Моделирование и развитие процессов асимметричного деформирования для повышения эффективности листовой прокатки

• Автор: Песин, Александр Моисеевич
• Шифр специальности: 05.16.05
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Магнитогорск
• Количество страниц: 395 с. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение.

Глава 1. Состояние вопроса и задачи исследования

1.1. Классификация процессов асимметричной прокатки.

1.2. Процессы вертикально асимметричной прокатки

1.2.1. Асимметричная прокатка в клетях с одним очагом деформации

1.2.2. Асимметричная прокатка в клетях с несколькими

очагами деформации

1.2.3. Асимметричная прокатка на многоклетевых станах

или многопроходная асимметричная прокатка.

1.3. Процессы горизонтально асимметричной прокатки

1.3.1. Процессы горизонтально асимметричной прокатки, создаваемые целенаправленно.
1.3.2. Процессы горизонтально асимметричной прокатки, вызванные возмущениями
1.4. Процессы асимметричные относительно двух плоскостей горизонтальной и вертикальной
1.5. Основные положения теории вертикально асимметричной прокатки
1.5.1. Статика и геометрия очага деформации.
1.5.2. Кинематика асимметричного очага деформации.
1.5.3. Методика определения нейтральных углов в симметричном очаге деформации
1.5.4. Нейтральные углы при асимметричной прокатке
1.6. Асимметрия процесса горизонтальной прокатки и движение концов полосы.
1.7. Постановка задачи
Глава 2. Определение граничных условий при прокатке в вертикально асимметричном очаге деформации.
2.1. Определение геометрических и статических граничных условий
2.1.1. Общий случай
2.1.2. Анализ предельного случая.
2.2. Основные дифференциальные уравнения асимметричной прокатки.
2.3. Определение кинематических граничных условий
2.3.1. Традиционный подход Эйлерово описание кинематики в декартовых координатах.
2.3.2. Новый подход Эйлерово описание кинематики в полярных координатах
2.3.3. Частные варианты модели кинематики
2.3.4. Особенности асимметричного деформирования в случае простейшего поля скоростей.
2.3.5. Графическое представление и анализ нулевых линий
2.3.6. Об отыскании действительного поля скоростей.
Выводы.
Глава 3. Конечноэлементное моделирование напряженнодеформированного состояния при вертикально асимметричной прокатке.
3.1. Вязкопластическая модель определения НДС
при вертикальноасимметричной прокатке толстого листа
из слабо сжимаемого материала
3.1.1. О возможном виде конечных элементов для описания деформирования сплошных сред.
3.1.2. Метод вязкопластических слабо сжимаемых конечных
элементов.
3.1.3. Условия контактного трения.
3.1.4. Решение в конечных деформациях.
3.1.5. Формулировка, учитывающая инерционный эффект.
3.1.6. Тепловая задача
3.2. Приложение разработанной модели НДС к случаю вертикально асимметричной прокатки толстых листов
3.2.1. Особенности решаемой задачи
3.2.2. Особенности компьютерной реализации модели.
3.2.3. Результаты численного исследования.
3.3. Трехмерная упругопластическая модель определения НДС при симметричном и вертикальноасимметричном
плющении ленты
3.3.1. Математическая модель
3.3.2. Результаты численных исследований и проверка
адекватности модели.
Глава 4. Математическое моделирование НДС при совместном процессе асимметричной прокатки и пластической гибки
и разработка технологии производства крупногабаритных тел вращения.
4.1. Постановка задачи
4.2. Математическое моделирование совмещенного процесса вертикально асимметричной прокатки и пластической гибки
4.2.1. Выбор диаметра и пространственных координат
положения отгибающего ролика
4.2.2. Стадии совмещенного процесса и их параметры
4.2.3. Зависимость параметров от отношений диаметров валков
и абсолютного обжатия.
4.2.4. Влияние температуры металла и скорости прокатки
4.3. Предлагаемая технология производства крупногабаритных
тел вращения
4.4. Промышленное опробование и внедрение производства крупногабаритных тел вращения совмещенным процессом
асимметричной прокатки и пластической гибки.
Выводы.
Глава 5. Математическое моделирование и разработка технологии процессов горизонтально асимметричной прокатки.
Моделирование процессов асимметричной относительно
двух плоскостей прокатки
5.1. Постановка задачи
5.2. Трехмерное математическое моделирование НДС
при горизонтально асимметричной прокатке ленты
5.3. Экспериментальное исследование влияния различных технологических факторов на поперечное течение
металла
5.3.1. Постановка задач экспериментального исследования.
5.3.2. Выявление уширения при холодной прокатке.
5.4. Влияние поперечного профиля подката на уширение
5.4.1. Методика и результаты исследования.
5.4.2. Анализ результатов исследования
5.5. Изучение уширения и уменьшения клиновидности
при холодной прокатке.
5.5.1. Методика и результаты исследования.
5.5.2. Анализ результатов исследования
5.6. Внедрение разработанной технологии.
5.7. Математическое моделирование процессов асимметричной относительно двух плоскостей прокатки.
5.7.1. Результаты численного исследования
Глава 6. Новые технические и технологические решения в области вертикально или горизонтально асимметричной прокатки.
6.1. Асимметричная вертикальная прокатка в одном очаге деформации.
6.2. Асимметричная вертикальная прокатка в нескольких очагах деформации.
6.3. Асимметричная вертикальная прокатка на многоклетевом стане
6.4. Регулирование процесса вертикально асимметричной прокатки.
6.5. Компенсация дефектов профиля полос при горизонтально
асимметричной прокатке
Заключение
Список литературы


