автореферат диссертации по обработке конструкционных материалов в машиностроении, 05.03.05, диссертация на тему:Влияние эксплуатационного состояния дрессировочных станов на геометрические дефекты холоднокатаной жести

УДК 621.746.019

На правах рукописи

КАРАБАЛИН АЛИЙ АЛИБАЕВИЧ

ом

.16"

ВЛИЯНИЕ ЭКСПЛУАТАЦИОННОГО состояния ДРЕССИРОВОЧНЫХ СТАНОВ НА ГЕОМЕТРИЧЕСКИЕ ДЕФЕКТЫ ХОЛОДНОКАТАНОЙ ЖЕСТИ

05.03.05 - Процессы и машины обработки давлением

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Республика Казахстан Алматы 2000

УДК 621.746.019

На правах рукописи

КАРАБАЛИН АЛИЙ АЛИБАЕВИЧ

ВЛИЯНИЕ ЭКСПЛУАТАЦИОННОГО СОСТОЯНИЯ ДРЕССИРОВОЧНЫХ СТАНОВ НА ГЕОМЕТРИЧЕСКИЕ ДЕФЕКТЫ ХОЛОДНОКАТАНОЙ ЖЕСТИ

05.03.05 - Процессы и машины обработки давлением

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Республика Казахстан Алматы 2000

Работа выполнена в Казахском национальном техническом университете имени Каныша Сатпаева (КазНТУ).

Научный руководитель: Научный консультант:

- доктор технических наук, профессор Давильбеков Н.Х.

- кандидат технических наук, доцент Илькун В.Н.

Официальные оппоненты:

Ведущая организация:

- доктор технических наук, Машеков С. А.

- кандидат технических наук, доцент Балтабаев Б.О.

• Казахский технический университет

Защита состоится « /X»_С? 2000 г. в -/т* часов на заседании диссертационного Совета К 14.17.02 при Казахском национальном техническом университете имени Каныша Сатпаева по адресу: 480013, г. Алматы, ул.Сатпаева 22, ауд. 117 ГМК.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке КазНТУ. Справки по телефону: 67-68-35 доб. 128, факс 8-3272-67-60-25 Автореферат разослан « ^ »

2000 г.

Ученый секретарь диссертационного Совета кандидат технических наук

Ескулов С.С.

K6Z1.520.CH-52-01^0

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Дрессировка холодного листового проката является наиболее ответственной отделочной операцией, определяющей качество листовой продукции. В настоящее время дрессировка из окончательной операции все чаще становится промежуточным этапом в производстве различных видов тонколистовой продукции с покрытиями, в том числе и белой жести. Превращение дрессировочных станов в промежуточное технологическое звено не исключает появления дефектов тонколистового проката, и в этой связи влияние состояния технологического оборудования дрессировочных агрегатов на качественные показатели тонкого листа заметно возрастают. Влияние поведения различных функциональных блоков дрессировочного агрегата на возникновение, развитие и частоту повторения различных дефектов тонколистового проката и, в частности, жести изучено не достаточно полно.

Двухклетьевой дрессировочный стан 1400 (ДДС-1400) и двухклетьевой прокатно-дрессировочный стан 1400 (ПДС—1400), установленные в листопрокатном цехе №3 (ЛПЦ-З) металлургического комбината ИСПАТ- Кармет введены в эксплуатацию в первой половине 80-х годов. Вследствие повышенного износа отдельных деталей и узлов станов, производство подката белой жести требуемого качесчва затруднено.

В связи с вышеизложенным, исследование влияния состояния технологического оборудования на возникновение дефектов тонколистового проката при дрессировке является необходимым и актуальным.

Цель работы. Исследование влияния состояния механического оборудования ДДС - 1400 и ПДС - 1400 на появление дефектов при производстве белой жести и проведение мероприятий для увеличения качества готовой продукции.

Научная новизпа. Методами статистического анализа выявлено, что причиной образования большей части дефектов холоднокатаной стальной жести являются особенности работы механического оборудования дрессировочных прокатных станов. Получены эмпирические зависимости различных периодов работы станов, позволяющие определять оптимальные сроки между ремонтами, когда сохраняются условия для получения металла с минимальным количеством дефектов. Впервые экспериментально определены н получены аналитические зависимости упругих перемещений подушек валков прокатного стана и сделаны обобщающие выводы об их влиянии на геометрические параметры прокатываемых полос.

Методы исследования. Для изучения закономерностей возникновения дефектов жести с отказами оборудования применяли методы статистического моделирования. Экспериментальные исследования взаимных смещений подушек опорных валков ДДС - 1400 проводили с применением метода вибро-графирования. Для регистрации величин взаимных смещений подушек опорных валков был разработан специальный виброметр на основе серийно-

го выпускаемого трансформатора. Обработку результатов экспериментов проводили методами математической статистики.

