автореферат диссертации по обработке конструкционных материалов в машиностроении, 05.03.05, диссертация на тему:Совершенствование технологических режимов и конструктивных параметров оборудования агрегатов для протяжной термо-деформационной обработки тонких холоднокатаных лент из цветных металлов и сплавов

РГ8 ОД краматорский индустриальной институт

!гп пропах рукописи Экземпляр

титгчренко Александр Ивзнорич УДК 621.771.23.016.3:621.785.3

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГМЧЕСЖЖ РЕЖИМОВ К КОНСТРУКТИВНЫХ ПАРАМЕТРОВ ОБОРУДОВАНИЯ АГРЕГАТОВ ДЛЯ ПРОТЯЖНОЙ ТЕШ)-ДЕФОРМАЦИОННОЙ ОБРАБОТКИ ТОНКИХ ХОЛОДНОКАТАНЫХ ЛЕНТ ИЗ ЦВЕТНЫХ МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ

05.йЗ.05 - Процессы и машины обработки давлением

05.04.04 - Машины и агрегчти металлургического

производства

Автореферат

диссертации на соискание .ученой степени кандидата технических наук.

Краматорск - Г993 г.

Работа выполнена в Украинском научно-исследовательском инсти металлургического машиностроения. Научный руководитель - кандидат технических наук,

1грофзссор Дунаевский В.И.

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Ищенко A.A. (Мариупольский металлургический институт); кандидат технических наук, доцент Мамчиц Е.К. (Днепропетровский металлургический институт).

Ведущее предприятие:

металлургический комбинат "Запорожсталь", г.Запорожье.

Защита состоится "12" мая 1993 года в 10 часов на засед специализированного совета Д068.01.01 в Краматорском индустриал институте по адресу: 343 916, г.Краматорск, Донецкая область, Шкадинова, 76, индустриальный институт, зал заседаний.

С диссертацией мокло ознакомиться в библиотеке Краматорс: индустриального института.

Автореферат разослан " & " 1993 года.

Ученый секретарь специализированного совета Д068.01.01. кандидат технических наук, доцент

А.В.Сатонин

0ВП1ЛЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность теми. Решение задач по расширению сортамента и улучшению качества холоднокатаных лент неразрывно связано с широ-• ким техническим перевооружением металлургических предприятий на основе совершенстьоюния действующих и промышленного освоения новых технологий и оборудования.

Применительно к производству полосового проката одной из основных технологических операций является термическая обработка, во многом определяющая уровень и степень стабильности механических свойств и, как следствие, степень стабильности геометрических характеристик: плоскостность, состояние поверхности и другие показатели качества.

В настоящее время наряду с садочными способами, применяемыми для термической обработки тонких холоднокатаных лент и полос, все более широкое применение находят протяжные процессы, обладающие рядом известных преимуществ и обеспечивающие повышение технико-экономических показателей всего прокатного передела.

Исследования, проведенные в УКРНИ1ШЕГАЛЛУРГМАШе, показали перспективность и экономическую эффективность использования в процессах протяжной термической обработки термоконтактного способа воздействия применительно к лентам из цветных металлов и сплавов толщиной 0,2-1,0 мм. Вместе с тем термическая обработка более тонких лент показала, что интенсивное термическое воздействие может при определенных условиях вызывать значительные деформации, которые приводят к ухудшению показателей плоскостности вследствие появления напряжений, определяемых как силовыми, так и температурными факторами.

В настоящее время процессы контактного теплообмена изучены достаточно полно с точки зрения инженерных методов определения тем-пературно-силовых параметров и разработки принципиальных основ, необходимых для создания механического оборудования.

В то же время такие вопроси, как проектирование технологий контатной термической обработки, обеспечение требуемой плоскостности, особенно при обработке тонких и тончайших лент, а также вопроси рационального проектирования контактного теплообменного инструмента являются неизученными, или изученными недостаточно полно. Отмеченное существенно сникает технико-экономические показатели данного процесса и не позволяет в полкой мере реализовать широкий спектр его возможностей, а :>то, в свою очередь, делает актуальным проведение дальнейших всесторонних исследований процесса протяжной термической обработки с применением контактного теплообмена.

