Исследование неравномерности теплового и напряженно-деформированного состояний полосы и рабочих валков с целью совершенствования технологического процесса горячей прокатки

• Автор: Басуров, Александр Владимирович
• Шифр специальности: 05.16.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Липецк
• Количество страниц: 174 с. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.

1 ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ .

1.1 Факторы, влияющие на качество горячекатаной полосы.

1.2 Моделирование методом конечных элементов напряженнодеформированного состояния в задачах упругопластического течения.

1.3 Модели расчта теплового и деформированного состояний рабочих валков.

1.4 Установки охлаждения на отводящем рольганге и особенности конструкции коллекторов различных типов, применяемых на станах горячей прокатки.

1.5 Основные задачи исследования

2 ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ИНДУКЦИОННОГО ПОДОГРЕВА НА ПРОМЕЖУТОЧНОМ РОЛЬГАНГЕ СТАНА НА ТЕМПЕРАТУРНЫЕ И ДЕФОРМАЦИОННЫЕ ПАРАМЕТРЫ ПРОКАТКИ И СТРУКТУРУ ГОРЯЧЕКАТАНОЙ ПОЛОСЫ
2.1 Тепловая модель индукционного подогрева полосы на промежуточном рольганге перед прокаткой в чистовой группе клетей.
2.2 Модель теплового и напряженнодеформированного состояний полосы при прокатке в чистовой группе клетей
2.3 Прогноз изменения диаметра зерна аустенита по параметрам прокатки
в чистовой группе клетей
2.4 Выводы.
3 ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕПЛОВОГО И НАПРЯЖЕННО ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЙ ДВУХСЛОЙНЫХ РАБОЧИХ ВАЛКОВ
3.1 Моделирование напряженнодеформированного состояния рабочих валков разных типов под действием тепловых и механических нагрузок
3.2 Сравнительный анализ износа двухслойных и обычных рабочих валков разных типов на основе экспериментальных данных
3.3 Выводы
4 ИССЛЕДОВАНИЕ УСТАНОВКИ УСКОРЕННОГО ОХЛАЖДЕНИЯ ПОЛОСЫ НА ОТВОДЯЩЕМ РОЛЬГАНГЕ СТАНА ГОРЯЧЕЙ ПРОКАТКИ .
4.1 Модель охлаждения полосы на отводящем рольганге.
4.2 Сравнение экспериментальных расходнонапорных характеристик коллекторов охлаждения, применяемых на отводящем рольганге стана 2
4.3 Разработка новой конструкции коллекторов охлаждения полусекции
отводящего рольганга
4.4 Выводы.
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Вышеизложенные факторы развития и эксплуатации современной технологии листопрокатного производства требуют взаимного рассмотрения всего многообразия различных параметров прокатки, влияющих на особенности формирования структуры готовой полосы в целом. Современный уровень развития компьютерных технологий и систем автоматизированного проектирования CAD/CAM/CAE позволяет эффективно решать сложные математические задачи технологического процесса прокатки. Применение вариационно-разностного метода (метода конечных элементов) использовалось рядом авторов для решения сложных задач пластической деформации. В работах [-] применяли метод конечных элементов для решения тепловых задач, задач пластического течения и деформации металла. Ядром компьютерного моделирования является математическое описание деформации металла и процессов теплопередачи, с использованием дифференциальных уравнений и эволюции микроструктуры во время и после горячей прокатки. Существует множество моделей, описывающих тепловые и деформационные изменения в полосе, прокатываемой в чистовой группе клетей непрерывного широкополосного стана горячей прокатки (НШПСГП) [, , -]. Однако в большинстве моделей не учитывается изменение температуры и деформации по толщине, особенно в поверхностных слоях, усредняются основные параметры горячей прокатки и рассматривается изотропный материал. В работе зарубежных авторов [] приведены распределения температур и деформаций по толщине полосы, однако методика получения этих результатов является «Know how» и недоступна в отечественной практике. Определяющие уравнения непрерывной прокатки полос учитывают как симметричное распределение, так и неравномерность полей температур, напряжений и деформаций по сечению полосы в их сложной взаимосвязи. У = | д,&і,сі? Уп1 и Щ - компоненты вектора напряжений и перемещений соответственно. Уравнения связи компонент тензора деформации и. В ходе расчёта вычисляются характеристики процесса пластической деформации для последовательности равновесных состояний (в дальнейшем называемых инкрементами), отличающихся друг от друга на шаг по времени. Г =? Л=ст:-сг;=Т:-г;=0, (1. Т- интенсивность касательных напряжений; т8 - сопротивление пластической деформации при чистом сдвиге. Анализ разработок зарубежных исследователей [, ] позволяет сделать вывод о необходимости в модели трения применять условие проскальзывания при конечноэлементном моделировании процесса прокатки. Пуассона, уг - относительная скорость проскальзывания. Решение задачи в постановке (1. Х = (1. All , ? J* - значения перемещений, деформаций и напряжений на предыдущем шаге. Известно, что функции г*, гг*, <х* обеспечивают экстремум функционала (1. Дд, Дг*, Асг, приводящих функционал к экстремуму на следующем шаге. Функционал (1. X = +Асг)' ( (1. Г, = ^-с/сг + + ^с/Н = 0. V, У. С , ? С ,2в,3 ,2(? Пп I ¦ и используя закон пластического течения (1. Срс1Л = ртС(1? Ае = ОАе = йВАи, (1. Аг] = ОА^ = ОВАи/Ат, (1. О - дифференциальный оператор; Дг - шаг по времени. Из уравнения (1. А?р = рЬАй. Поочередной подстановкой (1. Дет = С(ВАи ~ рЬАи)=СМАй. Подстановкой (1. Интеграл по поверхности существует только для элементов вдоль границы 5. Для вычисления приращения проекций вектора перемещения в узлах элемента необходимо найти экстремум функционала (1. ПК аґ + 2/; = о. Очевидно, что при суммировании в (1. К кп .