Лнчное участие соискателя заключается в постановке задачи исследования, выборе методик, проведении экспериментальных исследований, обработке и обсуждении результатов, выводов по работе, написании статей.

Объект исследования. Валковые системы дрессировочных прокатных станов ЛПЦ-З «ИСПАТ-Кармет» ДДС-1400 и ПДС-1400.

Реализация работы. Предложена методика диагностики смешения подушек опорных и рабочих валков и колебательных процессов в подшипниках качения рабочих валков. На основании анализа статистических дашшх по появлению дефектов и результатов экспериментов по определению перемещений валков разработаны рекомендации по применению подшипников качения, длительности межремонтных периодов дрессировочных станов, установлены специальные демпфирующие тянущие ролики. Рекомендации, направленные на повышение качества жести, приняты предприятием и введены в технологические инструкции.

Апробация работы. Материалы диссертационной работы доложены и обсуждены на:

- техническом совете ИСПАТ - Кармет (г. Темиртау, 1996 г.);

- объединенных научных семинарах кафедр ММиО КазНТУ, 19%, 1998 гг.

- объединенных научных семинарах кафедр ММО, Т и ТОМД, КарМетИ, г. Темиртау, 1996,1998 гг.

-1-м Республиканском съезде по теоретической и прикладной механике (9-11 октября 1996 г., г. Алматы).

На защиту выносятся результаты: - исследования технического состояния технологического оборудования ДДС-1400 и ПДС-1400;

- исследование распределения и взаимосвязи дефектов жести при дрессировке на ДДС-1400;

- исследование влияния конструктивных особенностей дрессировочных станов на некоторые качественные показатели жести;

- исследования влияния колебательных процессов в подшипниках качения рабочих валков ПДС-1400 и ДДС-1400 на их долговечность, геометрические размеры и шероховатость полосы;

- исследования взаимосвязи происхождения и распределения дефектов жести в процессе производства.

Публикации. Основное содержание диссертации опубликовано в десяти научных работах.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, вывод и рекомендаций, списка цитируемой литературы и Приложений.

Работа изложена на 145 стр. машинописного текста с 53 рисунками и 24 таблицами. Список литературы включает 93 источника. Приложения содержат 13 рисунков и 20 таблиц.

Содержание работы

1 Современное состояние вопроса н задачи исследования

Целый ряд преимуществ тонколистового проката при изготовлении большой номенклатуры изделий способствует увеличению его в общем объеме производства прокатной продукции. Наряду с ростом производства непрерывно ужесточаются и требования к качественным показателям холодного листа и жести, обусловленные спросом на мировом рынке листового проката.

Важная роль в технологической цепочке производства холоднокатаной тонколистовой продукции отводится дрессировке, поскольку в результате этого процесса улучшаются штампуемость и качество поверхности холоднокатаного листа жести. Поэтому для оптимизации технологии и повышении качества существенное значение приобретает совершенствование оборудования дрессировочных станков на основе его диагностики, обеспечивающее максимальную вероятность получения листовой продукции с бездефектной поверхностью. В специальной литературе и исследованиях, посвященных совершенствованию дрессировки, почти отсутствует системная информация о взаимосвязи дефектов жести с эксплуатационным состоянием оборудования двухклетьевых дрессировочных станов.

Для изучения особенностей влияния эксплуатационного состояния дрессировочных агрегатов на качественный уровень выпускаемого тонколистового проката и жести в настоящей работе решены следующие задачи:

-определены характер и причины возникновения дефектов жести при обработке тонкого листа в технологической цепочке: непрерывный шести-клетьевой стан холодной прокатки 1400 - агрегат электролитической очистки - дрессировочные станы (НСХП-1400 - АЭО - ДДС - 1400 или ПДС - 1400);

-исследованы взаимосвязь возникновения дефектов жести с эксплуатационным состоянием валковых систем на качественные параметры дрессировочной жести;

-исследовано влияние эксплуатационного состояния узлов валковых систем и режимов дрессировки ДДС-1400 на дефекты «поперечная волнистость», «кромковая волнистость», «разнотолщинность» методами статистических обследований и вибрографирования;

-исследована связь между горизонтальными перемещениями валковых систем и изменениями мс^ссалкотшх зазоров в клетях ДДС—1400.

2 Исследование факторов, влияющих на распределение и взаимосвязь дефектов жести в процессе производства

Изучение распределения и взаимосвязи дефектов жести при чистовой прокатке в двухклетьевых станах 1400 подтверждает предположение о возникновении некоторых из этих дефектов на предыдущий этапах подготовки подката для производства жести.

В результате исследования распределения дефектов на НСХП - 1400, АЭО, ДДС - 1400 и ПДС - 1400 за 69 месяцев все дефекты жести были

сгруппированы в четыре группы: формы, плоскости, поверхности и организационного характера. Установлено, что для ИСХП-1400 наиболее часто повторяющийся дефект - отклонение от плоскости.

