автореферат диссертации по обработке конструкционных материалов в машиностроении, 05.03.05, диссертация на тему:Развитие и обобщение теории и практики прогрессивных процессов волочения низкоуглеродистой проволоки.

Донецький державшій технічний університет

Буравльов Ігор Борисович

РОЗВИТОК ТА УЗАГАЛЬНЕННЯ ТЕОРІЇ І ПРАКТИКИ ПРОГРЕСИВНИХ ПРОЦЕСІВ ВОЛОЧІННЯ НИЗЬКОВУГЛЕЦЕВОГО ДРОТУ

Спеціальність 05.03.05 - Процеси і машини обробки тиском

Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук

Донецьк -1998

Дисертацією є рукопис

Робота виконана в Державній металургійній академії України Міністерства освіти України.

Науковий консультант: доктор технічних наук, професор Коковіхін Юрій Іванович, Об'єднання

Офіційні опоненти:

доктор технічних наук, професор Долженков Федір Єгорович, Донецький державний технічний університет, професор;

доктор технічних наук, професор Попов Марат Васильович, Державний трубний інститут, завідуючий лабораторією;

доктор технічних наук, професор Хромов Володимир Гаврилович, Севастопольський державний технічний університет, директор департаменту технічної механіки і машинознавства, професор.

Провідна установа: . .

Інстигуг чорної металургії Національної Академії наук України, прокатні відділи, м. Дніпропетровськ.

Захист відбудеться " 04\ 1998 р. о /¿Р годині на засіданні

спеціалізованої вченої ради Д11.052.01 при Донецькому державному технічном) університеті (340000, Донецьк, вул. Артема, 58), факс (0622) 92-12-78.

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Донецького державного технічного університету (340000, Донецьк, вул. Артема, 58, II уч. корп.).

металовиробних підприємств України "Укрметиз", науковий консультант.

Автореферат розісланий " Г'

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради, доктор технічних наук, професор

Саф'янц С. М.

Актуальність теми. Металовиробна підгалузь випускає готову продукцію, що споживається в усіх сферах виробничо - господарської діяльності країни. Основою металовиробшщгва є виготовлення дроту (-90%), при цьому понад 50% від цієї кількості складає низьковуглецевий дріт загального призначення.

При ряді безсуперечних переваг холодного волочіння воно має істотні недоліки, передусім - низьку стабільність процесу і великі втрати металу на всіх операціях технологічного циклу.

Стабілізації процесу волочіння і скорочувашпо втрат металу перешкоджують: відсутність математичних моделей силової взаємодії в інструменті різноманітних раціональних модифікацій, включаючи здвоєний (комбінований) інструмент; алгоритмів, які формалізують опис технологічних процесів виготовлення дроту, що забезпечували б можливість оперативного управління виробництвом та високу якість кінцевої продукції.

Поряд з цим, актуальними є і технологічні наслідки використання зазначених математичних моделей деформації металу, які виражаються в розробці прогресивних процесів волочіння низьковуглецевої сталі, що дозволяють підвищити стабільність виробництва, зносостійкість інструменту та якість продукції при одночасному зниженні металовитрат.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами і темами. Робота виконана в період із 1980 по 1997 рр. Із 1982 по 1985 рр. роботу проводили. відповідно до республіканської цільової програми УРСР № РН.08.12 "Мастило" (Постанова Ради Міністрів УРСР від 27.10.81 р., № 530). Дисертація пов'язана з науково-дослідними роботами Державної металургійної академії, що стали базою для підготовки і подання її в спеціалізовану раду (номери державної реєстрації звітів по НДР: 78019691, 81077138, 01830008448, 81033665, 01840019413, 018900078184, 058968010900), а також ВНДІ Організації виробництва і праці чорної металургії (помер госреєстрації 79009086).

Ціль і завдання дослідження. Ціллю роботи стало розвиток і узагальнення теорії волочіння з використанням одинарного і здвоєного (комбінованого) інструменту, створення на єдиній методологічній основі комплексу алгоритмів, які формалізують багатоваріантний процес виготовлення низьковуглецевого дроту, і розробка на їх основі прогресивних ресурсозаощаджуючих технологій та устаткування.

Для досягнення поставленої цілі були сформульовані і вирішені такі завдання:

- розроблені математичні моделі волочіння для комбінованих процесів обробки металів тиском, що дозволяють визначати раціональні величини дрібності деформації, протинатягу, загальної деформації з урахуванням критерію коефіцієнту запасу;

- розроблена єдина топографічна схема виготовлення низьковуглецевого дроту,

2 ' . що забезпечус його випуск по всім типам і сортаменту, що визначаються ГОСТ 233380 і ГОСТ 2771-81. Схема дозволяє застосовувати варіантний підхід при проектуванні нових чи корегуванні існуючих виробничих процесів при заданому критерії оптимальності;

- розроблено комплекс алгоритмів, які формалізують всі основні елементи виробничого процесу виготовлення низьковуглецевого дроту;

- розроблена математична модель процесу деформування металу, яка дозволяє визначити силові умови і контактні напруження при протяжці (волочінні у роликовій волоці);

- поширені технологічні можливості існуючих прокатних станів із одностадійним прискореним охолодженням катанки шляхом регулювання температурного режиму її змотування, що дозволило знизити втрати металу в окалину в 2,5—3 рази та істотно зменшити нерівномірність її розподілу по масі бунту;

- досліджені і зкореговані режими основних технологічних переробів для підвищення стабільності процесу волочіння катанки після глибокого одностадійного охолодження з регулюванням;

- розроблена технологія виготовлення арматурного дроту у вигляді профілів

простої форми рівнозначного по властивостям арматурного дроту круглого перетину, іцо забезпечує зменшешія металоспоживання як в сфері виробництва, так і в сфері споживання при виготовленні залізобетонних конструкцій; для реалізації технології розроблена і впроваджена роликова волока підвищеної жорсткості. "

. Наукова новина одержаних результатів. Особовими досягненнями автора є:

- розроблені математичні моделі силової взаємодії в здвоєному інструменті при різноманітних поєднаннях одиничних зон деформації;

- аналітично знайдені умови стабільності процесів деформації металу по критерію коефіцієнту запасу;

- аналітичне визначення гранично допустимих значень заднього натягу в одиничній і здвоєній зонах деформації, що забезпечують стабільність процесу волочішія;

- розробка топології технологічного процесу і комплексів алгоритмів, які формалізують весь виробничий процес виготовлення низьковуглецевого дроту по заданим критеріям;

- наукове обгрунтування можливості і доцільності заміни арматурного дроту круглого поперечного перетину на профілі квадратного і прямокутного перетину, що мають рівновелику міцність і анкеруючу спроможність;

- наукове обгрунтування основних параметрів кліті роликової волоки, виходячи із схеми силової взаємодії металу та інструменту, що деформує;

- результати теоретичного і експериментального дослідження параметрів процесів волочіння і протяжки на тягову напругу і тиснення в зоні деформації.

з

Практичне значення одержаних результатів. На базі теоретичних і експериментальних досліджень закономірностей формозміни металу в одинарній і здвоєній зонах деформації при волочінні і протяжці визначені і реалізовані раціональні режими переробки металу на всіх операціях технологічного циклу, що забезпечують економію металу і підвищення стійкості інструменту. Створені науково обгрунтовані методики побудови маршрутів деформації, що забезпечують мінімальну обривність дроту і максимальну стабільність процесу волочіння. Розроблена топографічна схема виготовлення низьковуглецевого дроту, яка формалізує всі можливі технологічні потоки виробництва і яка дозволяє алгоритмозувати варіантний підхід при проектуванні нових і раціоналізації існуючих процесів волочіння в відповідності з заданими критеріями. На підставі досліджень якості волочильної заготовки запропоновані шляхи поширення технологічних можливостей одностадійного охолодження металу на існуючих прокатних станах шляхом реалізації охолодження катанки, яке регулюється. Це дозволило зменшити втрати металу в окалину в 2,5—3 рази та істотно знизити нерівномірність її розподілу по масі бунтів. Розроблені технологія та інструмент для виготовлення арматурного дроту квадратного і прямокутного перетинів, що рівнозначні по властивостям круглому в перетину арматурному дроту, і що забезпечує економію до 20% металу у споживача. Реалізовано комплекс організаційно-технічних заходів по реалізації продукції по теоретичній масі, що забезпечує економію до 1,5% металу при її використанні в народному господарстві.

Впровадження у виробництво прискореного одностадійного регулюємого охолодження катанки і корегування основних технологічних режимів сталедротового переробу на ВАТ "Дніпрометиз" і ВАТ "Сілур" (акти впровадження від 15.07.98 р. і

23.01.98 р.; довідка "Металургпрому" від 03.07.98 р.) дозволило знизити втрати металу в окалину до 5—6 кг/т; підвищити продуктивність травильного відділення на 12-17%; зменшити неоднорідність механічних властивостей по довжині розкату до 25—30 Н/мм2; зменшити обривність при волочінні на 6—8% і за рахунок цього підвищити продуктивність волочильного устаткування на 4—8%. Застосування здвоєного інструменту з раціональною дрібніспо деформації знизило його втрати на 15—20%.

