автореферат диссертации по обработке конструкционных материалов в машиностроении, 05.03.05, диссертация на тему:Разработка, исследование и внедрение новых конструкций обводных и охлаждающих устройств сортовых станов

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ УКРАИНЫ

ВОСТОЧНО УКРАИНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ РГС Ой УНИВЕРСИТЕТ

На правах рукописи

I о li.ii

ЛУЦКИЙ МИХАИЛ БОРИСОВИЧ

РАЗРАБОТКА, ИССЛЕДОВАНИЕ И ВНЕДРЕНИЕ НОВЫХ КОНСТРУКЦИЙ ОБВОДНЫХ И ОХЛАЖДАЮЩИХ УСТРОЙСТВ СОРТОВЫХ СТАНОВ

Специальность 05.03.05 - Процессы и машины обработки давлением

Автореферат диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук

Луганск - 1995

Работа выполнена в Донбасском горно-металлургическом институте.

Научный руководитель -кандидат технических наук,

доцент

Луценко В.А.

Официальные опоненты -

доктор технических наук, профессор

кандидат технических наук

Дорощко В.И Кулак Ю.Е.

Ведущая организация - Днепровский металлургический комбинат

Защита диссертации состоится 1995 г.

в 14 часов на заседании специальзированного совета К 18.02.03 Восточноукраинского государственного университета по адресу: 348034, г. Луганск, квартал Молодежный, 20 а.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Восточно-украинского государственного университета по адресу: 348034, г. Луганск, квартал Молодежный, 20 а.

Автореферат разослан " 24 " я&гцсниг 1995 г.

Отзывы на реферат в двух экземплярах, заверенные печатью, просим направлять в адрес университета.

Ученый секретарь специализированного совета,

кандидат технических наук, доцент Рябичева Л.А.

Общая характеристика работы

Актуальность вопроса. Металлургическое производство, и в том числе прокатное, одно из самых энергоемких производств в народном хозяйстве. Наряду с экономией энергоресурсов, важное место в совершенствовании технологии прокатного производства, в частности производства сортовых профилей, занимает проблема снижения расхода валков и экономии металла.

К причинам, затрудняющим разработку энерго- и материалосбере-гающих технологий в условиях крупносортных станов, можно отнести то, что практически отсутствуют исследования в области передачи черновых раскатов швеллерного и балочного типов больших сечений с использованием обводных аппаратов и конструкций обводок, обеспечивающих передачу указанных профилей, недостаточное количество исследований температурного режима прокатки швеллеров и двутавровых балок, отсутствие исследований теплового состояния горизонтальных валков универсальных клетей при различных условиях охлаждения, не совершенство охлаждающих устройств, обеспечивающих дифференцированную подачу охладителя по контуру калибра.

Поэтому разработка принципов конструирования и конструкций обводных устройств для передачи черновых раскатов швеллерного и балочного типов больших сечений, исследование процесса прохождения раскатов в желобе обводки, температурного режима прокатки указанных профилей, разработка методики расчета, модели теплового состояния горизонтальных валков универсальных клетей и ее исследование, разработка и исследование способов и устройств для охлаждения валков черновых и чистовых клетей сортовых станов является актуальной задачей и представляет научный и практический интерес.

Целью работы является снижение энерго- и материальных затрат при производстве профилей на крупносортных станах за счет приме-

нения обводных и охлаждающих устройств новых конструкций.

Научная новизна. Разработан принцип конструирования обводок для передачи профилей сложной формы швеллерного и балочного типов в условиях крупносортных станов, на основании которого на уровне изобретений разработана конструкция нового обводного устройства. Исследован температурный режим прокатки двутавровых балок и швеллеров. Разработана и реализована на ЭВМ модель и методика расчета теплового состояния горизонтального валка универсальной клети, проведен теоретический анализ температурных условий его работы .

На основе теоретических исследований, с использованием модели теплового состояния валка и экспериментальных исследований в производственных условиях крупносортного стана "600", на уровне изобретений разработаны способы и устройства для охлаждения валков сортовых станов, позволяющие повысить их эксплуатационные свойства.

Практическая ценность и реализация работы. Разработана новая конструкция обводного устройства, обеспечивающая передачу профилей крупных сечений швеллерного и балочного типов из клети в клеть с изменением направления движения на возвратное, повышение температуры передаваемых раскатов, снижение энергозатрат.