В результате обработки данных по распределению дефектов жести на АЭО все дефекты классифицированы на три группы: из-за нарушения технологического процесса (19,1%), механического характера прн смотае жести в рулоны (78,2%) и организационного характера (2,7%).Среди дефектов, имеющих технологическую причину возникновения, преобладает завышенная концентрация и температура рабочего раствора. Дефекты организационного характера включают неудовлетворительный режим длительного хранения рулонов после прокатки на НСХП - 1400 перед обработкой в АЭО.

Изучение распределения дефектов жести на ДДС-1400 и ПДС-1400 проводили по итогам наблюдений за 57 месяцев. Следует отметить, что часть выявленных дефектов не соответствует ГОСТ 21014 -88 и ГОСТ 26877 - 86. Кроме того, некоторые дефекты, записанные в цеховых журналах качества, имеют искаженные наименования. В результате анализа большинству нестандартных дефектов были подобраны стандартные аналоги. Систематизация и характеристика дефектов, приводящих к повторной дрессировке, позволила разделить их в три группы: формы, плоскостности и поверхности. Из указанных дефектов наиболее часто встречается дефект «плоскостность».

Приведена характеристика встречающихся дефектов «волнистость кромки», «местная волнистость», «коробоватость», «шероховатость», «отпечатки». Указанные дефекты возникают, как правило, при дрессировке. Нестандартные дефекты «волнистость кромки» и «местная волнистость» в сумме составляют для различных марок жести: для электролитической жести разной (ЭЖР) - 2,8%; для черной жести разной (ЧЖР) - 2,9%; для стали тонколистовой кровельной (СТК-2) —1,1%. Следует отметить, что для жести ЭЖР преобладает дефект «волнистость кромки», а для ЧЖР - «местная волнистость».

В результате изучения распределения дефектов жести при обработке на НСХП-1400, ДДС-1400 и ПДС-1400 установлено, что качество выпускаемой жести в значительной мере определяется неполадками механического оборудования станов. Одна из характеристик свойств надежности - безотказность — была использована для диагностики состояния оборудования станов и прогнозирования периодов проведения капитальных ремонтов или реконструкции. Для этого определяли частоту повторения (интенсивность) отказов оборудования:

М0 = К„„-<к, (1)

где Кио — коэффициент интенсивности отказов;

^ - календарное время работы оборудования за рассматриваемый промежуток времени, год.

Используя кривую интенсивности отказов, состоящую из периода приработки 1, периода нормальной эксплуатации 2, и периода прогрессирующего изнашивания 3, характеризующегося ростом числа отказов из-за увеличения износа и старения оборудования, а так же приняв равными периоды приработки 1 и прогрессирующего изнашивания 3, для прогнозирования сроков наступления периодов 2 и 3 построили приближенную кривую отказов, при изображении которой использовали уравнение прямой, имеющей вид

(кад-о^ка-а (2)

При построении указанной зависимости отказов предполагалось, что интенсивности снижения Кис и нарастанию дефектов Кид в периоды 1 и 3 равны, т.е. Кис = Кин = К. Интервалы отклонений сроков наступления периодов 2 и 3 соответствуют для

НСХП - 1400 = 1995,4 - 1997,3; tCi = 2045,7 - 2047,0 год; ДДС-1400 fAj= 1994,1 -1994,5; /,2= 1999,2-2003,6 год; ПДС- 1400 1994,0-1994,6; tCj = 1996,9- 2003,2 год.

Фактические отклонения между началом периодов 2 и 3, определенные расчетным и графическим путями, составили

НСПХ - 1400 А/, =1995,40 - 1995,35 = 0,05 год; ДЦС - 1400 А/2 = 1994,10 - 1993,70 = 0,40 год; ПДС-1400 Д/З=1993,20-1993,65 = 0,45 год, что свидетельствует о достаточной точности определения начала указанных периодов по разработанной методике. Предложенная методика оценки состояния технологического оборудования шестиклетевого НСХП - 1400, ДДС - 1400 и ПДС - 1400 по итогам обработки данных о дефектах жести при прокате и дрессировке позволяет прогнозировать время проведения капитальных ремонтов и (или) реконструкции технологического оборудования указанных станов для поддержания качества производимой жести на требуемом уровне.

3 Исследование возникновения дефектов жести в зависимости от состояния валковых систем.

На основании проведенных исследований установили, что при перемещениях подушек опорных и рабочих валков не учитывались колебательные процессы в подшипниках качения рабочих валков. Колебательные процессы ухудшают качество холоднокатаной продукции из-за снижения точности дрессировки и изменения шероховатости жести.