Цель роботы. Основной цель» работы является разработка методик

и рекомендация по проектированию технологических режимов, а конструктивных параметров механического оборудования, обеспе* щих повышение технико-экономических показателей промышленной { зации процесса протяжной тормо-деформационной обработки тонки лоднокатаных лент из цветных металлов и сплавов на их основе.

Общая методика выполнения работы. В работе использован лексный подход, включающий теоретические и экспериментальные и дования, а также проектно-конструкторскую проработку. В основу ретаческих исследований били положены методы теории уяруго( пластичности, методи теории теплопроводности, а также методы рии исследования операций, в том числе математическое моделиро на ЭВМ. Экспериментальные методы включали физическое моделиро; в лабораторных и промышленных условиях, исследование напряже! использованием методов тензометрии, измерение энергосиловых ] метров процесса, моделирование тепловых режимов и экспертную 01 качества готового металлопроката.

Научная новизна. На основе результатов теоретических и эг риментальних исследований уточнена методика проектирования темг турного режима протяжной термо-деформационной обработки, пол;» методики определения напряженно-деформированного состояния мат ала обрабатываемых лент на участках свободных выбегов и на л охвата, разработана методика по расчету термонапряженного состо обечаек теплообмеиных роликов.

Разработан комплекс математических моделей и програм средств, адекватно предоставляющих локальные и интегральные оц основных показателей процесса протяжной термо-деформационной о ботки во всем диапазоне возможных условий его промышленной реал ции.

Разработаны рекомендации, направленные на снижение удел; энергетических затрат, повышение производительности и улучик качества готовой металлопродукции при протяжной термо- деформаш ной обработке с применением контактных теплообменных роликов.

Разработаны рекомендации по совершенствованию механиче« оборудования, а также варианты конструктивного исполнения отделЕ узлов и механизмов установок с теплообменными роликами, три из торых признаны изобретениями.

Практическая ценность. В результате проведенных исследовя разработаны методики определения рациональных технологических на метров процесса протяжной термо-де<$ормацион[{ой обработки,обеспе ваших повышение производительности и выпуск готового металлопро та', соответствующего требованиям к продукции повышенного качеств

по олр&лэдешдо состава и конструкт

ному исполнению механического оборудования, позволяющие снизит!, его i металлоемкость и улучшить технико-экономические показатели промиш- ! ленной эксплуатации агрегатов протяжной термо-деформациоиной обра- " i ботки тонких холоднокатаных лент. ;

Реализация работы в промышленности. Результаты работы внедрены на Артёмоьском заводе по обработкоЧ^тных металлов им.Э.И.Квиринга ; в виде агрегата протяжной термической обработки модных и латунных | лент, на Михайловском заводе, по обработке цветных металлов в виде 1 агрегата протяжной термической обработки алюминиевых лент, а также : при термической обработке опытно-промышленной партии радиаторной ленгн для Шадринского и Бишкекского радиаторных заводов, ЗИЛа и ГАЗа.

С учетом долевого участия экономический эффект от внедрения результатов работа на Артемовском заводе ОПМ составил 52890 руб. в год и бил получен за счет повышения производительности, снижения текущих издержек и сопутствующих капитальных вложений. По Михайловскому заводу QIIM годовой экономический аффект с учетом долевого : участия составил 100800* руб. I

Апробация работа. Материалы диссертации доложены на Всесоюзных научно-технических конференциях "Создание и освоение экологически \ чистых, ресурсосберегающих технологий в металлургии" (г. Донецк, 1986 г., 1991 г.), II отраслевой нэучно-техничиской конференции молодых ученых и специалистов (Москва, I9S5 г.). Всесоюзной научно-технической конференции "Новые технологические процессы, интенс.ифи- i цирующие производство и повышающие качество продукции "(Свердловск, i 1988 г.). Всесоюзной научно-технической конференции "Механизация и i автоматизация технологических процессов в кузнечно-штамповочном ; производстве" (Краматорск, 1983г.), научно-технических конференциях ; молодых учешх и специалистов (г.Славянск, 1935-1992 гг.), научно-технических советах УКРНМИМЕТАПЛУРГМАШа (19аг>-1992 гг.), Артемовс-кого завода OHM (1936 г.), Михайловского завода OHM (19.83 г.), Ки- : ровского завода OHM (Т988 г.), Кольчугинского завода ОЦМ (1991 г.). Материалы работы экспонировались на ВДНХ (г.Москва, 1988 г.). i

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 4 статьи, j получё!ю"1эдно~авторское свидетельство, а также 2 положительных ре- , шения о выдаче авторских свидетельств на изобретения.