Разработана модель теплового состояния валков, которая позволяет получить характер распределения температур в поверхностных слоях и по сечению тела валка, что дает возможность выбрать рациональную систему охлаждения, обеспечивающую дифференцированную подачу охладителя по контуру калибра. Результаты работы использованы при усовершенствовании технологического процесса производства профилей на крупносортном стане "600" ОАО Алчевского металлургического комбината и могут быть рекомендованы для совершенствования технологических процессов на существующих станах и при разработке технологии для проектируемых сортовых станов.

Экономический эффект, полученный от внедрения технологическо-

го процесса на стане "600" АМК, в ценах 1986 года составил 98,3 тыс.руб.

Апробация работы. Основное содержание работы опубликовано в 6 статьях, 4 авторских свидетельствах, 2 патентах и доложено: на 3-й Всесоюзной научно-технической конференции "Теоретические проблемы прокатного производства" г.Днепропетровск, на республиканском семинаре "Проблемы повышения качества проката и новые процессы в его производстве" г.Донецк, на конференции "Новые технологические процессы и оборудование прокатного производства - средство повышения качества проката" г.Челябинск, на Всесоюзном научно-техническом семинаре "Расширение сортамента, повышение качества проката и задачи по освоению новых профилей" г.Москва, на республиканском семинаре " Повышение эффективности производства и снижение расхода материальных ресурсов при производстве проката" г.Киев, на областном научно-практическом семинаре "Обмен опытом работы по внедрению научно-технических достижений, новой техники и НИР в производство" г.Лутутино, на научно-технических конференциях Ком-мунарского горно-металлургического института, на объединенном семинаре кафедры " Обработка металлов давлением" Восточно-украинского государственного университета.

Промышленные образцы охлаждающих устройств демонстрировались на ВДНХ СССР и УССР и отмечены бронзовой медалыо и дипломом II степени.

Декларируемый личный вклад диссертанта состоит в: исследовании параметров обводок, разработке принципов конструирования и конструкций обводных устройств для передачи фланцевых профилей, разработке методики расчета и математической модели теплового состояния горизонтальных валков универсальных клетей, разработке новых способов и устройств для охлаждения валков сортовых станов, внедрении новых конструкций обводных и охлаждающих устройств в производство, а также теоретических и экспериментальных исследованиях в пройзвод-

ственных условиях температурного режима прокатки двутавровых балок и швеллеров, теплового режима работы валков, определении эффектов- . ности внедренных разработок.

Методика, предмет и объект исследований. В исследованиях применялись методы физического моделирования положения раскатов двутавровых балок и швеллеров в межклетевом промежутке, математическое моделирование теплового состояния горизонтального валка универсальной клети, экспериментальные исследования температурных условий работы валков и температурного режима прокатки двутавровых балок и швеллеров. Предметом исследований является влияние параметров проходного сечения, элементов обводки и взаимного расположения выдающей и принимающей клетей на положение раскатов относительно плоскости прокатки, тепловое состояние валков черновых, вертикальных и универсальных клетей, способы и устройства, предназначенные для охлаждения валков. Объектом исследования являются параметры проходного сечения, взаимное расположение элементов обводного устройства и положение раскатов в пространстве, относительно плоскости прокатки, температурный режим прокатки и температурные условия работы валков, влияние различных способов подачи охладителя на эксплуатационные характеристики работы валков.

Объем работы: Диссертация состоит из 5 разделов, изложеных на 134 страницах машинописного текста, списка использованной литературы (180 наименований), 6 приложений; содержит 74 рисунка и 2 таблицы.

Работа выполнена на кафедре обработки металлов давлением Донбасского горно - металлургического института, а экспериментальные исследования проведены в производственных условиях крупносортного стана "600" Алчевского металлургического комбината.

Состояние вопроса

Известно, что температура прокатываемого металла является основным фактором, влияющим на энергозатраты, стойкость оборудования и качество сортового проката. Наиболее ощутимо это проявляется при производстве сортовых профилей швеллерного и балочного типов.

Одним из резервов повышения температуры прокатываемого металла, экономии энерго- и материальных ресурсов в условиях крупносортных станов с шахматным расположением клетей является сокращение времени передачи раскатов при изменении направления движения на возвратное и улучшение условий, эксплуатации валков за счет их рационального охлаждения.