Причинами вибраций подшипников являются колебания при вращении деталей подшипников, особенно тел качения, совершающих сложные движения с разными угловыми скоростями. Для внутреннего кольца подшипника

ли .1 ,,,

».»30е- (3>

где т - угловая скорость, 1/с;

п - число оборотов валка, 1/м.

Частоты вращения

- внутреннего кольца подшипника

/. =?-. (4)

¿71

- сепаратора при угловой скорости внутреннего кольца го, и неподвижном наружном кольце (ш„ = 0)

(5)

где К] - коэффициент, зависящий от параметров подшипника. Частота колебаний тел качения при вращении относительно собственной оси при ос>н = 0

(6)

ПК

где Кг - коэффициент, зависящий от параметров подшипника.

Периодическое изменение жесткости подшипников с числом тел качения Ъ приводит к вынужденным колебаниям валковых систем в направлении, перпендикулярном плоскости полосы с резонансной частотой V = Zfc.

Конструктивные параметры и особенности эксплуатации приводят к сложным колебаниям подшипников, которые принято делить на три группы

- низкочастотные

(7)

ре

- среднечастотные

■ высокочастотные

__ (10 + 60)у

г,*--: >

ти! " ^ ^

рс

где V - окружная скорость вращения рабочего валка, м/с; с1,и - диаметр рабочего валка, м.

Радиальные биения подшипников качения

Ащах — a max Кц, Ащщ a uiin (1®)

где Эти, a min — биения, обусловленные посадками подшипников, мкм;

K¡a - радиальное биение внутреннего кольца, мкм.

В результате сопоставления частот колебаний подшипников рабочих валков ДДС - 1400 и ПДС - 1400 установлено, что

1) - интервалы изменения частот fj,,, f*, fOT подшипников одного и того же рабочего валка клетей ДДС - 1400 и ПДС - 1400 на всех диапазонах соответственно равны;

2) - диапазоны частот fmi, f^, f№ для клетей №2 обоих станов меньше, чем для клетей №1 тех же станов;

3) - близкие значения частот для различных подшипников одного и того же рабочего валка способствуют возникновению резонансных явлений при дрессировке и прокате полос.

Исследование процесса образования полосчатости на шейках валков проводили на основе экспериментальных данных, полученных в результате обследования бочек и шеек опорных и рабочих валков. Шаг чередования темных и светлых полос на шейках рабочих валков в месте посадки четырехрядного роликового подшипника качения

/ = —, (П)

2Z

где d - средний диаметр подшипника по центрам тел качения, мм.

Для снижения влияния полосчатости на шейках рабочих валков рекомендовано использование подшипников с конической посадочной поверхностью.

В результате наблюдений за работой приводных опорных валков о 1400 х 1400 ДДС - 1400 также установлено наличие чередующихся темных и светлых полос. Они имеются на рабочей поверхности бочек, конической шейке, расположенной со стороны привода и контактирующей с втулкой -цапфой гидростатодинамического подшипника жидкого трения (далее ГСДПЖТ 1000 - 750 - 11) на участке равном примерно половине цапфы, расположенной под двухрядным коническим роликоподшипником 971/560 (6-8471/560).

В результате обработки фотометрических данных установлено, что количество интервалов между темными и светлыми полосами составило

- на рабочей поверхности бочки нижнего приводного опорного валка примерно 73 интервала;

- на цапфе нижнего приводного опорного валка под двухрядным коническим роликоподшипником 971/560 - примерно 74, что свидетельствует об одинаковой природе их возникновения.

Соотношение между интервалами чередующихся темных и светлых полос на верхнем и нижнем опорных валках составляет 0,528. Установлено

Блок - схемы процесса образования и тиражирования чередующихся светлых и темных полос (дефект «полосы начартовки) от приводных g валков к дрессируемому тонколистовому прокату на чистовых двухклетевых станах ВОВ ВОВ ВОВ

сш

DJn

ВРВ

НРВ

цо

цр

ЦР

DJn

сш

цо

гсдпжт

ш

ш

ж

ш

цо

j:

цо

гсдпжт

ш

сш

Б

ж

ш

цр

5>

цр

ш

к

ш

ВРВ

Б

ж

ш

ш

ш

ш

ЦР

НРВ

ЦР

ш

к

Б

J_n

ш

цо

гсдпжт

ВОВ

ш

гсдпжт

ЦО

;- -

ш Б ш

цр

ш

ж

ш

цр

ш

ж

цо ш Б ш ЦО

"Г - - - V

гсдпжт

ВОВ

ЦО

ш

ж.

1л ш

ш

гсдпжт

ВОВ

б)

В)

цо

цр

цр

цо

а) - клети 1 и2 ДДС-1400; 6) - клеть 1 ПДС-1400; в) - клеть 2 ПДС-1400 (условные обозначения: ВОВ, НОВ - верхний и нижний опорные валки; Ш, Б, - шейка, бочка опорного и рабочего валков; ВРВ, НРВ - верхний и нижний рабочие валки; Д, СШ - двигатель и соединительный шпиндель соответственно; П - дрессируемая полоса; ЦО, ЦР - цапфы опорного и рабочего (с подшипниками качения) валков соответственно).

