Удосконалювання технологічних режимів роботи та конструктивних параметрів механічного обладнання станів для холодної полистової прокатки

- організація інтегральної процедури по урахуванню пружності сплющування робочих валків;

- визначення на основі чисельної інтерпретації методики В. А. Огороднікова поточних   і результуючих   показників ступеню використання запасу пластичності матеріалу холоднокатаних листів.

Одержані детерміновані математичні моделі напружено-деформованого стану, які були організовані на додаткове ітераційне рішення пружно-пластичної схеми «робоча кліть – лист», що припускає використання методу передаточних коефіцієнтів, методу граничних оцінок або імітаційної інтерпретації методу Монте-Карло, склали комплекс програмних засобів по автоматизованому розрахунку точності геометричних характеристик одержаних холоднокатаних листів, а також з автоматизованого розрахунку ступеню стабільності енергосилових параметрів і результуючих показників фізико-механічних властивостей.

Математичне моделювання процесів холодної полистової прокатки

на плиті і в попередньо напружених робочих клітях.

Розробка інженерних методів розрахунку напружень і пружних деформацій плит, які використовувались при холодній полистовій прокатці, була здійснена на основі різноманітних апроксимацій розрахункових розподілів нормальних контактних напружень   по довжині зони пластичної формозміни. Оцінка ступеню імовірності, яка виконана з використанням методу кінцевих елементів, показала, що відносна помилка, яка була внесена наближеним описом граничних умов, може досягати 15... 18%, при цьому найбільш точною є трапецеїдальна апроксимація.

З урахуванням організації одержаних чисельних математичних моделей напружено-деформованого стану металу на ітераційне рішення «робоча кліть – лист» розроблені алгоритм та програмні засоби по автоматизованому розрахунку процесів холодної полистової прокатки на профільованих плитах (мал. 2а) і у попередньо напружених робочих клітях (мал. 2б, в). Здійснено аналіз профілювань плит, які забезпечують потрібний поздовжній профіль готового металопрокату, виходячи з відомого продольного профілю вихідної заготовки. На прикладі стану 400/1200х1000 показана можливість однопрохідної прокатки латунних листів постійної товщини із заготовок, які одержані в межах різних конверсійних програм та мають різність товщин до 1. 0... 1. 5 мм. Профілювання самої плити у цьому випадку може бути клиноподібної з плоскошліфованими поверхнями. Відрізнення свідчить про можливість використання даної технології (див. мал. 2а) для утилізації та забезпечення повторного використання листових відходів та брухту із дорогоцінних і гостродефіцитних металів без їхнього переплавлення.

     

а) б) в)

Мал. 2 Технологічні схеми процесів холодної полистової прокатки на плиті (а) і в попередньо напружених робочих клітях (б, в).

По відношенню до процесів холодної полистової прокатки у попередньо напружених робочих клітях встановлено, що з точки зору зниження результуючої різнотовщинності більш переважною є схема утворення сили попереднього напруження   по буртам каліброваних робочих валків (див. мал. 2в), яка забезпечує зниження у 2... 3 рази ступеню впливу стохастичних варіацій початкових технологічних параметрів та величини попереднього міжвалкового зазору. Використання схеми попереднього напруження по подушках робочих валків (див. мал. 2б) також знижує спадкоємну різнотовщинність, але в той же час не тільки не компенсує, а навіть збільшує вплив радіального биття основних елементів валкового вузлу, відзначене необхідно урахувати як при виборі самої схеми попереднього напруження, так і при її подальшій конструктивній деталізації.

Експериментальне дослідження енергосилових параметрів і основних

показників якості при холодній полистовій прокатці

На основі результатів досліджень розподілу нормальних   и дотичних   контактних напружень по довжині осередку деформації, проведених на спеціальній установці, яка моделює процес холодної полистової прокатки відносно тонких мідних заготовок у робочих валках великого радіусу (R=750 мм), тобто з (3... 10) – кратним масштабом збільшення геометричних параметрів, підтверджено достатній ступінь вірогідності відповідних метаматичних моделей напружено-деформованого стану металу. Уточнено початкові передумови і, зокрема, було встановлено, що опорні значення ступеневого аналітичного описання поточних значень коефіцієнтів тертя для зони відставання на 5... 15 (%) вище ніж для зони випередження, а кількісна оцінка самого показника ступеню знаходиться у діапазоні 0. 35... 0. 55.

Оцінка ступеню адекватності одержаних теоретичних рішень стосовно до всього діапазону можливих умов реалізації була проведена шляхом експериментального дослідження різних технологічних схем процесу холодної полистової прокатки мідних зразків з початковою товщиною 8. 0; 4. 0 і 2. 0 (мм) на промислово-лабораторному стані з двовалковою 260х200 та чотиривалковою 105/260х250 компоновками валкового вузла. В результаті проведення вказаних експериментальних досліджень було встановлено наступне:

- максимальний діапазон змінення середніх вибіркових значень відношення розрахункових і емпіричних значень сили і моменту прокатки знаходиться у діапазоні 0. 983... 1. 018, а гранічні значення кількісних оцінок нижньої і верхньої границь довірних інтервалів зміни даного відношення відповідали 0. 958 та 1. 056;

- умови реалізації процесу холодної полистової прокатки на профільованій плиті однієї і тієї ж конструкції (див. мал. 2а) дозволяє одержати клиноподібних холоднокатані листи з перепадом кінцевої товщини ~ 1. 0 мм на довжині 240 мм з початкових плоских заготовок і плоскі листи з клиноподібних заготовок з перепадом початкової товщини 0. 9... 1. 1 мм;

- розширення технологічних можливостей процесу холодної полистової прокатки на профільованих плитах може бути забезпечено за рахунок цілеспрямованого змінення ширини листів, що прокатують, а також за рахунок забезпечення можливості змінення модулю жорсткості робочих клітей листопрокатних станів

Результати експериментальних досліджень підтвердили також і достатній ступінь вірогідності математичних моделей точності результуючих геометричних параметрів при холодній полистовій прокатці в попередньо напружених робочих клітях. При цьому