CC BY
62
Заключение
Проведенный конечно-элементный анализ для предложенной конструкции позволяет смоделировать достаточно сложные процессы, происходящие при контактном взаимодействии формирующегося слитка с тонкой корочкой и жидкой сердцевиной и роликов для удержания его формы, что позволяет вынести решение об уменьшении напряжений более чем в два раза в зоне контакта «слиток-ролики». Данная проверка показала высокую эффективность предложенной конструкции кристаллизатора в сравнении с применяемой на ОАО «ММК».
Выполненные расчеты удовлетворительно коррелируются с экспериментальными данными, что подтверждает правильность методики решения задачи.
УДК 621.771
И.Г. Шубин, М.И. Румянцев, С.В. Некрасов, Н.И. Шубина, А.О. Попов
ГОУВПО «МГТУ»
К ВОПРОСУ ОЦЕНКИ ВЛИЯНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ ПРОЦЕССА ПРОКАТКИ НА СТАНЕ 170 ОАО «ММК» НА ПОКАЗАТЕЛИ КАЧЕСТВА КАНАТНОЙ КАТАНКИ
Производство канатной катанки включает в себя выполнение ряда последовательных технологических операций которые вместе с исходными факторами (химический состав стали, способ выплавки и др.) вносят весомое влияние на формирование конечных показателей качества (временное сопротивление разрыву, предел текучести, относительное удлинение и сужение и т.д.) готовой катанки.
Оценить влияние факторов технологического процесса производства катанки и создать модель управления ими позволит обеспечить не только снижение несоответствующей продукции, но и возможность прогнозирования уровнем показателей качества в зависимости от свойств исходной заготовки и параметров технологического оборудования.
Канатная катанка прокатываемая на стане 170 ОАО «ММК» производится из стали марок 60 - 85. Технологический процесс включает такие основные операции, как нагрев заготовок в методических печах, прокатка на всех группах клетей, после деформационное охлаждение и формирование бунта. Все это обуславливает наличие таких факторов, как температура: перед 1 клетью обжимной группы (T1), перед черновой группой (T2, Т3), перед линией водяного охлаждения PREBOX (перед чистовым блоком (Т4 - Т7), после чистового блока (температура конца прокатки)
(Т8, Т9), после линии водяного охлаждения (Т10, Т11), на конвейере воздушного охлаждения после участка с теплоизоляционными крышками (Т12, Т13), на виткосборнике после конвейера воздушного охлаждения (Т14, Т15), фактор скорости - параметр Ф1 и Ф2, углеродный эквивалент (Сэ ). В качестве исследуемых показателей качества использовали: величина обезуглероженного слоя Лсо, относительное удлинение 510 и
сужение ^, временное сопротивление разрыву ов .
Массив данных, использованный для статистической обработки, содержал ряд марок стали (Сталь 65 - 85), выплавленных различными способами (ДСП - электросталеплавильный агрегат, ДСА - мартеновская печь).
Для создания модели управления качеством канатной катанки проводились следующие исследования.
На первом этапе, с использованием математического аппарата обработки статистических данных и программы STATISTICA [1], выполнили регрессионный анализ по методу включения переменных. Рассчитанные и представленные ниже уравнения регрессии включают те факторы, которые наиболее значимо влияют на показатели качества.
Л СО = - 0,45699 - 0,20775 Х А С0 + 0,03289 Ф1 - 0,00174 t2 +
0,00113 t4 + 0,00032 t12 + 0,00417 t14; (1)
5 10 = 9,861 - 12,135 X5 i0 + 0,3619 Ф1 - 0,0594 Ф2 - 0,0194 t2 +
+ 0,0116 t10 + 0,0528 t14; (2)
y = 145,5652- 80,5455 Хщ - 0,1891 Ф2 - 0,0287 t2 - 0,0393 t4 +
+ 0,0094 t6; (3)
а в = 430,4324 - 32,5234 Ф1 - 2,2362 Ф2 + 0,62 t2 - 0,1122 ^ +
+ 0,5223 t10. (4)
Факторы, определенные уравнениями регрессии, изменяют свои значения в диапазоне, сформированном исходя из технологических особен-
ностей используемого оборудования и его настроек, что влечет вариацию значений показателей качества. Представляет интерес, при каких сочетаниях рациональных значений факторов показатели качества катанки будут принимать требуемые стандартами величины.