Исследованы принципы конструирования и конструкции существующих обводных устройств, предназначенных для передачи простых и фасонных профилей. Установлено, что практически отсутствуют сведения о передаче на крупносортных станах черновых раскатов профилей швеллерного и балочного типов с использованием обводных устройств. Рассмотрены результаты теоретических и экспериментальных исследований теплового состояния прокатных валков, влияние охлаждения на температурные условия работы и расход валков, существующие способы охлаждения и конструкции охлаждающих устройств.

Разработка и исследование горизонтальной обводки между клетями N 10 и 11

При прокатке фланцевых профилей вследствие различия деформаций, вытяжек и геометических размеров по контуру профиля, как между шейкой и фланцами, так и по длине раската в иредчистовых и чистовых клетях возникает значительный перепад температур, что приводит к снижению качества готового проката, преждевременному износу о'бору-

дования и дополнительному расходу электроэнергии.

Для устранения указанных недостатков и снижения энергозатрат при прокатке фланцевых профилей в клетях 1-й и 2-й линий крупносортного стана "600" АМК. разработана конструкция нового обводного устройства. Экспериментальные исследования положения раскатов в пространстве производились на физических моделях, соответствующих взаимному расположению выдающей и принимающей клетей (рис.1). Установлено, что проходное сечение желоба должно соответствовать естественному положению раскатов в пространстве при защемлении в смежных клетях, которое описывается уравнением (1) [ITaT.RU № 1354]:

У = 5.825 х 10"2 + 4.356 х Ю"2 х X2 (1)

где: X - расстояние от центра закругления желоба, м;

У - расстояние от горизонтальной плоскости до средней линии

раската в соответствующем сечении.

Для облегчения возврата раската в исходное положение на участке возвратного движения радиус кривизны наружной стенки желоба в горизонтальной плоскости необходимо выполнять уменьшающимся от (0,5-0,68)В в начале участка до (0,25-0,35)В в конце (Пат. ЯА №... пол.реш. по заяв. №93036111). На основании вышеизложенного сформулирован принцип конструирования обводных устройств, который заключается в том, что проходное сечение желоба в вертикальной плоскости должно соответствовать естественному положению раската, защемленному в выдающей и принимающей клетях; выводной участок возвратного движения раскатов необходимо выпол-

Модель, имитирующая положение раската в обводке

Рис. 1

нять с переменной кривизной желоба, радиус которой в горизонтальной плоскости в зависимости от межосевого расстояния выдающей и принимающей клетей уменьшается от начала выводного участка к его концу.

С учетом предложенного принципа разработана новая конструкция горизонтальной обводки между клетями № 10Г,11Гдля передачи черновых раскатов швеллеров № 16-20 и двутавровых балок № 14,20, которая состоит из нескольких элементов: кантующей стрелки, собственно желоба, состоящего из поднимающей и опускающей частей и выводного участка, выполненного в виде литого носка.

Анализ взаимодействия раскатов с элементами желоба обводки показывает, что при встрече переднего конца с кантующей стрелкой он изгибается и скользит по ней, принимая положение, соответствующее наружной стенке, то есть происходит кантовка и одновременный изгиб раската, "трековый" эффект. При этом скольжение по желобу в вертикальной плоскости ограничено верхней крышкой, а проходное сечение поднимающего желоба, образованное основанием и крышкой наружной стенки, выполнено таким образом, что с увеличением ширины основания высота проходного сечения уменьшается.

Увеличение ширины проходного сечения поднимающей части обусловлено необходимостью регулирования петли при настройке обводки. При перемещении переднего конца раската в опускающую часть начинается процесс возврата раската в "исходное положение. Вследствие

уменьшения радиуса кри-

Положение раската в опускающем

желобе (а) и носке (б)

Рис.2

визны наружной стенки желоба и параметров проходного сечения, на фланцы раската действуют раскан-товываюпдае силы Р1 и Рг (рис.2), величина которых возрастает по мере переме-

щения к выходу из опускающей части и носка. При этом относительно продольной оси раската возникает крутящий момент, что совместо с уменьшающимися параметрами элементов проходного сечения обводки и радиуса кривизны наружной стенки желоба позволяет исключить искажение поперечного сечения и перекантовку раската на 180°.