Технологія виготовлення арматурного дроту із низьковуглецевої катанки впроваджена на ВАТ "Стальканат", ВАТ "Дніпрометиз", ВАТ "Сілур" (акта впровадження від 19.03.98 р., 15.04.98 р. і 28.05.98 р. відповідно). Внаслідок впровадження підвищена продуктивність травильних відділень на 8-12%. Також за рахунок використання комплексу заходів по застосуванню нового мастила па основі мильного порошку з додатком фосфогіпсу, здвоєного інструменту з науково обгрунтованим режимом обтиску знижена обривність при волочінні на 5-10%, підвищена стійкість волок на 8-15%, збільшена продуктивність волочильного устаткування на 5-12%. Впроваджена технологічна інструкція ТІ 283-МТ-12-07-85,

регламентуюча технічні вимоги до технологічного процесу виготовлення арматурного дроту. Розроблені технічні умови на виготовлення арматурного дроту у вигляді простих профілів ТУ У ДП14-4-427-98, ТУ У ДП 14-4-429-98.

Нова конструкція роликової волоки із опорними роликами і робочими роликами малого діаметру для реалізації технології виготовлення арматурного дроту підвищеної міцності впроваджена на ЗАТ "Стальметиз" і на ВАТ "Дніпрометиз" (акти впровадження від 15.07.98 р. і 08.07.98 р. відповідно), новина технічного рішення захищена а.с. № 1058149.

Розроблені алгоритми комбінованих процесів використані при корегуванні існуючих режимів волочіння на ВАТ "Дніпрометиз", ВАТ "Сілур", ВАТ "Стальканат".

Система постачання дротової продукції по теоретичній масі (ТІ 283-МТ-12-11-82) впроваджена на ВАТ "Дніпрометиз" і на ВАТ "Сілур" (акти впровадження від

25.02.98 р. і 13.04.98 р.).

Загальний реальний річний економічний ефект, підтверджений актами впровадження, склав майже 4,01 млн. крб. в цінах 1989—1991рр. при частковій участі автора 38% (1,52 млн. крб. на рік). .

Всі технологічні і конструкторські розробки забезпечені відповідною нормативно-технічною документацією, згідно з якою розроблені технологічні процеси і устаткування можна використовувати на всіх сталедротових підприємствах України.

Математичні моделі процесу деформації металу, які дозволяють визначити силові умови волочіння в монолітних і роликових волоках, в здвоєному інструменті, аналітичні залежності граничних умов деформації, алгоритми розрахунку кількості переробів і переходів при волочінні в комплексі із перевірочними розрахунками використані при написанні підручника для студентів вищих навчальних закладів в співавторстві з професором Коковіхіним ІО. І. і доцентом Пінашиной В. А. "Виробництво низьковуглецевого дроту": Підручник,- К.: ІСДО, 1995. -328 с. і в монографії "Математичні моделі і алгоритми комбінованих процесів волочіння" -Донецьк: РЮ, 1995.- 57с.

Особистий внесок здобувача. В дисертації не використані ідеї співробітників, які приймали участь у виконанні всього комплексу досліджень. По результатам досліджень, які опубліковані в співавторстві,' автором дисертації здійснені формулювання наукових і технічних проблем і їх реалізація, аналіз і узагальнення одержаних даних; планування лабораторних і промислових експериментів; участь в опрацюванні нормативно-технічної документації і впровадженні розробок в виробництво.

Апробація результатів дисертації. Основні положення роботи докладені, обговорені-та схвалені на Всесоюзній нараді "Нові види арматури і їх зварювання" (м. Москва, НДІЖБ, 1982 р.); III республіканської науково-технічної конференції "Тертя і технологічні мастила при обробці металів тиском" (м. Дніпропетровськ, 1985 р.);

науково-технічної конференції "Прискорення науково-технічного прогресу в мстаіювиробницгві" (м. Магнітогорськ, 1986 р.); науково-технічної конференції "Механіка і нові технології" (м. Севастополь, 1995 р., 1997 р.); постійно діючому Об'єднаному семінарі кафедри обробки металів тиском Державної металургійної Академії України (ДМетАУ) і прокатних відділів Інституту чорної металургії Академії наук України (м. Дніпропетровськ, 1978—1979 рр.); семінарі кафедри Технологічного проектування ДМетАУ (1998 р.); в Науково-дослідницькому інституті металовиробної промисловості (ВНДІмєтиз - Росія, м. Магнітогорськ, 1998 р.); ; в Державному інституті проектувати металовиробних підприємств (ДІПРОМстиз, Росія, м. Санкт-Петербург, 1998 р.), на Об'єднаному семінарі кафедри обробки металів тиском Донецького державного технічного університету і прокатних відділів ДонНДІЧормету (м. Донецьк, 1998 р.).

Публікації. Основний зміст дисертації опубліковано в 4 монографіях, дві із яких загальним об'ємом 11,6 друкованих аркушів написані здобувачем особисто, 14 статтях, дві з яких написані здобувачем особисто. Нові технічні рішення захищені 16 авторськими свідоцтвами і патентами.

Структура і обсяг роботи. Дисертація складається із вступу, шести розділів і висновків, викладених на 261 сторінці машинописного тексту, містить 44 рисунки і 38 таблиць, бібліографічний список із 131 найменування, а також 11 додатків.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі обірунтована актуальність роботи, визначені цілі і завдання досліджень, сформульовані основні проблеми, освітлені наукові і практичні результати, а також положення що виносяться на захист.

Сучасний стан і основні проблеми виробництва низьковуглецевого дроту

Використання на дротових станах прискореного одностадійного охолодження металу зумовило наявність окалини 12-16 кг/т і декілька покращило його мікроструктуру. Проте нерегульованість температурного режиму приводила до нерівномірного розподілу окалини по масі бунту і визначало чималий розбіг механічних властивостей по довжині катанки. Це визначало підвищені нормативи видатку основного і допоміжних матеріалів при підготовці поверхні до волочіння і перешкоджало інтенсифікації технологічних процесів.

Проблему підвищення якості катанки за рахунок зниження загальної кількості окалини, зменшення нерівномірності розподілу її по масі бунту і вирівнювання механічних властивостей на існуючих лініях одностадійного охолодження прокатних станів можна вирішити тільки регулюванням температурного режиму в процесі формування бунту.

Інша проблема підвищення якості катанки після одностадійного прискореного охолодження виникає при виготовленні арматурного дроту, який після використання в залізобетонних конструкціях не вертається в обіг у вигляді брухту. Оптимальним шляхом ресурсозаощадження є зниження її перетину при збереженні нормованиххарактеристик по розривному зусиллю, показникам пластичності і анкеруючої спроможності. Проблему підвищення міцності низьковуглецевого арматурного дроту можна вирішити за рахунок термозміцнення початкової катанки з прокатного нагріву.

Зміна кількості окалини і її структури на волочильній заготовці вимагає уточнення режимів травлення і підготовки металу до волочіння. Ці ж обставини визначають особливості технологічних мастил.

При сухому волочінні низьковуглецевого дроту звичайно застосовуються збірні волоки, що складаються із двох (інколи трьох) монолітних волок (тандем М-М).

Відомі із практики і інші комбінації здвоєного волочильного інструменту: роликова волока - роликова волока (тандем Р-Р), монолітна волока - роликова волока (тандем М-Р), роликова волока - монолітна волока (тандем Р-М). .

В літературі відсутні аналітичні залежності, що описують особливості силової взаємодії при деформації металу в здвоєному інструменті. Відсутність формалізованих виразів не дозволяє вірогідно вибирати раціональний режим обтиску, аналітично оцінити вплив технологічних чинників на силові умови процесу з ціллю управління їм і т.д. Відсутні також залежності, що визначають умови стабільності процесу.

1 Тому було поставлене завдання на підставі відомих рішень одержати аналітичні залежності, що визначать силові умови і стабільність формозміни металу в здвоєному інструменті.

Для раціоналізації існуючих і проектування нових виробництв із урахуванням нормативних вимог, що пред'являються до конкретних видів продукції, постала настійна. потреба опрацювання на єдиній методологічній основі послідовності необхідних і достатніх рішень у вигляді алгоритмів і програм, які формалізують весь виробничий процес виготовлення різноманітних типів дроту. , .

Ефективним шляхом заощадження металу є раціоналізація форми поперечного перетину арматурного дроту із урахуванням збереження його міцності і анкеруючої спроможності.

