Развитие теории и совершенствование технологических режимов прокатки двутавровых профилей в универсальных калибрах

• Автор: Непряхин, Сергей Олегович
• Шифр специальности: 05.16.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2015
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 191 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ
1.1. Сортамент двутавровых профилей
1.2. Способы прокатки двутавров
1.3. Универсальные балочные станы
1.4. Методы расчета калибровок валков
1.4.1. Расчеты формоизменения металла
1.4.2. Расчет энергосиловых и технологических параметров прокатки
1.5. Теоретические исследования процессов прокатки в универсальных калибрах
1.6. Развитие вычислительных методов и средств математического моделирования
1.6.1. Применение вычислительных пакетов
1.6.2. Математическое моделирование
1.7. Выводы. Определение цели и задач диссертационной работы
2. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ПРОЦЕССА ПРОКАТКИ ДВУТАВРОВЫХ ПРОФИЛЕЙ В УНИВЕРСАЛЬНЫХ КАЛИБРАХ
2.1. Исходные положения
2.2. Построение геометрической модели очага деформации
2.3. Кинематически возможное поле скоростей течения металла
2.4. Граничные условия на контактной поверхности
2.5. Система основных уравнений и методика её решения
2.6. Среднее контактное давление и усилие прокатки
2.7. Численная реализация и экспериментальная проверка теоретических решений
2.8. Определение закономерностей процесса прокатки двутавровых профилей в универсальных калибрах
2.9. Выводы
3. РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ РАСЧЕТА КАЛИБРОВОК ВАЛКОВ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ РЕЖИМОВ ПРОКАТКИ ДВУТАВРОВЫХ ПРОФИЛЕЙ
3.1. Общие положения
3.2. Определение числа проходов и составление схемы калибровки
3.3. Распределение коэффициентов вытяжки
3.4. Расчет формоизменения металла и определение размеров калибров
3.5. Расчет скоростного режима прокатки
3.6. Расчет температурного режима прокатки
3.7. Расчет энергосиловых параметров
3.8. Проверка ограничений режима прокатки
3.9. Выводы
4. РАСЧЕТ И МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО РЕЖИМА ПРОКАТКИ ДВУТАВРА 35Б2 НА НОВОМ УНИВЕРСАЛЬНОМ РЕЛЬСОБАЛОЧНОМ СТАНЕ
4.1. Исходные данные
4.2. Определение числа проходов и составление схемы калибровки. Распределение коэффициентов вытяжки
4.3. Расчет формоизменения металла и определение размеров калибров
4.4. Расчет рационального скоростного режима прокатки
4.5. Моделирование температурных режимов прокатки и НДС металла
4.5.1. Методика компьютерного моделирования
4.5.2. Анализ результатов конечно-элементного моделирования
4.5.3. Температурный режим прокатки
4.5.4. Напряженное состояние металла
4.5.5. Деформированное состояние металла
4.6. Расчет энергосиловых параметров и динамического режима
4.7. Проверка ограничений режима прокатки
4.7.1. Прочность оборудования стана
4.7.2. Мощность электродвигателей привода рабочих клетей
4.7.3. Условия захвата металла валками
4.8. Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ 1 Результаты вычислительного эксперимента по определению закономерностей формоизменения и силовых воздействий в универсальных калибрах
ПРИЛОЖЕНИЕ 2 Калибровка валков непрерывно-реверсивной группы тандем универсального рельсобалочного стана для прокатки двутаврового профиля №35Б
ПРИЛОЖЕНИЕ 3 Результаты компьютерного моделирования температурного и напряженно-деформированного состояния для условий прокатки двутаврового профиля №35Б2 на современном рельсобалочном стане
ПРИЛОЖЕНИЕ 4 Материалы использования результатов диссертации

В диссертационной работе Ю.И. Няшина [19] проведено аналогичное вариационное исследование формоизменения металла и энергосиловых параметров, а также теплопередачи при прокатке широкополочных двутавров в универсальных калибрах. Описание математической модели процесса и построение кинематически возможного поля скоростей течения металла проведено с точностью до четырёх варьируемых параметров: коэффициента вытяжки X, опережения металла относительно горизонтальных VI и вертикальных валков и относительной протяжённости внешней зоны очага деформации /3/// (см. рисунок 1.10, б). В решении использовался вариационный принцип Журдена для жесткопластической среды. В основную систему уравнений наряду с вариационным уравнением включили изопериметрическое условие для прокатки в горизонтальных и вертикальных валках и два уравнения теплопроводности (для полосы и валков). Вариационное уравнение решалось методом Ритца. Уравнения теплопроводности - методом элементарных балансов. В результате численного решения на ЭВМ были получены значения коэффициента вытяжки X, момента прокатки М и утяжки фланцев я, а также характеристики температурных полей элементов полосы и валков. Представлены графические зависимости коэффициента вытяжки, утяжки фланцев, опережения и мощности от основных исходных параметров процесса. Показано, что наименьшая мощность прокатки достигается при равенстве коэффициентов обжатия по шейке и фланцам.
Недостатками рассмотренного исследования является отсутствие аппроксимирующих формул для определения X, М, я, поэтому результаты решения не могут быть использованы в инженерной практике.
Наиболее полное вариационное исследование процесса прокатки балок в универсальном калибре выполнено В.В. Бажутиным под руководством профессора Смирнова В.К. [18].
Принятая автором схема геометрической модели очага деформации (ввиду симметрии четвертая её часть) представлена на рисунке 1.11. Рассматриваются две зоны в очаге деформации: 1 - для шейки и 2 - для фланца.