автореферат диссертации по энергетическому, металлургическому и химическому машиностроению, 05.04.04, диссертация на тему:Разработка и исследование новой установки непрерывного литья и деформации для производства одно- и многослойного листа из цветных металлов

На правах рукописи

070

Баранов Михаил Владимирович

РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ НОВОЙ УСТАНОВКИ НЕПРЕРЫВНОГО ЛИТЬЯ И ДЕФОРМАЦИИ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ОДНО - И МНОГОСЛОЙНОГО ЛИСТА ИЗ ЦВЕТНЫХ МЕТАЛЛОВ

Специальность: 05.04.04 - Машины и агрегаты металлургического

производства

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Екатеринбург 2000

РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ НЕФТИ И ГАЗА

им. И. М. ГУБКИНА г. г - п п

_( ' о ОД

? » МГ / г.!

На правах рукописи

МОХАМЕД АХМЕД МОХАМЕД НАЙМ

РЕЗЕРВЫ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПОДЪЕМНОГО КОМПЛЕКСА БУРОВЫХ УСТАНОВОК

Специальность 05.04.07 - "Машины и агрегата нефтяной

и газовой промышленности" АВТОРЕФЕРАТ

Диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва - 2000 г.

Работ выполнена в Российском Государственном Университете нефти ■ газа им. И. М. Губкина

Научные руководители

кандидат технических наук.

профессор | Б» граню» Р. А~|

кандидат технических наук, доцент Ефимчеико С. И.

Официальные ошюненты:

доктор технических наук, профессор Иткис М. Я.; кандидат технических наук Левочкня Ю. А.

Ведущая организация

А.О. «ВНИИНефгемаш»

Зашита диссертации состоитса " 27 " Июня 2000 года в 15°° часов на заседании диссертационного Совета Д053.27.03 в Российском Государственном Университете нефти и газа им. И. М. Губкина по адресу: 117917, ГСП-1, Москва, Ленинский проспект, 65, ауд.

С диссертацией можао ознакомиться в библиотеке РГУ нефти и газа им. И. М. Губкина.

Автореферат разослан " " Ш-ОИ-Р 2000 г.

Ученый секретарь Диссертационного Совета, кандидат технических наук

Э. С. Гинзбург

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность работы.

Одной из актуальных задач нефтяного машиностроения является улучшение техническо-экономических показателей выпускаемого оборудования, повышение его долговечности и снижение материалоемкости.

К числу комплексов буровой установки, во многом определяющих ев эффективность и имеющих несущие элементы с ограниченным ресурсом, относится спуско-подъемный комплекс (СПК). Проблемам, связанных с расчетом и проектированием узлов и деталей с пуско-подъемного комплекса, посвящено значительное число работ. Однако эти проблемы нельзя еще считать решенными, так как некоторые существенные вопросы требуют детального изучения и исследования. К ним относится определение уровня нагруженное™, изучение процесса накопления усталостных факторов и закономерностей расходования ресурса узлов и деталей СПК. Корректность решения этих задач всецело зависит от правильности построения математической моделей процесса функционирования несущих элементов.

Сравнение закономерностей расходования технического ресурса несущих элементов СПК позволяет выявить резервы повышения их долговечности. Цель работы. Оценка загруженности несущих элементов спуско-подъемного комплекса буровой установки и оценка закономерностей расходования их технического ресурса с целью изыскания путей повышения эффективности СПК в целом.

Научная новизна. Разработаны алгоритмы применения математических моделей функционирования подъемного комплекса буровой установки, позволяющие решить выше поставленные задачи - оценить закономерности изменения долговечности несущих элементов подъемного комплекса буровой установки с целью изыскания путей оптимизации их конструкции по критерию долговечности, а также продемонстрировать возможность применения методов расчета долговечности для определения количества запасных частей и планирования ремонтных работ. Применяемые в работе методы оценки долговечности несущих элементов СПК буровой установки в количестве пробуренных скважин за срок службы отражают взаимосвязь долговечности несущих элементов СПК буровой установки с режимом его нагружен ия.

Сравнение затрат машинного времени при СПО для различных вариантов СПК позволяет на завершающем этапе поиска резервов повышения эффективности оценить влияние различных компоновочно - конструктивных вариантов СПК на его производительность.

Практическая ценность работы. Разработанные алгоритмы применения методик расчета позволяют количественно оценить различные СПК буровой установки по критерию долговечности и производительности и на стадии проектирования разработать генеральную тактику капитальных ремонтов оборудования и потребность а запасных частях узлов и деталей СПК буровой установки при эксплуатации.

Реализация результатов. Основные рекомендации, приложения и выводы диссертации используются при составлении регламентов отработки талевых канатов, алгоритмы и программы расчетов долговечности несущих элементов и производительности СПК БУ используются студентами в учебном процессе кафедры машин и оборудования нефтяной и газовой промышленности при курсовом и дипломном проектировании. Апробация работы. Основные положения работы доложены на 3 - ей Всероссийской конференции молодых ученых, специалистов и студентов по проблемам газовой промышленности России "Новые технологии в газовой промышленности'1 (Москва, 1999), Юбилейной научной сессии. «Нефтегазовое образование и наука: итоги, состояние и перспективы)» (Москва, 2000), посвященной 70 - летаю РГУ нефти и газа им. И М Губкина, а также на научных семинарах кафедры машин и оборудования нефтяной и газовой промышленности РГУ им. И. М. Губкина. Публикация. По теме диссертации опубликованы три работы.

Структура н объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, основных выводов, списка литературы, включающего 108 наименований и приложения. Работа содержит 158 страниц машинописного текста, 24 рисунков и 20 таблиц и 10 приложений на 27 страницах.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении показана актуальность работы, обосновано направление исследований, дана характеристика цели и задач исследования.

В первой главе приведен обзор работ российских и зарубежных авторов, посвященных разработке научных основ создания и эксплуатации нефтепромыслового оборудования. В работе приведено техническое состояние буровых установок. Изложена цель работы и определен круг задач, которые необходимо решить для достижения этой цели. Во второй главе обоснован выбор несущих элементов для расчета на прочность и выносливость и представлена методика и алгоритмы расчета несущих элементов СПК буровой установки на долговечность. Концепция методов расчета на долговечность применительно к расчетам бурового оборудования состоит в следующем: зная

совокупность всех нагрузок, действующих на узлы и детали буровой установки в процессе проводки одной скважины, а также зная закономерность расходования технического ресурса и прочностную характеристику несущих элементов СПК, можно найти долговечность этих элементов, выраженную количеством скважин, пробуренных за срок службы.

Долговечность подшипников шкивов талевой системы и привода лебедки, выраженная в скважинах, пробуренных за срок службы Zc, определяется по формуле:

О)

где С - динамическая грузоподъемность подшипника по каталогу; ш - показатель степени кривой усталости подшипника;

С! - требуемая грузоподъемность подшипника, необходимая для бурения одной скважины, вычисляемая по формуле:

(2)

где N0 - базовое число циклов нагружения подшипника; ад - коэффициент надежности;

а и - обобщенный коэффициент, характеризующий совместное влияние качества материала деталей и условий эксплуатации на долговечность подшипников;

Р„ - приведенная нагрузка, определяемая исходя из условий нагружения подшипника на п- ой ступени нагружения; ш - показатель степени кривой усталости; Н, - число повторений нагрузки Р. за цикл бурения скважины.

