автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.13, диссертация на тему:Совершенствование процессов деформации непрерывно-литой заготовки в калибрах на основе матричной модели формоизменения с целью повышения качества сортового проката

На правах рукописи:

ЛУЦЕНКО Андрей Николаевич

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ДЕФОРМАЦИИ НЕПРЕРЫВНО-ЛИТОЙ ЗАГОТОВКИ В КАЛИБРАХ НА ОСНОВЕ МАТРИЧНОЙ МОДЕЛИ ФОРМОИЗМЕНЕНИЯ С ЦЕЛЬЮ ПОВЫШЕНИЯ КАЧЕСТВА СОРТОВОГО ПРОКАТА

Специальность 05.02.13 - Машины, агрегаты и процессы металлургического

производства

Специальность 05.16.05 — Обработка металлов давлением

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Череповец - 2006

Работа выполнена в Череповецком государственном университете и ОАО «Северсталь»

Научные руководители: - доктор технических наук, профессор, заслуженный

деятель науки и техники РФ Гярбер Эдуард Александрович.

- доктор технических наук, профессор Тулупов Олег Николаевич

Официальные оппоненты - доктор технических наук

Юсупов Владимир Сабштовяч

- кандидат технических наук Кожевников Александр Вячеславович

Ведущая организация - ОАО «Магнитогорский металлургический комбинат»

Зашита диссертации состоится «27» октября 2006 г. в ]5 часов на заседании диссертационного совета Д 212.297.01 в Череповецком государственном университете по адресу: 162600, г. Череповец, пр. Луначарского, 5.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Череповецкого государственного университета.

Автореферат разослан «22» сентября 2006 г.

Ученый секретарь -диссертационного совета ТЖЕ^ * Никонова Е.Л.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. В современных условиях развитие производства сортового проката определяется, с одной стороны, потребностями экономики России и зарубежных стран, где одним из основных критериев конкурентоспособности продукции является высокое качество, и прежде всего, точность размеров профилей, а с другой стороны, комплексом технологических и производственных возможностей сортопрокатного передела металлургических предприятий. Чтобы расширить эти возможности, металлурги работают над совершенствованием технологии и оборудования.

В соответствии с этим, наряду с вводом в строй новых станов, на металлургических предприятиях реконструируют существующее оборудование, обеспечивая необходимый уровень качества продукции.

Одно из перспективных направлений совершенствования сортопрокатных производств - переход на использование в качестве заготовки непрерывно-литого металла, требующее разработки новых, нетрадиционных калибровок валков и технологических режимов прокатки.

Это объясняется тем, что, наряду с положительными результатами внедрения технологии непрерывного литья сортовых заготовок (экономия металла, рост производительности оборудования), эта технология имеет существенный недостаток: литая заготовка имеет худшую структуру металла, по сравнению с катаной. Чтобы исправить этот недостаток, на сортовых станах, особенно в черновых клетях, увеличивают суммарные обжатия и применяют такие калибровки, которые обеспечивают эффективную пластическую деформацию по всей площади поперечного сечения раската. Однако теория формоизменения непрерывно-литого металла не была детально разработана, а технологические схемы его горячей прокатки основывались в значительной степени на эмпирических данных и производственном опыте.

Это не давало возможности оптимизировать технологию прокатки сортовых профилей из непрерывно-литой заготовки и обеспечить высокое качество продукции сортовых станов.

Выполненный нами анализ различных методов расчета параметров пластической деформации металла при сортовой прокатке показал, что для научно-обоснованного усовершенствования технологии горячей прокатки сортовых профилей из непрерывно-литых заготовок перспективно использовать векторно-матричную модель формоизменения, получившую развитие в трудах ученых магнитогорской научной школы прокатчиков.

Однако ряд аспектов векторно-матричной модели требовал доработки, чтобы с ее помощью можно было достоверно оценивать эффективность и равномерность формоизменения металла в калибрах рабочих клетей.

Учитывая изложенное, целью данной работы являлось совершенствование режимов деформации непрерывно-литой заготовки в калибрах сортовых станов на основе развития матричной модели формоизменения металла.

Указанная цель реализована путем решения следующих задач:

1. Совершенствование структур но-матричной модели формоизменения путем разработки критериев (показателей), характеризующих эффективность и равномерность деформации непрерывно-литой заготовки в калибрах.

2. Адаптация модели к условиям действующих сортовых станов, использование адаптивной модели для анализа и совершенствования промышленных режимов деформирования проката.

Исследование и совершенствование калибровки черновых клетей стана «350» для обеспечения равномерности деформации непрерывно-литых заготовок из качественных сталей.

4. Исследование и определение рациональных режимов деформирования непрерывно-литой заготовки с учетом имеющих место на практике отклонений ее геометрических характеристик от нормативных значений.

5. Разработка методов настройки рабочих клетей сортового стана на основе моделирования с целью обеспечения эффективной эксплуатации усовершенствованных калибровок валков и режимов деформирования.

Научная новизна работы заключается в следующем:

- впервые реализована заложенная в матричной модели возможность совместного использования шаровой и девиаторной составляющих матрицы формоизменения для разработки инженерных критериев оценки калибровок валков и схем деформации;

- разработан интегральный показатель эффективности формоизменения в калибре, использующий характеристику шаровой составляющей и учитывающий особенности формы контура калибра и исходного сечения;

- разработан интегральный показатель неравномерности формоизменения в калибре и в двух смежных калибрах, использующий характеристики девиаторной составляющей и учитывающий особенности формы контуров сечений и калибров;

- в результате исследования формирования параметров микроструктуры и свойств сортовых профилей, прокатанных на стане 350 из непрерывно-литой заготовки, установлены минимально допустимые вытяжки для углеродистых качественных, легированных и шарикоподшипниковых сталей, обеспечивающие получение высококачественных сортовых профилей.

Практическая значимость результатов исследования заключается в

следующем:

- адаптирована к условиям сортопрокатных станов ОАО «Северсталь» матричная модель формоизменения металла в калибрах, позволяющая решать задачи настройки рабочих клетей при изменениях калибровок и технологических параметров;

- с использованием интегральных показателей формоизменения металла разработаны новые калибровки валков черновых клетей, обеспечивающие более равномерное, чем при использовавшихся ранее калибровках, формоизменение при прокатке заготовок из качественных сталей;

- с использованием матричной модели установлено неоднозначное влияние ромбовидности на неравномерность формоизменения металла в различных схемах калибровки черновых клетей; выявлена связь между

неравномерностью формоизменения и положением большой оси ромбовидной заготовки относительно вертикальной оси калибра;

- методом много вариантного моделирования режимов прокатки при различных температурах заготовок из различных марок стали разработаны усовершенствованные режимы (настройки черновых клетей стана «350» ОАО «Северсталь»),

Реализация результатов работы заключается в следующем:

- предложенная калибровка черновых клетей стана «350» успешно внедрена в производство;

- использование новых схем деформации в сортопрокатном цехе ОАО «Северсталь» при переходе на заготовку квадрат 100, перекатанную из непрерывно-литой заготовки квадрат 150, сохранило размерный сортамент станов «250» и «150» и обеспечило требуемые свойства проката из шарикоподшипниковых, конструкционных и легированных марок сталей;

- предложена и осуществлена модернизация оборудования черновых клетей стана «350» для реализации возможностей новой калибровки валков;

- разработаны и внедрены ограничения по допустимой ромбовидности исходной заготовки при прокатке в черновых клетях стана «350»;

- получены настроечные графики, позволившие сформировать перечень рекомендаций по настройке черновых клетей стана в различных технологических ситуациях (при различных температурах и различных марках стали) при использовании новой калибровки.

Апробация работы: основные положения работы изложены и

обсуждены на:

1. 4-й Международной научно-технической конференции «Прогрессивные процессы и оборудование метахчургического производства» (Череповец,

2003 г.);

2. 5-м Конгрессе прокатчиков (Череповец, 2004 г.);

3. IV-й Международной научно-технической конференции «Информационные технологии в производственных, социальных и экономических процессах» (Череповец, 2004г.);

4. Международной научно-технической конференции «Современные достижения в теории и технологии пластической обработки металлов» (Санкт-Петербург, 2005 г.);

5. VI Конгрессе прокатчиков (Липецк, 2005 г.)

Публикации. Результаты диссертационной работы отражены в 13 публикациях, в том числе в 2-х патентах на изобретения.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав н заключения. Она содержит 111 с. машинописного текста, 31 рис., Ц табл. и список литературы из 122 наименований и 2 приложений.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В первой главе проанализированы проблемы производства качественного сортового проката из непрерывно-литой заготовки, известные математические модели, методы решения задач калибровки валков и оценки эффективности технологических процессов, на основе чего определены направления совершенствования теории и технологии производства данного вида продукции.

На основании анализа отечественных и зарубежных публикаций показано, что для получения качественного проката из непрерывно-литой сортовой заготовки (НЛСЗ) необходимо решить ряд проблем, из которых главные: определение минимально необходимого суммарного обжатия и обеспечение равномерности деформации по сечению раската. От решения этих проблем зависят макроструктура и механические свойства готового проката, их соответствие требованиям стандартов. Ограничения в использовании малых степеней обжатий связаны с тем, что НЛСЗ может иметь дефекты макроструктуры: осевую физико-химическую неоднородность, осевую ликвацию, ликвационный квадрат, рассредоточенную ликвацию, ликвационные полоски и трещины, точечную неоднородность и крупные неметаллические включения.