Вследствие сокращения времени пауз при прокатке с обводкой снижается интенсивность падения температур фланцевых профилей по проходам, на 24-44°С повышается усредненная по сечению и длине температура раскатов в клетях № 11-17. При этом из технологического процесса выводятся транспортные рольганги и передаточный шлеп-пер, расположенные между клетями №10,11, в результате чего экономия электроэнергии составляет 293 Квт*Час. Повышение температуры прокатываемого металла, кроме повышения стойкости валков, позволяет снизить энергозатраты на деформацию металла при прокатке в клетях №11-13: швеллера - на 10 - 14% и двутавровой балки - на 12-16 %.

Исследование температурного режима работы валков

Большой практический интерес представляет тепловое состояние горизонтальных валков универсальных клетей, сопрягаемые участки рабочих поверхностей которых испытывают двухсторонний нагрев со стороны полок и стенки. Теоретические и экспериментальные исследования динамики температурных условий работы валков показывают, что значительные колебания температур происходят в приконтактных слоях. При этом, циклически, за один оборот происходит разогрев поверхностных слоев валка до максимальных температур в очаге деформации и их охлаждение водой и воздухом на остальных участках.

Наряду с быстрым отводом тепла с поверхности валка за счет охлаждения, часть тепла передается от поверхности контакта с металлом к центру, вследствие чего температура внутренних слоев по сечению

валка постепенно увеличивается до установления температурного равновесия.

Рассмотрим математическую модель теплового состояния валка при прокатке двутавровой балки. На рис. 3 приведена схема взаимодей-

Схема охлаждения горизонтального валка при прокатке

XU

э

Л"1

Рис. 3

ствия горизонтального валка универсальной клети с окружающей средой. В общем случае температурное поле Т валка описывается линейным дифференциальным уравнением теплопроводности в частных производных:

ат

5t

= а

1 д ( ЯГ) 1 д2Т д21

г— +——- +

г дг V дг

Г2 ар2

dz<

(2)

где:

а =

с х - - коэффициент температуропроводности, г - текущий

радиус в рассматриваемой точке, ф - полярный угол данной точки, z -координата точки по ширине калибра. На поверхности валка задаются соответствующие граничные условия.

Представим температурное поле валка Т в виде суммы температур внутренних слоев по сечению валка V и температуры приповерхностных слоев U:

Т(г, ф, z, t) = V(r, z, t) + U(r, z, ф + rat) (3)

Глубина проникновения температуры приповерхностных слоев U зависит от критерия Предводителева Pd, который для данных параметров

з

прокатки составляет: 4,73x10 , а зона падения температуры в 100 раз составляет 4,6 мм. Это позволяет приближенно расчитать значения температур в приповерхностный слоях U в декартовой системе координат, заменив цилиндрическое тело валка 1 приповерхностным

Зона распространения температуры поверхност-

ных слоев

слоем 2 (рис. 4). Изменение температуры описывается уравнением 4 с условиями периодичности 4' и граничными условиями 5:

Рис. 4

аи

а

= а

Г э2и а2хЛ

дЪ1 + ду2

, у >0, 0 < ^ < 2я11,

(4)

и = Щ + Ясо1, у),Щ, у) = и(§ + 2яЯ, у), а® = <х(& + 2пК) , (41)

эи|

(5)

где: а - коэффициент теплоотдачи в окружающую среду на разных участках, П - температура окружающей среды по длине окружности валка.

Решение задачи (4)-(5), характеризующее затухание температуры • от поверхности к' центру валка при у -> +оо, искалось в виде ряда:

и(х,у) = ^+ I

к=1

Аск со(к+ 5ш(к|-^у

-Щ

же ^ ,(б)

. где: х = £ + Ко>г, а коэффициенты Ао, А£, А|, Рк и ук подлежат определению.

Подставляя (6) в (4) и приравнивая коэффициенты при соответствующих членах ряда, получаем коэффициенты и у к в виде:

Хк

к2 . (к4 . ,2и2

Рк = Л~-Т + к ' ^ =

-к

2 Чт+^2

я2© ра

где: % = —— = -г-. В формуле (6) ук характеризует затухание 2а 2

г

температуры поверхностных слоев и от поверхности к центру валка, Рк характеризует запаздывание температуры по углу вследствие вращения валка. Значения А0, , А^ находились численно по разложению в ряд Фурье граничных условий (5).