Используя инструментарий модуля «поиск решений» в программе МЕ БХ8БЬ проведена обработка экспериментальных данных. Результаты исследования позволяют сделать выводы о том, что для гарантированного воспроизводства требуемых значений показателей качества некоторые факторы необходимо удерживать на неизменном уровне. Другие факторы могут менять свои значения, в определенном интервале, приводя к изменению значений показателей качества в требуемом диапазоне. Графики влияния факторов на показатели качества катанки представлены на рис. 1-4.
Анализ результатов позволяет выделить факторы которые оказывают влияние на все исследуемые показатели качества, это углеродный эквивалент (Сэ ), фактор скорости - параметр Ф1 и Ф2. Факторы, связанные с температурой раската на различных участках прокатного стана, оказывают свое влияние, но каждый на определенный показатель качества.
Влияние факторов, температура на виткосборнике после конвейера воздушного охлаждения и фактора скорости - параметр Ф1 и Ф2, на величину обезуглероженного слоя канатной катанки (см. рис. 1) характеризуется как правило линейной зависимостью приводящей к повышению толщины обезуглероженного слоя с увеличением значения фактора.
Нелинейность зависимости относительного удлинения канатной катанки от технологических факторов и углеродного эквивалента (см. рис. 2) позволяет констатировать увеличение величины относительного удлинения при повышении значений температуры на виткосборнике после конвейера воздушного охлаждения, параметра Ф1 и углеродного эквивалента. С ростом значений фактора скорости - параметр Ф2 величина относительного удлинения снижается.
Варьируемость величины относительного сужение канатной катанки от температуры перед черновой группой и температуры перед линией водяного охлаждения РЯЕВОХ (перед чистовым блоком) описывается степенной зависимостью (см. рис. 3). Влияние углеродного эквивалента выражено линейной зависимостью. Увеличение углеродного эквивалента приводит к снижению величины относительного сужения.
Изменение значений временного сопротивления разрыву зависит от температуры перед черновой группой и температуры перед линией водяного охлаждения PREBOX (перед чистовым блоком), а также фактора скорости - параметр Ф1 и Ф2 (см. рис. 4). Ярко выраженная линейная зависимость указывает на повышение величины временного сопротивления разрыву при снижении температуры перед линией водяного охлаждения и фактора скорости. Снижение температуры перед черновой группой понижает величину временного сопротивления разрыву.
«ч
е
о. I-
ш 5 га
.