Суммарное обжатие должно быть таким, чтобы в готовом прокате указанные дефекты были исключены. Обзор ряда исследований показал, что разные авторы рекомендуют различные степени суммарной вытяжки: от 2,7 до 14. Уточнение этих рекомендаций является актуальной задачей сортопрокатного производства.

Помимо суммарного обжатия, рядом авторов отмечено существенное влияние неравномерности деформации по сечению раската на обеспечение заданных механических свойств, однако четкие научно-обоснованные рекомендации по этому вопросу в литературе отсутствовали.

Для достоверного определения необходимых параметров технологии прокатки сортового металла из НЛСЗ нужны адекватные методы моделирования калибровок валков и режимов деформации.

Анализ работ, посвященных методам моделирования процессов деформации в калибрах и инженерным методам расчета калибровок валков, показал, что с точки зрения задач, связанных с прокаткой НЛСЗ, большинство подходов обладают либо сложным математическим аппаратом, либо не отражают особенностей процесса, а известные инженерные методики весьма приблизительны.

Из проведенного анализа сделан вывод, что наиболее рациональным методом решения практических задач моделирования и совершенствования режимов деформации непрерывно-литой заготовки в калибрах сортового стана является векторно-матричное моделирование формоизменения металла, поскольку оно позволяет описывать нетиповые элементы калибра и их влияние на степень деформации, а также находить технологические резервы процессов прокатки.

Учитывая это, в 1-й главе сделан краткий обзор исследований и разработок векторно-матричного метода моделирования режимов сортовой прокатки и калибровки валков, в результате определены направления совершенствования этого метода для эффективного управления формоизменением и равномерностью деформации при прокатке непрерывно-литой заготовки.

Векторно-матричный подход предполагает описание процесса прокатки в непрерывных группах набором состояний охватывающих состояние

профиля от исходного (¡=0) до конечного О^п), и связанных между собой матрицами технологических изменений [И](=|..„, [И,] [И2] [И,] [И*,] [Ив]

[Ао]=>=>[А!]=>=>......=>=>[А^]=>=>......=>=>[АП]. (1)

При таком подходе схема математической модели формоизменения будет выглядеть следующим образом (Ь; - матрицы, характеризующие параметры профиля между клетями; М; - матрицы формоизменения в клетях):

[М,2] [М17] [М18] [М21]

[Ьц]=>[Ь,2]=>......^[Ь|7]=>=>=>[Ь|8]=> =>[Ь21]. (2)

Сечения раската в калибрах представляют множеством векторов (одномерных матриц) п-мерного пространства (принимая во внимание

взаимную симметрию секторов калибра, для простых профилей описывают только всего сечения при количестве базисных радиус векторов п=10, как это показано на рис. 1.

Рис. 1. Способ описания сечения с помощью векторов а - сеченне до деформации раската Ь - сечение после деформации раската

Формоизменение в каждом из калибров описывается матричным уравнением, отражающим удлинение (укорочение) каждого радиус-вектора при формоизменении:

[Ь] = [А]х[а],

или

(3)

V "Ъ,/а, "а,"

ь3 Ъ2/аг а3

X

.V Ь|П/а(П_

Оценка особенностей формоизменения, в частности, неравномерности его распределения по длине и ширине очага деформации может быть сделана на основе разложения матрицы формоизменения на шаровую и девиаторную составляющие. С помощью девиатора в работах О.Н. Тулупова предложено оценивать неравномерность формоизменения при деформировании металла в калибрах не только качественно, но и количественно. Сравнивая компоненты матрицы формоизменения, описывающие форму очага деформации по его длине, можно оценивать неравномерность формоизменения в продольном направлении. Такой подход позволяет сравнивать между собой по степени

неравномерности различные типы калибров и схемы калибровок. Однако в указанных работах не предложены инженерные методы оценки неравномерности деформации в различных схемах калибровок и критерии, позволяющие в удобной форме оценить эту неравномерность в действующих калибровках. Кроме того, не в полной мере исследованы возможности совместного использования шаровой и девиаторной составляющих матрицы формоизменения для анализа процессов деформации в калибрах.

Особый интерес в векторно-матричном методе представляет использование норм и метрик - количественных характеристик, позволяющих оценивать результаты операций над сечениями раската как над элементами конечномерного пространства. Норма, определенная как абсолютная величина вектора, - это интегральная характеристика величины профиля, а метрика, введенная на рассматриваемом нормированном пространстве, характеризует расстояние между его элементами, например между векторами, описывающими входящее в калибр сечение и выходящее из него; по физическому смыслу метрика адекватна работе, затраченной на формоизменение. Предложен способ оценки технологичности формоизменения в калибровках. Для сравнения технологичности формоизменения при прокатке с любыми, в том числе неодинаковыми, начальными и конечными сечениями, используется критерий технологичности формоизменения. Вместе с тем, такой критерий неприменим для оценки технологичности (эффективности) отдельных калибров, что важно для инженерного анализа и совершенствования процессов деформации в калибрах. Кроме того, в публикациях разработчиков метода не приведено описания методики адаптации модели формоизменения в калибрах и настройки клетей к конкретным сортовым станам.

Поэтому, взяв за основу векторно-матричный поход к моделированию процессов сортовой прокатки, в настоящей работе поставлена задача его усовершенствования и создания математической модели, позволяющей исследовать и улучшать калибровку валков действующих сортовых станов на примере станов ОАО «Северсталь».

п

Вторая глава посвящена доработке и усовершенствованию векторно-матричной модели формоизменения сортового проката для решения задачи повышения эффективности деформации профилей, получаемых из непрерывно-литой заготовки.

Автором впервые реализована заложенная в матричной модели возможность совместного использования шаровой и девиаторной составляющих матрицы формоизменения для разработки инженерных критериев оценки калибровок валков и схем деформации.

Разработан интегральный показатель эффективности формоизменения в вытяжном калибре. Задача этого показателя состоит в том, чтобы соотнести шаровую часть матрицы формоизменения, определяющую полезное формоизменение (вытяжку), ко всему матричному оператору, характеризующему суммарное формоизменение а—»Ь в данном калибре. Более понятными эти действия становятся при их графической интерпретации. На рис. 2 схематично в виде двухмерных векторов на плоскости представлены многомерные векторы, характеризующие форму и размеры исходного сечения и калибра.

Разность норм (абсолютных величин) векторов || а || и |{ Б || (рис. 2, а) характеризует вытяжку в калибре, т.е. полезное формоизменение без учета изменения формы поперечного сечения раската. Расстояние между векторами или метрика р(а,Ь) (рис. 2, а) характеризует суммарное формоизменение в калибре, следовательно, интегральный показатель (или коэффициент) эффективности формоизменения можно выразить следующим соотношением:

Кнэф ~" - - • ^

р(а,Ь)

При малой величине этого соотношения, т.е. при относительно малой шаровой части оператора формоизменения (малая вытяжка, большое уширение) эффективность такого формоизменения в вытяжном калибре низка (рис. 2.16), а при большой величине этого соотношения эффективность высока (рис. 2.1 в).

Рис.2, К определению интегрального коэффициента эффективности формоизменения в вытяжном калибре

а) составляющие интегрального критерия эффективности;

б) формоизменение с низкой эффективностью;

в) формоизменение с высокой эффективностью.

Переходя к многомерному векторному пространству, расчетную формулу интегрального коэффициента эффективности формоизменения металла в вытяжном калибре можно представить в виде:

КИЭф = 0 при равенстве величин векторов а и Ь , то есть при отсутствии шаровой составляющей матрицы формоизменения; Киэф=1 в случае, когда формоизменение направлено только на вытяжку, т.е., когда матрица формоизменения состоит только из шаровой части. Следовательно, коэффициент Киэф имеет область существования: 0< Киэф ^ ' •

Разработан также интегральный показатель неравномерности формоизменения в калибре и в двух смежных качибрах, использующий характеристики девиаторной составляющей и учитывающий особенности формы контуров сечений и калибров.

Рассматривая на основе выражения (3) (-ю компоненту матрицы формоизменения в калибре представляющую собой удлинение (укорочение) /-го радиус-вектора при разбиении калибра на п радиус-векторов, неравномерность формоизменения в данном локальном участке калибра можно охарактеризовать величиной

(5)

где а;, Ь; - текущие компоненты векторов а и Б.

п

Кш - Л,-

(6)

п

п

где —— - среднее значение для всех п величин Х-,, п

Тогда величина

г=\

П

будет

представлять

собой

среднеквадратическое отклонение величин для калибра в целом. Чем больше эта величина, тем ббльшей неравномерностью характеризуется формоизменение по контуру рассматриваемого калибра.

Исходя из указанного представления, в качестве интегрального показателя неравномерности формоизменения в одном калибре предложено использовать следующее выражение:

кпнф. =0 + 4)

(7)

где ц=1/п - отражает поправку, связанную с дискретностью описания контура.

По аналогии с выражением (7), основа которого заложена в работах О.Н.Тулупова, в данной работе был предложен интегральный показатель неравномерности формоизменения в двух смежных качибрах путем рассмотрения двух последовательных матриц формоизменения, имеющих диагональный вид:

кпнф. = 0 + я)

(8)

где индекс ]=1 показывает очередность калибров в системе (значение ] определяет компоненты матрицы для второго смежного калибра, значение определяет компоненты матрицы для первого смежного калибра).