Реалізація цієї проблеми приводить до необхідності рішення ряду завдань як технологічних (опрацювання сортаменту, вибір марки сталі, визначення режимів підготовки поверхні, засобів формування квадратного арматурного профілю і т.д.), так і конструкторських (підвищення жорсткості приладдя, що деформує).

Актуальною проблемою для всієї галузі залишається організація постачання дротової продукції по теоретичній масі.

Проведений аналіз дозволив визначити шляхи рішенім важливої практичної проблеми - економії металу і підвищення техніко-економічних показників процесу волочіння.

Для визначення стійкості процесу і відповідності умов деформації паспортним характеристикам устаткування із урахуванням рішень Е.Зібеля, С.І.Губкіна,

А.І.Целікова, В.С.Смірнова, ІЛ.Перліна, Г.Е.Лркуліса, Ю.І.Коковіхіна в роботі розглянутий загальний підхід при описі формозміни суцільної однорідної штаби, що враховує засіб обробки тиском (прокатка, протяжка, волочіння, пресування) і основні технологічні чинники:

де ох, рх - повздовжна напруга і потомний тиск металу на інструмент; jix, ц -поточна і повна витяжка в пропуску; а - напівкут захвату (зустрічі) при прокатці (протяжці), напівкут робочої частини волоки або матриці;/ = const - коефіцієнт тертя по Амоіггону - Кулону; 5 = / ctg а = const - коефіцієнт, що визначає заміну криволінійної поверхні контакту хордою по О.І.Целікову; crs0, ask - початкова і кінцева межі текучості; т = (алЛ - сг >0 )/(ц -1) - модуль зміцнення матеріалу (по

Г.Е.Аркулісу). '

Верхній знак перед параметром 5 відноситься до зони випереджешія при прокатці і протяжці, нижній знак - до зони відставання при прокатці і протяжці, а також для випадків волочіння і пресування.

Система рівнянь (1), (2) є універсальною і справедливою для вісьосиметричних процесів прокатки, протяжки, волочіння і пресуваїшя. Конкретний запис визначається вибором відповідних граничних умов. Компактний засіб запису і єдиний методологічний підхід дозволяє порівнювати різноманітні засоби обробки тиском по особливостям силової взаємодії метал - інструмент, дослідити можливості використання засобів, що комбінувалися, і граничних умов деформування по різноманітним критеріям.

Для волочіння в монолітній волоці при граничних умовах : цх=1 при стх=ач (crq -задній натяг) із (1) та (2) слідує:

Розробка математичних моделей і алгоритмів для автоматизованого проектування і управління процесом волочіння

1 + 5

(1)

Рх = +т(цх-1 )-m\Lx + (і Т 5)- сц*5,

(2)

а =о (ш~ст»оХ^° -1) ! °*о

«ЦІ

(^-CT,qXm5, -і) . °,0~ая

Г х

(3)

(4)

К=/-Рх (5)

Якіцо підставити в рівняння (3) значення |іх = ц, одержимо величину нанруї волочіння із урахуванням втрат на тертя в циліндричній зоні:

(м-стЛ^-і) ст*о~в«

5ц® ц*

Інтегруванням рівняння (4) по довжині зони деформації визначається ти< металу на волоку.

Для протяжки (волочіння в роликовій волоці)

- у зоні відставання: ах=стч при цх=1, звідкіля:

• о,0Я=ал(і + 2/)-[-

(6)

р —а —а

ГХ S.X X

(7)

- в зоні випереджешія: при Цх=|і, ох=а„ (ст„ - поюдовжна напруга в нейтрально?, перетину, що визначається значенням витяжки в нейтральному перегину ц„):

1 +

ґ \ ік

k-2)

(В)

. (9)

При значенні цх=ц із рівняння (8) одержуємо повздовжну напругу в роликов волоці: . '

°пр = ол -

(»»-О

1 +

—1 к-2) ч М-

-ko-aJ^T

(10)

Аналогічні рішення можна одержати для умов прокатки і пресування.

При виведенні граничних умов волочіння використані показники поточного у1 граничного [у*] коефіцієнтів запасу у вигляді:

-±; И-

[у]

(11)

Із рівняння (6) для волочіння знайдені: ц——-і!(ц8 -і)

^- = у,=(і + 2/)+

V

(ц-і)5ц5

сті0ц аІ;

і гранична величина протинатягу:

сг

<1 —

/ Л

ц^-1

ц5{(і+2/)-[у*]}+^

к-О

(ц-і)5

(13)

Аналогічно при протяжці у роликових волоках відповідно до рівняння (10) за умови = -Уц визначені граничні умови процесу:

ц-^-1

^2. = у * = 1 + [2(і - ц-* )]- 5- + 2£*. < [у • ]; №

ал алаА ~

о,

-М) і

(15)

При розгляді силових умов формозміни металу в здвоєному інструменті враховано, що тягова напруга для першої зони деформації є заднім натягом для другої. Із врахуванням формул (6) і (10) визначено:

- для волочіння в здвоєних монолітних волоках (М-М):

ст, <1-3*

.а*о.

/ \

+ ц2 СТд02 ]

1 аі(. у

^{(і + 2/^41+—2./^' + (ц*г -ік’ . (ц?1 -1) Ом

■ *** ' ‘ Г1

(ц2-і)52 (ц, -1)5,

- для тандему "роликова волока - роликова волока" (Р-Р) :

= 1 + -

'¿02 |

(|Ч “1)5,

°Л 1

азк

(і*,-Ф,

*и

(і-**1'1)-

(18)

м,-

ст

11 л*і д

Н-2 —

V Р,0 У

(ц2 “^2

^.їО /

(и,-і)5,

■ для тандему "монолітна волока - роликова волока" (М-Р):

о.

-к- = 1 + .

<* а

IV

— 1

(^2 ~і)^2 °-а-

(і-ц;5-/2)+2/,^ +

IV

(19)

®ІаЦ?,'Ол

(20)

*з0

*зк\ °*к

*л0

-иГ

Ц2 —---------------------

СТ.„ СТ

(і-иґ2/2)-

ш-

РЛЬ1 ^1

ал)і

(н?1 -і)

(Ці“і)5і 2 (Ці-1)5,

■ для тандему "роликова волока - монолітна волока" (Р-М):

ц СТ£0 °і02

тл; дА: у

ЦМЦ|-1)8|

\

2 1-

Ґ

\

(23)

Із аналізу розроблених моделей слідує, що застосування здвоєного інструменту енергетично і технологічно більш вигідно, поширює можливості встановленого устаткування і дозволяє управляти процесом для досягнення поставленої цілі.

Запропоновані залежності враховують основні чинники процесів і їх комбінації і спроможні бути використані в інженерних розрахунках і при опрацюванні алгоритмів типу АРМ - технолог, що дозволяють залежно від виду і призначення інструменту визначити . раціональний режим обтиску, дрібність деформацій, величину протинатягу, що забезпечують достатіпо стабільність процесу.

Одержані аналітичні залежності по визначенню силових умов волочіння в монолітних волоках булн наражені на експериментальну перевірку.

Силу волочіння по переходам стану 2500/1 вимірювали зразковим динамометром ДОР-3 при швидкості 1 м/с. У вигляді початкової заготовки використовувалась катанка із сталі СтОМ після гарячої прокатки із одностадійним охолодженням. Підготовку поверхні перед волочінням здійснювали по прийнятій на ДМВО технології. Початкову катанку із підготовленою поверхнею наражали на попередню калібровку на розмір 6,55 мм і волочили з мильним порошком по маршруту: 6,55 — 5,65 — 4,75 — 4,0 — 3,35 мм. Умовну межу текучості Сто,2 на початковій заготовці і по переходам визначали відповідно до вимог ГОСТ 1497-84.

Розрахунки напруги волочіння при / =0,06 і а=6 0 проведені по формулі (6) в порівнянні з рядом аналітичних виразів, запропонованих іншими авторами (Гавриленко А.П., Зібель Е., Губкін С.І., Перлін І.Л. та ін.).

Проведений аналіз показав, що залежність (6) на відміну від інших формул забезпечує задовільну збіжність (7— 11%) із експериментальними даними (найкраща із відомих формул - формула Перліна І.Л. дає відхилення 18— 20%).

Основною технологічною ціллю виробничого процесу виготовлення дроту с одержання необхідної точності і заданого комплексу фізико-механічних властивостей. Ця ціль досягається послідовним рішенням ряду завдань, на яких збудований відповідний алгоритм: опрацювання топографічної схеми виробничого процесу виготовлення низьковуглецевого дроту і технологічної схеми його виробництва; вибір розмірів початкової заготовки - катанки; розрахунок розмірів переробних заготовок і при необхідності розмірів підтяжки; вибір марки сталі і проектування переходів волочіння.