После осреднения температуры приповерхностных слоев и, при решении краевой задачи (7), (8) методом сеток рассчитывалось температурное поле внутренних слоев V по сечению тела валка:

где: (7) - осредненное по углу уравнение теплопроводности; (8) - осредненные по углу граничные условия теплообмена на поверхности валка с нормалью п.

С использованием математической модели теплового состояния валка для конкретных параметров прокатки при существующем способе охлаждения были рассчитаны численные значения температур на сопрягаемых поверхностях в поверхностных слоях горизонтального валка

Характер изменения температур поверхностных слоев валка за один оборот (рис. 5) и распределение

(7)

(8)

универсальной клети

-| -у- -[- 1—| температур по сечению

валка (рис. 6).

-20 0 20 10 60 80 100 120 НО 160 180 200 220 210 260 2В0 300 320 310

окружность валка ф, град.

Разработка способов и устройств для охлаждения валков

В связи с особенностями деформации при прокатке в универсальных калибрах поверхность горизонтальных валков в местах сопряжения полок с фланцами изнашивается в несколько раз быстрее, чем горизонтальная, в связи с чем к охлаждению горизонтальных валков универсальных клетей предъявляются повышенные требования.

В процессе разработки способов охлаждения, с помощью математической модели методом перебора вариантов определялось рациональное расположение коллекторов относительно зоны очага деформации, угол подачи охладителя на поверхность валков и ракрытия струй, истекающих из коллектора, расход охладителя на различных участках по окружности валка. Установлено, что наиболее рациональным является способ, при котором коллектор 1 располагают таким образом, что охладитель подается на максимально нагретые, сопрягаемые участки поверхности калибра со стороны выхода металла из очага деформации под углом 65 -85° к поверхности валка 2. При этом угол раскрытия струй охладителя, истекающих на сопрягаемые поверхности, составляет 30-45°(рис 7).

Результаты теоретических исследований распределения температурного поля по сечению валка при охлаждении валков по разработанному способу приведены на рис. 8, а результаты экспериментальных

Характер изменения температуры по сечению валка при охлаждении по разработанному способу

исследований распределения температур на сопрягаемых поверхностях валка, полученные в производственных условиях приведены на рис. 9.

Анализ результатов теоретических и экспериментальных исследований показал, что предложенный способ охлаждения позволил уменьшить максимальные значения температур сопрягаемых поверхностей

валка и перепад температур по контуру калибра. Следует отметить, что экспериментальные данные хорошо совпадают с теоретическими.

Таким образом, предложенная методика расчета теплового состояния горизонтальных валков универсальных клетей с учетом конкретных параметров позволяет выдать рекомендации при разработке охлаждающих устройств для валков сортовых станов, и ее можно рекомендовать к широкому использованию.

При разработке охлаждающих устройств ящичных калибров валков черновых клетей №1Г,2Г был принят коллектор коробчатого типа, выполненный по огибающей поверхности валка с утлом охвата 120°. Для равномерного распределения охладителя по контуру калибра на внутренней поверхности коллектора выполнены щели, расположенные в виде ромба, меньшая диагональ которого равна максимальной ширине калибра. Дополнительная подача охладителя на выпуск калибра производится через П - образные патрубки, расположенные в торцах корпуса, и отверстия, выполненные с выходом на боковую поверхность корпуса. Анализ монтажа ручьев наиболее характерных профилей показал, что плоская форма позволяет достичь эффективного охлаждения и унифицировать коллектора для ряда профилей. Для охлаждения валков черновых клетей №4Г-10Г были приняты коллекторы аналогичной конструкции с учетом конкретных параметров калибров.

Дифференцированная подача охладителя в калибры валков вертикальных клетей осуществляется через вертикальные щели, выполненные на внутренней поверхности корпуса коллектора расширяющимися

Результаты экспериментальных исследований температуры поверхности горизонтального валка универсальной клети

1 г э « з г|

ЦЬничо молмва, ии

Рис. 9

кверху с заходом на верхнюю грань, и патрубки, расположенные на верхней грани корпуса коллектора. В отличие от существующих конструкций предложенный коллектор выполнен в виде пераллелепипеда с углом охвата, составляющим 55° и расположен в калибре.