Величина Кинф интегрально определяет неравномерность формоизменения металла в калибрах с учетом особенностей формы и размеров калибров и исходных сечений.

Матричная модель процесса прокатки, позволяющая решать задачи настройки клетей стана при изменениях калибровок и технологических параметров, адаптирована к условиям сортопрокатных станов ОАО «Северсталь», созданы соответствующие цифровые базы данных.

Достоверность разработанных критериев подтверждена результатами сравнения с расчетными данными, полученными по другим методикам, и с практическими данными других исследователей.

В третьей главе рассмотрены вопросы исследования и совершенствования калибровки черновых клетей стана «350» при прокатке непрерывно-литой заготовки

В результате исследования с применением матричных показателей Киэф и КИНф формирования параметров микроструктуры и свойств сортовых профилей, прокатанных на стане «350» из непрерывно-литой заготовки, были определены минимально допустимые вытяжки для углеродистых качественных, легированных и шарикоподшипниковых сталей, обеспечивающие получение высококачественных сортовых профилей. Это позволило уточнить сортамент профилей, прокатываемых на станах «350», «250» и «150», в зависимости от химического состава и назначения готового проката (рис.3). В результате установлено, что некоторые профили ответственного назначения не могут быть получены из непрерывно-литой квадратной заготовки 100x100 мм, используемой на станах «150» и «250», из-за недостаточной степени вытяжки. Для прокатки этих профилей предложено использовать катаную заготовку, получаемую при прокатке непрерывно-литой заготовки 150x150 мм в черновой группе клетей стана «350».

12000

■Углеродистые, рчцовые, обы»юоо и юго качества

Углеродистые,

кснструм+юннье, низнопегарсваннье

Пеорованньв, металпоиэсд

'Г^ужшные, шарииоподштоикоеые

100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200

Сторонй

Рис. 3 Зависимость максимально допустимой площади сортового профиля от стороны квадрата непрерывнолитой заготовки

Была предложена калибровка валков черновой группы стана «350» для получения катаной (передельной) заготовки 100x100 мм (схема «ромб-квадрат») с применением кантовок на 45° перед первым и на 90л перед вторым калибрами. Преимуществом этой калибровки является возможность получения квадрата 125 мм после 3-го прохода (перекатная заготовка для производства некоторых видов профилей). Однако эта калибровка по условиям загрузки четвертой клети оказалась применимой только для рядовых и малоуглеродистых сталей из-за недостаточной мощности и жесткости этой клети.

С целью дальнейшего совершенствования технологической схемы прокатки на стане «350» из непрерывно-литой заготовки 150х 150 мм квадратной катаной заготовки 100x100 мм из качественных и трудн од сформируемых сталей была разработана калибровка валков по схеме «ромб-квадрат» с кантовкой на 45° перед первой клетью и на 90° перед второй и четвертой клетями, представленная на рис. 4.

Квадрат 150

I

167

Кантовка

Кантовка 90*

»

Квадрат 100

Рис. 4 .Схема калибровки валков при получении квадрата 100 мм для качественных марок сталей

Сочетания формы контуров калибров подобраны в ней с учетом минимизации значений Кинф во всех клетях.

Для данной калибровки были получены значения критерия неравномерности формоизменения в каждом калибре (Кцнф1- 0,12; Кццф2-0,15; Кинфз= 0,04; Кцнфд- 0,10; Кинф<;= 0,06), а также в каждой паре калибров (Кинф 12— 0,30; Кинф2.1— 0,15; Кцнф-м- 0,10; Кинф-4?- 0,17).

Внедрение указанной калибровки позволило получать в черновой группе стана «350» катаную заготовку квадрат 100 мм, обеспечило сохранение сортамента стана и предоставило возможности расширения его за счет более качественных марок сталей.

Дополнительное усовершенствование предложенной калибровки было проведено путем изменения элементов контура первого калибра. Для повышения надежности захвата и стабильности процесса прокатки было предложено в первом проходе вести прокатку с коэффициентом вытяжки 1,15 -1.22 в ромбическом калибре, каждая сторона которого выполнена двумя отрезками ломаной линии, причем отрезок, примыкающий к вертикальной оси калибра, имеет длину 0,15-0,30 стороны ромба и расположен под прямым углом к сопряженному с ним отрезку соседней стороны. В этом случае обжатия во втором проходе в ромбическом калибре следует вести с коэффициентом вытяжки 1,05-1,10, после чего заготовку обжимать в квадратном калибре, как и при прежней технологии. На разработанную схему прокатки с использованием нового калибра получен патент РФ.

Сравнение значений Кинф для пар калибров (рис. 5) показало, что изменение калибровки для качественных сталей и дополнительное изменение элементов контура первого чернового калибра позволили обеспечить величину Кинф в пределах 0,14. ..0,23 для всех проходов.

Таким образом, применение предложенного интегрального критерия неравномерности формоизменения позволило целенаправленно усовершенствовать калибровку валков черновых клетей стана «350» для всего сортамента стана.

□ Калибровка для рядовых сталей ■ Калибровка для качественных сталей □Для кач. сталей с новым ромбом

Рис. 5. Неравномерность формоизменения для пар калибров черновой группы по критерию Кинф для разработанных вариантов калибровки валков

Выполненные исследования формирования структуры и свойств проката из углеродистых качественных и низколегированных; легированных, канатных; шарикоподшипниковых, конструкционных легированных марок сталей позволили установить, что при заданной точности геометрических размеров суммарные вытяжки 7, 11 и 15 и предложенные системы калибров как с традиционными, так и с нетиповыми элементами контура обеспечивают получение на стане «350» заданной микроструктуры и свойств сортовых профилей.

Четвертая глава посвящена разработке и исследованию рациональных режимов деформирования непрерывно-литой заготовки, с учетом ее ромбовидности.

Согласно стандарту ОАО «Северсталь» СТП 105-ЭС-114-04, ромбовидность (разность диагоналей) заготовки квадрат 150 должна быть не более 4,2 мм, а заготовки квадрат 100 не более 3 мм. Фактически же разность диагоналей на заготовках, поступающих в сортопрокатный цех, составляла 12 мм и более. Наличие значительной разницы диагоналей поперечного сечения заготовки приводило к большому количеству дефектов при прокатке. Выполненный

анализ показал зависимость возникновения таких дефектов, как вкатанная окалина, закат, продольные и поперечные трещины, от ромбовидности исходной заготовки.

С использованием интегрального критерия неравномерности формоизменения был проведен анализ трех вариантов калибровки при различных значениях ромбовидности, в частности, для калибровки, предназначенной для качественных сталей (рис. 6).

1

I

[Ь са»пца1 ш> > Каоовгиддии! ]

Рис. 6 Сравнение неравномерности формоизменения для случаев совпадения и несовпадения плоскостей расположения больших и малых диагоналей заготовки и ромбического калибра (калибровка для качественных сталсй)

Было установлено, что при благоприятном варианте входа заготовки в первый калибр (большая диагональ заготовки соответствует большей диагонали калибра) коэффициент неравномерности с увеличением ромбовидности снижается. В другом крайнем случае (большая диагональ заготовки соответствует меньшей диагонали калибра) коэффициент неравномерности с увеличением ромбовидности увеличивается. Такая неоднозначность показывает, что ромбовидность заготовки должна быть ограничена определенными пределами, при которых обеспечивается допустимый диапазон изменения неравномерности формоизменения.

Для анализа данной ситуации все полученные результаты моделирования были сгруппированы. Это позволило сравнить условия неравномерности для различных значений ромбовидности в различных калибровках при различных условиях входа заготовки в первый калибр.

Оценка эффективности формоизменения при различной ромбовидности проводилась путем расчета величины интегрального коэффициента эффективности Киэф- В результате была обнаружена закономерность, связанная с неоднозначным влиянием ромбовидности на эффективность формоизменения. Результаты расчета К.цэф представлены в таблице.

Таблица

Результаты расчета К.цЭф

Калибровка Значения Кц-*» при ромбовидности, мм

0 1 2 3 4 5 6 | 7 8 | 9 10 | 15 | 20 | 25 | 30

А. Совпадение плоскостей расположения больших и ромбического калиб и малых диагоналей заготовки ра

С измененным ромбом 0,578 0,583 0,587 0,593 0,598 0,604 0,608 0,613 0,619 0,623 0,628 0,655 0,683 0,711 0,741

Старая 0,533 0,539 0,542 0,548 0,554 0,560 0,564 0,570 0,576 0,580 0,586 0,615 0,645 0,676 0,708

Модифицированная 0,685 0,689 0,692 0,697 0,702 0,707 0,710 0,714 0,719 0,722 0,727 0,749 0,770 0,792 0,814

Б. Несовпадение плоскостей расположения больших и малых диагоналей заготовки и ромбического калибра

С измененным ромбом 0.578 0,572 0,569 0.563 0,558 0,553 0,549 0,544 0,538 0,535 0,530 0,506 0,483 0,460 0,437

Старая 0,533 0,527 0,523 0,518 0,512 0,506 0,503 0,497 0,492 0,488 0,483 0,458 0,434 0,411 0,388

Модифицированная 0,685 0,680 0,677 0,672 0,667 0,663 0,660 0,655 0,650 0,647 0,642 0,621 0,600 0,579 0,558

По результатам анализа величин Кинф. Киэф сделан вывод о том, что обеспечение эффективности формоизменения в пределах КИЭф > 0,5 при величине Кинф> не превышающей 0,15, вне зависимости от положения заготовки при входе в калибр, возможно, если ромбовидность поперечного сечения заготовки не превышает 10 мм. На основании этих выводов были разработаны изменения и дополнения к требованиям, предъявляемым к непрерывно-литой сортовой заготовке 150x150 мм, прокатываемой на стане «350» сортопрокатного цеха ОАО «Северсталь».

