CC BY
80
лггттг^г: гтггггтглттггггт ißt
-1 (82), 2016 I U I
УДК 669.771
КРИТЕРИИ ЭФФЕКТИВНОСТИ СЛИТТИНГ-ПРОЦЕССА PERFORMANCE CRITERIA SLITTING-PROCESS
Поступила 21.01.2016
Н. В. СТАРКОВ, ОАО «БМЗ - управляющая компания холдинга «БМК», г. Жлобин, Беларусь, ул. Промышленная, 37. E-mail: starkov-nikita@rambler.ru,
Ю. Л. БОБАРИКИН, Гомельский государственный технический университет им. П. О. Сухого, г. Гомель, Беларусь, пр. Октября, 48. E-mail: bobarikin@tut.by
N. V. STARKOV, JSC «BSW- Management Company of Holding «BMC», Zlobin city, Belarus, 37, Promyshlennaya str. E-mail: starkov-nikita@rambler.ru,
Y. L. BOBARYKIN, Gomel State Technical University named after P. O. Sukhoj, Gоmel, Belarus, 48, Oktyabrya ave. E-mail: bobarikin@tut.by
Приведены критерии эффективности слиттинг-процесса. На примере двухлинейной прокатки арматурного профиля № 20 определены такие критерии эффективности разделения в неприводном делительном устройстве, как размеры перемычки.
Criteria of efficiency the slitting process. For example double-line rolling of rebar No. 20 identified such criteria separation efficiency in non-dividing device as the size of the crossbar.
Ключевые слова. Слиттинг-процесс, прокатка-разделение, делительные ролики. Keywords. The slitting process, rolling-separation, the separating rollers.
В сложившихся условиях развития экономики на металлургических предприятиях обострились проблемы повышения конкурентоспособности арматурного проката на внутреннем и внешнем рынках . В связи с этим в условиях современного рынка на первый план выходят актуальные задачи, направленные на повышение эффективности технологии и улучшения показателей качества прокатного производства
Задачи повышения эффективности производства сортового проката в настоящее время успешно решаются за счет использования процесса многоручьевой прокатки разделения (слиттинг-процесса) -продольного разделения раската с заранее выполненной тонкой перемычкой в автономном делительном устройстве с неприводным рабочим инструментом [1], установленном на выходной стороне прокатной клети (рис 1)
а б
Рис . 1 . Слиттинг-процесс производства арматурной стали: а - схема продольного разделения проката; б - разделенный раскат в линии стана
со / й ггтггг г: глгтггтллтггггг_
1 (82), 2016-
Разделение раската может осуществляться на любой стадии прокатки: в черновых, промежуточных или чистовых группах клетей станов . Однако наибольшее распространение технология прокатки-разделения получила при продольном разделении раската в непосредственной близости от чистовых клетей . Этот вариант технологии прокатки-разделения рекомендуется для производства арматурной стали на существующих прокатных станах
В рамках научно-исследовательской работы, проводимой на кафедре «Металлургия и литейное производство» Гомельского государственного технического университета им . П . О . Сухого, определены основные критерии, предъявляемые к слиттинг-процессу, выполнение которых обеспечивает его максимальную эффективность .
В результате анализа прокатного производства определены критерии эффективности слиттинг-про-цесса, в соответствии которыми эффективный слиттинг-процесс должен обеспечивать [2]:
• Минимальную толщину и ширину перемычки и, как следствие, минимальную величину шейки разрыва с целью исключения образования заката при дальнейшей прокатке (минимальное вскрытие зернистой структуры металла в месте разделения) .
• Получение требуемого разброса раската после разделения по линиям прокатки .
• Исключение застревания раската в НДУ (неприводном делительном устройстве) .
• Максимальную стойкость калибров (в особенности, 3-го специального калибра прокатной клети, на выходе из которой происходит разделение в НДУ)
• Максимальную стойкость роликов НДУ при условии надежности всей конструкции
• Постепенное равномерное формирование раската перед разделением (обеспечение равенства между получаемыми в конечном итоге профилями арматуры), обеспечивающее управляемость процессом прокатки (прокатка с подпором и натяжением)
• Необходимую кантовку линий раската после разделения .
