнического института «Расчет и конструирование заводского оборудования». Свердловск: Машгиз, 1953. Вып. 48. 436 с.
  7. И.Я. Формоизменение при пластической обработке металлов. -М.: Металлургиздат, 1954. 532 с.
  8. А.П., Фирсов П. В. Уширение при прокатке углом захвата больше угла трения // Научные труды института черной металлургии АН УССР, «Прокатное производство». -Днепропетровск: Изд-во АН УССР, 1957. Вып. 1.
  9. Д.И. Теоретическое исследование уширения при прокатке с нормальными и сверхвысокими обжатиями // Сб. трудов Ждановского металтургического института. Харьков: Металлургиздат, 1960. Вып. 5.
  10. Д.И. Уширение при прокатке на блюминге // Сталь, 1954, № 1. С. 12−15.
  11. В.И. Формулы для определения уширения в прямоугольных калибрах // Сб. «Научные труды института черной металлургии». Киев: Изд-во АН УССР, 1957.
  12. В.П. Метод определения продольной и поперечной деформации, среднего давления и коэффициента трения при горячей прокатке с натяжением по аналитическому выражению удельного давления // Сб. «Теория прокатки». М.: Металлургиздат, 1962.
  13. В. И. Распределение уширения в очаге деформации. // Сб. «Обработка металлов давлением». Свердловск: Металлургиздат, 1956.
  14. Г. М. Распределение пластической деформации // Теория и практика металлургии, 1937, № 1. С. 54−63.
  15. В.П., Jleyc И.С. Коэффициент трения при холодной прокатке тонкой полосы // Сб. физ. техн. института АН БССР «Пластичность и обработка металлов давлением» — Минск: Наука и техника, 1966.
  16. В.П. Теория обработки металлов давлением. Минск: Высшая школа, 1966. 280 с.
  17. В.Б. Технология прокатного производства. М.: Металлургия, 1983. 488 с.
  18. .П. Некоторые вопросы теории прокатки // Сталь, 1946. № 4 5.
  19. .П., Штернов М. М. Калибровка прокатных валков. — М.: Металлургиздат, 1953. 780 с.
  20. А.И. Исследование уширения при прокатке в гладких валках // Сб. трудов МВТУ им. Баумана «Прокатные станы и технология прокатки». М.: Машгиз, 1958. Вып. 84.
  21. Ю.М. Закономерности уширения при прокатке и анализы формул для его определения // Сталь, 1948, № 11. С. 18−22.
  22. Ю.М. Логарифмические формулы для уширения при прокатке // Сб. «Обработка металлов давлением». М.: Металлургиздат, 1954. Вып 3.
  23. Ю.М. Моделирование процесса прокатки. М.: Металлургиздат, 1963.
  24. П.И. Анализ уширения при прокатке // Сталь, 1947, № 7. С. 23−26.
  25. С.И. Пластическая деформация металлов. Т. I. — М.: Металлургиздат, 1961. 376 с.
  26. B.C., Богоявленский К. И., Павлов Н. Н. Калибровка прокатных валков по методу соответственной полосы. М.: Металлургиздат, 1953. 328 с.
  27. А.Ф. Прокатка. Ч. 1. -М.: Металлургиздат, 1933.
  28. .Б., Литовченко Н. В. Калибровка прокатных валков. -М.: Металлургия, 1970. 310 с.
  29. Н.В., Диомидов Б. Б., Курдюмова В. А. Калибровка валков сортовых станов. -М.: Металлургиздат, 1963. 636 с.
  30. М.Г., Никифоров Б. А., Гун Г.С. Деформация металла в многовалковых калибрах. М.: Металлургия, 1979. 240 с.
  31. М.Г. Деформация металла в многовалковых калибрах: Дис. д-ра техн. наук. Магнитогорск, 1970. 248 с.
  32. Э. Обработка металлов в пластическом состоянии. М.: ОНТИ, 1934.
  33. М.С. Вывод формул уширения при прокатке на гладкой бочке // Сб. трудов Днепропетровского металлургического института «Обработка металлов давлением». М.: Металлургиздат, 1960. Вып. XXXIX.
  34. M.JI. Исследование уширения при прокатке // Сталь, 1949, № 11.
  35. М.С. Калибровка черновых валков. М.: Металлургия, 1964. 191 с.
  36. М.В. Калибровка подготовительных линий. М.: Металлургиздат, 1941. 346 с.