Структура и объем работа. Диссертация состоит из введения, семи основное содержание работа изложено

на страницах Т36 мчшпюшсного текста и включает 46 рисунков. Описок использованных источников содержит 94 наименования, приложения

представлены на 165 страницах.

*

ГТ/'> Т'Ж'Л Г' ■ -.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

1. Технологические режимы и конструктивные особенности механического оборудования для термической обработки тонких холоднокатаных лент из цветных металлов и сплавов (состояние вопроса).

В настоящее время основными способами термической обработки ких холоднокатаных лент являются садочный отжиг в колпаковых и ходных печах и протяжной отжиг с применением электромагнитных низационных и других способов Бездействия па обрабатываемый ма ал.

При этом основными недостатками садочного способа явл высокая энергоемкость, громоздкость оборудования, а также нер мерность нагрева по ширине и радиусу рулона и, как следствие, : кая степень неравномерности распределения механических cboRcti по длине, так и по ширине полосы.

Недостатком существующих протяжных способов является на. ограничений по толщине и щирине обрабатываемых лент, а также 1 чие краевых эффектов, определяющих низкую степень планшетноста тового металлопроката.

Отмеченное предопределило необходимость поиска принципи; новых технологических процессов термической обработки, одни которых является порулонная обработка с применением электрофиз} ких эффектов, однако его использование только снижает недост садочного способа, не устраняя их полностью.

В 1972 Г. французской фирмой "Compagnie Pesliiney" был прс жен новый технологический процесс, особенностью которого явл; наряду с применением газоструйного нагрева наличие контактных лообменных роликов. Однако доля тепла, вносимая ими не превь 20%, в то время как газоструйный нагрев приводил к повышению е гоемкости, а также к оплавлению кромок и снижению плоскостности

В настоящее время процесс термической обработки, в том чис использованием контактных теплообменных роликов изучен достат полно в работах Кацевича Л.С., Тайна К,Ю., Щузо Фукудо и др.

При этом в результате целого ряда теоретических и экспери тальных исследований было установлено, что применение в агрег протяжного отжига термических устройств с теплообмеиными роли позволяет существенно повысить уровень механических свойств гот продукции, снизив при этом эксплуатационные и капитальные затр Кроме того, многообразие возможных вариантов конструктивного ис нения роликовых систем и наличие широких технологических возмож

тей позволяют предотвратить возникновение дефектов геометрической формы обрабатываемых лент.

Указанные преимущества свидетельствуют о значительных возможностях исследуемого процесса при получении высококачественных холоднокатаных лент и делают эффективным его дальнейшее промышленное освоение. Вместе с тем, отсутствие научно обоснованных решений по прогнозированию показателей качества готового проката, проектированию рациональных технологических режимов и совершенствованию механического оборудования, а в тесной взаимосвязи с этим и отсутствие комплексных аналитических описаний основных закономерностей поведения металла при его термической обработке на теплообменник роликах, снижают технико-экономические показатели данного процесса и не позволяют в полной мере использовать широкий спектр его возможностей.

Отмеченное предопределило цель настоящей работы и необходимость решения следующих основных задач:

- совершенствовать методику проектирования температурного ре-шма протяжной термо-деформационной обработки с применением кон-'акт-ннх теплообменных роликов;

- исследовать и описать локальные, а также уточнить интеграль-гые характеристики, определяющие граничные условия и иапряженно-еформированное состояние материала обрабатываемых лент на участках вободных внбегов и дугах охвата;

- разработать комплекс математических моделей, позволяющих ценить основные технологические параметры исследуемого процесса;

- разработать технологические и конструктивные рекомендации по эвмцению плоскостности обрабатываемых лент;

- выполнить анализ термонапряженного состояния обечайки тепло-'менного ролика и разработать рекомендации по совершенствованию ее инструктивных парпметрор;

- расчитоть и внедрить рациональные технологические режимы гацесся протяжной термо-деформационной обработки;

- разработать и внедрить рекомендации по совершенствованию панического оборудования агрегатов протяжной термо-деформа!даонной работки холоднокатаных лент из цветных металлов и их сплавов.