В пятой главе приведены результаты моделирования режимов прокатки в новых калибровках и разработки на его основе режимов настройки черновых клетей стана «350». При этом, на основе адаптации векторно-матричной модели к особенностям черновых клетей этого стана и его технологическим режимам, к новым калибрам черновых клетей, разработанным с использованием интегральных критериев эффективности и неравномерности формоизменения, была решена задача настройки, состоящая в определении для каждой клети необходимого зазора между валками, обеспечивающего нормальное заполнение калибра.

При помощи многовариантного моделирования режимов прокатки с различными температурами нагрева (пример - рис. 7) и марками стали установлено приоритетное влияние первой, третьей и четвертой клетей на настройку. В результате разработаны настроечные графики (пример - рис. 8) для определения изменения зазоров в черновых клетях стана «350» в зависимости от изменения температуры заготовки и предела текучести стали.

1234 134 123 13

Клети

Рис. 7. Уменьшение величины зазора в различных комбинациях черновых клетей стана 350 при настройке на пониженную температуру заготовки 1090 °С

■20

Рис. 8. Настроечный график для определения изменения зазоров в черновых клетях стана 350 в зависимости от предела текучести стали

Настроечные графики позволили определить такое изменение зазора в каждой клети для определенных значений предела текучести, которое обеспечивает нормальное заполнение калибра, и сформировать перечень рекомендаций по настройке черновых клетей стана при использовании валков с новой калибровкой для различных температур заготовки, в зависимости от марки стали.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Выполнен анализ технологического процесса производства сортового проката из непрерывно-литых заготовок. Установлено, что переход на этот процесс, обладающий экономическими преимуществами перед традиционной технологией прокатки с использованием катаных заготовок, требует усовершенствования калибровок валков и режимов работы сортовых станов, чтобы устранить ухудшение качества сортового проката, связанное с недостатками структуры непрерывно-литых заготовок.

2. На основе анализа методов моделирования калибровок валков и режимов сортовой прокатки сделан вывод о том, что совершенствование калибровок валков и технологии прокатки сортовых профилей из непрерывно-литых заготовок наиболее эффективно может быть осуществлено на основе векторно-матричной модели формоизменения металла, при ее соответствующей доработке.

3. Выполнена доработка векторно-матричной модели формоизменения металла и калибровки валков: используя шаровую и девиаторную составляющие матрицы формоизменения, впервые предложены и реализованы для анализа процесса сортовой прокатки интегральные показатели неравномерности и эффективности формоизменения, учитывающие особенности формы контуров калибров и сечений раската. Достоверность разработанных критериев подтверждена результатами сравнения с расчетными данными по другим методиками и практическими данными других исследователей.

4. Путем адаптации к условиям сортопрокатных станов ОАО «Северсталь» создана рабочая матричная модель калибровки сортовых профилей, позволяющая применять предложенные показатели для анализа схем калибровок, решать задачи настройки рабочих клетей и совершенствования технологических параметров. Созданы соответствующие цифровые базы данных.

5. Разработаны новые варианты калибровки валков черновой группы клетей средиесортного стана «350», обеспечивающие производство в этих клетях качественного подката для мелкосортных станов «250» и «150». Для внедрения новых калибровок осуществлена модернизация оборудования черновых клетей стана «350». В результате в сортопрокатном цехе ОАО «Северсталь» реализован процесс прокатки из непрерывно-литых заготовок профилей как из рядовых, так и из качественных сталей.

6. С использованием векторно-матричной модели и предложенных новых интегральных критериев выявлено неоднозначное влияние ромбовидности заготовки на неравномерность формоизменения.

Установлено, что обеспечение заданных значений эффективности и равномерности формоизменения по контуру калибра возможно, если ромбовидность поперечного сечения заготовки 150x150 мм не превышает 10 мм.

7. Выполнено многовариантное моделирование режимов прокатки с использованием разработанных калибровок при различных температурах непрерывно-литой заготовки и различных значениях предела текучести стали. Определены клети черновой группы стана «350», оказывающие приоритетное влияние на настройку. Разработан настроечный график для определения величин зазоров между валками в черновых клетях в зависимости от температуры заготовки и марочного сортамента сталей.

8. Внедрение результатов работы в производство в сортопрокатном цехе ОАО «Северсталь» обеспечило получение в 2003-2005 г.г. высокого качества сортовых профилей при переводе более 50% сортамента цеха на прокатку из непрерывно-литой заготовки, за счет чего получен годовой экономический эффект в сумме более 6 млн. рублей.

Основное содержание диссертации опубликовано в работах:

1. А.Н, Луценко, В,А. Монид, А.И. Трайно, А.А.Травников, В.В.Никифоров, А.И. Виноградов, «Способ производства сортовых профилей» патент РФ №2243834 опубл.2005.01.10; В21В1/46.

2. А.Н. Луценко, В.А. Монид, А.И. Трайно, Э.А. Гарбер, А.И. Виноградов «Расширение возможностей технологии прокатки сортовых профилей из непрерывно-литой заготовки» Материалы 4-ой международной научно-технической конференции «Прогрессивные процессы и оборудование металлургического производства» Череповец: ЧГУ, 2003. с.172-176.

3. А.Н. Луценко, В.А. Монид, В.В. Никифоров, А.И. Трайно, Ю.Н.Горбунов «Способ прокатки заготовки» патент РФ № 2231402, опубл.2004.06.27; В21В1/02

4. Луценко А.Н., Тулупов О.Н., Виноградов А.И., Монид В.А. Повышение качества сортовых профилей, прокатываемых из непрерывно-литой

заготовки, на основе векторно-матричной модели формоизменения металла // «Производство проката». - 2006. - №8. С.23-28.

5. Луценко А.Н., Монид В.А,, Гарбер Э.А., Трайно А.И. Технологические особенности производства сортового проката из непрерывнолитых заготовок // Производство проката. - 2005. - №1. С.11-13.

6. Луценко А.Н., Монид В.А., Гарбер Э.А., Виноградов А.И., Трайно А.И. Режимы деформации непрерывнолитой заготовки при производстве сортового проката из нерядовых сталей / Труды пятого конгресса прокатчиков Москва: 2004 стр. 197-200.

7. Луценко А.Н., А.И.Виноградов, Тулупов О.Н. Разработка векторно-матричной модели формоизменения металла при сортовой прокатке непрерывнолитой заготовки// Вестник ЧГУ.- 2004№2(7)с.176-180

8. Тулупов О.Н., Луценко А.Н., Виноградов А,И., Монид В.А., Трайно А.И. Применение векторно-матричной модели формоизменения металла при сортовой прокатке непрерывнолитой заготовки // Материалы IV международной научно-технической конференции «Информационные технологии в производственных, социальных и экономических процессах» ИНФОТЕХ-2004 Череповец: ЧГУ, 2005. с.47-51.

9. Луценко А.Н., Монид В.А., Гарбер Э.А., Виноградов А.И., Трайно АИ. Режимы деформации непрерывнолитой заготовки при производстве сортового проката из нерядовых сталей // «Черная металлургия» Бюллетень научно- технической и экономической информации №2 2004, стр 59-62.

Ю.Луценко А.Н., Виноградов А.И., Гарбер Э.А., Трайно А.И., Монид В.А, Никифоров В.В. Совершенствование технологии сортовой прокатки при переходе на непрерывнолитую заготовку // «Черная металлургия» Бюллетень научно- технической и экономической информации №2 2003, стр 31-33.

11.Луценко А.Н., Виноградов А.И., Тулупов О.Н., Трайно А.И., Монид В.А. Комплексная математическая модель сквозной технологии получения высококачественного калиброванного проката и проволоки // Труды международной научно-технической конференции «Современные достижения в теории и технологии пластической обработки металлов»

посвященной 90-летию В.ССмирнова, Спб, СпбГПУ, 20-22сентября 2005, стр. 31-34.

12.Луценко А.Н., Виноградов А.И., Тулупов О.Н., Трайно А.И., Монид В.А., Моллер А.Б. Разработка сквозной технологии получения высококачественного калиброванного и проволоки из непрерывнолитой заготовки // Труды шестого конгресса прокатчиков Москва: 2005 (Липецк, 18-21 октября 2005г) стр. 481-483

13.Луценко А.Н., Монид В.А., Тулупов О.Н., Трайно А.И. Развитие векторной модели формоизменения металла при сортовой прокатке применительно к сортопрокатному цеху ОАО «Северсталь» // Производство проката. - 2006. - К« 6. СЛ1-16.

Подписано к печати 21.09.06 г. Тир. 100. Усл. печ. л. 1. Формат 60х84'Л$. Зак.сГ<Р4~. ГОУ ВПО «Череповецкий государственный университет» 162600 г. Череповец, пр. Луначарского, 5-

Введение.