  37. Ю.И. Определение контактной площади при прокатке в простых и фасонных калибрах // Известия вузов. Черная металлургия. 1969. № 4. С. 80−87.
  38. Ю.И. Теория расчета параметров очага деформации методом статических моментов // Известия вузов. Черная металлургия. 1976. № 4. С. 120−123.
  39. А.В. Расчет систем вытяжных калибров. М.: Металлургия, 1989. 207 с.
  40. В.Г. Формоизменение при обработке металлов давлением. -М.: Машиностроение, 1973. 152 с.
  41. С.И. Теория обработки металлов давлением. М.: Металлургиздат, 1947. 267 с.
  42. Е.Ф. Элементы теории обработки металлов давлением. -М.: Металтургиздат, 1961. 154 с.
  43. В.А. Инженерные методы расчетов деформации металла при прокатке. М.: Металлургия, 1973. 110 с.
  44. В.К., Шилов Ю. А., Инатович Ю. В. Калибровка прокатных валков. -М.: Металлургия, 1987. 368 с.
  45. А.А., Трусов Г. В., Няшин Ю. И. Большие упруго-пластические деформации. М.: Наука, 1986. 230 с.
  46. В.К., Шилов В. А., Литвинов К. И. Деформации и усилия в калибрах простой формы. -М.: Металлургия, 1982. 144 с.
  47. В.В. Теория пластичности. М.: Высшая школа, 1965.608 с.
  48. В.Л. Механика обработки металлов давлением. М.: Металлургия, 1968. 684 с.
  49. Гун Г .Я. Теоретические основы обработки металлов давлением. -М.: Машиностроение, 1980. 450 с.
  50. Теория обработки металлов давлением / И. Я. Тарновский, А. А. Поздеев, О. А. Ганаго и др. -М.: Металлургиздат, 1963. 668 с.
  51. B.C., Жадан В. Т., Шишко В. Б. Аналитическое описание формы калибров // Тр. ин-та / Мое. ин-т стали и сплавов. 1979. Вып. 118. С. 13−18.
  52. В.Т., Берковский B.C., Брюхов А. Н. Математическая модель процесса формоизменения при прокатке сортовых профилей // Известия вузов. Черная металлургия. 1978. № 11. С. 25−27.
  53. Применение конечно-элементного анализа к процессу прокатки в калибрах / Е. Н. Чумаченко, Н. Н. Машкова, С. А. Тулупов и др. // Вестник машиностроения. 1998. № 3. С. 556−563.
  54. Моделирование процесса прокатки в калибрах / Е. Н. Чумаченко, Н. Н. Машкова, В. А. Чередников и др. // Известия вузов. Черная металлургия. 1996. № 11. С. 37−42.
  55. В.Н., Салганик В. М., Румянцев М. И. Решение задач теории пластичности методом тонких сечений и методом конечных элементов: Уч. пособие. Свердловск: Изд. УПИ, 1986. 58 с.
  56. A.JI. О целесообразности использования метода конечных элементов на примере учета прочностной неоднородности материала в расчетах процессов обработки давлением // Производство проката. 2002. № 2. С. 5−9.
  57. Эффективность деформации сортовых профилей / С. А. Тулупов, Г. С. Гун, В. Д. Онискив и др. М.: Металлургия, 1990. 280 с.
  58. С.А. Матричный способ представления процесса формоизменения при прокатке в калибрах простой формы. Сообщение 2 // Известия вузов. Черная металлургия. 1990. № 2. С. 48−50.
  59. С.А., Тулупов О. Н. Матрично-статистическая модель формоизменения / Магнитогорск. горно-металлург. ин-т. Магнитогорск, 1988. Деп. в ин-те Черметинформация. № 3/Д-1412
  60. С.А. Разработка математической модели формоизменения металла в вытяжных калибрах на базе векторно-матричного способа представления процесса II Краевые задачи: Межвуз. сб. научн. трудов. Пермь, 1988.
  61. В.В., Пышенков И. А. Матричный метод расчета профилирования валков станов кварто // Известия вузов. Черная металлургия. 1965. № 10. С. 94−100.
  62. С.А., Заверюха В. Н. Матричный способ представления профилей и формоизменения металла в процессах обработки металлов давлением // Известия вузов. Черная металлургия. 1989. № 9. С. 62−65.
  63. А.П., Борисенко Г. П., Горбанев А. А. Уширение металла при прокатке в трехвалковых калибрах // Известия вузов. Черная металлургия. 1972. № 11. С. 80−83.