Долговечность зубчатой передачи, выраженная в скважинах, пробуренных за ее срок службы Ъс, выражается по формуле:

Ze =

.Jim- (3)

$>не

где [Снг] - допускаемая величина контактных напряжений; [Сн] - допускаемый коэффициент контактных напряжений;

7.у - коэффициент, учитывающий влияние скорости и твердости поверхности зубьев, определяется по формуле:

= 0.73 • V0 2 (4)

V - окружная скорость;

- коэффициент учитывает шероховатость активных поверхностей зубьев;

Кнх - коэффициент, зависящий от диаметра рассчитываемого зубчатого колеса;

N»0 - базовое число циклов контактных напряжений;

Уы

НЕ . суммарное эквивалентное число циклов нагружений;

п=1

На рис. 1. приведены кривые изменения долговечности несущих элементов (цепи, каната, подшипников шкивов талевой системы и зубчатой передачи) СПК буровой установки 4-го класса БУ-2500ЭП и др. модификаций, в зависимости от глубины буримых скважин. Как видно из рисунка, при бурении скважины глубиной 2500 м (100 %) (при вероятности безотказной работы подшипников шкивов талевой системы Р(0 -0.995) долговечность составляет 64.2 скважины при общей проходке 160500 м. Увеличение глубины бурения скважины на 10 % (до 2750 м) приводит к снижению количества пробуренных скважин до 42 при общей проходке - 115500 м (уменьшение по проходке на 45000 м или на 28 %).

При увеличении же глубины скважины на 50 % (до 3750 м) долговечность составляет 10 скважин при общей проходке 37500 м, то есть долговечность сокращается по количеству пробуренных скважин в 6.4 раза, а по проходке - в 4.3 раза (табл. 1).

Для цепной передачи привода подъемного вала лебедки буровой установки БУ-2500 ДГУ срок службы (долговечность) штатной цепи составляет 14 скважин, то есть исходя из срока службы буровой установки, равной 10 лет, для нормального функционирования буровой установки потребуется 10 замен цепи (табл. 1).

Для зубьев центрального колеса планетарной коробки перемены передач (11X1111 БУ-2500/160ЭПБМ1) долговечность при бурении скважины глубиной 2500 м (100 %) при расчете на контактную прочность составляет 147 скважин с общей проходкой 367500 м.

При увеличении глубины скважины на 10 % (2750 м) долговечность зубьев уменьшается и составляет 72 % от первоначальной. При увеличении глубины скважины на 50 % (3750 м) долговечность составляет 23 % от первоначальной, то есть уменьшается в 4,4 раз по количеству пробуренных скважин. При этом общая проходка составляет 125000 м (уменьшение почти в три раза) (табл. 1).

Для талевого каната долговечность одной оснастки в количестве пробуренных скважин глубиной 2500 м (100%) до момента отбраковки при бурении скважины составляет 1,7 с общей проходкой 4250 м. При увеличении глубины скважины на 10% (2750 м) долговечность каната уменьшается и составляет 76% от первоначальной.

Рис. 1. Долговечность цепи, каната, подшипников шкивов талевой системы и зубчатой передачи СПК буровой установки

в зависимости от нагрузки (глубины скважины)

Долговечность цепи, каната, подшипников шкивов талевой системы и зубчатой передачи спуско-подъемного комплекса буровой установки

БУ-2500ЭП в зависимости от нагрузки (глубины буримых скважин)

Таблица 1.

Глубина скважины: вм 1230 2000 2250 . 2500 2750 3000 3750

В % 50 80 90 100 НО 120 150

Долговечность цепи, в скважинах 351 41.7 23.4 14 8.7 5.6 1.8

Общая проходка, м 438750 83400 52600 35000 24000 16800 6750

Увеличение (уменьшение) долговечности: по скважинам вв/. 2510 297.8 167 100 62 40 13

по проходке в% 1253.6 238.3 150.3 100 68.6 ' 48 19.3

Долговечность каната, в скважинах 14.3 3.5 2.4 1.7 1.3 0.9 0.5

Общая проходка, м 17875 7000 5400 4250 3575 2700 1875

Увеличение (уменьшение) долговечности: по скважинам в% 841 206 141 100 76 53 30

по проходке в% 420.6 165 127 100 84 63.5 44

Долговечность подшипников шкивов, в скважинах. 1151 170 106 64.2 42 28.3 10

Обшая проходка, м 1438700 340000 238500 160500 115500 85000 37500

Увеличение (уменьшение) долговечности: по скважинам в% 1793 264.8 165 100 65.4 44 15.6

по проходке В °/о 896.4 211.8 148.6 100 72 53 23.4

Долговечность зубчатой передачи, в скважинах 4655.5 1105.3 743.1 147 106.2 77.8 33.4

Общая проходка, м 5819000 2210600 1672000 367500 292000 233000 125000

Увеличение (уменьшение) долговечности: по скважинам в% 3170 752 505.5 100 72 53 23

по проходке в*/. 1583.5 60.3 455 100 79.5 63.4 34

На рис. 2. Приведены кривые изменения долговечности несущих элементов (цепи, каната, подшипников шкивов талевой системы и зубчатой передачи) С ПК буровой установки в зависимости от их прочности. Увеличение прочностной характеристики подшипников шкивов талевой системы (динамической грузоподъемности) на 10 % (при глубине скважины 100 %) повышает долговечность подшипника до 88.2 скважины, то есть увеличивает долговечность и общую проходку в 1.37 раза. Увеличение же динамической грузоподъемности подшипника на $0 % позволяет пробурить 248 скважин, что больше чем в существующем варианте по количеству скважин и обшей проходке в 3.8 раза. Увеличение конструктивной динамической грузоподъемности подшипников на 50 % в существующих талевых системах БУ-2500 может быть осуществлено без увеличения диаметров осей и ступиц шкивов кронблока и талевого блока переходом на один двухрядный роликовый конический подшипник вместо двух радиальных роликовых цилиндрических подшипников.

При увеличении прочностной характеристики цепи на 50 % ев долговечность увеличиться в 8 раз и составит 113 скважин, то есть, за срок службы буровой установки потребуется одна замена цепи и при этом цепь должна быть типа 6Н-44.45 с большим числом рядов и большим шагом цепи. Применение более прочных более тяжелых цепных передач в приводе БУ не приводит к упрощению кинематической схемы привода, не обеспечивает его компактность.

При увеличении прочности зуба центрального колеса ПК! 111 на 20 % (например, за счет увеличения твердости поверхности зубьев) долговечность зубьев увеличивается почти в 7 раз. Общая проходка составляет при этом 2556000 м. против 367500 и. в ' базовом варианте.

Долговечность талевого каната лимитируется количеством циклов изгибов на шкивах и находится по зависимости

х, (о./(1 „Vе „

N ~ "т. С (5)

где Ы- число циклов изгибов каната на шкивах до предельного состояния;

О., (1к -диаметры шкива и каната, соответственно;

Т- растягивающая нагрузка в канате;

к, т - постоянные коэффициенты, к= 2+3, т = 1,65+1,7;

С - коэффициент пропорциональности, зависящий от соотношений Е>ш/с1к и типоразмера каната.

ЛрОЧМОСТк %

Рис. 2. Долговечность цепи, каната, подшипников шкивов талевой системы и зубчатой передачи СПК буровой установки в зависимости

от их прочностных характеристик

Долговечность цепи, каната, подшипников шкивов талевой системы и зубчатой передачи СПК БУ-2500ЭП в зависимости от их прочностных характеристик

Таблица 2.