В процессе прокатки с высокими скоростями в предчистовых и чистовых клетях происходит интенсивное выгорание поверхностного слоя чугунных валков с большим выделением пыли со стороны выхода металла из очага деформации. Для повышения интенсивности охлаждения валков и улучшения условий труда вальцовщиков, разработано устройство, обеспечивающее подачу в зону выхода раската из очага деформации водовоздушной смеси (А.С. №829230).

Компоновка привалковой арматуры, ее габариты, расположение вспомогательного оборудования затрудняют установку в этих клетях коллекторов известных конструкций. Для повышения эффективности охлаждения нижних валков предчистовых и чистовых клетей разработано устройство, позволяющее в стесненных условиях увеличить зону охвата коллектором валка до 45°, а общий угол охвата с учетом установки двух коллекторов с вводной и выводной сторон - до 90°. К особенностям разработанной конструкции можно отнести то, что корпус коллектора, утоненный в средней части, выполнен из нескольких подвижных звеньев, соединенных между собой гибкими элементами и хорошо вписывается в габариты клети (А.С. № 858964). Для снижения перепадов температур, возникающих в момент захвата, разработан способ охлаждения прокатных валков при котором на поверхность валков, со стороны входа металла в очаг деформации подают перегретый пар или воздух с температурой, составляющей 0.4 - 0.6 разности температур поверхности валка в очаге деформации и установившейся температуры поверхности валка (А.С. №995932).

Внедрение новых конструкций коллекторов охлаждения валков вертикальных клетей позволило на 25 % увеличить стойкость калибров,

что позволило на 5000 тонн увеличить съем металла за одну закладку. Кроме того, дифференцированная подача охладителя позволила получить более равномерный износ по контуру калибра и уменьшить интенсивность и глубину сетки разгара, а также увеличить на одну переточку количество закладок. Одновременно на концевых участках готовых профилей - круглой и квадратной стали исключилось образование плен и закатов, что обеспечило повышение качества готовой продукции и снижение выхода вторых сортов. При этом снизились технологические простои стана и уменьшилось общее количество перевалок и переходов.

Внедрение нового способа охлаждения горизонтальных валков универсальных клетей позволило наряду с уменьшением износа рабочей поверхности валков уменьшить съем металла за одну переточку и увеличить количество переточек, увеличить срок службы валков. Кроме того, вследствие повышения стойкости валков увеличился съем металла с комплекта за одну кампанию в клетях № 11У-13У - на 20%, а в клети № 17У - на 10%, а также улучшились качественные показатели благодаря исключению таких дефектов, как рябизна, отпечаток, сетка разгара, отклонение по геометрии. Все это обеспечило устойчивую работу при производстве указанных профилей с более стабильными геометрическими размерами в пределах допусков, как в течение одной смены, так и всей кампании.

Наряду с улучшением качественных показателей и повышением температуры прокатки в предчистовых и чистовых клетях двутавровых балок и швеллеров, улучшение условий эксплуатации валков позволило получить экономию металла вследствие более равномерного изменения массы погонного метра готового профиля в количестве 1,5% от объема произведенной продукции.

Итоговые выводы диссертационной работы

1. Применение обводок позволяет уменьшить падение температуры прокатываемого металла и снизить энергозатраты на производство, однако существующие конструкции обводок, применяемые на сортовых станах не позволяют передавать черновые раскаты профилей швеллерного и балочного типов больших сечений. Известные способы- и устройства, предназначенные для охлаждения валков черновых и чистовых клетей сортовых станов, не обеспечивают дифференцированной подачи охладителя по контуру калибров.

2. На основании опыта эксплуатации и с учетом экспериментальных исследований положения раскатов, разработан принцип конструирования обводных устройств для передачи черновых раскатов швеллерного и балочного типов больших сечений, который заключается в следующем: проходное сечение желоба в вертикальной плоскости должно соответствовать естественному положению раската, защемленному в выдающей и принимающей клетях; выводной участок возвратного движения раскатов необходимо выполнять с переменной кривизной желоба, радиус которой в горизонтальной плоскости в зависимости от межосевого расстояния выдающей и принимающей клетей уменьшается от начала выводного участка к его концу.