1 .Анализ современных подходов к моделированию и реализации процессов сортовой прокатки из непрерывно-литой заготовки.

1.1 .Тенденции производства качественного сортового проката и использования непрерывно-литой заготовки.

1.2. Проблемы производства качественного сортового проката из непрерывно-литой заготовки.

1.2.1 .Перспективы производства сортового проката из непрерывно-литой сортовой заготовки.

1.2.2. Современные тенденции использования непрерывно-литой заготовки.

1.2.3. Пути совершенствования технологии производства сортового проката изНЛСЗ.

1.3. Известные методы моделирования формоизменения, расчета и совершенствования калибровки валков при сортовой прокатке.

1.3.1. Основные подходы к аналитическому моделированию формоизменения металла

1.3.2. Известные методы описания параметров формоизменения при прокатке в калибрах.

1.3.3. Основные известные методы расчета калибровки валков.

1.3.4 Принципы матричного подхода к моделированию технологических схем производства сортового проката.

1.4.Цели и задачи исследования.

2. Развитие матричной модели для совершенствования процессов формоизменения металла при прокатке сортовых профилей из непрерывнолитой заготовки.

2.1. Постановка задачи.

2.2. Разработка интегрального матричного показателя эффективности формоизменения в калибрах.

2.3. Разработка интегрального матричного показателя неравномерности формоизменения в калибрах.

2.4. Адаптация существующих элементов матричной модели к условиям сортовых станов ОАО «Северсталь».

2.5. Оценка достоверности разработанных элементов модели.

2.6. Выводы по главе 2.

3. Исследование и совершенствование калибровки валков черновых клетей стана 350 при прокатке непрерывно-литой заготовки.

3.1. Анализ технологических режимов деформации непрерывно-литой заготовки и калибровки валков черновых клетей.

3.2. Исследование и совершенствование калибровки валков черновых клетей.

3.3. Изменение элементов калибровки черновых клетей с целью снижения неравномерности формоизменения для труднодеформируемого сортамента.

3.4. Промышленное использование усовершенствованных калибровок . 73 3.5. Выводы по главе 3.

4. Разработка и исследование рациональных режимов деформирования непрерывно-литой заготовки, с учетом ее ромбовидности.

4.1. Проблема ромбовидности поперечного сечения непрерывно-литой заготовки. Моделирование ромбовидности при помощи матричного подхода.

4.2. Оценка интегральной неравномерности формоизменения при различной ромбовидности поперечного сечения непрерывно-литой заготовки.

4.3. Оценка интегральной эффективности формоизменения при различной ромбовидности поперечного сечения непрерывно-литой заготовки.

4.4. Выводы по главе 4.

5. Разработка и исследование режимов настройки черновых клетей среднесортного стана.

5.1. Постановка задачи.

5.2. Определение рациональных режимов настройки черновых клетей стана

350 при различных температурах заготовки.

5.3. Определение рациональных режимов настройки черновых клетей стана 350 при прокатке различных марок стали.

5.4. Выводы по главе 5.

Актуальность работы. В современных условиях развитие производства сортового проката определяется, с одной стороны, потребностями экономики России и зарубежных стран, где одним из основных критериев конкурентоспособности продукции является высокое качество, и прежде всего, точность размеров профилей, а с другой стороны, комплексом технологических и производственных возможностей сортопрокатного передела металлургических предприятий. Чтобы расширить эти возможности, металлурги работают над совершенствованием технологии и оборудования.

В соответствии с этим, наряду с вводом в строй новых станов, на металлургических предприятиях реконструируют существующее оборудование, обеспечивая необходимый уровень качества продукции.

Одно из перспективных направлений совершенствования сортопрокатных производств - переход на использование в качестве заготовки непрерывно-литого металла, требующее разработки новых, нетрадиционных калибровок валков и технологических режимов прокатки.

Это объясняется тем, что, наряду с положительными результатами внедрения технологии непрерывного литья сортовых заготовок (экономия металла, рост производительности оборудования), эта технология имеет существенный недостаток: литая заготовка имеет худшую структуру металла, по сравнению с катаной. Чтобы исправить этот недостаток, на сортовых станах, особенно в черновых клетях, увеличивают суммарные обжатия и применяют такие калибровки, которые обеспечивают эффективную пластическую деформацию по всей площади поперечного сечения раската. Однако теория формоизменения непрерывно-литого металла не была детально разработана, а технологические схемы его горячей прокатки основывались в значительной степени на эмпирических данных и производственном опыте.

Это не давало возможности оптимизировать технологию прокатки сортовых профилей из непрерывно-литой заготовки и обеспечить высокое качество продукции сортовых станов.

Выполненный нами анализ различных методов расчета параметров пластической деформации металла при сортовой прокатке показал, что для научно-обоснованного усовершенствования технологии горячей прокатки сортовых профилей из непрерывно-литых заготовок перспективно использовать векторно-матричную модель формоизменения, получившую развитие в трудах ученых магнитогорской научной школы прокатчиков.

Однако ряд аспектов векторно-матричной модели требовал доработки, чтобы с ее помощью можно было достоверно оценивать эффективность и равномерность формоизменения металла в калибрах рабочих клетей.

Учитывая изложенное, целью данной работы являлось совершенствование режимов деформации непрерывно-литой заготовки в калибрах сортовых станов на основе развития матричной модели формоизменения металла.

Указанная цель реализована путем решения следующих задач:

1. Совершенствование структурно-матричной модели формоизменения путем разработки критериев (показателей), характеризующих эффективность и равномерность деформации непрерывно-литой заготовки в калибрах.

2. Адаптация модели к условиям действующих сортовых станов, использование адаптивной модели для анализа и совершенствования промышленных режимов деформирования проката.

3. Исследование и совершенствование калибровки черновых клетей стана «350» для обеспечения равномерности деформации непрерывно-литых заготовок из качественных сталей.

4. Исследование и определение рациональных режимов деформирования непрерывно-литой заготовки с учетом имеющих место на практике отклонений ее геометрических характеристик от нормативных значений.

5. Разработка методов настройки рабочих клетей сортового стана на основе моделирования с целью обеспечения эффективной эксплуатации усовершенствованных калибровок валков и режимов деформирования.

Научная новизна работы заключается в следующем:

- впервые реализована заложенная в матричной модели возможность совместного использования шаровой и девиаторной составляющих матрицы формоизменения для разработки инженерных критериев оценки калибровок валков и схем деформации;

- разработан интегральный показатель эффективности формоизменения в калибре, использующий характеристику шаровой составляющей и учитывающий особенности формы контура калибра и исходного сечения;

- разработан интегральный показатель неравномерности формоизменения в калибре и в двух смежных калибрах, использующий характеристики девиаторной составляющей и учитывающий особенности формы контуров сечений и калибров;

- в результате исследования формирования параметров микроструктуры и свойств сортовых профилей, прокатанных на стане 350 из непрерывно-литой заготовки, установлены минимально допустимые вытяжки для углеродистых качественных, легированных и шарикоподшипниковых сталей, обеспечивающие получение высококачественных сортовых профилей.

Практическая значимость результатов исследования заключается в следующем:

- адаптирована к условиям сортопрокатных станов ОАО «Северсталь» матричная модель формоизменения металла в калибрах, позволяющая решать задачи настройки рабочих клетей при изменениях калибровок и технологических параметров;

- с использованием интегральных показателей формоизменения металла разработаны новые калибровки валков черновых клетей, обеспечивающие более равномерное, чем при использовавшихся ранее калибровках, формоизменение при прокатке заготовок из качественных сталей;

- с использованием матричной модели установлено неоднозначное влияние ромбовидности на неравномерность формоизменения металла в различных схемах калибровки черновых клетей; выявлена связь между неравномерностью формоизменения и положением большой оси ромбовидной заготовки относительно вертикальной оси калибра;

- методом многовариантного моделирования режимов прокатки при различных температурах заготовок из различных марок стали разработаны усовершенствованные режимы настройки черновых клетей стана «350» ОАО «Северсталь».

Реализация результатов работы заключается в следующем:

- предложенная калибровка черновых клетей стана «350» успешно внедрена в производство;

- использование новых схем деформации в сортопрокатном цехе ОАО «Северсталь» при переходе на заготовку квадрат 100, перекатанную из непрерывно-литой заготовки квадрат 150, сохранило размерный сортамент станов «250» и «150» и обеспечило требуемые свойства проката из шарикоподшипниковых, конструкционных и легированных марок сталей;

- предложена и осуществлена модернизация оборудования черновых клетей стана «350» для реализации возможностей новой калибровки валков;

- разработаны и внедрены ограничения по допустимой ромбовидности исходной заготовки при прокатке в черновых клетях стана «350»;

- получены настроечные графики, позволившие сформировать перечень рекомендаций по настройке черновых клетей стана в различных технологических ситуациях (при различных температурах и различных марках стали) при использовании новой калибровки.

Апробация работы: основные положения работы изложены и обсуждены на:

1. 4-й Международной научно-технической конференции «Прогрессивные процессы и оборудование металлургического производства» (Череповец, 2003 г.);

2. 5-м Конгрессе прокатчиков (Череповец, 2004 г.);

3. IV-й Международной научно-технической конференции «Информационные технологии в производственных, согщалъных и экономических процессах» (Череповец, 2004г.);

4. Международной научно-технической конференции «Современные достижения в теории и технологии пластической обработки металлов» (Санкт-Петербург, 2005 г.);

5. VI Конгрессе прокатчиков (Липецк, 2005 г.)

Публикации. Результаты диссертационной работы отражены в 13 публикациях, в том числе в 2-х патентах на изобретения.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав и заключения.