Прочность в •/• 50 80 100 120 140 150

Долговечность цепи: в скважинах 0.9 5.7 14.0 30.4 54.8 113.0

В% 6.4 41.0 100 217 390 800

Общая проходка, и 2250 14250 35000 76000 137000 282500

Долговечность каната: в скважинах - 0.9 1.7 2.1 2.5 -

В% - 53 100 124.0 150 -

Общая проходка, и 2250 4250 5250 6250

Долговечность подшипников шкивов: в скважинах 6.4 30.4 64.2 118.0 197.0 248.0

в*/. 10 47.0 100 184.0 300 400

общая проходка, м 16000 76000 160500 295000 492500 620000

Долговечность зубчатой передачи: в скважинах - 45.0 147 1022.5 - •

в У. - 30 100 700 - -

общая проходка, м 112500 367500 2556000

Увеличение прочностной характеристики каната на 20% приводит к увеличению долговечности каната до 2,1 скважины, - а на 40% - до 2,5 скважины. Реализация этого направления может быть осуществлена переходом на канат большего диаметра (например, переход от 28 на 32., и от 28 на 35 мм). Однако, это влечет за собой рост диаметра барабана лебедки и шкивов талевой системы (табл.2).

В силу компактности планетарной передачи, возможности передачи больших мощностей и обеспечения высокого уровня надежности, ее применение в силовом приводе БУ является одним из основных резервов повышения качества и конкурентоспособности буровых установок.

В третьей главе рассматривается метод расчета закономерности распределения числа циклов изгибов талевого каната при прохождении через шкивы и навивке на барабан по длине в оснастке при подъеме (спуске) талевого блока на высоту одной свечи.

В работе представлена программа расчета на ЭВМ закономерности распределения числа циклов изгибов талевого каната по длине в оснастке для СПК буровой установки БУ -2500ЭП.

Известно, что вышка этой установки предназначена для выполнения спуско-подъемных операций со свечами длиной 25 - 27 м. С учетом геометрических соотношений этой установки (рис. 5) отношение (Н+АУЪ, (где (Н+А) - длина рабочей струны каната, Ь -высота подъема крюка при СПО) будет соответственно равно 1,63 и 1,51, а закономерность распределения числа изгибов каната по длине в оснастке будет иметь вид кривых, представленных на рис.3 и 4.

Анализируя кривые, можно видеть, что при работе со свечами длиной 25 м максимально нагруженный участок каната имеет число изгибов равное 5, а уменьшение высоты вышки на 1,25 м не повлияет на максимальное число изгибов, и, как следствие, на долговечность каната При работе же со свечами длиной 27 м, максимально нагруженный участок каната имеет уже 6 изгибов за один подъем на высоту одной свечи. В этом случае для получения идентичности процесса нагружен ия и получения одинаковой долговечности каната (по сравнению со свечами длиной 25 м) высота вышки должна быть увеличена на 2,7 метра Как видно из рис. 4, при работе со свечами длиной 27 м уменьшение высоты вышки почти на 5 метров не влечет за собой увеличения числа изгибов наиболее нагруженных участков каната (оно равно 6).

Таким образом, в обоих случаях уменьшение высоты вышки на 1.25 м (а при длине свечи 24 метров - на 2,2 метров) не повлечет за собой уменьшения долговечности каната по сравнению с долговечностью при существующей высоте вышки. .

г'

5

012 34567 89 I.

Длим каната ■ оснастке, выраженная числом рабочих струи

Рис. 3. Зависимость распределения числа изгибов по длине в оснастке талевой системы БУ-2500ЭУ при подъеме талевого блока на высоту одной свечи длиной 25 м.

г

к з 2

г

■

012 3 4 5 6 7 89 I.

Длина каната в оснастке, выраженная числом рабочих струн

Рис. 4. Зависимость распределения числа изгибов каната по длине в оснастке талевой системы БУ-2500ЭУ при подъеме талевого блока на высоту одной свечи длиной 27 м.

Выявленная закономерность распределения числа циклов изгибов каната на шкивах и барабане позволяет составить программу отработки каната, базирующуюся на усталостный характер его разрушения

Выполненные при этом исследования показывают, что на долговечность каната оказывает влияние не только число изгибов, но и радиус изгиба каната. В практике конструирования буровых лебедок требуемая канатоемкость барабана обеспечивается за счет многослойное-™ навивки каната на барабан. Число навиваемых слоев каната зависит от длины свечи бурильных труб, кратности оснастки, диаметра и длины барабана и принимается равным 3 при длине свечи 25 м и 4- при длине свечи 36-37 м.

Для изучения закономерности распределения количества изгибов каната по длине в оснастке при подъеме (или спуске) на одну свечу в РГУ нефти и газа им. К М. Губкина были разработаны алгоритм и программа расчета на ЭВМ. Данные расчетов представлены на рис 5 - 7. На рисунках число изгибов каната на шкивах талевой системы и барабана, отложенное по оси 7., находится в зависимости от кратности оснастки (рис. 5 - оснастка 4x5; рис. 6 - оснастка 5x6; рис. 7 -оснастка 6x7), длины каната талевой системы, отложенной по оси X и выраженной количеством струн, огибающих шкивы кронблока без одной (неподвижной) струны и отношения (Н+А)/Ь, отложенного по оси V, где Н есть расстояние между осями кронблока и талевого блока в нижнем положении последнего при СПО, Ь - длина свечи (длина хода талевого блока) и А есть половина

окружности огибания канатом шкива А = * + •

Из рис 5 -7 можно легко найти закономерность изменения числа изгибов каната по длине в оснастке. Так например, подъемная часть буровой установки "Уралмаш-15000" имеет оснастку 6x7 и при работе со свечами длиной 36,7 м имеет отношение (Н+А)/Ь =1,54. Как видно из рис.7 наибольшее число изгибов, получаемое канатом при подъеме (или спуске) на одну свечу для этих условий, равно 8. В то же время, если увеличить ход талевого блока до 38,5 м, то максимальное число изгибов при этом достигнет 9. Такое увеличение числа изгибов обусловит снижение долговечности каната в местах максимального нагружения более чем на 12 %. Как явствует из вышеприведенного примера, зависимости, представленные на рис. 5-7, позволяют оценить совершенство кинематики и геометрических соотношений в подъемной части буровых установок с точки зрения нагружения каната числом изгибов.

Рис.5. Захономерносгъ распределения числа изгибов халат» по длине в оснастке при подъеме талевого блока

на высоту одной свечи (оснастка 4x5)

Рис. 6. Закономерность распределения числа изгибов каната по длине в оснастке при подъеме талевого блока

на высоту одной свечи (оснастка 5хб)

'Ф:

Рис. 7. Закономерность распределения числа изгибов каната по длине в оснастке при подъеме талевого блока

на высоту одной свечи (оснастка 6x7)

Анализ путей более полного использования технического ресурса талевого каната, более равномерного его износа по длине в оснастке и большего срока службы показывает, что это может быть достигнуто двумя путями.

Первый - отработка талевого каната в обычных талевых системах с перепусками. В этом случае обеспечивается более равномерный износ каната по длине с одновременным увеличением наработки каната до 35%.

Вторым- более предпочтительным вариантом, является переход на талевую систему с двумя тяговыми конками, одновременно навиваемыми на барабан. На рис. 8. представлена зависимость распределения числа изгибов каната по длине в оснастке при подъеме (спуске) талевого блока на высоту одной свечи для двух типов оснасток -обычной и с двумя тяговыми концами.

Талевая система с двумя тяговыми концами имеет ряд органически присущих ей преимуществ, первым из которых является уменьшение в два раза числа изгибов каната на шкивах и, как результат, увеличение долговечности на 100% (рис. 8). При сохранении скоростей подъема и спуска талевого блока, аналогичных для обычной талевой системы, переход на талевую систему с двумя тяговыми концами, кроме того позволяет, увеличить к п д талевой системы на 6+8%, резко уменьшить динамические нагрузки в подъемном комплексе, уменьшить инерционность системы и сократить затраты машинного времени при СПО.