га
11,00 10,50 10,00 9,50 9,00 8,50 8,00
♦ у
♦
/
У у
х
♦ / -
у = 6,5855е Р2 = 0,457
♦ Ряд1
■ Экспоненциальны й(Ряд1)
■Линейный (Ряд1)
0,00 0,20 0,40 0 ,6(8,3003Х + 6,1162
Р2 = 0,4565
Обезуглероженный слой
а)
1,40 п 1,20 1,00 0,80 0,60 0,40 0,20 0,00 0,00
у = 0,0589х"136: Р2 = 0,4466
♦ Ряд1
■ Степенной (Ряд1)
■ Логарифмический (Ряд1)
0,20 0,40
Обезуглероженный слой
0,60
у = -0,75771п(х) - 0,4418 Р2 = 0,479
б)
Рис. 1. Влияние факторов на изменение величины обезуглероженного слоя канатной катанки: а) фактор скорости - параметр Ф2; б) - углеродный эквивалент
а)
б)
Рис. 2. Влияние факторов на изменение величины относительного удлинения канатной катанки: а) фактор скорости - параметр Ф2; б) углеродный эквивалент
950 940 930 920 910 900 890 880 870 860 850
А
\
\
\
А
V • V
V/
V/
у = 0,1345х4 - 17,73х3 + 87 ■ 18843х + 152728
Р = 0,4271
25,00 30,00 35,00 40,00 45,00 Относительное сужение
а)
0,75 0,70 0,65 0,60 0,55
0,50
у = -0,0093х + 0,9601 Р = 0,6257
♦ Ряд1
-Линейный (Ряд1)
25,00 30,00 35,00 40,00 45,00 Относительное сужение
б)
Рис. 3. Влияние факторов на изменение величины относительного сужения канатной катанки: а) температура перед линией водяного охлаждения РЯЕВОХ (перед чистовым блоком (Т4 - Т7); б) углеродный эквивалент
1010 1000 990 £2 980 ?! 970 960 950 940
950,00 1000,0 1050,0 1100,0 1150,0 0 0 0 0
Предел текучести
у = 0,3473х + 612,45 Р = 0,9952
♦ Ряд1 -Линейный (Ряд1)
а)
950 940 930 920 910 900 890 880 870
у = -0,4168х + 1345,1 К2 = 0,9952
Ряд1
■Линейный (Ряд1)
950,00 1000,00 1050,00 1100,00 1150,00 Предел текучести
б)
Рис. 4. Влияние факторов на изменение величины временного
сопротивления разрыву канатной катанки: а) температура перед черновой группой; б) температура перед линией водяного охлаждения PREBOX (перед чистовым блоком)
Проведенные исследования позволили выявить факторы, оказывающие существенное влияние на показатели качества канатной катанки. Полученные зависимости изменчивости показателей качества канатной катанки от исследуемых факторов позволят в дальнейшем определить их область варьирования, обеспечивающее гарантированное воспроизводство заданных величин показателей качества.
Библиографический список
1. Л.Л. Халифан. Статистика 6. Статистический анализ данных: - М. Изд-во «Бином», 2007. - 508 с.
2. А.А. Минько. Статистический анализ в MS EXSEL: - М. Издательский дом «Вильямс», 2004. - 448 с.
УДК 621.778 В.А. Харитонов
ГОУВПО «МГТУ» А.Б. Иванцов
Филиал ГОУ ВПО «МГТУ», г. Белорецк
МЕТОДИКА РАСЧЕТА ФОРМОИЗМЕНЕНИЯ ПРИ ОБРАБОТКЕ ПРОВОЛОКИ ПО СХЕМЕ «РАСТЯЖЕНИЕ - ЗНАКОПЕРЕМЕННЫЙ ИЗГИБ»
Разработана уточненная методика определения силовых условий деформации проволоки механопластическим растяжением по схеме «растяжение - знакопеременный изгиб» в несколько этапов на роликовом изгибающем устройстве (РИУ), её удлинения и изменения механических свойств материала, с учётом особенностей нагружения и упругопласти-ческого изгиба, а также упрочнения металла.
Одной из основных задач применяемых технологий производства проволоки является получение высоких механических свойств с сохранением достаточной величины пластичности. При этом одним из наиболее эффективных способов деформационного воздействия на проволоку является растяжение. Но, при всех положительных сторонах данного способа, он обладает массой недостатков, в т.ч. быстрой потерей пластичности, низкой устойчивостью процесса, высокими энергетическими затратами.
Одним из способов интенсификации процесса растяжения, решающего указанные проблемы, является введение в схему деформации знакопеременного изгиба. Широкое развитие данного направления интенсивной пластической проработки длинномерных изделий в холодном состоянии сдерживается на сегодня отсутствием разработанной математической модели процесса, т.к. теоретический анализ процесса удлинения проволоки за счет знакопеременного изгиба пока еще не в состоянии