• Требуемое качество готового профиля арматурной стали и др .
Приведенные выше критерии во многом взаимозависимы Так, например, для получения минимальной величины шейки разрыва с целью исключения образования заката при дальнейшей прокатке размеры перемычки Тп и Шп должны быть минимальными (рис . 2) . Это обеспечит минимальное вскрытие зернистой структуры металла в месте разделения, позволит снизить нагрузку на ролики НДУ при разделении Однако с уменьшением ширины перемычки Тп стойкость гребней последнего разделительного калибра (3-го специального калибра слиттинг-процесса) будет минимальной, что, в итоге, будет снижать эффективность производства
Образование перемычки слишком малой толщины Шп может привести к нежелательной прокатке -местному упрочнению шейки разрыва, что, в итоге, приведет к образованию прокатного дефекта в виде «заката» . Зазор между расклинивающими роликами также должен выбираться из соображений исключения прокатки шейки разрыва
Выбор оптимального соотношения расклинивающего угла ролика ар и угла гребня А 3-го специального калибра позволит получить требуемый разброс по линиям прокатки, исключая образование «крючка» вследствие разделения Слишком большой расклинивающий угол также может привести к нежелательному формоизменению в виде обжатия (прокатке) за счет действия сил трения и к образованию крючка Слишком малый угол не обеспечит разделение раската ввиду низкой величины растягивающих сил
Таким образом, на эффективность слиттинг-процесса оказывают влияние следующие условно принятые совокупности величин:
• эффективность разделения в НДУ;
• эффективность формирования раската перед разделением .
Проведение теоретических и экспериментальных исследований с целью определения оптимальных параметров для факторов, оказывающих ключевое влияние на эффективность процесса реализации технологии прокатки слиттинг-процессом, является актуальной задачей, решаемой в рамках проводимой
научно-исследовательской работы . Для арматурных профилей ма-А Ор лых сечений для возможных схем разделения в НДУ определяются
оптимальные совокупности факторов, обеспечивающие максимальную эффективность производства слиттинг-процессом
Рис . 2 . Двухлинейный слиттинг-процесс: а - двухлинейный раскат; б - рабочие а б части пары расклинивающих роликов НДУ
_агтггг г: гспгшст Iте I со
-1 (82), 2016/ 1111
Так, например, для реализации прокатки арматурного профиля № 20 в две линии прокатки на основании проведения численных экспериментов методом конечных элементов [3] были установлены оптимальные размеры формируемой в 3-м специальном калибре перемычки .
Численный эксперимент проводили с использованием определенных ранее при помощи численного моделирования таких параметров, как угол между частями сдвоенного раската А, расклинивающий угол при вершине гребня делительного ролика ар (рис . 2), диаметр линий й и диаметр роликов В. Зазор между роликами выбирали из соотношения = 7п(1,1-1,3) [4], размеры перемычки приведены в таблице .
Размеры перемычки для численного эксперимента прокатки арматурного профиля № 20 слиттинг-процессом
7П, мм 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6
Шп, мм 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6
Результаты численного моделирования показали, что при выборе ширины перемычки Шп более 1,2 мм при разделении образуется увеличенная шейка разделения, что повышает риск образования заката при прокатке в оставшихся проходах (рис . 3) . Уменьшение Шп приводит к увеличению контактного давления на гребни валков приводной прокатной клети и, как следствие, к снижению их стойкости вследствие повышенного износа. Кроме того, с «заострением» гребней валков снижается их захватывающая способность
На основании численного моделирования была определена оптимальная величина толщины перемычки 7п = 1,0 мм, так как превышение этого параметра приводит к нежелательному увеличению площади вскрытия зернистой структуры металла в месте разделения, а также к росту нагрузки на ролики НДУ. Уменьшение 7п снижает стойкость гребней валков прокатной клети за счет увеличения действующей на них радиальной нагрузки
На рис 4 приведена численная модель разделения в НДУ двухлинейного раската арматурного профиля № 20 класса А500С с оптимально выбранными размерами формируемой в 3-м специальном калибре перемычки 7п = 1,0 мм, Шп = 1,2 мм .