Следует отметить, что недостатком при этом переходе является увеличение в два раза крутящего (тормозного) момента на подъемном валу при одновременном уменьшении числа оборотов барабана в два раза. Однако, этот недостаток преодолевается применением планетарных коробок перемены передач и, в первую очередь, встроенных в бочку барабана.

В четвертой главе осуществлена сравнительная оценка производительности подъемных комплексов буровых установок БУ-2500ЭП, одна из них, имеющая цепные передачи в приводе, вторая - планетарную коробку перемены передач.

Примененная для этих целей методика расчета производительности - расчета затрат машинного времени при СПО - базируется на трехлериодную математическую модель процесса подъема бурильной колонны, учитывающую реальные параметры СПК и характеристику его привода и позволяющую рассчитывать интенсивность протекания процессов разгона системы и ее замедления при спуско-подъемных операциях,

10 8

1«

1 V1

,1 2 / V

1 1] -И V Г J г ..1 1,

П 1 г н 1

1

5 6 7 8 9 10 11 12

Длина каната в оснастке, выраженная числом рабочих струн

Рис. 8. Зависимость распределения числа изгибов каната по длине в оснастке талевой системы при подъеме

талевого блока на высоту одной свечи

1для обычной талевой системы

2. для талевой системы с двумя тяговыми концами, одновременно навиваемыми на барабан.

длительность всех периодов тахограммы подъема и машинное время подъема талевого блока за цикл проводки скважины.

Период разгона колонны бурильных труб. Разгон колонны при подъеме обусловлен превышением величены момента двигателя, приведенного к крюку (движущая сила) над величиной нагрузки от веса бурильной колонны и подвижных частей талевой системы, а также приведенной массой всех движущихся и вращающихся элементов системы.

Дифференциальное уравнение движения системы при разгоне талевого блока можно записать:

= (б)

Тогда время разгона колонны бурильных труб Ц определяется как интеграл изменения скорости от 0 до Vy<n):

Ym -dV

«' = FfTQ- О

о m Vc

где m,, - суммарная масса колонны бурильных труб, поступательно движущихся и

вращающихся элементов талевой системы в период разгона;

Vy(„) - скорость установившегося движения колонны бурильных труб из п свечей;

Нагрузка на струны каната от веса подвижных частей и от усилия в верхней части бурильной колонны Qc определяется:

Qc=Q_(i-^r,)+o„ (8)

где G* - вес подвижных частей талевой системы; Q„» - вес колонны бурильных труб из п свечей с учетом утяжеленного низа бурильной колонны; ря - плотность бурового раствора,

рт -плотность материала бурильных труб; fr? -коэффициент трения о стенке скважины.

Период замедления колонны бурильных труб. В этот период происходит отключение двигателя от подъемного вала, продолжается движение талевой системы с загруженным крюком вверх за счет сил инерции, происходит затормаживание барабана лебедки и связанных с ним вращающихся элементов. Учитывая, что барабан связан с талевым блоком посредством гибкого звена - талевого каната, можно предстаешь, что длительность данного периода будет целиком определяться движением загруженного талевого блока как подброшенного вверх тела, под действием сил инерции вращающихся и поступательно движущихся масс системы и сил сопротивления. В это время система

торможения барабана должна обеспечить закономерность его вращения таким образом, чтобы успеть выбрать канат из талевой системы и исключить возможность провисания тяговой струны и образования в ней слабины. Исходя кз постановки задачи, время и путь движения вверх бурильной колонны, в период замедления можно записать:

=-"у-у*о---(9)

{'-Ы

где пц,, -суммарная масса колонны бурильных труб, поступательно движущихся и вращающихся элементов талевой системы в период замедления;

УС (Ю)

0..+0.

■К*"-)

Период установившегося движения колонны бурильных труб: поскольку путь

перемещения талевого блока равен длине свечи с учетом пере подъема, путь установившегося движения бурильной колонны из п свечей определяется как:

З^'с-е-^+З^), (П)

где - длина свечи; £ - коэффициент переподъема, а время подъема в период установившегося движения будет равно: , _ А»'е ~ (рц,.) +

V»)--

*><•)

Машинное время одного подъема колонны бурильных труб из п свечей на длину

свечи:

К =1р.(.) + Ч») + ЦП) (13)

Суммарное машинное время подъема колонны бурильных труб за цикл бурения скважины в часах, определяется по формуле:

"2 б.'+ -О

Т =—--(14)

3600

где 5(п) - суммарное количество подъемов п- ой свечи за цикл бурения скважины; Ца) - машинное время подъема незагруженного элеватора, на высоту свечи.

Результаты расчета показывают, что затраты машинного времени за цикл бурения скважины ниже на 10% у подъемного комплекса с планетарной КПП по сравнению с цепными передачами.

Результаты проведенных исследований и основные выводы

1. Освоена методика расчета долговечности несущих элементов с пуско-подъемно го комплекса буровых установок (СПК БУ) и разработаны алгоритмы её применения для оценки влияния прочностных и нагрузочных характеристик на долговечность.

2. Примененный метод расчета несущих элементов СПК БУ позволяет оценить их долговечность, выраженную количеством пробуренных скважин (и их общую проходку) для конкретно заданных условий бурения, что позволяет рекомендовать применение этого метода конструкторским бюро на стадии конструирования при составлении генеральной тактики (программы) капитальных ремонтов сборочных единиц буровой установки за срок ей службы, а также буровым организациям для выбора рационального режима эксплуатации, составления планов капитального ремонта оборудования и поставки запасных частей.

3. Выполненный анализ статистических данных отработки канатов на буровых установках, а также расчеты канатов на долговечность показывают, что увеличение кратности оснастки против принятых в существующих талевых системах не приводит к существенно заметному повышению долговечности каната. В то же время при этом увеличиваются динамические нагрузки в СПК при СПО и бурении, уменьшается к п д, увеличивается инерционность системы (привод- лебедка- талевая система) и увеличиваются затраты машинного времени.

4. Выявлена закономерность распределения числа циклов изгибов талевого каната по его длине в оснастке при подъеме (спуске) талевого блока на высоту одной свечи, что позволяет оптимизировать параметры талевой системы при проектировании буровой установки (критерий оптимизации - минимум числа циклов изгиба каната при прохождении через шкивы), а также позволяет оценить совершенство кинематики и геометрических соотношений в подъемной части буровых установок с точки зрения нагружения каната числом изгибов.

5. Применение в силовом приводе буровой установки планетарных редукторов, в силу их компактности возможности передачи ими больших мощностей и обеспечения высокого уровня надежности, является первым основным резервом повышения качества и конкурентоспособности буровых установок.

6. Установлено, что талевая система с двумя тяговыми концами обеспечивает более благоприятный режим нагружения канта с меньшим в 2 раза числом циклов изгибов на шкивах при подъеме на высоту свечи по сравнению с обычной талевой системой.

переход на талевую систему с двумя тяговыми концами является вторым основным резервом повышения эффективности подъемного комплекса буровых установок.

7. Освоена методика расчета производительности спуско-подъемно го комплекса буровой установки, которая позволяет рассчитать периоды тахограммы подъема загруженного и незагруженного элеватора с учетом разгонной характеристики двигателей привода, их мощности, кинематической схемы привода и к п д. ее элементов, моментов инерции вращающихся элементов системы, поступательно движущихся масс талевой "системы, ее кратности и массы поднимаемого груза, а также на основе этого рассчитать суммарное время подъема бурильных труб за цикл проводки скважины. Сравнение затрет машинного времени при СПО для двух вариантов С ПК БУ-2500ЭП показывают, что С ПК с планетарной коробкой перемены передач имеет на 10% затрат машинного времени меньше, чем СПК с цепными передачами.