Рисунок

Б

также отсутствие указанных чередующихся полос на опорных валках клети №2 ДДС -1400.

По итогам проведенных обследований рабочих и опорных валков предложена блок - схема процесса образования н передачи чередующихся темных и светлых полос от приводных валков к полосе на клетях двухклетьевых чистовых станов (рисунок).

Проведенное исследование работы многорядных роликовых подшипников качения рабочих валков двухклетьевых чистовых станов позволило установить, что продолжительность их срока службы, при прочих равных условиях, обратно пропорциональна числу точек заклинивания и узловых точек (т.е. зависит от конструктивных параметров подшипников). При исследовании кинематики роликовых подшипников качения при работе в опорах валков были рассмотрены факторы: а) способствующие проворачиванию внутренних колец подшипников качения относительно цапф валков и образова-шпо продольных полос при этом проворачивании; б) влияющие на шаг (частоту чередования этих полос).

Для изучения факторов, влияющих на шаг чередования полос, использовали плоскую геометрическую модель, согласно которой тела качения (окружности) перемещаются в зазоре между двумя концентрическими окружностями, образованными внутренней поверхностью наружного кольца <3„ и наружной поверхностью внутреннего кольца О,. На основании исследования кинематики тел качения четырехрядных роликовых подшипников качения установлено, что:

а) взаимное смещение удлиненных (укороченных) гипо- и эпициклоид может способствовать заклиниванию роликов между беговыми дорожками наружного и внутреннего колец при проворачивании внутреннего кольца относительно цапфы рабочего валка, способствуя появлению чередующихся темных и светлых полос на цапфах валков;

б) количество участков заклинивания за один оборот подшипника 36-442860ХМ равно 1-3, а подшипника 36-6442144ХМ достигает 3-4;

в) число узловых (многократных) точек при движении тел качения по удлиненным гипо- или эпициклоидам составляет 9-11 для подшипника 36-442860ХМ и 10-12 для подшипника 36-6442144ХМ, что может нарушать параллельность осей валков.

4 Исследование валковых систем в клетях ДДС -1400

Процессы, происходящие в валковых системах дрессировочных станов, при деформации полос во многом определяются зазорами между боковыми гранями подушек опорных валков и направляющими планками станин каждой клеги, а также перемещениями подушек рабочих валков относительно подушек опорных валков. На основании проведенных исследований было установлено, что амплитуды колебаний деталей подшипников (в частности, тел качения и сепараторов) соизмеримы с толщиной дрессируемой жести. Осевые линии опорных и рабочих валков в процессе дрессировки не являются

взаимно параллельными. Осевые линии опорных валков при вращении описывают поверхности, близкие к коноидальным, а осевые линии рабочих валков - близкие к цилиндроидальным.

При моделировании колебательных процессов в подшипниках качения рабочих валков дрессировочных станов рассмотрены шесть вариантов взаимного расположения образующих рабочих валков и рассмотрено влияние комбинаций взаимного расположения указанных образующих на возникновение конкретных дефектов жести.

Для исследования горизонтальных перемещений четырех подушек опорных валков ДДС - 1400 со стороны привода применили синхронное вибрографирование с помощью быстродействующего самопишущего прибора Н338-8П.

Перед экспериментом была проведена тарировка указанного дифтрас-форматорного преобразователя и построены тарировочные графики, на основании которых была выведена расчетная формула для расшифровки виброграмм, имеющая вид

ЛЬ = 0,004Ь°" (12)

где А Ь - горизонтальное перемещение подушки опорного валка, см (мм);

0,04 - постоянная регистрации измерительного канала, в см;

Ь - отклонение пера самописца при регистрации, см (мм).

В ходе регистрации и обработки результатов эксперимента фиксировали следующие периоды при работе ДДС-1400: заправка полосы, разгон, установившееся движение, торможение, пауза. Установлено, что одиночные рывки (пики) в процессе установившегося движения вызваны сбоями в работе САРТиН. С уменьшением поперечного сечения дрессируемых полос увеличивается продолжительность разгона, торможения и сокращается продолжительность установившегося движения. Указанное сокращение продолжительности установившегося движения при дрессировке полос меньшего сечения объясняется влиянием дефектов, возникающих при смотке полос в рулоны на предыдущих этапах технологического процесса (НСХП-1400, АЭО, АНО) - повреждениями торцевых поверхностей рулонов (замятием витков при отжиге в колпаковых печах и телескопичностыо).