2. Инженерная методика расчета температурных режимов протяжной термической обработки.

Исходя из того, что основной режим работы системы "лонта-терми-ская установка" установившийся, температуру каждой точки системы йтяли неизменной. При анализе энергетического баланса установки ходили из того, что тепловая анергия, выделяемая нагревательными

элементами, расходуется на нагрев лента и на компенсацию теплоь потерь. При отом тепловые потери складываются из потерь теплопр водностью через многослойную теплоизоляцию корпуса камеры, поте через контактные уплотнения цапф нагревательных роликов, входного выходного шлюзовых затворов, а также потерь с отходящими газами.

Уточнены формулы для расчета вышеуказанных компонентов энерг тического баланса с целью определения потребной суммарной мощное нагревательных элементов и толщины теплоизоляционного слоя корпу каморы нагрева. Уточнены также формулы для расчета процесса поэта ного нагрева ленты в термической установке, с учетом тепловых пот ков от обечаек к ленте.

На основе данной методкии получены расчетные распределен результирующей температуры нагрева в зависимости от скорости пер мещения, толщины и температуры обечайки. Расчеты были выполне: применительно к тончайшим лентам из алюминия а5 и латуни Лбз, а анализ показывает, что увеличение скорости и толщины приводит снижению температуры ленты, что, в свои очередь, может быть коше] сировано увеличением температуры обечаек теплообменных роликов.

Данная методика била использована при выборе количества тепл* обменных роликов, а также при проектировании температурного реш и кинематических параметров целого ряда промышленных агрегатов пр< тяжкой тс-.рмо-деформационной обработки.

3. Напряженно-деформированное состояние материала ленты на участке свободного выбега и на дуге охвата

Одной из особенностей процесса протяжной термо-деформацжлше обработки является высокая степень вероятнояти нарушения плоской ности лент вследствие появления напряжений, определяемых как силс выми, так и температурными факторами.

Физическая модель напряженно-деформированного состояния мета; ла на участке свободного выбега аналогична модели напряжение деформированного состояния листов при их правке чистым растяжением подробно описанной в работах Головлева В.Л. и Мошнина К.Н. и обу словлена действием растягивающих нагрузок, температурного поля параметрами материала и длиной свободного выбега.

Напряженно-деформированное состояние материала ленты на дуг охвата обусловлено, как и в предыдущем случае, действием растягива адих нагрузок от приложения усилий натяжения и, кроме того, затруд ценным ее тепловым расширенем вследствие действия сил трения, инте грируемых по дуге охвата и условий трения в системе "лента-ролик" Причем, силы трения с одной стороны способствуют явлению потер плоскостности, а о прухой ототюнн гр^пя^твук^т снижая н^лячин

напряжений, ьогнвкамцих от действия растягивающих усилий.

Процессу возникновения дефектов формы ленты при ее нагреве на топжюОмониих роликах способствует также снижение модуля упругости материала вследствие получения приращений температуры и наличие исходных дефектов ее формы, полученных при предыдущих технологических переделах. ■

При исследовании напряженно-деформированного состояния металла на участке свободного выбега за основу была взята аналитическая модель Голоьлоьа В.Л.

Уточненная модель для расчета поперечных напряжений имела вид:

2д<(чс ) о1г т(О.Ы.-х) СУ=--:--Е"(1г,ол""Ч-;Н)- :ПРИ Х-гО.ЗЬ И у=0 (I)

Ко

I

сту = при Х=У-0,

где . - среднее значение нормального напряжения;

Т - усилие натяжения ленты;

Ъ - длина участка свободного выбега;

1 - длина дуги охвата лентой ролика;

1г, ь - соответственно толщина и ширина ленты;

Р>сг - показатель пластической анизотропии материала ленты;

Е, а - соответственно модуль упругости и коэффициент линейного расширения материала ленто;

1рол, г* - соответственно температуры поверхности ролика и зоны камеры нагрева;

ш =]'2КА!г.