3. С использованием принципа конструирования обводных устройств разработана новая конструкция обводки ( Пат.Я.и № 1354, Пат. Л-А №..., по заявке № 930361И) для передачи черновых раскатов двутавровых балок и швеллеров в условиях полунепрерывного крупносортного стана "600". Применение обводки позволяет вывести из технологического процесса часть транспортного оборудования, расположенного между клетями № 10 и 11 и получить экономию электроэнергии в количестве 293 кВт*ч; при прокатке в клетях № 11-13 на 24 - 44*С повысить усредненную по сечению и длине температуру раскатов швеллеров и

двутавровых балок и снизить на «1100-1350 кВт*ч энергозатраты на деформацию металла в клетях № 11 - 13.

4. Разработана математическая модель теплового состояния горизонтальных валков универсальных клетей, суть которой заключается в разделении температурного поля валка на циклически быстро изменяющееся температурное поле приповерхностных слоев и квазистационарное температурное поле тела валка по его сечению.

5. С использованием разработанной математической модели теплового состояния валка определены численные значения температурного поля внутренних и поверхностных слоев горизонтального валка универсальной клети, позволяющие оценить температурные условия работы валков при различных условиях охлаждения. Разработан и внедрен в производство в условиях крупносортного стана "600" АМК способ охлаждения горизонтальных валков универсальных клетей, позволяющий улучшить условия охлаждения сопрягаемых поверхностей, уменьшить максимальные значения и перепад температур по контуру калибра, уменьшить расход валков (A.C. № 995934).

6. Проведены экспериментальные исследования распределения температур по контуру калибров валков вертикальных и универсальных клетей при различных режимах охлаждения. На основании экспериментальных исследований распределения температур по контуру калибров разработаны и внедрены в производство новые конструкции охлаждающих устройств ящичных, черновых и вертикальных клетей, обеспечивающие дифференцированную подачу охладителя по контуру калибра, улучшение температурного режима и повышение стойкости валков.

7. Разработаны устройства для охлаждения валков предчистовых и чистовых клетей, позволяющие в ограниченном пространстве увеличить зону охвата коллектором валка (А. С № 858964), улучшить условия труда вальцовщиков за счет осаждения вредных выбросов пыли при помощи подачи на поверхность валков водовоздушной смеси (A.C.

№ 829230) и снизить перепад температур, возникаюппш в очаге деформации в момент захвата, с использованием перегретого пара или воздуха (А.С. № 996932).

8. Разработанные способы и охлаждающие устройства, с учетом конкретных условий, можно рекомендовать к использованию при реконструкции систем охлаждения существующих и разработке технологии для проектируемых крупносортных и среднесортных прокатных станов.

9. Внедрение новых способов и устройств охлаждения валков черновых, вертикальных и универсальных клетей позволило на 25% повысить стойкость калибров, снизить количество перевалок и переходов, при прокатке двутавровой балки и швеллеров на 20% увеличить съем металла с одного калибра, на 1,5% увеличить производительность стана.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Разработка и внедрение системы охлаждения валков сортовых станов: "Новые технологические процессы и оборудование прокатного производства - средство повышения качества и экономии металла": Тез.докл. науч.-тех-нич. конф. Челябинск, 16-18 сентября 1980г.

2. К вопросу об охлаждении валков сортовых станов: Тез. докл. и сообщ. Всес.науч.-техн.конф. "Теоретич. проблемы прок, произ-ва", Днепропетровск, ноябрь 1980г.- С.143.

3. Новая конструкция коллекторов охлаждения валков сортовых станов /М.БЛуцкий, М.Д.Залесов, Б.М.Барбашин и др.// Черн. металлургия: Бюл. НТИ / Черметинформация.- 1981.- Вып.1.-С.43-44.

4. Устройство для охлаждения валков вертикальных клетей крупносортных станов / М.Б.Луцкий, М.Д.Залесов, Ю.Ю.Проценко и

др. //Черн. металлургия: Бюл. НТИ / Черметинформация.- 1981.-Вып.6.- С.49-50.

5. A.c. 829230 СССР, МКИ В21В 27/10. Устройство для охлаждения рабочих валков сортовых станов / М.Б.Луцкий и др.; Коммунар-ский горн.-метал. ин-т.- № 2750962; Заянл. 12.04.79; 0публ.15.05.81, Бюл.№ 18.