Режим работы приводных электродвигателей клетей ДДС-1400 располагаются в интервале между весьма тяжелым (ВТ-60%) и весьма тяжелым непрерывным (ВТН-100%) и по характеру управления представляет ручной, близкий к крановому. Причиной ручного управления является низкое качество подката.

5 Исследование взаимосвязи между смещениями валковых систем и межвалковыми зазорами в клетях Д ДС-1400

Исследование горизонтальных смещений подушек опорных валков обеих клетей (с приводной стороны) проводили для периодов заправки, разгона,

торможения и пауз, поскольку в эти периоды средние амплитуды смещений подушек опорных валков максимальны. При этом выясняли возможность возникновения следующих ситуаций:

ЛЦв=АЬ(т; ДЬм^АЬо,,; ДЬ™ <АЦ>Н;

Ранее было установлено, что горизонтальные смещения подушек опорных валков неодинаковы. Наибольшей подвижностью обладает подушка верхнего опорного валка клети 1, наименьшей - подушка верхнего опорного катка клети №2. Величину межвалкового зазора определили по формуле:

лл=(а.+«/_.)

1-.1-

2М

А-+</

г* )

(13)

где ЛЬ- смещение осей опорного и рабочего валков в горизонтальной плоскости относительно друг друга.

Для изучения характера изменения межвалковых зазоров смещений провели исследование горизонтальных смещений подушечек опорных валков в периоды заправки, разгона, установившегося движения, торможения и пауз.

Установлено, что при заправке полосы максимальное отклонение А Ь характерно для подушечек опорных валков клети №1. В начальный момент заправки смещение подушек нижнего опорного валка клети №1 и верхнего опорного валка клети №2 соответственно больше, чем подушки опорных валков верхнего опорного валка клети №1 н нижнего опорного валка клети №2.

В процессе заправки наблюдается смещение подушек опорных валков обеих клетей, происходящее под действием натяжения моталки в горизонтальном и вертикальном направлениях. Результирующая разности этих смещений может быть направлена как в направлении от первой клети ко второй, так и наоборот. Амплитуды колебаний подушек опорных валков, полученные по итогам расшифровки виброграмм, соизмеримы с зазорами в ГСДПЖТ опорных валков.

Анализ виброграмм позволил установить, что режим установившегося движения полосы при дрессировке протекает неодинаково в зависимости от того, совершается ли он после разгона или после замедления движения полосы. Преобладает при этом установившееся движение (после разгона в один, два, три этапа) - 80,95% - для полос сечением 0,22X855 мм2; и после разгона в один и два этапа - 70% - для полос сечением 0,25X1035 мм2. Частота повторений значительных смещений (в 3-5 раз превышающих малозаметные) подушек опорных валков при установившемся движении для полос обоих указанных сечений примерно одинакова. Высокая частота повторения одиночных смещений свидетельствует о наличии спонтанных одиночных возмущений в очагах деформации обеих клетей и обусловлена нарушениями в работе САРТиФ.

В периоды торможения во всех случаях результирующая разности натяжений направлена в сторону клети №1. Таким образом, процесс происходящий в межклетьевом промежутке при торможении, аналогичен процессу, протекающему при разгоне, но отличается постоянством направления разностей натяжений полосы между клетями №1 и №2.

В периоды пауз наблюдается незначительное смещение подушек опорных валков обеих клетей относительно нейтрального положения. Смещения вызваны, в основном, подъемом верхних и незначительным опусканием нижних валковых систем. При этом смещение подушек верхнего опорного валка клети №1 больше, чем аналогичного валка клети №2.

В результате исследования установлено, что паузы, вызванные порывами полосы при дрессировке - наиболее неблагоприятные периоды работы ДДС-1400. Смещение подушек опорных валков при остановках с полосой в очагах деформации обеих клетей вызваны влиянием натяжений полосы между агрегатами технологической цепочки ДДС-1400 (разматыватель - клеть №1 - клеть №2 - моталка).

Исследования вертикальных смещении рабочих валков проводили для периодов заправки и разгона, так как именно в эти периоды работы стана зафиксированы наибольшие горизонтальные смещения подушек опорных валков. При этом рассматривались варианты, соотношений горизонтальных смещений верхних Ьщ, и нижних Ь™, опорных валков Д Ьм> Д Ьон; Д Ья, < Д Ьо„.

Величины ДЬЕ подсчитывались как суммы вертикальных смещений верхнего Ь „, и нижнего Ь^,, опорных валков по формуле

ДЬЕщ = ДЪош + ДЬ„. Подсчет ДЬо,,; к ДЬ^щ проводили по формулам

(14)

АЛ«, =0,5(£>_ +</ )

2Д1„

чА* +

Ч Р* у

1-.1-

2ЛЛ„

V-

р* /

(15)

(16)

где и ДЛош. горизонтальное смещение подушек соответственно

верхнего и нижнего опорных валков, принятое равным смещению верхних и нижних опорных и рабочих валков.