К - коэффициент« теплопроводности и теплопередачи,-

Р'- коэффициент, характеризующий геометрические параметры

участка свободного выбега, р,' = 1 ,305 + 2,283 Г С—^—> ь (-р-) Ь

Выражение для определения границ максимально-допустимых величин напряжений было выведено на основе теории Тимошенко С.П. и имело вид:

СГ1.Р =

2

«Ей р в -е

г -ре а2 Е2и2~2Р2еп

-К1п+-е 4 [Кт*-2Еа1;1е (-К1Г,+дКЭг> )+-

(2)

где кп, о - коэффициенты, характеризующие температурные и деформационные условия.

Исследования напряженно-деформированного состояния, возникающего в материале лент при контактировании с обечайкой теплообменно-го ролика, били выполнены методом конечных элементов. В качестве

М'ТипиоМмРм п*->Л1- тт/^мнмг! >; I'. 111-1«< > а 'V?"1 ;Г1 м

ю

нагреваемого .участка ленты. При этом предполагалось, что ле входящая в контакт с обечайкой, не имеет дефектов планшетност] обечайка имеет правильную цилиндрическую форму.

Границы максимально-допустимых напряжений в материале л> определяли из условия:

°У + «ч $ Гтр, или

тл,2 2

ЕЪ л

Ва

12(1 -

(1 - V)

•Т1

"ВР е ; при О н

(Ь - ) $ Р11 ;

1 Т1 V, * —1п

(3)

'Го

Т»

То ,1 (<рк -9)

ЧРк

-1п

Р

Вгн"

14

; при

? <р «

соответственно усилия переднего и зада

где То, натяжений;

р, м - контактное давление и коэффициент трения в сист "лента - ролик";

ау, си - напряжения, вызванные действием продольных нагрузо температур;

¥>к - угол контактирования ленты с роликом; г - радиус ролика.

Анализ результатов исследований показал, что разработай математические модели позволяют определять комплекс основных тех] логических параметров процесса протяжной термо-деформационной об] Сотки применительно ко всему диапазону возможных условий его peaJ зации. Численная реализация, в свою очередь, позволила уточш локальные и интегральные характеристики напряженно-деформирование состояния материала лент на участках свободных выбегов и дугах с вата. Полученные математические модели обеспечивают в своей сое купности рациональное использование машинного времени при решеь задач настоящего исследования и могут быть реализованш иримек тельно к расчету и анализу, а также в качестве целевых функций л совершенствовании как технологических, так и конструктивных пар метров исследуемого процесса.

В результате математического моделирования установлено, ч наиболее высокий потенциал к потере плоскостности имеет место диапазоне высоких натяжений и температур (например, при >7 Н/мм2 и I > 365 °о для лонт из сплава Л90), а также при соотношен

гт ¡и,тг (>:.1 -'Г' 4":, г .л.-,т* , сп.-, [,-■ »титч' ^'Р.Г"!,,,;^, [ГОТ^НН"

Е

Ф

2

П

1

t II •

к потере плоскостности возрастает также с увеличением длины цуги

fit

охвата Lks?oo мм к интенсивности нагреьа ¿79150 "с/о, (для лепт из сплава Л90, сечением Bxh=0,08x80 мм).

На основании анализа результатов исследований предложен способ протяжной термической обработки тонких лент и фольги, основанный на тепловом воздействии на лепту предварительно нагретых обечаек теплообменных роликов в интервалах температурно-временннх и энергосиловых параметров, позволяющих предотвратить образование дефектов Форш и быстро и равномерно осуществить нагрев, повысив тем самым уровень и стабильность механических свойств, а также увеличив производительность механического оборудования.

Результаты анализа напряженно-деформированного состояния материала лент на участках свободных выбегов и на дугах охвата были использоЕанн при выборе компоновки роликовой системы, определении диаметра роликов, а также кинематического и температурного режимов, обеспечивающих требуемую плоскостность готовой металлопродукции.

4. Термонапряженное состояние обечайки теплообменного ролика

Известные модели термонагтряженного состояния нагреваемых тел вращения не позволяют получить полную и реальную картину распределений температур и напряжений в материале обечайки теплообменного ролика. .Уточненная в настоящей работе модель учитывала трехмерные распределения. Термическое сопротивление стыка в системе "лента -ролик" рассматривалось как функция контактного давления с учетом его изменения па дуге контакта. Кроме того, учитывалась зависимость теплофизических и механических свойств материала от температуры. При этом допускалось, что объемнонапряженное состояние материала обечайки обусловлено лишь действием температурного поля.