Для рішення поставленого завдання розроблена топографічна схема виробничого процесу виготовлення низьковуглецевого дроту, що забезпечує його випуск по всім типам і по всьому сортаменту, визначеному ГОСТ 2333-80 і ГОСТ 2771-81. Межами переділів є розміри переробних заготовок для наступної термічної обробки. Топографічна схема містить всі можливі сучасні і перспективні варіант, склад і послідовність технологічних процесів, їх повторюваності залежно від типу і сортаменту низьковуглецевого дроту.

Виходячи з топографічної схеми для конкретних умов визначається варіантна технологічна схема конкретного типу дроту.

Розроблена топографічна схема і отримані аналітичні залежності по визначенню силових умов волочіння в одинарному і комбінованому інструменті дозволили створити комплекс алгоритмів, які формалізують весь виробничий процес виготовлення дроту.

У якості початкових даних задаються діаметр готового дроту і його характеристика по нормативно-технічній документації (ГОСТ, ТУ). По топографічній схемі вибирається і обгрунтовується схема виробничого процесу виготовлення дроту заданого типорозміру. Конкретний вибір розмірів заготовки визначається дією різноманітних чинників технологічного і економічного характеру: існуючим сортаментом катанки, раціональною кратністю волочильного устаткування, існуючім на конкретному виробництві, парком волочильних станів і оптимальними техніко-економічними показниками виробництва. В основу розрахунків кількості переділів при виготовленні дроту закладені оптимальні величини сумарних обтисків між термообробками, раціональне завантаження волочильного устаткування при виготовленні підтяжок і необхідна величина сумарного обтиску при волочінні на готовий розмір, вироблені практикою волочильного виробництва. При виборі величини сумарних обтисків враховуються властивості початкової заготовки і готового дроту, досягнення найвищої продуктивності, раціональне використання волочильного устаткування. Після розрахунків розмірів переробних заготовок (підтяжки) вибирають схему деформації:

.. грубо - середнє волочіння (ГСВ)...;... ГСВ - ГСВ...; ГСВ - тонке волочіння (ТВ)...;... ГСВ - ГСВ - ТВ..., а також тип волочильного устаткування. Результати

розрахунків виводяться на друк з обов'язковою вказівкою граничних відхилень на всі розрахункові розміри:

(Ір і Д г — (іг ± Д2 — сіп ± Ап — (10 + Д0 (24)

де £/г. ^2, ¿П, с10 - діаметри готового дроту, переробної заготовки, підтяжки і початкової катанки відповідно; Д, - нормоване допустиме відхилення на розміри.

Далі розраховуються кількість переходів і маршрут волочіння для кожного прийнятого типу стану:

</г ± Дгіт.д. (25)

Розроблені переходи волочіння повинні відповідати паспортним кінематичним характеристикам наданого волочильного стану і величинам поодиноких обтисків, які рекомендуються для виробництва конкретного виду дроту.

Із урахуванням одержаних даних проводяться розрахунки енергосилових параметрів процесу волочіння в одинарному або здвоєному інструменті з перевіркою умов стійкості процесу по рівнянням (6), (10), (23).

Результати розрахунків повинні задовольняти умовам:

Уі>[Уі] ; Ті < [г,] ; N,<[N,1 (26)

де [Ті], [Ж;] - допустимі по паспортним даним стану значення тягової сили і номінальної потужності приводу.

Результати аналітичних досліджень по силовій взаємодії при волочінні в одинарному і здвоєному інструменті різноманітних модифікацій, розроблені алгоритми використані при корегуваїгаі існуючих режимів волочіння на ВА.Т "Дніпрометиз", "Сілур", "Стальканат", при опрацюванні нової технології і устаткування для виготовлешія арматурного дроту у вигляді простих профілів замість дроту круглого поперечного перетину, а також в навчальному процесі при написанні підручника для студентів вищих навчальних закладів.

Дослідження впливу властивостей катанки на технологічність пронесу переробки її в дріт

Властивості дроту, технологічність його обробки в чималій мірі визначаються властивостями заготовки (катанки).

Чинники прокатного виробництва визначають діапазон розмірів катанки, точність її форми, макро- і мікроструктуру і величину зерна, вид і кількість дефектів поверхні, кількість і структуру окалини, механічні властивості і їх однорідність по довжині бунту. Впровадження на вітчизняних прокатних станах одностадійного охолодження в свій час вирішило велике завдання - знизило втрати металу в повторну окалину до 12—16 кг/т із 25—36 кг/т. Проте проблеми, зв'язані з рівномірним розподілом окалини (кількість окалини на внутрішніх і зовнішніх частинах бунту

відрізняється в 2,0—2,5 рази), самою структурою окалини, і однорідністю структури і властивостей металу по довжині бунту залишалися невирішеними і істотно впливали на технологічність переробки такої катанки в дріт.

Вплив способу охолодження на властивості дослідили на катанці виробництва МК "Криворіжсталь" із сталей марок СтЗкп, Стікп, СтОм, Св08, Ст07Т після одностадійного охолодження і на катанці закордонного виробництва після двохстадійного охолодження: ЧССР - діаметром 6,3 мм із №1-37-2 і №1-34-2 (вітчизняні аналоги сталі марок СтЗ і Ст2); Італії діаметром 6, 0 мм із сталі марки В-Б^Бр (вітчизняний аналог - сталь марки СтЗсп); ФРН - діаметром 6, 0 мм із сталі 1181-37-2 (вітчизняний аналог - Ст2пс). Було показано, що при двохстадійному способі охолодження катанки кількість окалини коливається від 12,0 до 15,0 кг/т з її розбігом в 2,0—3,0 кг/т при масі бунту до 1000 т. Одностадійне охолодження вітчизняної катанки визначає середнє значення кількості окалини в межах від 14,0 до 17,0 кг/т з розбігом в-5,0—16,0 кг/т при масі бунту до 360 кг. Таким чином, одностадійне охолодження катанки у порівнянні з двохстадійним приводить до додаткового видатку кислоти, збільшує тривалість процесу травленій, підвищує нормативи видатку металу із-за можливого перетраву і наводнювання, знижує стабільність наступного процесу волочіння з одночасним підвищенням видатку металу і інструменту.

Спосіб охолодження істотно впливає на однорідність механічних властивостей но масі бунту. При двохстадійному охолодженні тимчасовий опір розриву має інтервал коливань в межах 15—32 ІІ/мм2, а відносне звуження - в межах 2—4%. Розбіг механічних властивостей при одностадійному охолодженні при значно меншій масі буніу надто істотно: по межі міцності 50—60 Н/мм2, по відносному звуженшо 8—10%. Одностадійне охолодження не дозволяє забезпечити однорідність і стабільність механічних властивостей по масі бунту через неоднакові умови охолодження витків катанки після формування бунту на моталках.

Досліджувались також зміни механічних властивостей дроту в процесі волочіння із катанки виробництва КМК, ЧССР і Італії. Підготовка поверхні катанки до волочіння здійснювалася по діючій заводській технології (травлення в 17% розчині сірчаної кислоти при температурі 75 °С, промивка у воді і вапнуванні у кип'ячому розчині). Катанку виробництва КМК і ЧССР протягували по маршруту 5,15 — 4,45 — 3,60 — 2, 85— 2,35 —1,95 мм; італійського виробництва - по маршруту: 5,30 — 4,30

— 3,45 —2,85—2,35— 1,96 мм.

Аналіз одержаних даних свідчить про те, що закономірності зміцнення і зміни пластичних властивостей мають однаковий характер при більш низьких показниках пластичності дроту після одностадійного охолодження початкової катанки.

Враховуючи можливість багатопричинності обриву дроту при волочінні, дослідження проводили на чималому в статистичному змісті матеріалі. В умовах ДМВО по існуючій технології було протягнуто 42,3 т вітчизняної катанки на діаметр

2.5 мм по маршруту: 6,5 —5,15 — 4,02 — 3,15 — 2,50 мм і 206 т катанки на діаметр

2.5 мм по маршруту: 6,5 — 5,30 — 4,30— 3,50— 2,85 — 2,5 мм. Середні витяжки за перехід склали при волочінні зі швидкістю 680—740 м/хвил на чотирьохкратних станах 2500/4—1,61, на п'ятикратних станах 2500/5—1,47 при загальній витяжці 6,76.

При обриві дроту відбиралися зразки для візуальних, мікросіруктурних досліджень і механічних іспитів.

Одержані результати свідчать про те, що :

- високі одинарні деформації =1,61) приводять до інтенсивного розвитку обривності, особливо на останніх переходах. Найбільш сильнодіючим чинником із всіх причин обривів є локальний перенаклеп фрагментів структури, частка якого складає майже 44% в загальному масиві даних по сумарній кількості обривів. Другим по величині чинником, що визначає умови стабільного волочіння, с дефекти поверхні, частка яких складає майже 24%. Вплив інших чинників (неметалевих вкраплень, відхилення механічних властивостей, інші причини, які не обліковано) приблизно однаковий, або нівелюється дією сильнодіючих чинників;

- при середніх величинах деформації за перехід (|іср =1,47) обривність збільшується практично з однаковою інтенсивністю з підвищенням сумарної деформації черех поступове накопичування дефектів тонкої структури. Основним сильнодіючим чинником динаміки обривності дроту стають дефекти поверхні (40%), в меншій мірі проявляє вплив розбіг механічних властивостей (17%).