В результате обработки результатов экспериментов установлено, что: - в период заправки средние величины колебаний межвалковых зазоров увеличиваются с уменьшением площади поперечного сечения полосы;

- шероховатость полосы, обусловленная взаимным горизонтальным смещением подушек валков, лежит в пределах: 182-0,245 мкм (дня клети №1) и Яаг=0,250-0,065 мкм (для клети №2). Предпочтительные значения Яа^ОДОО мкм и Яа2=0,025 мкм и 1*32=0,050 мкм (ГОСТ 2789-73).

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. Статистический анализ качества тонколистового проката для производства дрессированного листа позволил выявить три группы дефектов способствующих снижению сортности листа и жести, которые являются следствием как отклонений в технологическом процессе НСХП-1400-АЭО, изнашивания оборудования валковых систем и приводов дрессировочных станов, так и кинематическими особенностями подшипниковых узлов.

2. Для установления особенностей эксплуатации (вибрации и смещения) валковых систем двухклетьевых дрессировочных станов был разработан специальный виброметр для определения горизонтальных смещений опорных валков обеих клетей с приводной стороны.

3. Установлено, что причинами колебаний в подшипниках рабочих валков являются кинематические процессы, приводящие к возникновению биений резонансных явлений из-за близких значений частот колебаний тел качения, сепараторов и равенства интервалов частот низко-, средне- и высокочастотных диапазонов колебаний деталей подшипников качения.

4. Анализ работоспособности подшипников качения опорных и рабочих валков выявил их конструктивные несовершенства, связанные с четностью (нечетностью) числа роликов и их соотношений, с размерами внутренних и наружных колец подшипников. Это способствует возникновению чередующихся темных и светлых полос на дрессируемом прокате и образованию разнотолщинности листа.

5. Исследованиями установлено, что осевыелинии опорных и рабочих валков в процессе работы не являются взаимно параллельными (осевые линии опорных валков при вращении описывают поверхности, близкие к коноидалышм, а осевые линии рабочих валков - близкие к цилиндрои-дальным), приводя к продольной разнотолщинности полосы.

6. Установлено, что значительные одиночные смешения подушек опорных валков в процессе установившегося движения полосы вызваны также неполадками в работе САРТиН и, способствуют возникновению порывов или образованию разнотолщинности полос из-за внезапного изменения натяжении.

7. Установлено, что в периоды разгона и торможения наблюдается изменение направления средней результирующей разности натяжений в меж-клетьевом пространстве, способствуя возникновению процесса правки

натяжением совместно с дрессировкой и образованием дополнительных дефектов дрессированной жести.

8. На основании разработанной классификации дефектов предложено дополнить ГОСТ 21014-88 нестандартными дефектами, включив их в Стандарт Предприятий (СТП) АО «ИСПАТ-Кармет».

9. На основании типовой кривой отказов (долговечности) рекомендованы оптимальные периоды эксплуатации ДДС-1400 и ПДС-1400, в течение которых качество выпускаемого тонколистового проката сохраняется на требуемом уровне.

10. В результате анализа сроков службы подшипников качения валков, установлены оптимальные сроки их эксплуатации, способствующие улучшению качества тонкого листа.

11. По итогам экспериментальных исследований, установлено влияние перемещений опорных валков на образование дефекта «разнотолщинность», и получены аналитические зависимости для этих перемещений. В результате проведенного анализа, предложена установка демпфирующих роликов на ДДС-1400 для снижения вибрации полосы перед первой клетью.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих

работах:

1. Илькун В. И., Карабалин А. А., Куликов В. И. О современных методах контактной оценки качества дрессированной листовой продукции //Технология производства и обработки черных металлов. Сб. научн. Тр. Алматы. РИК по учебной и методической литературе. 1995. С. 142-148.

2. Карабалин А. А. О регламентации предельных отклонений размеров некоторых дефектов холоднокатанного листа. Задепонирована в КазгосИНТИ 13.09.95 №6367-К95. Алматы.

3. Илькун В. И., Куликов В. И., Карабалин А. А. Исследование долговечности подшипников качения валков дрессированных станов.// Сталь, 1996. №5. С. 36-41.

4. Илькун В. И., Куликов В. И., Карабалин А. А. Исследование распределения и взаимосвязи дефектов жести при дрессировке на станах 1400 //Сталь. 1996. №8. С. 34-37.

5. Илькун В. И., Куликов В. И., Карабалин А. А. Исследование колебательных процессов в подшипниках качения рабочих валков дрессировочных станов. //Сталь. 1996. №11. С. 42-45.

6. Илькун В. И., Куликов В. И., Карабалин А. А. Взаимосвязь прохождения дефектов жести в процессе производства на различных агрегатах //Бюллетень НтиЭИ. Черная металлургия. 1996. Вып. 4. С. 42-47.