ОПУЛИКОВАННЫЕ РАБОТЫ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ:

1. Мохамед Найм М. А. Влияние удельных давлений на тормозные пары буровой лебедки. Тезисы докладов. Третьей Всероссийской конференции молодых ученых, специалистов и студентов по проблемам газовой промышленности России.' "Новые технологии в газовой промышленности", посвященной 70- летию РГУ нефти и газа им. И. М. Губкина. М.: 1999 г.

2. Мохамед Найм М. А., Абдльрахман Мустафа. Нефть в истоках Нила. Нефть России, № 8, с 38-39.

3. Мохамед Найм М. А. Оценка долговечности узлов и деталей спуско-подъемного комплекса буровой установки. Юбилейная научная сессия. «Нефтегазовое образование и наука: итоги, состояние и перспективы», посвященной 70- летию РГУ нефти и газа им. И. М. Губкина. М.: 2000 г.

Введение

Глава 1. Технология и состав оборудования для производства металлопродукции из цветных металлов.

1.1 Установки непрерывного литья цветных металлов.

1.2 Технология и оборудование для получения биметаллических полос.

1.3 Литейно-прокатные модули для производства листа из цветных металлов и сплавов.

Выводы.

Глава 2. Разработка и расчет параметров установки непрерывного литья и деформации.

2.1 Установка совмещенного процесса непрерывного литья и деформации.

2.1.1 Особенности вертикальной установки непрерывного литья и деформации.

2.1.2 Горизонтальная установка непрерывного литья и деформации.

2.1.3 Технология совмещенного процесса непрерывного литья и циклической деформации.

2.2 Тепловой расчет совмещенного процесса непрерывного литья и циклической деформации при получении листа из алюминия.

2.3 Расчет технологических и энергосиловых параметров процесса непрерывного литья и деформации.

Выводы.

Глава 3. Определение конструктивных и кинематических параметров установок непрерывного литья и деформации.

3.1 Жесткость несущих звеньев горизонтальной установки непрерывного литья и деформации.

3.2 Кинематические параметры привода горизонтальной установки непрерывного литья и деформации.

3.3 Исследование установки непрерывного литья и деформации.

3.3.1 Лабораторная установка непрерывного литья и деформации.

3.3.2 Оценка качества листа из алюминия.

Выводы.

Глава 4. Расчет параметров и разработка технологии процесса непрерывного литья и деформации для получения биметаллических полос

4.1 Способ получения биметаллической полосы и конструкция кристаллизатора установки непрерывного литья и деформации.

4.2 Тепловой расчет совмещенного процесса непрерывного литья и деформации при получении биметаллической полосы.

4.2.1 Техническая постановка задачи.

4.2.2 Математическая постановка задачи.

4.2.3 Выбор системы коэффициентов и теплофизических параметров.

4.2.4 Результаты расчета.

4.3 Технология производства биметаллических полос.

4.3.1 Расчет производительности совмещенного процесса непрерывного литья и деформации и параметров кристаллизатора

4.3.2 Расчет энергосиловых параметров.

4.4 Особенности деформации металла при получении биметаллической полосы.

4.5 Экспериментальное исследование процесса получения биметаллической полосы.

Выводы.

Глава 5. Оптимизация параметров установки непрерывного литья и деформации.

5.1 Выбор критериев оптимизации.

5.2 Постановка задачи оптимизации.

5.3 Математическая модель очага циклической деформации.

5.3.1 Кинематика процесса циклической деформации.

5.3.2 Силовые параметры.

5.4 Математическая модель линии привода установки непрерывного литья и деформации.

5.5 Обоснование выбора метода оптимизации.

5.6 Алгоритм двухуровневой оптимизации параметров установки непрерывного литья и деформации.

5.7 Примеры расчетов параметров установок непрерывного литья и деформации.

5.7.1 Установка непрерывного литья и деформации для Михайловского завода ОЦМ.

5.7.2 Оптимизация основных параметров установки непрерывного литья и деформации.

5.7.3 Установка непрерывного литья и деформации для Каменск-Уральского металлургического завода.

Выводы.

Мировой рынок цветных металлов согласно прогноза Министерства экономики РФ в период до 2005 года имеет благоприятную перспективу для увеличения спроса. Наиболее интенсивно будет развиваться потребление алюминия и меди при среднегодовых темпах роста 2,2-2,5 %. Прогнозируется расширение российского экспорта проката из цветных металлов за счет увеличения поставок в страны Юго-Восточной Азии (в 4-5 раз), в страны СНГ - в 4 раза. Однако вызывает озабоченность экспортная политика России, поскольку экспортируется 84 % первичного алюминия, 75 % рафинированной меди, причем экспорт готовых изделий из цветных металлов составляет 8 % от общего объема экспорта. Экспортные цены на металлопродукцию из цветных металлов России ниже мировых на 4-5 %, что объясняется низким качеством металлопродукции.

Развитие внутреннего рынка России к 2005 году связывается с увеличением спроса на цветные металлы: алюминиевый и медный прокат возрастет на 45 %. Намечается существенное увеличение выпуска конкурентоспособной продукции: тонкой алюминиевой ленты для консервной тары, алюминиевых строительных профилей, латунной ленты для автомобилестроения. Таким образом, создание и внедрение ресурсосберегающих технологических процессов и оборудования на заводах цветной металлургии, коренное улучшение качества металлопродукции является приоритетным направлением, что определяется рядом важных обстоятельств:

1. В настоящее время оборудование многих заводов цветной металлургии является морально устаревшим и физически изношенным, что сопровождается снижением качества металлопродукции, снижением объема производства, большим расходом электроэнергии, топлива и металла, ухудшением экологической обстановки. Кроме того, наблюдаются серьезные отставания в области передовой технологии от зарубежных стран.

2. Реконструкция действующего и создание нового металлургического оборудования будет происходить в жестких условиях рыночной экономики, что связано со следующим:

- повышение стоимости энергоносителей;

- отсутствие крупных инвестиций;

- повышение требований к качеству металлопродукции;

- необходимость создания экологически чистых технологических процессов.

3. Использование машин непрерывного литья заготовок (МНЛЗ) на металлургических заводах позволяет снизить энергоемкость технологического процесса и увеличить выход годного [1-15]. Однако, машины непрерывного литья заготовок, в том числе и валкового типа, сложны в эксплуатации и не позволяют получить качественную заготовку для производства листа и фольги. Кроме того в последние годы имеют место негативные явления, связанные с приобретением зарубежных МНЛЗ, несмотря на то, что в России разработаны и запатентованы аналогичные машины с более высокими технико-экономическими показателями [10].

На основании вышеизложенного можно сформулировать основные пути снижения энергозатрат и улучшения качества металлоизделий в металлургическом производстве:

- создание компактных и ресурсосберегающих металлургических установок;

- увеличение доли непрерывнолитого металла и создание литейно-прокатных модулей;

- производство непрерывнолитых заготовок близких по форме и сечению к размерам готовых изделий;

- совмещение процессов непрерывного литья и прокатки;

- совершенствование конструкции металлургических агрегатов (использование агрегатов повышенной жесткости, осуществление формирования сляба при его затвердевании , применение систем подачи смазки в очаг деформации и т.д.).

Новые технологии, такие как непрерывное литье заготовок с размерами, близкими к конечным, приводят к сокращению производственных затрат и существенно снижают капитальные затраты. Снижение издержек производства базируется на оптимальном расположении оборудования, прямой связи процессов литья заготовки с малым припуском и прокатки [11].