Оценка долговечности обечайки теплообменного ролика была выполнена на основе теории Коффина-Мэнсонэ.

На основе метода конечных разностей детально исследованы и получении количественные, а также качественные описания основных закономерностей термонапряженного состояния материала обечаек теп-лообменных роликов. Установлено, что перепад температур наиболее значителен по толщине стенки обечайки (до 200 °с). Перепад температур по угловой координате (ср) уменьшается с увеличением скорости вращения обечайки и минимален при угле контакта ленты с роликом ,-fk=120.. .180°. Изменение напряжений по угловой и аксиальной координатам (ф Hz) незначительно и подобно изменению температуры. Существенным является изменение напряжений по толщине стенки обечайки

ivw.v.njjp.-.Tw, v,i ПГ>!«1Й»1 fif> «M^Y?1 «-•• Ч ц

Vi.....ivyiti-u V I ■ I lii'ii l"l'! rttf.-f't • -I'-.'l" - - i I i - - -T -......

участках стенки обечайки, а о^ и о.- имеют экстремумы на наружной и внутренней поверхностях обечаек. Их величины, меняя знак с "+" на

принимают нулевое значение в средних участках стенки обечайки, а^ максимальные значения имеет на поверхностях обечайки при <р = о, а о; при ф=320° на на- ружной поверхности и при <р = 130-180° на внутренней.

Вблизи торцов обечайки о. Установлено, что уровень термических напряжений может Снть снижен за счет увеличения скорости перемещения лента, а также за счет рационального выбора материала и толщины обечайки. Снижение величин напряжений возможно также за счет уменьшения перепада температура между лентой и наружной поверхностью обечайки.

Запас прочности материала обечайки К=1,4...1,5 позволяет осуществлять ее эксплутацию в течение 1,73-9,4 лет. В целом результаты проведенных исследований позволили получить все количественные и качественные предпосылки для разработки рациональной конструкции обечаек теплообменннх рожков. Данные результаты били использована при компоновке роликовых систем, а также при проектировании температурных, кинематических и конструктивных параметров тегогообменных роликов.

Ч- Экспериментальные исследования процесса протяжной гермо-деформационной обработки

Для проведения исследований была спроектирована и изготовлена экспериментальная установка. Конструктивные решения при проектировании основных деталей, узлов и механизмов были приняты на основании результатов теоретических исследований, представленных в данной работе, а также на основании результатов исследований, проведенных ранее в УКРНИИМЕТАЛЛУРГМАШе.

Комплекс конструктивных параметров установки (количество роликов нагревательных, их диаметры, расстояния между ними, углы их охвата обрабатываемой лентой, мощность нагревательных элементов, а также толщина стенок и материал обечаек) в совокупности с рациональными технологическими параметрами процесса (усилиями натяжений ленты, скоростью ее протяжки, а также температурами поверхностей обечаек роликов нагревательных) позволяют производить термодеформационную обработку лент без образования дефектов планшетности при сроке службы оборудования, приемлемом для промышленных условий его эксплуатации. Исследования проводились с целью оценки точности полученных теоретических решений, а также для уточнения и расширения исходных данных на проектирование промышленных агрегатов про-

«рашиг)$ ^МО-Д'-'фО^^аЦ^О!Й обозботки«

Методика и результаты тензометрирования напряженно-деформированного состояния материала ленты на участках свободных выбегов и дугах охвата свидетельствуют о достаточной степени достоверности рассмотренных математических моделей, при этом, максимальная степень расхождения не превысила ^в%.

Аналогичные результаты били получены при эмпирической оценке термического состояния обечайки теплообменного ролика, проведенные при помощи ■множества термопар, зачеканенних в различных местах как по ширине, так и по толщине обечайки.

Полученные результаты были использованы при проектировании технологических режимов и конструктивных парметров ряда агрегатов протяжной термо-дефэрмационной обработки.

Помимо собственно экспериментальных исследований на данной установке, с использованием полученных рекомендаций, была проведена обработка 10-тонной опытно-промышленной партии медной ленты, сечением 0,05x60 мм для нуад автомобильной промышленности.