Із проведеної серії експериментів і аналітичних досліджень слідує висновок, що інтенсифікація процесу волочіння за рахунок застосування високих одинарних деформацій недоцільна, як по умовам технологічності самого процесу, так і по правилам експлуатації устаткування. Для інтенсифікації процесу волочіння висувається вимога підвищення якості катанки по наявності дефектів поверхні, неметалевих вкраплень і рівномірності властивостей по довжині бунту. Для цього необхідно максимально використати існуючі технологічні можливості прокатного переділу, що покращують властивості катанки при наступному волочінні.

З цією метою на безупинному дротовому стані 250-2 КМК досліджувалась можливість реалізації одностадійного охолодження, яке регулюється. Прискорене одностадійне регулюєме охолодження в установці прямоточного типу проводилося по нижченаведеній схемі: верхня і нижня частини бунту охолоджувалися до температури 730 °С, а середня - до 680 °С (дослідна партія 60 т). Для порівняння була випробувана контрольна партія катанки із нерегульованим охолодженням по діючій заводській технології до температури 750 °С.

Аналіз результатів дослідження показав, що використання одностадійного охолодження, яке регулюється, дозволяє зменшити середню кількість окалини до 6,1 кг/т при достатньо рівномірному її розподілі по масі бунту. Це забезпечує технологічність наступної підготовки поверхні з додатковим зниженням втрат на чад металу при травленні.

16 -

Впровадження в виробництво одностадійного охолодження катанки, яке регулюється, і корегування основних технологічних режимів сталедротового переробу на ВАТ "Дніпрометиз" і ВАТ "Сілур" дозволило знизити втрати металу в окалину до 5—6 кг/т; підвищити продуктивність травильного відділення на 12—17%; зменшити неоднорідність механічних властивостей по довжині розкату до 25—ЗО Н/мм2; зменшити обривність при волочінні на 6—8% і за рахунок цього підвищити продуктивність волочильного устаткування на 4—8%. Застосування здвоєного інструменту з раціональною дрібністю деформації знизило його витрати на 15—20%.

.Дослідження, розробка і впровадження удосконаленої технології виготовлення арматурного дроту

Раціональним шляхом зниження маси дротової арматури в залізобетоні є зменшення її перетину при одночасному відповідному збільшенні міцності. В цьому зв’язку доцільним є виготовлення арматурного дроту підвищеної міцності із термозміцненої із прокатного нагріву катанки звичайної якості, що має рівень властивостей міцності, який наближається до вуглецевих і легованих якісних сталей. Разом з тим переробка такої заготовки (катанки) сполучена з рядом труднощів. Тому розроблена раціональна технологія виготовлешм арматурного дроту періодичного профілю підвищеної міцності із низьковуглецевої глибоко охолодженої з прокатного -наїріву катанки. При цьому враховано, що зниження температури прискореного охолодження катанки до 550— 600 °С не тільки підвищує на 15— 25% рівень її властивостей міцності, але і в 2—3 рази зменьшує кількість окалини на ній.

Раціональний режим деформації глибоко охолодженого металу був визначений внаслідок проведення багатофакторного спланованого (по плану ортогонального латинського квадрату 4-го порядку) експерименту. При цьому обраний склад технологічного мастила (мило з 10% фосфогіпсу), що має високу антифрикційну ефективність і захищає метал від корозії в бетоні.

Із урахуванням попереднього матеріалу визначені раціональні режими волочіння із мінімізованою обривністю дроту. . .

Одержані експериментальні дані порівнювали із аналітичними розрахункамі по рівнянню (6) і формулам Е.Зібеля, С.І.Губкіна і І.Л.Перліна. Показано, що відхилення від експериментальних значень розрахованих по залежності (6) величин напруги волочіння складає 8—12%. Інші близькі результати з відхиленням 12,2—21,7% від експериментальних даних дає формула І.Л.Перліна.

На кожному переході при виготовленні арматурного дроту класу В-1 рекомендовано застосувашія здвоєних збірних монолітних волок конструкції М-М. При виготовленні арматурного дрелу класу Врп-1 на проміжних переходах рекомендовано застосування здвоєного інструменту конструкції М-М, а на останньому переході конструкції М-Р.

Промислова перевірка розробленої технології при виготовленні 500т арматурної сталі класу Врп-1 підтвердила його високу ефективність: обривність при волочінні через монолітні волоки була відсутня навіть при У-10 м/с, а знос волок по пропускам був рівномірним.

В зв'язку з високого швидкістю волочіння, незадовільними умовами тепловідводу від вузлів волочильного стану і самого дроту, формуванням великовантажних мотків на готовому розмірі, температура дроту при виході із останньої волоки складає 150— 200 °С. Така температура в мотку великої маси витримується протягом декількох годин. При цьому на процес динамічного старіння металу накладається його статична складова. Тому досліджено вплив умов охолодження дроту перед змотуванням на механічні властивості глибоко охолодженого продеформованого металу.

Для примусового пригнічення процесу статичного старіння застосовано спеціальний обдув повітрям бунту в процесі його формування.

Для армування збірних і монолітних залізобетонних конструкцій найбільше розповсюдження одержав холоднотяпіутий дріт гладкий і періодичного круглого перетину із низьковуглецевої сталі діаметром 3,0—5,0 мм.

Відомо, що із усіх рівновеликих фігур коло володіє властивістю найменшого периметру. У вигляді альтернативи профілю круглого поперечного перетину запропоновано використати профілі квадратного перетину, що мають однакову величину поверхні на одиницю довжини. При цьому показано, що при збереженні анкеруючої спроможності застосування квадратного профілю внаслідок зменшення площі поперечного перетину збільшує загальну витяжку за переходи і довжину готового виробу до 20%. Треба мати на увазі, що зменшення перетину арматурного дроту вимагає збільшення характеристик міцності металу.

Перевірочні розрахунки з використанням залежностей: '

де С - зміст вуглецю в сталі, %, Р - розривне зусилля арматурного дроту, /•* -площа його поперечного перетину,- відносно до круглої і квадратної арматури показали, що необхідно змінити матеріал заготовки: для квадрату 2,40 мм (еквівалент кола 3,0 мм) застосовувати СтЗкп, для квадрату 3,2 мм (еквівалент кола 4,0 мм) -СтЗкп, для квадрату 4,0 мм (еквівалент кола 5,0 мм) - сталь Ст4кп.

Відповідно до розробленої методики розраховані переходи при виготовленні арматурного дроту квадратного перетину. На проміжних переходах запропоновано використати тандем М-М (ці=1,05—1,1; ц2=ц/Ці)> на останньому - тандем М-Р (¡її =1,07; ц2=|і/ці). Переходи відповідають умовам стійкого волочіння (рівняння 16, 17,

авд = 1000 • С + 300; [Н/мм2]

(27)

(28)

р = Яв-рк,

(29)

20, 21), а енергосилові параметри - паспортним характеристикам устаткування. Профіль на валках роликової волоки нарізають відповідно до вимог ГОСТ 6727-80.

При формуванні виступів і западин профілю діється локальна формозміна площі поперечного перетину арматурного дроту. Можна допустити, що обтиск в зоні деформації має місце тільки на дільницях виступу калібру, що формують западини на дроті. Для проведення інженерних розрахунків по визначенню енергосилових параметрів профілювання в роликовій волоці необхідно знати значення коефіцієнту витяжки ц і середнього куту контакту а.

Із геометричних міркувань одержано:

. де с!а - діаметр заготовки, яка входить в калібр; З, Ь, И - крок, ширина і висота виступів. .

З застосуванням інженерних методів розрахунку внаслідок сумісного рішення приблизних рівнянь рівноваги, пластичності і умови тертя, визначено розподіл питомного тиску по довжині зони деформації при прокатці металу в двохроликовій волоці:

- для зони відставання:

Формування профілю на арматурному дроті

(ЗО)

Бсі0-Ь-2Л

(31)

Рт(5-1) К (Чї5' _! Р(о,о + тХб-і);; 5+1 А0 5

(32)

- для зони випередження:

. Ма+і) К ! Р(°,о+тХв+і)::

Рх 6-1 Д, ^ К 5

5

1-

ґ і л®

К

\^н J

-1

+ ст

"и

+ Р

о,а+т

( і > іЛ

. к°;

де р- коефіцієнт Лоде; /;0, А,„ Ах - приведена висота штаби в початковому стані, в нейтральному перетині і поточна по довжині зони деформації відповідно.

При К = ки, ах=а„:

=

Р/тї(5—і) /і„ 5+1 К

(и Л5+1

-1

А

Р(р,о+”0(5-0.