Для производства тонких заготовок из алюминия в настоящее время используют агрегаты с двумя валками-кристализаторами, каждый из которых имеет индивидуальный привод от электродвигателей постоянного тока [1]. Однако малая протяженность зоны интенсивного отвода тепла (дуги захвата) ограничивает допустимую скорость литья, которая при толщине листа 6-8 мм не превышает 1-2 м/мин, а также не позволяет осуществить необходимое обжатие затвердевшей полосы для получения однородной и мелкозернистой структуры металла.

Литая структура металла не позволяет получить при последующей холодной прокатке лист или фольгу для глубокой вытяжки. Кроме того, технология бесслитковой прокатки требует значительных капиталовложений и эксплуатационных расходов, в частности низкое качество листа требует обрезки боковых кромок шириной 10-20 мм.

Разработана технология [14], которая в теоретическом плане основана на объединении процессов кристаллизации металла и формоизменения затвердевающего слитка. Не только эта, но и ряд известных технологий также связаны с деформацией кристаллизующегося металла, в частности, отливка полосы на двухвалковой установке [14]. Обжатие сляба во время его затвердевания усиливает контакт между слитком и водоохлаждаемым кристаллизатором, что увеличивает скорость охлаждения сляба и способствует образованию мелкозернистой структуры металла [15]. Листовой подкат с хорошим качеством поверхности и однородной и мелкозернистой структурой обеспечит получение холоднокатанного листа высокого качества, что особенно важно для процессов глубокой вытяжки.

За рубежом для улучшения качества металлоизделий рядом фирм используется технология, при которой непрерывнолитои сляб, в частности из медного сплава, обжимается на прессе до определенной толщины, а затем подается в прокатный стан. Это связано с тем, что полученная после обжатия бойками пресса мелкозернистая и однородная структура металла позволяет предотвратить образование дефектов при последующей прокатке.

Таким образом, ведущиеся в мире работы по созданию новых установок совмещенных процессов непрерывного литья и деформации связаны с возрастающими требованиями к качеству металлопродукции, снижением расхода металла, электроэнергии и топлива, необходимостью обработки малопластичных и труднодеформируемых металлов и сплавов. Широкое применение в различных областях техники находят биметаллы [16]. Применение их позволяет достичь не только качественно новых свойств изделий, но и существенной экономии дорогостоящих цветных металлов. В частности, биметаллическая проволока с наружным слоем из меди и стальной сердцевиной по проводящей способности почти не уступает медным проводам, но более экономична и прочна. Применение биметаллических контактов в электрических цепях даст экономию не только электроэнергии, но и цветных металлов, идущих на изготовление токоведущих деталей [16].

Современное производство биметаллических полос путем прокатки связано с высокими эксплуатационными затратами и имеет низкую производительность. Существующие способы непрерывного литья биметалла не позволяют получить биметаллический слиток высокого качества, поскольку соединение слоев биметалла осуществляется после их выхода из двух кристаллизаторов, что ухудшает условия сцепления слоев, при этом плакирующий слой имеет литую структуру металла. В связи с этим весьма актуальным является создание принципиально новых процессов для получения биметаллических полос.

Задача проектирования современного металлургического агрегата является весьма сложной, поскольку необходимо определить рациональные параметры технологического процесса и привода, а также обеспечить высокую надежность агрегата с позиции обеспечения заданной производительности и получения качественных металлоизделий. Успешно решить такую задачу с целью создания агрегата с заданными техническими показателями без применения современных методов исследования практически невозможно.

Изложенные выше направления дальнейшего совершенствования металлургического производства отражают отечественный и зарубежный опыт, заключающийся в преимущественном развитии современных процессов и установок непрерывного литья и деформации заготовок. Это связано с тем, что широкое внедрение ресурсосберегающих технологических процессов и оборудования на заводах цветной металлургии на современном этапе возможно лишь на основе создания принципиально новых установок непрерывного литья для получения металлопродукции, близкой по форме и размерам к готовым изделиям, что позволит существенно снизить расход топлива, электроэнергии и металла.

Разработка этого прогрессивного направления требует решения принципиально новых задач, охватывающих широкий круг вопросов от разработки алгоритмов расчета параметров агрегатов до создания принципиально новых установок для литейно-прокатных модулей.

Целью работы является разработка новых технологических процессов и установок совмещенного процесса непрерывного литья и деформации для производства листа и биметалла из цветных металлов и сплавов и создание методик и алгоритмов определения их параметров.

Научная новизна

Разработаны научные основы создания высокоэффективных совмещенных процессов непрерывного литья и циклической деформации, предложены принципиально новые конструкции установок непрерывного литья и деформации и создана научно-обоснованная методика расчета их параметров.

При этом получены новые научные положения и результаты:

- разработаны и научно обоснованы новые технологии непрерывного литья и деформации и конструкции установок для их реализации;

- разработана методика расчета основных параметров установок непрерывного литья и деформации для производства листа и биметалла;

- на основе теоретического исследования определены температурные поля совмещенного процесса непрерывного литья и циклической деформации при получении листа и биметалла из цветных металлов;

- разработан алгоритм двухуровневой оптимизации установки непрерывного литья и деформации для производства листа из алюминия;

- разработана обобщенная методика определения величины динамических нагрузок и оптимизации конструктивных параметров линии привода установки непрерывного литья и деформации.

Практическая ценность и реализация результатов работы

Разработанные методики и рекомендации по выбору параметров технологических процессов и установок непрерывного литья и деформации использованы при разработке технологического задания на проектирование установки непрерывного литья и деформации для получения листа из алюминия на Михайловском заводе обработки цветных металлов.

Обоснованы основные технологические и конструктивные параметры установок непрерывного литья и деформации для производства листа и биметалла.

Разработана оригинальная конструкция горизонтальной установки непрерывного литья и деформации, для создания которой может быть использована прокатная клеть с приводом.

На основе результатов теоретических исследований определены параметры и изготовлена лабораторная установка непрерывного литья и деформации, на которой выполнен большой объем экспериментальных исследований при получении листа и биметалла.

Апробация работы

Материалы работы излагались и обсуждались на Международном семинаре "Моделирование, передовые технологии, экспертные и управляющие системы в тепло-массопереносе" (Екатеринбург, 1996 г.), научно-технической конференции "Теория и технология процессов пластической деформации" (Москва, ГТУ-МИСИС, 1997 г.), Международной научно-технической конференции "Уральская металлургия на рубеже тысячелетий" (Челябинск, 1999 г.).

На защиту вынесены следующие основные положения:

- конструкции установок непрерывного литья и деформации;

- технология совмещенного процесса непрерывного литья и циклической деформации;

- постановка задачи и результаты расчета температурного поля совмещенного процесса непрерывного литья и деформации при получении листа из алюминия;

- методика расчета основных параметров установки непрерывного литья и деформации для производства биметаллических полос;

- постановка задачи и результаты расчета температурного поля процесса непрерывного литья и деформации при получении биметалла;

- оценка жесткости несущих звеньев установки непрерывного литья и деформации;

- конструкция привода горизонтальной установки непрерывного литья и деформации;

- результаты расчета кинематических параметров привода и стенок-бойков кристаллизатора горизонтальной установки непрерывного литья и деформации;

- алгоритм двухуровневой оптимизации установки непрерывного литья и деформации;

- рекомендации по выбору параметров процессов и установок непрерывного литья и деформации.

В 1 главе изложены технология и состав оборудования для производства листа, биметалла и других профилей из цветных металлов и сплавов.

Во 2 главе описаны конструкции установок непрерывного литья и деформации и принципиально новая технология совмещенного процесса непрерывного литья и циклической деформации, приведены результаты расчета температурного поля процесса непрерывного литья и деформации, представлена методика расчета основных параметров УНЛД.