6. Совершенствование технологических параметров процесса протяжной термо-деформационной обработки

С uejjb» определения и отработки рациональных режимов, термодеформационной обработке на мягкое и промежуточные состояния подвергались ленты из сплавов JI63, JI90, М1-МЗ.НП-2, Броф 6,5-0,15, А5, а также медная фольга электролитическая. При этом учитывались рекомендации, разработанные в предыдущих разделах работы и направленные на минимизацию величин напряжений в материалах обрабатываемых лент и в обечайках теплооОмешых роликов.

Выявлено, что для промышленной реализации процесса протяжной термо-деформационной обработки лент толщиной до 0,4 мм наиболее рациональным является многоступенчатый нагрев с рядной компоновкой роликовой системы.

Предотвращение потери формы в данном случае достигается за счет создания докритических приращений температуры на ступенях нагрева, докритических значений продольных растягивающих нагрузок, а также докритических углов охвата лентой обечайки и ее диаметров (т.е. площадей контактирования).

Высокая долговечность обечаек достигается за счет уменьшения градиента температуры в системе "лента-ролик" и составляет от шести до двадцати месяцев, что считается очень высоким показателем для аналогичиих узлов.

Для реализации процесса протяжной термической обработки лент толщиной свыше 0,4 мм наиболее рациональной является схема нагрева с "3"-образкмм расположением теплообмскгж роликов. Ввиду того, что

ленты толщиной свыше 0,4 мм в меньшей степени подвержены действ: явления потери поперечной устойчивости, их термо-деформационн, обработка возможна при более высоких значениях усилий натяжени: «Б" - образное расположение нагревательных роликов способствус интенсификации процесса теплообмена, а также позволяет производит вытяжку обрабатываемых лент на участке мевду роликами при отсутм вии проскальзывания ленты относительно обечайки теплообменного рс лика.

Количественные характеристики рациональных технологически режимов, обеспечивающих устойчивую реализацию процесса и способст вуюшие улучшению качества металлопродукции приведены в тексте настоящей работы.

Эффективность полученных рекомендаций подтверждена опытом промышленного внедрения разработанных на их основе технологически) карт режимов термо-деформационной обработки на агрегатах Артемовс-кого и Михайловского заводов ОЦМ.

7. Совершенствование конструкций механического оборудования агрегатов протяжной термо-деформационной обработки

Результаты теоретических и экспериментальных исследований наряду с результатами проектно-конструкторской проработки были положены в основу при разработке рекомендаций по совершенствованию механического оборудования агрегатов протяжной термо-деформационной обработки.

Разработан ряд перспективных вариантов конструктивного исполнения роликов нагревательных м охлаждающих, обеспечивающих более полное использование возможностей процесса протяжной термодеформационной обработки. Полученные решения признаны изобретениями и могут быть применены для модернизации действующего и проектирования нового механического оборудования агрегатов протяжной термодеформационной обработки.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ РАБОТЫ

1. Высокий уровень механических свойств в сочетании с улучшенным качеством поверхности холоднокатаных лент из цветных металлов и сплавов на их основе могут сыть обеспеченны за счет широкого промышленного освоения процесса протяжной термо-деформационной обработки с применением контактных теплообменных роликов.

2. В соответствии с решением поставленных задач исследованы и получили количественные описания текущие и интегральные показатели напряженно-деформированного состояния материала ленты при ее обработке, термонапряженного состояния обечайки теплообменного ролика,

а тш:е темтте]!?1?урж уелознй ргаяшш процесса, Использование

соответствующих методик позволило в полной мере учесть особенности технологии протяжной термо-деформоциэнной■обработки, расширить объем и повысить достоверность результатов математического моделирования исследуемого процесса.

3. Разработан комплекс математических моделей, предоставляющих оценки локальных и интегральных показателей технологических параметров процесса протяжной термо-деформационной обработки во всем диапазоне возможных условий его реализации. Адекватность разработанных математических моделей подтверждена результатами экспериментальных исследований.