  64. А.В., Ласкин А. В. Расчет калибровки трехвалковых проволочных блоков // Черная металлургия: Бюл. НТИ. 1973. № 12. С. 45—48.
  65. М.И., Поляков М. Г., Пацекин П. П. Применение многовалковых калибров при обработке металлов давлением // Обработка металлов давлением. Свердловск: Металлургиздат, 1962. С. 5−21.
  66. В.Н., Барков J1.A., Соловьев А. В. Геометрия прокатки в многовалковых калибрах // Известия вузов. Черная металлургия. 1970. № 6. С. 87−94.
  67. Прокатка малопластичных металлов с многосторонним обжатием / Л. А. Барков, В. Н. Выдрин, В. В. Пастухов и др. Челябинск: Металлургия, Челябинское отд., 1988. 304 с.
  68. А.И. Теория расчета усилий в прокатных станах. М.: Металлургиздат, 1962. 495 с.
  69. Протасов А. А Калибровка прокатных валков. М.: Металлургиздат, 1963. 330 с.
  70. А.П., Нефедов А. А., Николаев В. А. Теория продольной прокатки. Харьков: Изд. Харьковского университета, 1965. 212 с.
  71. А.П. Теория прокатки. М.: Металлургия, 1988. 240 с.
  72. А.А. Механическое оборудование прокатных цехов. -М.: Металлургия, 1975. 548 с.
  73. X., Даль Т. Прокатка и калибровка: Пер. с нем. М.: Металлургиздат, 1957.
  74. Г. Силовые воздействия при прокатке в вытяжных калибрах. -М.: Металлургиздат, 1963. 208 с.
  75. Вусатовский 3. Основы прокатки. М.: Металлургия, 1967. 582 с.
  76. Сравнительное исследование матричного и вариационного методов расчета усилия прокатки / Д. И. Кинзин, О. Н. Тулупов, Д. В. Колясов О.Н. // Материалы и технологии XXI века: Сб. тр. Всеросс. науч.-техн. конф. 4.2. Пенза 2001. С. 60−61.
  77. Д.И. Расчет полей контактных напряжений при прокатке в калибрах // Моделирование и развитие процессов обработки металлов давлением: Сб. научн. тр. аспирантов и соискателей. -Магнитогорск: МГТУ, 2000. С. 142−151.
  78. О.Н., Кинзин Д. И. Расчет контактных напряжений при прокатке в калибрах // Электронный журнал «Исследователь», 1999. № 12.
  79. О.Н., Кинзин Д. И. Оценка распределенных характеристик на контактной поверхности при деформации в калибрах // Тез. докл. Всероссийской научно-технической конференции. Новокузнецк, 1998.
  80. Исследование температурного режима прокатки для уточнения методов оценки энергозатрат на штрипсовом стане / В. Г. Логинов, Р. Г. Загитов, Д. И. Кинзин, А. А. Завьялов. Деп. ВИНИТИ. 1998. № 992−98.
  81. Д.И. Формализованная запись закона наименьшего сопротивления // Тез. докл. Всероссийской научно-технической конференции «Материалы и технологии XXI века», Пенза, 2001, С. 133.
  82. Общая электротехника / А. Б. Блажкин, В. А. Бесекерский, Е. А. Фабрикант и др. Ленинград: Энергоатомиздат, 1986. 592 с.
  83. Э.А. Сборник задач и упражнений по общей электротехнике. -М.: Энергия, 1972. 312 с.
  84. Д.И. Расчет формоизменения металла при прокатке на основе закона наименьшего сопротивления // Тез. докл. Всероссийской научно-технической конференции «Новые материалы: получение и технологии обработки», Красноярск, 2001, С. 128.
  85. О.Н., Тулупов С. А., Рашников В. Ф. Матричные модели в оценке эффективности калибровки валков. -М.: 1996. 82 с.
  86. С.А. Применение адаптивных моделей формоизменения для совершенствования процесса сортовой прокатки. МГМИ: УДЭНТП. Челябинск, 1990.
  87. Теория прокатки / А. И. Целиков, А. Д. Томленов, В. И. Зюзин и др. -М.: Металлургия, 1982. 335 с.
  88. А.И., Никитин Г. С., Рокотян С. Е. Теория продольной прокатки. М.: Металлургия, 1980. 320 с.
  89. Прокатное производство / П. И. Полухин, Н. М. Федосов и др. М.: Металлургия, 1982. 695 с.
Заполнить форму текущей работой

На отлично!