7. Илькун В. И., Карабалин А. А., Давильбеков Н. X. Влияние колебательных процессов в подшипниках качения рабочих валиков дрессировочных станов на форму тонкого листа //1-й Республиканский съезд по теоретической и прикладной механике. 9-11 октября 1996 г. Тезисы докладов. Часть 2. Алматы. 1996. С. 295-296.

8. Илькун В. И., Куликов В. И., Карабалин А. А., Давильбеков Н. X. Оценка состояния технологического оборудования станов на основании данных о дефектах жести. //Сталь. 1997. №1. С. 34-37.

9. Илькун В. И., Куликов В. И., Карабалин А. А. Об эффективности применения бесконтактных средств измерения качественных параметров холод-нокатанного листа. //Металлургические машины и оборудование. Межвузовский сборник научн. Тр. Алматы. 1997. С. 92-100.

Ю.Илькун В. И., Куликов В. И., Карабалин А. А. Об эффективности бесконтактных и смешанных средств измерения плоскостности тонколистового проката. //Металлургические машины и оборудование. Межвузовский сб. науч. Тр. КазНТУ, Алмэты, 1997. С. 101-110.

ТУС1Н1КТЕМЕ Эли Олибайулы Кдоабалин

Жатывдан станцардьщ пайдалану куйелерш ескере отырып суыктай такталанган табактардын, сапасын жогарылату жолдары.

"К^сыммсн ©вдеу машиналары жене процесстерГ 05.03.05 мамандыгы бойынша техникалык гылымдар кандидаты дорежссш алу ушш диссертация. Кдзактьщ Ултгык техникалык, университет!, Алматы кдласы, 1999.

Бул жумыс жукатабакхы ешмдердщ сапасын ер! карай котеру максатында жатыккзн клетгерд1 механикалык, жабдыктаудьщ техникалык куш мен суыкгай такгаланган табакгардыц сапалык, корсета иггер1 арасындагы байланысты зерттеуге багытталган.

Жука табакгарды ендорудщ технологиялык, "пзбегшде ксткен екаулардын, характер! мен себептер!, кацылтыр акдуларыныц пайда болуы мен 1400 еиклегпк жатыккдн станныц валковалык, жуйесшщ пайдаланылудагы куш арасындагы байланыс зерттслген.

Кацылтырдыц сапасын керсететш жумыс валкаларынын тербелу! подшипникгердщ тозу Жане узак пайдалануына осер ететш факторлар аныкхалган. Зерттсу аркылы, сонымен катар клетаралык. ке1успктеп жолакхардыц туракталмаган козгалысы кезещнде жатгыгумен катар созу аркылы тузету процесс! журетшдш, соныц нэтижесщде жолактыц бел 2 клетген кейш 7-кластык кедор-будырга (Ка=0,025 — 0,050 мкм) жететшдеп аныкгалган.

Журпзшген зерттеудщ нетижеа "ИСПАТ-Карметгщ" 3-шы табакты такгалау цехына пайдалануга енпзшген.

SUNOPSIS

Karabalin Aliy Alibayevich

Direction of elevation of quality of gold rolled sheets with regard of operation of temper mill.

Dissertation for the academic degree of Candidate of Technical Sciences on profession line 05.03.05 "Processes and machines of treatment of metal by pressure" Kazakh National Technical University, Almaty, 1999.

This work was done for research of the relationship between technical condition of mechanical equipment of temper mill and the index of cold rolled sheet for finding the reserve for improvement the quality of steel.

As the result of the work the character and reason of origin of blemish of thin sheet in technology process of production were studied, the effect of maintenance condition of rolls at two stand temper mill 1400 on quality of tin plate.

Factors effecting on wear and life of swaying bearings of work rolls, what in their turn effect on quality of tin plate are established. By the research it is established that the period of filling and non fixed movement of stripe in mill in space between stands, during tempering there is the process of melting by strain. As the result of it there can be 7 class of roughness at the surface of metal (R a=0,025-0,050 mkm) after stand * 2.

The results of the research were accepted and inculcated in RM-3 of ISPAT KARMET.

КАРАБАЛИН АЛИЙ АЛИБАЕВИЧ

ВЛИЯНИЕ ЭКСПЛУАТАЦИОННОГО СОСТОЯНИЯ ДРЕССИРОВОЧНЫХ СТАНОВ НА ГЕОМЕТРИЧЕСКИЕ ДЕФЕКТЫ ХОЛОДНОКАТАНОЙ ЖЕСТИ

05.03.05 - Процессы и машины обработки давлением

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Подписано к печати 7.06.2000 г. Формат 60x84 1/16. Тираж 120 экз. Бумага типографская № 1. Объем-1,3 усл.-печ.л.

Типография «Калкаман» 480012, Алматы, Мауленова, 85/91