Достоверность полученных результатов подтверждается успешной реализацией данного процесса прокатки с указанными размерами перемычки 7п и Шп в условиях мелкосортного непрерывного стана 320 ОАО «БМЗ - управляющая компания холдинга «БМК» .
Рис . 3 . Возникновение увеличенной шейки разделения при двухлинейном слиттинг-процессе прокатки арматурного профиля № 20
Рис . 4 . Эффективное разделение в НДУ двухлинейного слиттинг-процесса прокатки арматурного профиля № 20
М/лггттг^ г: гсштл/^ггта
I 1 (82), 2816-
Рис . 5 . Макроструктура арматуры № 20 класса А500С
а б
Рис . 6 . Микроструктура арматуры № 20 класса А500С: а - периферийный; б - участок ближе к сердцевине . х500
Рис . 7. Микроструктура образцов арматуры № 20 класса А500С, демонстрирующая место разделения . х50
На поверхности готового профиля арматурной стали № 20 класса А500С следа места разделения и других дефектов установлено не было, что подтверждает приведенный на рис . 5 анализ макроструктуры . При термомеханическом упрочнении в потоке проката с охлаждением в субкритическом интервале температур на периферийных участках сечения (рис . 5) выявлена структура высокоотпущенного мартенсита (рис . 6, а), а ближе к сердцевине - переходные структуры сорбита и бейнита (рис . 6, б) . Таким образом, достигнута конструкция естественного композита, обеспечивающая требуемые эксплуатационные свойства
Лабораторные испытания прутков арматурной стали, в частности, испытания на изгиб, также подтвердили высокое качество готового профиля . В результате металлографического анализа было определено место разделения при травлении в специальном реактиве поперечного разреза штанг (рис . 7) .
Таким образом, в результате исследований систематизированы основные критерии эффективности слиттинг-процесса, определены основные геометрические размеры 3-го специального калибра слит-тинг-процесса для арматуры № 20, соответствующие основным критериям эффективности слиттинг-процесса
M^tHtmMwm la*
-1 (82), 2016/ U U
Литература
1. Процесс прокатки-разделения с использованием неприводных делительных устройств: теория и практика / С . М . Жучков, А . П . Лохматов, Н . В . Андрианов, В . А . Маточкин . Украина-Беларусь,2007. 284 с .
2 .К о п ы л о в И. В . , В о л к о в К. В . , Р о м а д и н А . Ю . Особенности способов продольного разделения раската при прокатке арматурных профилей // Электронный науч . журн . «Калибровочное бюро» (http://www. passdesign . ru) .
3 . Технологические задачи теории пластичности (методы исследования) / В . М. Сегал . Минск, 1977. 243 с .
4 С т а р к о в Н В , Б о б а р и к и н Ю Л Выбор схемы и профиля делительных роликов для процесса прокатки-разделения // Металлург 2015 . Вып . 5 . С . 44-48 .
References
1. Z h u c h k o v S . M . , L o h m a t o v A .P. , A n d r i a n o v N . V. , M a t o c h k i n V. A . Process prokatki-razdelenija s is-pol'zovaniem neprivodnyh delitel'nyh ustrojstv: teorija i praktika [The process of rolling-separation using a non-driven switchgear: Theory and Practice], Ukraina-Belarus . Pan Press Publ., 2007, 284 p .
2 . K o p y l o v I . V. , V o l k o v K . V. , R o m a d i n A .J u . Osobennosti sposobov prodol'nogo razdelenija raskata pri prokatke armaturnyh profilej [Especially the way the longitudinal slitting while rolling rebars]. Jelektronnyj nauchnyj zhurnal «Kalibrovochnoe bjuro», no . 2 (http://www.passdesing .ru).
3 . S e g a l V. M. Tehnologicheskie zadachi teorii plastichnosti (metody issledovanija) [Technological problems of the theory of plasticity (research methods)] . Minsk, 1977, 243 p .
4 . S t a r k o v N . V. , B o b a r i k i n J u . L . Vybor shemy i profilja delitel'nyh rolikov dlja processa prokatki-razdelenija [Scheme selection and profile of separating rollers for the rolling-separation]. Metallurg = Metallurgist, 2015, no . 5, pp . 44-48.