5

(V б -1 ( и ^ А>

и Ч А

Чи Ч и/

(34)

Висота штаби і поздовжня напруга в нейтральному перетині визначені із умови енергонейтральності валків роликової волоки:

£

Б

(35)

Я ^+ №ж=°-

?НОП) РкіОТ)

рішення якого визначає висоту штаби в нейтральному перетині:

Об)

де И\ - приведена висота штаби після протягування;/! - коефіцієнт тертя в цапфах валків роликової волоки.

Після інтегрування рівнянь (32) і (33) по довжині відповідних частин зони ' деформації одержано вислів для повного тиснення металу на ролики при протяжці:

К-ііі кі-н]

5+1 5-1

(3тИн р(сті0 + /и)і аИ х И — И, мі

Л0(5-1) 5 5+1 пн П1 10 _

(37)

(о 5 ‘

X К "0 -К

-

Рст,о(8 + 0+Р”і 5(5+1)

Для перевірки одержаних аналітичних виразів були проведені спеціальні дослідження по експериментальному визначенню сили накатки профілю на арматурний дріт.

В процесі волочіння катанки із сталі марки СтЗкп виготовляли арматурний дріт періодичного профілю діаметром 5,0 мм із насічкою, орієнтованою перпендикулярне осі дроту, і діаметром 4,5 мм із насічкою, розміщеною під кутом 45 ° до вісі дроту. Експеримент планувався по ортогональним латинським квадратам 4-го порядку.

Після обробки експериментальних даних одержані рівняння регресії для сили накатки:

- для дроту з умовним діаметром 4,5 мм, кН:

Р-2,9- 10'3фі(м) ф2(П фз(а„) <р4(ц), (38)

- для дроту з умовним діаметром 5,0 мм, кН:

Р=4,2-10'3ф,(м) <р2(У) Фз(сг») ф4(ц), (39)

де фі - окремі залежності сили накатки від впливу мастила, швидкості, межі міцності і величини витяжки.

При зіставленні розрахункових і експериментальних даних по формулам (37) і (38)— (39) виявлено розходження не більш 10— 15%.

На підставі результатів промислових експериментів по волочінню дослідної партії арматурного дроту можна зробити висновок, що найбільш вузьким місцем в виробництві арматурного дроту періодичного профілю з підвищеною межею міцності є профілювання поверхні арматурного дроту із забезпеченням заданої точності р9змірів і форм на готовому профілі. Тому постала необхідність- в дослідженні особливостей силової взаємодії в валковій групі роликових волок з метою виробітку рекомендацій по вибору конструкції і розмірів робочих і опорних валків і їх взаємного розміщення.

Аналіз теоретичної залежності (37) показав, що зменшення сили накатки профілю і, отже, підвищення точності і якості арматурного дроту можна добитися при зменшенні діаметру робочих роликів. •

Аналіз силової взаємодії в міжвалковій групі роликової волоки показав, що найбільш раціональною схемою розміщення опорних роликів при волочінні буде така, коли кожна із симетричних опорних груп складається із опорних роликів різноманітного діаметру. Це забезпечить можливість використання робочого ролика малого діаметру при підвищеній жорсткості кліті і мінімальних витратах енергії на подолання тертя кочення в опорних групах.

Технологія виготовлення арматурного дроту підвищеної міцності Врп-1 із низьковуглецевої термозміцненої катанки впроваджена на ВАТ "Стальканат"; ВАТ "Дніпрометиз"; ВАТ "Сілур". Внаслідок впровадження підвищена продуктивність травильних відділень на 8—12%; за рахунок використання комплексу заходів по застосуванню нового мастила на основі мильного порошку з додатком фосфогіпсу, здвоєного інструменту із науково-обгрунтованим режимом обтиску, знизили обривність при волочінні на 5—10%, підвищили стійкість волок на 8—15%, збільшили стійкість волочильного устаткування на 5—12%. Впроваджена

гхнологічна інструкція ТІ 283-МТ-12-07-82, регламентуюча технічні вимоги до иробничого процесу виготовлення арматурного дроту підвищеної міцності класу рп-1.

На арматурний дріт у вигляді простих профілів розроблені, узгоджені із (ержбудом України і затверджені технічні умови ТУ У ДП 14-4-427-98 і ТУ У ДП14--429-98.

Дослідження і організація постачання дротової продукції по теоретичній масі

В процесі виконання досліджень в сталедротових цехах була вивчена точність олочіння дроту і відповідність його розмірів встановленим стандартами граничним ідхиленням розмірів перетину; розроблені заходи для досягнення тієї точності, що абезпечує ефективну здачу і відвантажування дроту по теоретичній масі; розроблені іропозиції з організації виробництва і постачанню дроту по теоретичній масі.

Така система постачань стала можливою завдяки впровадженню втоматизованої системи обліку виробництва дроту на кожному волочильному стані з іаступною передачею і узагальненням даних по змінам і бригадам. Облік іиробництва проводиться в метрах, які після цього перераховують в теоретичну масу, їдя чого застосовують нормативи, передбачені спеціальними технологічними нструкціями ТІ 283-МТ-12-10-82 "Виготовлення дроту стального низьковуглецевого легованого, який постачається по теоретичній масі" і ТІ 283-МТ-12-11-82 Організація постачань холоднотягнутого дроту по теоретичній масі". Система юстачань по теоретичній масі впроваджена на ВАТ "Дніпрометиз" і на ВАТ "Сілур", цо дало економію до 1,5% металу в народному господарстві.

ВИСНОВКИ

1. Аналіз науково-технічної літератури і сучасного стану і перспектив розвитку шробництва низьковуглецевого дроту дозволив визначити шляхи рішення актуальної троблеми металозбереження і підвиШсшія стабільності виробництва. Створення математичного забезпечення для розрахунків силової взаємодії і оптимізації режимів золочіння, а також удосконалення його технології на базі нового устаткування.

2. Розроблені математичні моделі волочіння для одинарних осередків деформації га їх раціональних здвоєних комбінацій стосовно різноманітних видів обробки металів тиском (волочіння, протяжка, прокатка, пресування) на єдиній методологічній основі. Конкретизація цих моделей для процесів волочіння і протяжки дозволила на основі оцінки силових взаємодій в зонах формозміни з урахуванням критерію коефіцієнту запасу визначити тягове напруження, тиск металу на інструмент, раціональні величини протинатягу, загальної і одинарної деформацій, а також

відповідні зони стабільності процесу. Зіставлення теоретичних і експериментальних даних виявило їх задовільну збіжність. Нові залежності можливо використовувати в інженерних розрахунках і при розробці алгоритмів, які формалізують технологічний процес. Показано, що застосування здвоєного інструменту енергетично і технологічно доцільно, поширює можливості встановленого устаткування.

3. Для виконання основної технологічної цілі виробничого процесу виготовлення низьковуглецевого дроту заданої якості сформульована послідовність необхідних рішень у вигляді алгоритмів і програм, реалізація яких забезпечує на готовій продукції необхідну точність розмірів і форми, і необхідний комплекс фізико-механічних властивостей. Розроблена топографічна схема виготовлення низьковуглецевого дроту, яка забезпечує його випуск по всім типам і сортаменту, що визначаються ГОСТ 2333-80 і ГОСТ 2771-81. Розроблений комплекс алгоритмів використаний при корегуванні існуючих процесів волочіння на ВАТ "Дніпрометиз", ВАТ "Сілур", ВАТ "Стальканат".

4. Поширені технологічні можливості існуючих прокатних станів із одностадійним прискореним охолодженням шляхом диференційованого охолодженім, яке є регулюємим, по довжині катанки в бунті. Це дозволило знизити втрати металу в окалину до 5—6 кг/т, зменшити нерівномірність її розподілу по масі бунту із 6—19 кг/т до рівня 2,5—6,1 кг/т. В зв'язку з цим впроваджені в виробництво зкореговані режими всіх технологічних процесів, що складають виробничий цикл виготовлення дроту. Для підвищення стабільності і продуктивності процесу волочіння рекомендовано застосовувати середні величини деформації, використати здвосішй інструмент і ефективні спеціалізовані технологічні мастила з конкретним рецептурним складом.

5. Розроблена технологія виготовлення рівновеликого по анкеруючій поверхні і

рівноміцного по розривному зусиллю арматурного дроту квадратного поперечного перетину замість арматурного дроту круглого перетину. При цьому економиться до 20% металу. Технічні вимоги до виробничого процесу виготовлення арматурного дроту викладені в розроблених нормативних документах: ТІ 283-МТ-12-07-82, ТУ У ДП 14-4-427-98, ТУ У ДП 14-4-429-98. .