5.4. Выводы по главе 5

1. Используя структурно-матричную модель калибровки, разработаны режимы настройки черновых клетей стана 350 на прокатку с новой калибровкой валков.

2. При помощи многовариантного моделирования режимов прокатки с различными температурами заготовки установлено приоритетное влияние клетей 1,3 и 4 на настройку и разработан настроечный график для определения изменения зазоров в черновых клетях стана 350 в зависимости от изменения температуры заготовки.

3. На основании моделирования режимов прокатки при различных значениях предела текучести стали установлено аналогичное приоритетное влияние клетей 1,3 и 4 на настройку и разработан настроечный график для определения изменения зазоров в черновых клетях стана 350 в зависимости от изменения предела текучести стали в горячем состоянии.

4. Разработанные настроечные графики позволили сформировать перечень рекомендаций по настройке черновых клетей стана при использовании валков с новой калибровкой (для различных температур и заготовки, в зависимости от марки стали).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Выполнен анализ технологического процесса производства сортового проката из непрерывно-литых заготовок. Установлено, что переход на этот процесс, обладающий экономическими преимуществами перед традиционной технологией прокатки с использованием катаных заготовок, требует усовершенствования калибровок валков и режимов работы сортовых станов, чтобы устранить ухудшение качества сортового проката, связанное с недостатками структуры непрерывно-литых заготовок.

2. На основе анализа методов моделирования калибровок валков и режимов сортовой прокатки сделан вывод о том, что совершенствование калибровок валков и технологии прокатки сортовых профилей из непрерывно-литых заготовок наиболее эффективно может быть осуществлено на основе векторно-матричной модели формоизменения металла, при ее соответствующей доработке.

3. Выполнена доработка векторно-матричной модели формоизменения металла и калибровки валков: используя шаровую и девиаторную составляющие матрицы формоизменения, впервые предложены и реализованы для анализа процесса сортовой прокатки показатели интегральной неравномерности и интегральной эффективности формоизменения, учитывающие особенности формы контуров калибров и сечений раската. Достоверность разработанных критериев подтверждена результатами сравнения с расчетными данными по другим методиками и практическими данными других исследователей.

4. Путем адаптации к условиям сортопрокатных станов ОАО «Северсталь» создана рабочая матричная модель калибровки сортовых профилей, позволяющая применять предложенные показатели для анализа схем калибровок, решать задачи настройки рабочих клетей и совершенствования технологических параметров. Созданы соответствующие цифровые базы данных.

5. Разработаны новые варианты калибровки валков черновой группы клетей среднесортного стана «350», обеспечивающие производство в этих клетях качественного подката для мелкосортных станов «250» и «150». Для внедрения новых калибровок осуществлена модернизация оборудования черновых клетей стана «350». В результате в сортопрокатном цехе ОАО «Северсталь» реализован процесс прокатки из непрерывно-литых заготовок профилей как из рядовых, так и из качественных сталей.

6. С использованием векторно-матричной модели и предложенных новых интегральных критериев выявлено неоднозначное влияние ромбовидности заготовки на неравномерность формоизменения. Установлено, что обеспечение заданных значений эффективности и равномерности формоизменения по контуру калибра возможно, если ромбовидность поперечного сечения заготовки 150x150 мм не превышает 10 мм.

7. Выполнено многовариантное моделирование режимов прокатки с использованием разработанных калибровок при различных температурах непрерывно-литой заготовки и различных значениях предела текучести стали. Определены клети черновой группы стана 350, оказывающие приоритетное влияние на настройку. Разработан настроечный график для определения величин зазоров между валками в черновых клетях в зависимости от температуры заготовки и марочного сортамента сталей.

8. Внедрение результатов работы [131] в производство в сортопрокатном цехе ОАО «Северсталь» обеспечило получение в 2003-2005 г.г. высокого качества сортовых профилей при переводе более 50% сортамента цеха на прокатку из непрерывно-литой заготовки.

1. Труды первого конгресса прокатчиков (Магнитогорск, 23-27 октября 1995 г.) / Междунар. Союз прокат. М.: АО «Черметинформация, 1996. 239 с.

2. Труды второго конгресса прокатчиков (Череповец, 27-30 октября 1997 г.) / Междунар. Союз прокат. М.: АО «Черметинформация», 1998. 412 с.

3. Труды четвертого конгресса прокатчиков (Магнитогорск, 19-22 октября 2001 г.) / Междунар. Союз прокат. М.: ОАО «Черметинформация», 2002. 608 с.

4. Труды пятого конгресса прокатчиков (Череповец, 22-25 октября 2003 г.) / Междунар. Союз прокат. Том. 1. М.: ОАО «Черметинформация», 2004. 576 с.

5. Рациональные пути модернизации и технического перевооружения металлургических предприятий средней мощности / А.А.Минаев, Ю.В.Коновалов, Ю.В.Оробцев и др. // Производство проката. 1998. № 2.

6. Чумаков С.М. Прокатное производство ОАО «Северсталь» // Труды второго конгресса прокатчиков (Череповец, 27-30 октября 1997 г.) / Междунар. Союз прокат. М.: АО «Черметинформация», 1998.

7. Кугушин А.А. Направления развития производства и технологии сортового проката в России. / Металлург -1998 №. 4 - с. 34-35.

8. Кан Ю.Н., Кугушин А.А. Труды второго конгресса прокатчиков. / Москва 1998-с. 303-304.

9. Кугушин А.А. Перспективы развития производства проката из непрерывнолитого металла. / Черная металлургия: Бюл. ин-та «Черметинформация». М., 1999. Выс. 3-4. С. 27-32.

10. Ю.Кугушин А.А. Перспективы развития производства проката из непрерывнолитого металла. / Черная металлургия: Бюл. ин-та «Черметинформация». М., 1999. Выс. 5-6. С. 10-17.

11. П.Паршин В.М., Катомин Б.Н. Анализ состояния и основные направления развития непрерывной разливки стали. / Сталь. -1991.-№1. -С.50-54.

12. Блюм Ф., Хуберт Р., Кристов X. Управление процессом отжига в колпаковых печах. / Черные металлы. 1992. №11. С. 61.

13. Строительство металлургических предприятий и агентств в мире. Обзор./ Черные металлы. 1992. №6. С. 69-73.

14. Афонин С.З., Шнееров Я.А., Шалимов А.Г. Повышение эффективности работы цехов с мощными электропечами. / Сталь. 1992. №1. С. 36-41.

15. Плазменная резка повышенного качества. // Steel Times -1992.-220, №3, -122,- Англ. РЖ Металлургия. 15Д. Прокатное и волочильное производство. 1992. №10. 10Д108.

16. Фирма SMS Schloemann Siemag AG поставит стан, прокатывающий блюмы и заготовки. / Iron and Steel Eng. -1990. -67, №12. -с 80. -Англ. РЖ Металлургия. 15Д. Прокатное и волочильное производство. 1992. №3. ЗД133.

17. Строительство металлургических предприятий. Обзор. /Черные металлы. 1993. №2. С. 47.

18. Поставка блюминга и заготовочного стана для южнокорейской фирмы «К1А Steel» // MPT: Met. Plant and technol. -1990. 13.,№6. -C88. -Англ. РЖ Металлургия. 15Д. Прокатное и волочильное производство. 1991. №9. 9Д108.

19. Курагин О.В., Шкирмов А.П., Долбитов О.Б. Производство подшипниковой стали в Японии. / Черная металлургия: Бюл. ин-та «Чернетинформация». М., 1991. Выс. 3. С.19.

20. Быков В.А., Соколов П.Б., Макаров Ю.Д. Варианты реконструкции универсально-балочного стана НТМК при использовании непрерывнолитой заготовки. / Сталь. 1994. №8. С. 45.

21. Дудник Ю.В., Бойко А.Г. Производство проката из непрерывнолитого металла ОЭМК. / Сталь. 1994. №7. С. 41.

22. Погончеков В.А., Зубрев О.И., Колосов А.Ф. Опыт эксплуатации MHJI3 на металлургическом заводе «Серп и молот». / Сталь. 1994. №11. С. 31.

23. Новости металлургии по странам и регионам. Обзор. / Черные металлы. Март, 1995. С. 6.

24. Мелкосортно-проволочный стан для Кореи. // Металлургия. -1993. -60, №2. -с. 38. -Англ. РЖ Металлургия. 15Д. Прокатное и волочильное производство. 1995. №2. 2Д12.

25. Новости металлургии по странам и регионам. Обзор. / Черные металлы. Август-Сентябрь, 1995. С. 7.

26. Новости металлургии по странам и регионам. Обзор. / Черные металлы. Февраль, 1997. С. 3-4.

27. Новости металлургии по странам и регионам. Обзор. / Черные металлы. Июнь, 1996. С. 6-8.

28. Перевалов Н.Н., Филимонов М.А. Современные тенденции развития непрерывной разливки, связанные с приближением сечения литых заготовок к сечению готового проката. Черная металлургия: Бюл. ин-та «Чернетинформация». М., 1996. Выс. 3. С. 26.