В 3 главе приведен расчет жесткости несущих звеньев и кинематический анализ привода горизонтальной установки непрерывного литья и деформации, изложены результаты экспериментального исследования совмещенного процесса непрерывного литья и циклической деформации.

В 4 главе изложена принципиально новая технология совмещенного процесса непрерывного литья и деформации для получения биметаллических полос, приведены результаты расчета температурного поля процесса непрерывного литья и деформации при получении биметалла, изложена методика расчета основных параметров УНЛД для производства биметалла, представлены результаты экспериментального исследования процесса получения биметалла.

В 5 главе разработан алгоритм двухуровневой оптимизации параметров установки непрерывного литья и деформации, описаны математические модели очага деформации и линии привода УНЛД, приведены результаты расчета.

Выводы

1. Разработан алгоритм двухуровневой оптимизации параметров установки непрерывного литья и деформации, причем оптимизация выполняется по двум критериям: энергоемкости (верхний уровень) и динамической нагруженности (второй уровень) с учетом ограничений, обеспечивающих выполнение заданной производительности и получения листа хорошего качества.

2. На основе теоретических и экспериментальных исследований разработана схема расчета установки непрерывного литья и деформации, включающая модели очага циклической деформации и линии привода.

3. Предлагаемая методика использована при расчете и выборе параметров установок непрерывного литья и циклической деформации для Михайловского завода обработки цветных металлов и Каменск-Уральского металлургического завода.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Разработаны принципиально новые компактные установки совмещенного процесса непрерывного литья и деформации для производства одно - и многослойного листа, позволяющие с минимальными капитальными затратами создать на заводах обработки цветных металлов ресурсосберегающие технологические процессы и улучшить качество металлоизделий. Наиболее важные теоретические и экспериментальные научные разработки и обобщения заключаются в следующем. $

1. Разработана технология совмещенного процесса непрерывного литья и циклической деформации, которая при производстве листа, биметалла и других профилей из цветных металлов позволяет существенно снизить расход топлива, электроэнергии и металла и впервые путем непрерывного литья получить лист для глубокой вытяжки.

2. С использованием современной методики выполнен тепловой расчет совмещенного процесса непрерывного литья и циклической деформации, что позволило оценить распределение температуры в неразъемном кристаллизаторе и стенках-бойках разъемного кристаллизатора при кристаллизации расплава алюминия и выбрать параметры системы охлаждения.

3. Разработана методика расчета технологических, скоростных и энергосиловых параметров процесса непрерывного литья и циклической деформации и параметров сборного кристаллизатора.

4. Разработана оригинальная конструкция горизонтальной установки непрерывного литья и деформации, для создания которой может быть использована прокатная клеть с приводом, в которую вместо валков устанавливается кассета со сборным кристаллизатором.

5. Расчет на жесткость несущих элементов клети и привода позволил оценить конструкцию привода и бойковой системы установки непрерывного литья и деформации и дать рекомендации по выбору жесткости несущих элементов с целью обеспечения заданной точности листа.

6. Выполнен кинематический анализ привода стенок-бойков горизонтальной установки непрерывного литья и деформации, который позволил для заданных технологических параметров выбрать конструктивные параметры привода и калибровку стенок-бойков обеспечивающих получение листа хорошего качества.

7. Установлено, что процесс циклической деформации является благоприятным с точки зрения подачи смазки на бойки разъемного кристаллизатора, поскольку бойки периодически отходят от полосы, что позволяет надежно подавать смазку (графитовый порошок) на рабочие поверхности бойков.

8. Экспериментальным путем установлено, что наибольшее влияние на качество поверхности листа оказывает калибрующий участок бойков кристаллизатора УНЛД, длина которого в 1,5 - 2,0 раза должна превышать величину подачи полосы.

9. Разработана принципиально новая технология совмещенного процесса непрерывного литья и деформации для получения биметаллических полос, которая позволяет существенно снизить капитальные и эксплуатационные затраты, расширить сортамент и улучшить качество. Одним из преимуществ предлагаемой технологии по сравнению с существующими является возможность получения биметалла с плакирующим слоем по всему периметру основной полосы, имеющим однородную и мелкозерниструю структуру.

10. Выполнен расчет температурного поля в стенках сборного кристаллизатора и биметаллической полосе, который позволил оценить изменение температуры биметалла алюминий-медь в процессе непрерывного литья.

11. Разработана методика расчета технологических и силовых параметров сборного кристаллизатора и производительности процесса непрерывного литья и деформации при получении биметаллических полос.

12. Проведено экспериментальное исследование процесса получения биметалла сталь-алюминий, что позволило оценить надежность сцепления слоев и структуру металла плакирующего слоя.

13. Разработан алгоритм двухуровневой оптимизации параметров установки непрерывного литья и деформации, причем оптимизация выполняется по двум критериям: энергоемкости (верхний уровень) и динамической нагруженности (второй уровень) с учетом ограничений, обеспечивающих выполнение заданной производительности и получение листа хорошего качества.

14. Предложена математическая модель установки непрерывного литья и деформации, включающая модели очага деформации и линии привода.

15. Разработанная методика использована при расчете и выборе параметров установок непрерывного литья и деформации для Михайловского завода обработки цветных металлов и Каменск-Уральского металлургического завода.

1. Матвеев Б.Н. Непрерывное литье тонких заготовок повышает эффективность производства проката // Пластическая деформация сталей и сплавов: Сборник научных трудов. - М.: МИСИС, 1996. - с. 302-308.

2. Е. Biancotti (Fata Hunter) A revolutionary approach high speed thin casting. Материалы симпозиума. M., 1995.

3. Лехов О.С. Оптимизация машин для деформации непрерывнолитых заготовок. Екатеринбург: УИФ "Наука", 1995. - 184 с.

4. Эренберг Х.-Ю. Литье и обжатие с разливки тонких слябов на заводе фирмы «Маннесман ререн-верке АГ» // Металлургическое производство и технология металлургических процессов. М., 1990. - с. 4656.

5. Состояние исследовательских и проектных работ в Европе по технологии непрерывной разливки заготовок почти готовых сечений // Металлургическое оборудование и технология. 1991. - № 3. - с. 44-57.

6. Непрерывная разливка и прокатка тонких слябов // А. Еберле, Г.Воллнер, Д.Габел и др. / Сталь и железо. 1990. № 11.-е. 81-88.

7. Лехов О.С., Баранов М.В. Перспективы внедрения процессов циклической деформации заготовок // Теория и технология процессов пластической деформации: Труды научно-технической конференции. М.: МИСИС, 1997.-е. 174-178.

8. Нисковских В.М., Карлинский С.Е., Беренов А.Д. Машины непрерывного литья слябовых заготовок. М.: Металлургия, 1991. - 272 с.

9. Лехов О.С. Способ непрерывного литья слябовых заготовок и устройство для его осуществления. Патент 2077407, Россия.

10. Экономические выгоды технологии КОНРОЛЛ / Е.Даум, Г.Нольайз, А.Флик и др. / Труды третьего конгресса сталеплавильщиков. -М., 1996. с. 317-320.

11. Лехов О.С. Перспективы развития процессов установок непрерывной разливки стали / Труды третьего конгресса сталеплавильщиков. М., 1996.-с. 316-317.

12. Лехов О.С. Ресурсосберегающая технология производства биметаллических полос / Труды третьего конгресса сталеплавильщиков. М., 1996.-с. 372-373.

13. Кузнецов Е.В., Кобелев А.Г. Биметаллы: современные технологии и применение / Пластическая деформация сталей и сплавов. М.: МИСИС, 1996.-с. 302-308.

14. Способ обработки непрерывнолитых заготовок. Патент 4354880,1. США.