При уменьшении толщины полосы до 0, мм НЮ 0,9 общий характер влияния обжатия на кривизну полосы не меняется, однако уменьшается интенсивность влияния, а величина критического обжатия, при котором кривизна равна нулю, увеличивается. При обжатиях е изгиб полосы происходит на валок меньшего диаметра, при е на валок большего диаметра, а абсолютное значение кривизны не превышает р 5х3 мм1. Направление изгиба полосы, по мнению авторов работы , обусловлено воздействием двух факторов разницы окружных скоростей валков и опережений металла на верхней и нижней поверхностях полос в зависимости от величины обжатия. Разница окружных скоростей постоянна и не зависит от величины обжатия. Валок большего диаметра придает более высокие скорость и вытяжку поверхностным слоям полосы и способствует изгибу полосы на валок меньшего диаметра. При прокатке с обжатием 8 разница опережений металла со стороны валков с меньшим и большим диаметрами большее опережение на меньшем валке превышает разницу окружных скоростей валков и полоса изгибается на валок большего диаметра. При задаче полосы с углом наклона к верхнему валку 5,7 существенно меняется характер влияния обжатия на изгиб переднего конца полосы на выходе из очага деформации. Критическое обжатие уменьшается до 4, а при больших обжатиях изгиб полосы происходит на верхний валок, к которому она отклонена. При прокатке полос толщиной Н 0,0, мм НЮ 0, величина критических обжатий увеличивается 8кр . Следовательно, при прямой задаче полосы в валки с одинаковыми условиями трения независимо от толщины полосы НЮ 0,0,1 влияние разницы диаметров валков на направление ее изгиба одинаково, а наклон полосы к одному из валков существенно уменьшает величину критического обжатия. Аналогичные экспериментальные данные приведены в работе . Большое влияние на изгиб переднего конца листа оказывает угол входа подката в очаг деформации. В работе показано, что при прокатке без натяжения раскат входит в валки под углом, а основная часть раската опирается на ролики рольганга перед клетью. При одинаковых окружных скоростях валков в этом случае передний конец полосы изгибается в сторону нижнего валка. К изгибу в ту же сторону приводит также более высокая степень нагрева верхних слоев сляба в трехзонных методических печах . При прокатке с натяжением полоса прижимается к нижнему валку, вследствие чего на контакте с ним увеличивается длина дуги контакта и обжатие. Раскат будет изгибаться в сторону верхнего валка. По мере уменьшения толщины влияние натяжения возрастает . Исследование влияния угла задачи слитка в валки на момент прокатки приведено в работе . Эксперименты проводили на стане 0 Челябинского политехнического института. Образцы из сплава свинца с сурьмой 2,1 ЭЬ сечением x, x, x мм и длиной более 0 мм задавали по середине бочки валков с регулируемого станинного ролика, позволяющего задавать их под фиксированными углами 0, 4, 8, сверху по отношению к оси прокатки. Во всем исследованном диапазоне неравномерность распределения крутящего момента между валками, максимальная в начальный период прокатки, убывает по мере прохождения полосы через очаг деформации. Например, при начальном угле задачи и , 0, в начале стационарной прокатки МнМв 2, нижний валок нагружен в два раза больше верхнего. В конце стационарной стадии процесса МНМВ1, Мя7,5 Нм 5,0 Нм. Полного выравнивания нагрузок на валки не происходит. С увеличением обжатия величина МНШВ снижается. Представляет интерес выполненное в работе исследование влияния на изгиб полосы одновременного действия угла наклона ее к нижнему валку, заднего натяжения и разности диаметров валков. Прокатывали свинцовые полосы толщиной мм в сухих валках одинакового диаметра О ,6 мм и в валках с диаметрами Ов ,3 мм верх и 0 , мм. Частота вращения валков составляла обмин. Полосы задавали под углом 0 3,5 к оси прокатки наклон к нижнему валку. Заднее натяжение принимали равным 0 Н. Получили, что при наклоне к нижнему валку и заднем натяжении полосы, независимо от несимметрии диаметров, ее передний конец изгибается в сторону верхнего валка. Изгиб увеличивается, если верхний валок имеет меньший диаметр.