6. Перехід на виготовлення арматурного дроту підвищеної міцності і точності зумовив опрацювання і впровадження нової кліті роликової волоки підвищеної жорсткості. На конструкцію кліті одержане авторське свідоцтво. Розроблена і впроваджена в виробництво технічна документація по експлуатації і обслуговуванню роликової волоки.

7. На підставі розробленої нормативно - технічної документації впроваджено постачання металовиробів по теоретичній масі, що забезпечило економію до 1,5% металу при-їх використанні в народному господарстві.

8. Загальний реальний річний економічний ефект склав 4,01 млн. крб. в цінах 1989—1991 рр. при частковій участі автора 38% (1,52 млн. крб. нарік).

ПЕРЕЛІК НАУКОВИХ РОБІТ, ЯКІ ВІДОБРАЖУЮТЬ ОСНОВНІ ПОЛОЖЕННЯ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Буравлёв И.Б. Теория и технология прогрессивных процессов изготовления иизкоуглеродистой проволоки. - Днепропетровск: ГНПП "Системные технологии", 1997.-144с.

2. Буравлёв И.Б. Математические модели и алгоритмы комбинированных процессов волочения. - Донецк: Редакционно-издательский отдел, 1995.-57с.

3. Коковихин Ю.И., Пинашина В.А., Буравлев И.Б. Производство низкоуглеродистой проволоки: Учебник,- К., I СДО, 1995.-328с. — Особисто здобувачем написані глави:

Глава IV. "Подготовка поверхности металла к волочению", стр. 59-98 (2,26 друк, арк.).

Глава V. "Интенсификация химических процессов подготовки поверхности' в установках стационарного и непрерывного действия", стр. 107-131 (1,39 друк. арк.).

Глава X. "Испытания, отделка и упаковка проволоки", стр. 305-320 (0,87 друк.

арк.).

Інші підрозділи монографії написані у співавторстві.

4. Коковихин Ю.И., Пинашина В.А., Буравлёв И.Б. Биметаллы и защитные покрытия. Теория и практика.- Днепропетровск: ГНПП "Системные технологии", 1997.170 с. —■ Особисто здобувачем написані глави:

Глава И. "Влшпше способа обработки и технологических факторов па распределение контактных и послойных напряжений", стр. 36-46 (0,58 друк. арк.).

Глава V. "Защитные и специальные металлопокрытия ", стр. 86-160 (4,3 друк, арк.). ■

5. Буравлёв И.Б. Разработка алгоритма расчёта усилия накатки периодического профиля в роликовой волоке //Металлургическая и горнорудная промышленность. -

1997.-№1.-С. 46-47.'

6. Буравлёв И.Б. Исследование силы накатки профиля на арматурную проволоку // Теория и практика металлургии.- 1997,- № 1.- С. 47-48.

7. Коковихин Ю.И., Буравлёв И.Б. Силовые условия волочения в монолитных и роликовых волоках //Металлургическая и горнорудная промышленность.- 1995,- №2.-С. 46;48.

8. Коковихин Ю.И., Буравлёв И.Б. Предельные условия волочения в монолитных и роликовых волоках //Металлургическая и горнорудная промышленность,-1995,-№3,- С.35-37.

В роботах 7 і 8 здобувачем виконані: формулювання проблеми; математичний опис процесу деформування металу в узагальненому осередку деформації; аналітичні викладки та одержання кінцевих формул для розрахунків силових та межових умов

волочіння сталевого дроту в одинарних та здвоєних волоках, а також їх аналіз.

9. Алгоритм расчёта для автоматизированного проектироваїшя количества переделов при волочении низкоуглеродистой проволоки /И.Б.Буравлёв, Ю.И.Коковихин, В.А.Пинашина, П.В.Парадня//Металлургинеская и горнорудная промышленность.-1996.-№4,- С.45-46.

Здобувачем особисто розроблена провідна ідея алгоритму з використанням нових та відомих аналітичних виразів та виконані відповідні розрахунки стосовно процесів грубо-середнього та тонкого волочіння низьковуглецевого дроту.

10. Освоение производства арматурной проволоки повышенной прочности из рядовых углеродистых сталей /Ю.Г.Писарев, И.Б.Буравлёв, А.М.Должанский, Ю.Б.Сигалов//Эффективные технологические процессы метизного производства.- М.: Металлургия.-1984;- С. 26-28.

11. Исследование процесса накатки рифлений при изготовлении холоднотянутой

арматурной проволоки/ А.М.Должанский, Ю.Б.Сигалов, В.Г.Кривобоков, И.Б.Буравлёв, Л.С.Седельникова, И.Т.Бородавкин//Металлургическая и горнорудная промышленность.- 1990. -№4,- С. 36-70. .

12. Влияние контактной стыковой сварки на механические свойства термоупрочненной арматурной проволоки /А.М.Должанский, Ю.Б.Сигалов, В.А.Пирогов, Е.С.Романенко, Ж.А.Дсментьева, И.Б.Буравлёв //Металлургическая и горнорудная промышленность,- 1985. -№2.- С. 44-45.

В роботах 10-12 особисто здобувачем розроблено ідеї та плани експериментальних досліджень, виконано аналіз їх результатів. Він брав участь в проведенні дослідів, освоєнні та впровадженні технології виготовлення термозміцненої сталевої арматури.

13. Коковихин Ю.И., Буравлёв И.Б. Современное состояние и перспективы развития сталепроволочного производства //Металлургическая и горнорудная промышленность,-1993.-№3.- С. 38-41.— Здобувачем здійснені збір, систематизація і аналіз статистичних даних та встановлені тенденції розвитку нідгалузі виробництва металовиробів.

14. Влияние скорости волочения на тяговое напряжение /А.М.Должанский,

А.П.Грудев, Ю.Б.Сигалов, И.Б.Буравлёв, И.Т.Бородавкин//Известия вузов. Черная ме-таллургия.-1991.-№1-С. 47-49.

15. Определение оптимального расхода смазки при сухом волочении /А.М.Должанский, А.П.Грудев, Ю.Б.Сигалов, Ю.Г.Писарев, И.Б.Буравлёв //Сталь.-1985.-№10.- С. 63-65.

16. Установка для механизированной подготовки сухого смазочного материала /А.М.Должанский, А.П.Грудев, . Ю.Б.Сигалов, Ю.Г.Писарев, В.Г.Мшцанин, И.Б.Буравлёв // Бюллетень ЦНИИИ ТЭИ ЧМ.-1985.-№6 (986).- С. 56-57.

17. Проблемы коррозионной защиты стальной проволоки покрытиями из расплава /И.Б.Буравлёв, Ю.И.Коковихин, В.НЛочта, П.В.Парадня//Металлургическая и

горнорудная промышленность.-1993.-№3- С. 41-42.

В роботах 13-17 особисто здобувачем здійснено планування експериментів, визначення ефективності технологічних заходів та аналіз результатів дослідів. Він брав участь у проведенні досліджень, освоєнні раціональних технологій виготовлення продукції та їх впровадженні у виробництво.

18. Добров И.В., Буравлёв И.Б., Гаркави Н.Я. Анализ конструкции роликовых волок для производства арматурной проволоки периодического профиля. (Сообщение 1) /Металлургическая и горнорудная промышленность.-1998.- №2 - С. 67-69.

В статті 18 особисто здобувачем виконаний аналіз силових умов роботи інструменту ролікових волок при волочінні.

19. Пат.8315А Україна, МКВ C21D9/52. Установка для термічного оброблення протяжних виробів /І.Б.Буравльов, С.Г.Грищенко, Л.С.Седельнікова, Г.Г.Євдокимов, В.В.Калегов, В.І.Кулібанов, П.І.Назар, Б.М.Шустов (Україна).-№95125507; Заявл. 27.12.95; Опубл.29.03.96, Бюл. №1,- 3 с.

20. Пат. 8314А Україна, МКВ C21D9/62. Пристрій для безперервного електроконтактного нагріву протяжних виробів / І.Б.Буравльов, С.Г.Грищенко, Л.С.Седельнікова,. Г.Г.Євдокимов, В.В.Калегов, В.І.Кулібанов, П.І.Назар, Б.Е.Натапов, Б.М.Шустов (Україна).- №95125506; Заявл. 27.12.95; 0публ.29.03.96, Бюл.№1.-4с.

21. A.c. 1274787 СССР, МКИ В21СЗ/14. Способ волочения круглой заготовки /Ю.Г.Писарев, В.В.Смаковский, И.Д.Рыбка, А.П.Грудев, А.М.Должанский, Ю.Б.Сигалов, И.Б.Буравлёв (СССР).- №3936113/22-02; Заявлено 18.07.85; 0публ.07.12.86, Бюл. №45. -4с.

22. Пат. 86576 Люксембург, МКИ В21С/С10М. Procede de trefilages successifs d'un fil d'acier (Способ ‘.moroкратного волочения стальной проволоки) /А.П.Грудев,

A.М.Должанский, В.С.Ковалев, Ю.Б.Сигалов, Ю.Г.Писарев, Я.И.Крайник,

Л.С.Седельникова, Н.В.Пукас, И.Б.Буравлёв (СССР).- № 52572; Заявл.10.09.86; 0публ.02.01.87; НКИ 86/В.-5с. .