15. Стулов В.В., Одиноков В.И. Влияние параметров разливки металла на получение непрерывнолитой кованой заготовки / Известия вузов. Черная металлургия. 1997. - № 1. - с. 24-26.

16. Современные технологические процессы с использованием порошковых и слоистых материалов // Е.П. Носков, Г.С. Гун, B.JL Стеблянко и др. / Магнитогроск, 1993. 190 с.

17. Король В.К., Гильденгсрн М.С. Основы производства многослойных металлов. М.: Металлургия, 1970. - 237 с.

18. Кузнецов Е.В. Основные направления развития технологии производства биметаллов / Теория и технология процессов пластической деформации: Сб. трудов научно-технической конференции. М.: МИСИС, 1997. - с. 111-119.

19. Бастриков B.JL, Тарасов А.Г., Онищук JI.K. Разработка и исследование нового метода получения слоистых заготовок / Металл и технический прогресс: Труды научно-технической конференции. М.: Металлургия, 1987. - с. 169.

20. Зарапин Ю.А., Чиченев H.A. Агрегаты и непрерывные линии для производства прецизионных многослойных материалов из тугоплавких и цветных металлов и сплавов / Теория и технология процессов пластической деформации. М.: МИСИС, 1997. - с. 64-68.

21. Стулов В.В., Одиноков В.И. Исследование получения непрерывнолитых кованых армированных заготовок / Известия вузов. Черная металлургия. 1997. - № 2. - с. 20-22.

22. Лазоркин В.А. Ковочная технология в ресурсосберегающем металлургическом производстве / Черная металлургия России и стран СНГ в XXI веке: Сб. трудов Международной конференции. Том 4. 1994. - с. 36.

23. Подшипники качения: Справочник-каталог / Под ред. В.Н. Нарышкина и Р.В. Коросташевского. М.: Машиностроение, 1984. - 280 с.

24. Волегов И.Ф., Поляков Б.Н. Рациональное проектирование станин листовых станов горячей и холодной прокатки // Изв. Вузов. Машиностроение. 1983. - № 9. - с. 101-105.

25. Машины и агрегаты металлургических заводов. В 3-х томах. Т.З. Машины и агрегаты для производства и отделки проката. Учебник для вузов. / А.И. Целиков, П.И. Полухин, В.М. Гребеник и др. М.: Металлургия, 1981. -576 с.

26. Сегерлинд Л. Применение метода конечных элементов. М.: Мир, 1979.-392 с.

27. Лыков A.B. Тепломассообмен: (Справочник). 2-е изд., перераб. и доп. М: Энергия, 1978. - 480 с.

28. Исследование термонапряженного состояния роликов МНЛЗ. Отчет о НИР / Научно-исслед. констр.-техн. ин-т тяж. маш-ия. «НИИТЯЖМАШ» ПО «УРАЛМАШ»; Рук. С.Е. Карлинский № ГР 01821020472, инв. № 0285.0028444 - Свердловск, 1984. - 92 с.

29. Михеев М.А. Средняя теплоотдача при движении жидкости в трубах. // Теплоотдача и тепловое моделирование. 1959. - с. 122-137.

30. Оден Дж. Конечные элементы в нелинейной механике сплошных сред. М.: Мир, 1976. - 486 с.

31. Лехов О.С. Способ получения биметаллической полосы. Патент № 2064364.

32. Комплекс программ решения на ЭВМ термо-упруго-пластических задач / Поляков А.П., Трусов А.Ф., Волегов И.Ф., Поваляева И.В. // Автоматизация инженерного труда: Сб. науч. тр. / НИИТЯЖМАШ. -Свердловск, 1989.-е. 105-109.

33. Казанцев Е.И. Промышленные печи. Справочное руководство для расчетов и проектирования. М.: Металлургия, 1964. 452 с.

34. Уонг X. Основные формулы и данные по теплообмену для инженеров. М.: Атомиздат, 1978. - 216 с.

35. Ван Морс Мл. Крутильные колебания зубчатых передач // Конструирование и технология машиностроения. = 1972. № 2. - с.' 91-101.

36. Задача параметрического синтеза трансмиссии главного привода рабочей клети прокатных станов / A.M. Бондаренко, Б.Е. Житомирский, В.И. Сергеев и др. / Машиноведение. 1979. - № 2. - с. 11-14.

37. Лехов О.С., Волкова Т.А. Оптимизация конструктивных параметров главных линий прокатных станов. // Изв. вузов. Черная металлургия. 1979. - № 8. - с. 49-52.

38. Аоки М. Введение в методы оптимизации. М.: Наука, 1977. -344 с.

39. Кожевников С.Н. Оптимальный структурный синтез механизмов. // Машиноведение. 1977. - № 6. - с. 48-55.

40. Лехов О.С. Динамические нагрузки в линии привода обжимных станов. М.: Машиностроение, 1975. - 184 с.

41. Яковлев P.A. Модель главной линии прокатного стана при ассимметричном нагружении // Изв. вузов. Машиностроение. 1983. - № 7. -с. 116-121

42. Вюнш Д., Зеелирер А. Расчет крутильных колебаний главных приводов чистовой линии широкополосного стана горячей прокатки. / Черные металлы. 1971. - № 23. - с. 20-27.

43. Вейц В.Л., Кочура А.Е., Мартыненко А.М. Динамические расчеты приводов машин. М.: Машиностроение, 1971. - 352 с.

44. Лехов О.С., Волегов И.Ф. Динамика линий привода горизонтальных клетей непрерывно-заготовочных станов // Изв. вузов. Черная металлургия. 1977. - № 6. - с. 170-173.

45. Шенерт Д. Проблемы привода и регулирования непрерывных прокатных станов // Черные металлы. 1979. - № 24. - с. 3-8.

46. Евтушенко Ю.Г. Методы решения экстремальных задач и их применение в системах оптимизации. М.: Наука, 1982. - 432 с.

47. Шуп Т. Решение инженерных задач на ЭВМ. М.: Мир, 1982. - 240 с.

48. Дамбраускас А.П. Симплексный поиск // Энергия. 1978. - с. 176.

49. Третьяков A.B., Зюзин В.И. Механические свойства металлов при обработке давление. Справочник. М.: Металлургия, 1973. - 224 с.

50. Лехов О.С., Баранов M.B. Оптимизация параметров литейно-прЬкатных модулей // Теория и технология процессов пластической деформации: Труды научно-технической конференции. М.: МИСИС, 1997. -с. 170-174.

51. Лехов О.С., Баранов М.В. Перспективы внедрения процессов и установок непрерывного литья // Теория машин металлургического и горного оборудования: Межвузовский сборник научных работ. Екатеринбург: УГТУ-УПИ, 1998. -с. 69-72.

52. Лехов О.С., Баранов М.В., Киршин И.В., Каменских С.Ф. Исследование процесса непрерывного литья и деформации для производствалиста из цветных металлов // Известия вузов. Цветная металлургия, 1998. № 4. с. 44 - 47.

53. Лехов О.С., Баранов М.В. Новая технология непрерывного литья сортовых заготовок // Тезисы докладов международной научно-технической конференции "Уральская металлургия на рубеже тысячелетий": Челябинск: Изд-во ЮУрГУ, 1999. - с. 141 - 142.

54. Лехов О.С., Баранов М.В., Киршин И.В. Новая технология производства листа из алюминия // Тезисы докладов международной научно-технической конференции "Уральская металлургия на рубеже тысячелетий": Челябинск: Изд-во ЮУрГУ, 1999. - с. 147 - 148.

55. Лехов О.С., Киршин И.В., Баранов М.В. Новая технология производства листа для сварных труб // Теория машин металлургического и горного оборудования: Межвузовский сборник. Екатеринбург: Изд-во УГТУ, 2000. с. 144-148.