29. Кан Ю.В., Кугушин А.А. Проблемы производства сортового прката из непрерывнолитых заготовок. / Черная металлургия: Бюл. ин-та «Чернетинформация». М., 1998. Выс. 7-8. С. 8.

30. Применение технологии прямой прокатки при производстве сортового проката на мини-заводах/ Новости черной металлургии за рубежом. 1998. №3. С. 66-70.

31. Буркин С.П., Коршунов В.К. Шахпазов Е.Х. Минимизация потребляемой мощности при производстве стального проката на литейно-деформационных модулях. / Сталь. 1996. №7. С. 31-33.

32. Danieli News. № 143-144. 2005

33. Афанасьев С.И., Нестеров С.Д. Производство сортового проката из непрерывнолитой заготовки с применением высоких обжатий / Сталь. -1996.- №10. -С.39.

34. Никитин Г.С. Ресурсосберегающая технология производства катанки и массовых изделий из высоколегированных сталей / Производство проката. 1999. -№3. -С. 22-26.

35. Шумаков A.M., Ахметзянов Ф.М., Кулеша В.А и др. Эффективность замены мартеновского производства электросталеплавильным. / Сталь. 1998. №6. С. 22-23.

36. Зб.Чигринов A.M., Паршин В.М., Чигринов М.Г. и др. Опыт непрерывной разливки на горизонтальных машинах в сортовом производстве. / Сталь.-1998.-№6.- С.14-17.

37. Кан Ю.Е., Лейтес А.В. Состояние и пути развития непрерывной разливки стали на сортовые заготовки / Сталь. -1994,- №9. -С.22-24.

38. Либерман А.Л., Дубровин И.В. и др. Минимальное обжатие непрерывнолитых заготовок для получения качественного проката / Металлург. -1993. -№4. С. 31-34.

39. Рубцов Ю.Т., Некрасов Н.А. Возможность прокатки сортовых профилей из непрерывнолитой заготовки на стане 450 / Черная металлургия: Бюл. ин-та «Чернетинформация». М., 1992. Выс. 6. С. 2223.

40. Сторожев М.В., Попов Е.Д. Теория обработки металлов давлением. М.: Машиностроение, 1971. 424 с.

41. Смирнов В.К., Шилов В.А., Литвинов К.И. Деформации и усилия в калибрах простой формы. М.: Металлургия, 1982. 144 с.

42. Колмогоров В. Л. Напряжения, деформации, разрушение. М.: Металлургия, 1970. 230 с.

43. Пластичность и разрушение / Колмогоров В.Л., Богатов А.А., Мигачев Б.А. и др. М.: Металлургия, 1977. 333 с.

44. Поздеев А.А., Трусов Г.В., Няшин Ю.И. Большие упруго-пластические деформации. М.: Наука, 1986. 230 с.

45. Колмогоров В.JI. Механика обработки металлов давлением. М.: Металлургия, 1968. 684 с.

46. Аркулис Г.Э., Дорогобид В.Г. Теория пластичности. М.: Металлургия, 1987.352 с.

47. Смирнов В.К., Шилов В.А., Литвинов К.И. Деформации и усилия в калибрах простой формы. М.: Металлургия, 1982. 144 с.

48. Гун Г.Я. Теоретические основы обработки металлов давлением. М.: Машиностроение, 1980. 450 с.

49. Смирнов B.C. Теория обработки металлов давлением. Л.: ЛПИ, 1965. 228 с.

50. Теория обработки металлов давлением / И.Я.Тарновский, А.А.Поздеев, О.А.Ганаго и др. М.: Металлургиздат, 1963. 668 с.

51. Пластическое формоизменение металлов / Г.Я.Гун, П.И.Полухин, В.П.Полухин и др. М.: Металлургия, 1968. 413 с.

52. Целиков А.И., Никитин Г.С., Рокотян С.Е. Теория продольной прокатки. М.: Металлургия, 1986. 320 с.

53. Теория прокатки: Справочник / А.И.Целиков, А.Д.Томленов, В.И.Зюзин и др. М.: Металлургия, 1982. 335 с.

54. Тарновский И.Я. Формоизменения при пластической обработке металлов. М.: Металлургиздат, 1954. 532 с.

55. Надаи А. Пластичность и разрушения твердых тел. Т.1: Пер с англ. / Под ред. Г.С.Шапиро. М.: ИНЛ, 1954. 647 с.

56. Соколовский В.В. Теория пластичности. М.: Высшая школа, 1965. с. 608

57. Чекмарев А.П. Клименко П.Л. Экспериментальное исследование распределения удельных давлений на контактной поверхности при прокатке в калибрах // Обработка металлов давлением: Сб. статей ДМетИ. Харьков: Металлургиздат, 1960. Вып. 39. С. 30-52.

58. Динник А.А. Инженерные методы расчета давления металла на валки при прокатке в калибрах // Обработка металлов давлением: Сб. статей; Под ред. А.П.Чекмарева / ДметИ. М.: Металлургия, 1965. Вып. 49. С. 87-103.

59. Выдрин В.Н. Динамика прокатных станов. М.: Металлургиздат, 1960. 256 с.

60. Выдрин В.Н., Федосеенко А.С., Крайнов В.И. Процесс непрерывной прокатки. М.: Металлургия, 1970. 456 с.

61. Investigation of hot rolling using 3D finite element simulation/ J.Coupu, J.L.Raulin. Modelling of Metal Rolling Processes 3. Conference Papers. IOM, Chameleon Press Ltd, London, 1999. P. 82-89.

62. A.Kainz, G.Finstermann A new eulerian-lagrangian hibrid finite element method for numerical simulation of stationary rolling processes. Modelling of Metal Rolling Processes 3. Conference Papers. IOM, Chameleon Press Ltd, London, 1999. P. 104-114.

63. Metal flow satellite-mill rolling of U-shaped and H-shaped wires/ H.Utsunomiya, Y.Sayto, H.Matsuzawa. Modelling of Metal Rolling Processes 3. Conference Papers. IOM, Chameleon Press Ltd, London, 1999. P. 190-197.

64. Finite element modeling of shape rolling of complex shaped parts a steady state approach / T.H.Kim, H.J.Kim, S.M.Hwang. Modelling of Metal Rolling Processes 3. Conference Papers. IOM, Chameleon Press Ltd, London, 1999. P. 98-103.

65. Тулупов C.A., Чумаченко E.H., Машкова H.H. Об одном алгоритме приближенного анализа объемного течения металла при прокатке // Известия вузов. Черная металлургия. 1994. № 11. С. 26-27.

66. Моделирование процесса прокатки в калибрах / Е.Н.Чумаченко, Н.Н.Машкова, В.А.Чередников и др. // Известия вузов. Черная металлургия. 1996. № 11. С. 37-42.

67. Применение конечно-элементного анализа к процессу прокатки в калибрах / Е.Н.Чумаченко, Н.Н.Машкова, С.А.Тулупов и др. // Вестник машиностроения. 1998. № 3. С. 556-563.

68. Тулупов С.А., Заверюха В.Н. Матричный способ представления профилей и формоизменения металла в процессах обработки металлов давлением // Известия вузов. Черная металлургия. 1989. № 9. С. 62-65.

69. Тулупов С. А. Матричный способ представления процесса формоизменения металла при прокатке в калибрах простой формы.

70. Сообщение 1 // Известия вузов. Черная металлургия. 1989. № 12. С. 6365.

71. Тулупов С.А. Матричный способ представления процесса формоизменения металла при прокатке в калибрах простой формы. Сообщение 2 // Известия вузов. Черная металлургия. 1990. № 2. С. 4850.

72. Тулупов С. А., Бачурин Г.Ф., Тулупов О.Н. Определение местоположения свободной поверхности металла в калибре на базе матричного описания формоизменения / Магнитогорск, горно-металлургич. ин-т. Магнитогорск, 1988. Деп. в ин-те Черметинформация № ЗД-4204

73. Тулупов С.А. Разработка моделей и алгоритмов расчета формоизменения при сортовой прокатке с целью проектирования новых и совершенствования действующих калибровок: Дис. . д-ра техн. наук / МИСиС М., 1995. 369 с.

74. Тулупов О.Н., Тулупов С.А., Рашников В.Ф. Матричные модели в оценке эффективности калибровки валков. М. МДП: -1996. -82 с.

75. Адаптивные матричные модели настройки сортовых станов/ Тулупов О.Н., Рашников В.Ф., Тулупов С.А., Евтеев Е.А. -Магнитогорск: МиниТип.-1997.-92 с.

76. Стабильность формоизменения при прокатке стальной и сталемедной катанки/ Рашников С.Ф., Тулупов О.Н., Логинов В.Г. и др. -Магнитогорск: МиниТип. -1998. -106с.

77. Тулупов О.Н. Структурно-матричные модели для повышения эффективности процессов сортовой прокатки. -Магнитогорск. МГТУ:-2002 г., 224 с.

78. Площадь контакта при сортовой прокатке в калибрах с четырьмя валками / В.Н.Выдрин, Л.А.Барков, А.В.Соловьев и др. // Теория и технология прокатки. 1970. Ч.З. Вып. 67. С. 60-66

79. Коковихин Ю.И., Несмеев Ю.А. Расчет четырехвалковой системы круг-квадрат // Известия вузов.Черная металлургия. 1973. № 5. С. 6872.