23. Пат. 3628871 ФРГ, МКИ В21С1/04. Verfahren zum Mehrfachziehen von Stahldraht (Способ волочешя стальной проволоки) / А.П.Грудев, А.М.Должанский,

B.С.Ковалёв, Ю.Б.Сигалов, Ю.Г.Писарев, Я.И.Крайник, Л.С.Седельникова, Н.В.Пукас, И.Б.Буравлёв (СССР).-№Р3628871.3-14; Заявл.26.08.86; Опубл.Ю.ОЗ.88; НКИ В21С1/04.-8с.

24. Пат. 1197442 Италия, МКИ В21С1/04. Procedimento di trafilatura múltipla di un filo d'acciaio (Способ волочения стальной проволоки) /А.П.Грудев, А.М.Должанский, В.С.Ковалев, Ю.Б.Сигалов, Ю.Г.Писарев, Я.И.Крайник, Л.С.Седельникова, Н.В.Пукас, И.Б.Буравлёв (СССР).-№21556; 3аявл.03.09.86; Опубл.ЗО.11.98; НКИ 4В417.-23С.

25. Пат. 462376 Швеция, МКИ В21С1/04. Sätt vid kontinuerlig dragning av stáltrád (Метод многократного волочения стальной проволоки) / А.П.Грудев,

A.М.Должанский, В.С.Ковалев, Ю.Б.Сигалов, Ю.Г.Писарев, Я.И.Крайник, Л.С.Седельникова, Н.В.Пукас, И.Б.Буравлёв (СССР).-№8603512-8; Заявл.20.08.86; 0публ.21.02.88; НКИ JPA 55-64924.-17с.

26. A.c. 1533800 СССР, МКИ В21С1/00. Способ многократного волочения стальной проволоки /А.П.Грудев, А.М.Должанский, В.С.Ковалев, Ю.Б.Сигалов, Ю.Г.Писарев, Я.И.Крайник, Л.С.Седельникова, Н.В.Пукас, И.Б.Буравлёв (СССР). -№3626898/22-02; Заявл. 28.07.83; 0публ.07.01.90, Бюл.№1.-4с.

27. A.c. 1123753 СССР, МКИ В21С9/00. Устройство для подготовки сухой технологической смазки к волочению/ АЛ.Грудев, А.М.Должанский, Ю.Б.Сигалов,

B.В.Молчанов, С.С.Стэба, В.Г.Попадько, В.Г.Мищанин, И.Т.Бородавкин, Ю.Г.Писарев, И.Б.Буравлёв, Г.Б.Муллер, ГЛО.Маклаков, Л.С.Седельникова (СССР).-№3561204/22-02; 3аявл.10.03.83; Опубл.15.11.84, Бюл.№42.-12с.

28. A.c. 1755989 СССР, МКИ В21С9/00. Устройство для подготовки сухой технологической смазки к волочению/ А.М.Должанский, Ю.Б.Сигалов, В.Н.Бураковский, И.Б.Буравлёв, В.Г.Емельянов, В.Н.Меркачев, В.С.Ковалев, А.М.Сергеев, В.Г.Попадько, Н.А.Гребенкж, В.П.Завгородний, Л.Ю .Кузнецова (СССР).-№4875196/27; Заявл. 05.07.90; Опубл.23.08.92, Бюл.№31.-13с.

29. A.c. 1214725 СССР, МКИ С10М171/06. Смазка для сухого волочения металлов/ А.П.Грудев, А.М.Должанский, Ю.Б.Сигалов, Ю.Г.Писарев, И.Б.Буравлёв, Л.С.Седельникова, А.Ф.Малиновский, И.Т.Бородавкин (СССР).-№3833750/23-04; За-янл.02.01.85; Опубл. 28.02.86, Бюл.№8.-5с.

: 30. A.c. 1068516, МКИ C21D9/52. Устройство для отжига проволоки/

В.'П.Колиак, И.ЛЛевченко, А.И.Карнаух, Л.С.Седельникова, И.Б.Буравлёв (СССР).-№ 3450771/22-02; Заявл. 11.06.82; Опубл.23.01.84, Бюл.№3.-3с.

31. A.c. 1058149 СССР, МКИ В21СЗ/06. Клеть роликовой волоки/ И.В.Добров,

В.Н.Морозенко, И.Б.Буравлёв, Ю.А.Ивасенко, Ю.Г.Писарев, Л.С.Седельникова (СССР).-№3421098/22-02; Заявлено 12.04.82; Без опубликования.-8с.

32. A.c. 1103922 СССР, МКИ В21С9/00. Способ подготовки к волочению проволоки для армирования железобетонных конструкций/ А.П.Грудев, А.М.Должанский, Ю.Б.Сигалов, Ю.Г.Писарев, И.Б.Буравлёв, Л.С.Седельникова, В.Н.Морозенко, И.В.Добров (СССР).№3507160/22-2; Заявлено 03.11.82; 0публ.23.07.84, Бюл.№27.-7с.

33. А.с. 1097654 СССР, МКИ С10М7/02. Смазка для холодного волочения проволоки/ А.П.Грудев, А.М.Должанский, Ю.Б.Сигалов, Ю.Г.Писарев, Э.Н.Винник, И.Б.Буравлёв, Л.А.Бсйлинова, Л.С.Седельникова (СССР).-№3 520551/23-04; Заявлено 13.12.82; Опубл. 15.06.84, Бюл. № 22.-5с.

34. A.c. 1193253 СССР, МКИ Е 04 G5/03. Арматурный стержень периодического профиля/ И.В.Добров, В.Н.Морозенко, АЛ.Коцюба, А.М.Должанский,

В.И.Бондаренко, В .А.Пирогов, И.Б.Буравлёв, В.И.Белик, В.А.Сорокин (СССР).-№3773491/29-33; Заявлено 19.07.84; Опубл.23.11.85, Бюл.№43.-2с.

АНОТАЦІЇ

Буравльов І.Б. Розвиток та узагальнення теорії і практики прогресивних процесів волочіння низьковуглецевого дроту. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.03.05 - Процеси та машини обробки тиском. - Донецький державний технічний університет, Донецьк, 1998.

Дисертація присвячена розвитку та узагальненню теорії і практики волочіння з використанням одиничного і подвійного інструменту. В дисертації на спільній методологічній основі розроблені аналітичні моделі деформувати низьковуглецевої сталі та визначені умови стабільного волочіння із застосуванням комбінованого інструмента з різноманітним поєднуванням одиничних осередків деформації, з яких він складається. Експериментально вивчені відповідні умови деформування металу^ Розширені технологічні можливості обладнання при виготовленні і переробці катанки на всіх етапах технологічного циклу, що забезпечує суттєву економію металу та підвищення стабільності технологічних процесів.

Ключові слова; волочіння, катанка, дріт, силові параметри деформації.

Буравлсв И.Б. Развитие и обобщение теории и практики прогрессивных процессов волочения низкоуглеродистой проволоки. - Рукопись.

Диссертация на соискание учёной степени доктора технических наук по специальности 05.03.05.- Процессы и машины обработки давлением. - Донецкий государственный технический университет, Донецк, 1998.

Диссертация посвящена развитию и обобщению теории и практики волочения с применением одинарного и сдвоенного инструмента. В диссертации на единой методологической основе разработаны аналитические модели деформирования низкоуглё-родистой стали и определены условия стабильного волочения с применением комбинированного инструмента при различных сочетаниях единичных очагов деформации, которые его составляют. Экспериментально изучены соответствующие условия деформирования металла. Расширены технологические возможности оборудования при изготовлении и переработке катанки на всех этапах технологического цикла, обеспечивающие существенную экономию металла и повышение стабильности технологических процессов.

Ключевые слова: волочение, катанка, проволока, силовые параметры деформации.

Igor B.Buravliov. The development and generalization of the progressive processes theory and practice of low-carbon wire drawing.- Manuscript.

Thesis for Doctor Academic degree (Engineering) by Speciality 05.03.05.-Processes and Machines of the Pressure Processing.- Donetsk State Technical Univercity, Donetsk,

1998.

The dissertation is devoted to the development and generalization of the drawing theory and practice using of single and double tools. On common methodological basis the analytical models'of low-carbon steel deformation have been designed as well, as the conditions of stable drawing using combine tools with various combinations of single locations of flow which compose them have been defined in the dissertation. The conforming circumstances of the metal deformation have been investigated experimentally. Technological abilities of the equipment during producing and reproducing of wire rod at all stages of the technological cycle, that provides valuable economy of metal and growth of technological processes stability, have been widened.

Key words: drawing, wire rod, wire, power deformation parameters