6. A.c. 858964 СССР, МКИ В21В 27/10. Устройство для охлаждения рабочих валков сортовых станов / М.БЛуцкий и др.; Коммунар-ский горн.-метал. ин-т.- № 2858788; Заявл. 27.12.79; 0публ.30.08.81, Бюл.№ 32.

7. Новая система охлаждения валков обжимного стана / М.Б.Луцкий, М.Д.Залесов, А.Н.Несмачный, С.Д.Челядин и др. // Сталь.- 1982.-11.-С.41-42.

8. Дифференцированное охлаждение валков - средство повышения качества проката / М.БЛуцкий, Н.П.Козин, Ю.Ю.Проценко и др.//Черн. метал-лурггог: Бюл. НТИ/Черметинформация.- 1983.-Вып.2.- С.55.

9. A.c. 995932 СССР, МКИ В21В 27/06. Способ охлаждения прокатных валков / М.Б.Луцкий и др.; Коммунарский горн,- метал, инт.- № 2858788; Заявл. 27.07.81; 0публ.25.02.83, Бюл.№ 6.

10. A.c. 995934 СССР, МКИ В21В 27/06. Способ охлаждения калибров прокатных валков / М.Б.Луцкий и др; Коммунарский горн.- метал, ин-т.- № 3323708; Заявл. 27.07.81; 0публ.25.02.83, Бюл.№ 6.

11. Пат. 1354 UA, МКИ В21В 39/18. Обводка для передавання раскат в клгги / М.БЛуцкий, И.К.Дорожко, ВЛЛуценко и др.- N 5020957; Заявл. 10.12.91; Опубл. Бюл.№ I, 1994.

12. Пат. U.R. №... (пол. реш.) по заяв. № 93036111. МКИ В21В 39/18. Обводка для передачи раскатов в клети / М.Б.Луцкий, И.К.Дорожко, В.АЛуценко и др.-; 3аявл.23.07.93.

23

А Н О ТА Ц I Я

Луцький М.Б. Розробка, дослщження та упровадження обвщних та охолоджувальних пристрош сортових сташв.

Дисертац^я йа здобуття наукового ступеню кандидата техшчних наук за фахом 05.03.05. - процеси та машини обробки тиском.

Схщноукрашський державний ушверслтет, Луганськ, 1995.

Захищаеться 6 наукових праць, 4 авторських свшотства та 2 патента.

У дисертадц на основ1 теоретичних та експериментальних дослщш запропонован принцип конструювання 1 розроблена конструкция обвщного пристрою для передавання розкапв фланцевих профшв, дослщжена поведшка розката при проходженш через нього та температурний режим прокатування двотаврових балок I швелерш. Розроблена методика розрахунку та модель теплового становища валив ушверсально! клт, дослщжен розподш температур по контуру кал1бр1в, що дало можливкть розробки спос!б1в та пристрош для охолоджування валив.

Здшснено промислове упровадження обвщного пристрою та пристроив для охолодження валив, наводяться дат про ефектившсть 1х експлуатацц.

Ключов1 слова: обвщний пристрш, фланцевий профшь, валок, теплове становище, математична модель, кал1бр, пристро! для охолодження валив.

24

ABSTRACT

Lutsky M.B. Working out, investigation and inculcation of new re-

Thesis submited for degree of candidate of sciences on

PROCESSES AND MACHINES FOR WORKING BY PRESSURE.

Speciality's code 05.03.05.

Eastukrainian State University, Lugansk, 1995.

There are defended 6 articles, 4 author licences and 2 patents.

In this dissertation according to the theoretical and experimental investigations the principle of repeaters' design was offered. It is intend for the transmission of flangs sections feeds.

Also the construction of the repeater was worked out. The behaveor of feeds during their passing - by through the repeater was researched, too. The temperature state of I-bars' and U-bars' rolling was investigated. The method of calculation and temperature model of universal mill stand rolls' state were also worked out. The temperature distribution on the shape of pass was reseached. This one gave the opportunity to work out the ways and devices for the effective roll cooling.

The industrial installation of repeater and devices for the roil cooling were carried out. Data of their exploitation efficacy are citied, too.

Key words: repeater, blange section, roll, temperature state, mathematic model, groove, roil cooling device.

peaters' constructions and cooling arrangements of bar mills.

Формат 1/16, 60x84 пл.1. Тираж 100 экз. Печатно-множительный участок ОАО АМК