80. Коковихин Ю.И., Поляков М.Г., Несмеев Ю.А. Расчет геометрии четырехвалковых калибров: Учебное пособие. Магнитогорск, 1975. 88 с.

81. Чекмарев А.П., Борисенко Г.П., Горбанев А.А. Уширение при прокатке металла в 3-хвалковых калибрах // Известия вузов. Черная металлургия. 1972. № 11. С. 80-83.

82. Бояршинов М.И, Поляков М.Г., Пацекин П.П. Применение многовалковых калибров при обработке металлов давлением // Обработка металлов давлением. Свердловск: Металлургиздат, 1962. С. 5-21.

83. Поляков М.Г. Деформация металла в многовалковых калибрах: Дис. . д-ра техн. наук. Магнитогорск, 1970. 248 с.

84. Соловьев А.В., Выдрин В.Н., Барков JI.A. Закономерности изменения вытяжки вдоль очага деформации при прокатке в 4-хвалковых калибрах // Теория и технология прокатки. Ч.З. Вып.67. Магнитогорск, 1970. С.76-84.

85. Выдрин В.Н., Барков JI.A., Соловьев А.В. Геометрия прокатки в многовалковых калибрах // Известия вузов. Черная металлургия. 1970. № 6. С. 87-94.

86. Площади контакта в трехвалковых калибрах / Л.А.Барков, А.В.Соловьев, Е.А.Горячев и др. // Теория и технология прокатки. Вып. 76. Челябинск, 1971. С. 97-99.

87. Методика расчета площади контакта металла с валками при горячей калибровке круглой стали в блоке трехвалковых клетей / Г.А.Гладков, С.Т.Сергеев, С.В.Калинович, М.А.Зайков // Теория прокатки. М.: Металлургия, 1975. С. 424-428.

88. Никифоров Б.А., Мустафин Ф.Т. Зависимости для определения параметров калибровки при прокатке в многовалковых калибрах с незаполнением // Теория и практика производства метизов. Вып.7. Магнитогорск, 1974. С. 34-46.

89. Прокатка малопластичных металлов с многосторонним обжатием / Л.А.Барков, В.Н.Выдрин, В.В.Пастухов и др. Челябинск: Металлургия, Челябинское отд., 1988. 304 с.

90. Берковский B.C., Жадан В.Т., Шишко В.Б. Аналитическое описание формы калибров // Тр. ин-та / Мое. ин-т стали и сплавов. 1979. Вып. 118. С. 13-18.

91. Жадан В.Т., Берковский B.C., Брюхов А.И. Математическая модель процесса формоизменения при прокатке сортовых профилей // Известия вузов. Черная металлургия. 1978. № 11. С. 25-27.

92. Берковский B.C. Аналитическая характеристика формы калибра и геометрические параметры очага деформации // Пластическая деформация сталей и сплавов: Сб. науч. тр. / МИСиС. М., 1996. С. 8489.

93. Евтеев Е.А. Совершенствование технологии прокатки катанки с использованием адаптивных моделей: Дис. . канд. техн. наук. Магнитогорск, 1999.

94. Мельцер В.В., Пышенков И. А. Матричный метод расчета профилирования валков станов кварто / Известия вузов. Черная металлургия. 1965. № 10. С. 94-100.

95. Суяров Д.И., Горбунов Ю.А. Физико-механические основы расчетов параметров пластической обработки металлов. Красноярск: Изд-во Краснояр. ун-та, 1984. 247 с.

96. Бахтинов Б.П., Штернов М.М. Калибровка прокатных валков. М.: Металлургиздат, 1953.

97. Вусатовски 3. Основы прокатки: Пер. с нем. М.: Металлургия, 1967. 582 с.

98. Мутьев М.С. Калибровка черновых валков. М.: Металлургия, 1964. 191с.

99. Рвачев B.JI. Теория R-функций и некоторые ее приложения. Киев: Наукова думка, 1982. 534 с.

100. Прогноз уширения при прокатке с использованием математического аппарата R- функций / Я.Е.Бейгельзимер, Г.М.Шульгин, В.А.Нечепоренко и др. // Производство проката. 2000. № 4. С. 2-6.

101. Сопротивление пластической деформации металлов и сплавов / П.И.Полухин, Г.Я.Гун, А.М.Галкин // М.: Металлургия, 1976. 488 с.

102. Пластическое формоизменение металлов / Гун Г.Я., Полухин И.И., Полухин В.П. и др. М.: Металлургия, 1968. 413 с.

103. Слукин Е.Ю., Шилов В.А. Моделирование формы калибров в системах автоматизированного проектирования технологии сортовой прокатки // Известия вузов. Черная металлургия. 1991. № 4. С. 37-39.

104. Слукин Е.Ю., Шилов В. А. Алгоритм и программа автоматизированного построения калибра произвольной формы // Известия вузов. Черная металлургия. 1991. № 6. С. 36-38.

105. Рождественский Ю.В., Ляхов А.Л. Общая методика расчета площади контакта раската с прокатными валками // Известия вузов. Черная металлургия. 1995. № 3. С. 31-33.

106. Осадчий В.А., Жадан В.Т., Михайлов А.И. Аналитическое описание формы калибра и металла // Теория и технология деформации металлов: Сб. науч. тр. /МИСиС. М.: Металлургия, 1988. С. 62-68.

107. Писаренко Ф.А., Яковченко А.В., Литвиненко А.Ю. Описание единой аналитической функцией поверхности очага деформации при прокатке сложных фасонных профилей // Известия АН СССР. Металлы. 1979. № 3. С. 103-109.

108. Аналитическое описание контуров калибров произвольной формы / B.C. Медведев, В.Я .Шлиомовичус, Е.Н. Бут, К.В. Любимый // Совершенствование технологии производства сортового проката и гнутых профилей: Сб. науч. тр. Харьков, 1989. С. 53-55.

109. Смирнов B.C., Богоявленский К.И., Павлов Н.Н. Калибровка прокатных валков по методу соответственной полосы. М.: Металлургиздат, 1953. 328 с.

110. Врацкий М.В. Калибровка подготовительных линий. М.: Металлургиздат, 1941. 346 с.

111. Синельников Ю.И. Определение контактной площади при прокатке в простых и фасонных калибрах // Известия вузов. Черная металлургия. 1969. № 4. С. 80-87.

112. Синельников Ю.И. Теория расчета параметров очага деформации методом статистических моментов // Известия вузов. Черная металлургия. 1976. № 4. С. 120-123.

113. Диомидов Б.Б., Литовченко Н.В. Технология прокатного производства. М.: Металлургия, 1979. 488 с.

114. Литовченко Н.В., Диомидов Б.Б., Курдюмова В.А. Калибровка валков сортовых станов. М.: Металлургия, 1963. 638 с.

115. Минкин А.В. Расчет систем вытяжных калибров. М.: Металлургия, 1989. 368 с.

116. Смирнов В.К., Шилов В. А., Инатович Ю.В. Калибровка прокатных валков. М.: Металлургия, 1987. 368 с.

117. Смирнов В.К., Шилов В.А., Литвинов К.И. Деформации и усилия в калибрах простой формы. М.: Металлургия, 1982. 144 с.

118. Шилов В.А., Смирнов В.К., Инатович Ю.В. САПР "Сортовая прокатка" и опыт ее использования // Прокатное производство. М.: Инт «Черметинформация», 1988. Вып. 4. 21 с.

119. Тулупов С.А. Разработка математической модели формоизменения металла в вытяжных калибрах на базе векторно-матричного способа представления процесса // Краевые задачи: Межвуз. сб. научн. трудов. Пермь, 1988.

120. Эффективность деформации сортовых профилей / С.А.Тулупов, Г.С.Гун, В.Д.Онискив и др. М.: Металлургия, 1990. 280 с.

121. А.Н. Луценко, В.А. Монид, А.И. Трайно, А.А.Травников, В.В.Никифоров, А.И. Виноградов, «Способ производства сортовых профилей» патент РФ № 2243834 опубл.2005.01.10; В21В1/46.

122. А.Н. Луценко, В.А. Монид, В.В. Никифоров, А.И. Трайно, Ю.Н.Горбунов «Способ прокатки заготовки» патент РФ № 2231402, опубл.2004.06.27; В21В1/02

123. Луценко А.Н., Тулупов О.Н., Виноградов А.И., Монид В.А. Повышение качества сортовых профилей, прокатываемых изнепрерывно-литой заготовки, на основе векторно-матричной модели формоизменения металла // «Производство проката». 2006. - №8. С.23-28.

124. Луценко А.Н., Монид В.А., Гарбер Э.А., Трайно А.И. Технологические особенности производства сортового проката из непрерывнолитых заготовок // Производство проката. 2005. - №1. С.11-13.

125. Луценко А.Н., Монид В.А., Гарбер Э.А., Виноградов А.И., Трайно А.И. Режимы деформации непрерывнолитой заготовки при производстве сортового проката из нерядовых сталей / Труды пятого конгресса прокатчиков Москва: 2004 стр. 197-200.

126. Луценко А.Н., А.И.Виноградов,Тулупов О.Н. Разработка векторно-матричной модели формоизменения металла при сортовой прокатке непрерывнолитой заготовки // Вестник ЧТУ 2004 №2 (7) с.176-180