4. На основе математического моделирования разработаны рекомендации по совершенствованию технологических параметров процесса протяжной термо-деформационной обработки тонких холоднокатаных лент,основными из которых являются следующие:

- реализация процесса наиболее эффективна при получении высококачественных холоднокатаных лент толщиной О,05 - 1,0 мм;

- минимизации напряжений в материале ленты способствует увеличение дробности нагрева (до 5 ступеней);

- снижение уровня продольных нагрузок, прикладываемых к полосе, способствует устойчивой реализации процесса и позволяет улучшить качество продукции, максимально допустимое напряжение натяжения составляет в,о Н/мм"*;

- эффективным является ограничение приращений температуры в ленте на каждой ступени ее нагрева до 65-130 °С.

5. На основе гтроектно-конструкторской проработки, выполненной с учетом результатов теоретических и экспериментальных исследований, разработаны рекомендации по совершенствоанию механического оборудования для протяжной тсрмо-деформационной обработки холоднокатаных лент, основными из которых являются следующие:

- уменьшение диаметров роликов до 130-500 мм, участков свободных выбегов до 20-60 мм позволяют предотвратить потери формы обрабатываемой ленты;

- уменьшение толщины обечайки до 6-ю мм позволяет уменьшить величины термических напряжений на 40®, увеличив срок службы до 2-3 лет.

6. ГТолучешше рекомендации били использованы при проектировании агрегатов протяжной термо-деформационной обработки ленты из меди, алюминия к их сплавов, что позболидо повысить технико. экономические показатели (».т.ультатов их эксплуатации. Технология

термо-деформационной обработки тонких алюминиевых лент и конструктивные исполнения роликов нагревательных и охлаждающих признаны

. г." . : ■ - -

7. Результаты работы внедрены на Артомовском и Михайловском заводах ОНМ в виде агрегатов протяжного отжига.

Кроме того, произведена обработка опытно-промышленной партии лент из меди (о,пг.хбо мм' для нужд автомобильной промышленности.

Экономический эффект от внедрения за счет повышения производительности, снижения текущих издержек и сопутствующих капитальных вложений составил соответственно 293800 руб., 560000 руб. по ценам начала 1991 года (долевое участие автора 50000 и 100.800 руб.).

ОСНОВНОЕ СОДЕЕКАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНО В СЛКЛУЩИХ РАБОТАХ

1. Титаренко А.И., Бородин А.А. Разработка технологии и оборудования для термической обработки плоского проката из высокоуглеро-диешх сталей с применением интенсивных методов теплообмена //Создание и освоение экологически чистых, ресурсосберегающих технологий в черной металлургии: Тез. докл. Веозоюз.науч.-техн.конф. Донецк, 22-24 мая 1991г. - Донецк, 1991,- С.97.

2. Титарпико A.¡f., Ткаченко В.Ф. Термическая установка для протяжного отжига металлических лент //Тез.докл. II отрасл. науч.-техн.конф. НПО ВН№ШКТМА1!1. Москва, 22-24 еент. 1985г. - Москва, T9S5.- 0.33.

3. Титаренко А.И., Ткаченко В.Ф. Создание и исследование установок термической обработки тонких металлических лент //Новые технологические процессы, интенсифицирующие производство и повышающие качество продукции: Тез.докл. Всесоюз. науч.-техн. конф. Свердловск, 12-16 янв. 1983Г. - Свердловск,1988.-- С.54.

4. Дунаевский В.И., Егоров А.Б., Титаренко А.П., Мишурен») Л.Г. Математическая модель тимнературпого поля обечайки теп-лоо'мжного ролика. //Металлургическая и горнорудная промышленность. - 1992. - }>■ 1. - С. 57-53.

5. Д.С. 1420954 СССР. Ролик охлаждающий /В.Ф.Ткаченко, Н.А.Ку-лепюь, В.И. Ступок. Д.И. Титаренко. 1988. - (но публикуется).

Получены положительные решения о выдаче авторских свидетельств по заявкам № 463 4015/02, 434 5724/23-02.

Ответственный за выпуск Титаренко А.И.

Подписано к печати___[992 г.

Формат бумаги 60x90 I/I6. Объем Т печ.лист. Заказ J6_____.

Тираж 100 экз. Бесплатно. Подписано к печати ______.

Отпзчаг'анэ на~рйгaiipwíiÑrК^^торского^^ института

343916, г. Крамоторек, ул. ¡Нкадиноеа, 76.