Публикация №14

Теория и практика критериальной оценки энергетической эффективности формоизменения в вытяжных калибрах проволочных станов

УДК 621.771.28

Представлены теоретические положения оценки эффективности формоизменения с помощью коэффициента полезного действия (КПД) работы пластической деформации, а также методика использования для анализа действующих калибровок и проектирования новых. Показана возможность использования полученных критериев для анализа работающих систем вытяжных калибров, а также для поиска альтернативных вариантов по энергоэффективности.

Ключевые слова: проволочные станы, эффективное формоизменение, энергоэффективность, высококачественные стали.

Постановка задачи

Современные высокоскоростные проволочные станы являются самыми энергозатратными прокатными агрегатами с удельным расходом электроэнергии, достигающим 200 кВт-ч/т. Актуальными для производителей сортовых профилей и катанки в Украине являются задачи энергосбережения за счёт эффективности деформации. Поэтому вопросы повышения энергетической эффективности формоизменения металла в калибрах, особенно при расширении марочного сортамента высоколегированных сталей являются задачами актуальными, и имеющими важное научное и практическое значение.

Анализ публикаций по теме

Анализ современных методов калибровки валков сортовых и проволочных станов [1] показал, что рациональность и оптимальность систем калибровопределяется критериями ограничениями, которым они удовлетворяют. К сожалению, на сегодняшний день отсутствует математическая формализация таких важных критериев как качество продукции, рациональный монтаж калибров на валках и др. [2].

Формулировка целей статьи

Целью данной работы является разработка, и реализация методики исследования формоизменения металла в калибрах простой формы с помощью полученных критериев энергоэффективности формоизменения.

Путём наложения контуров калибров, последовательно с помощью планиметра определялись площади смещённого объёма в продольном и поперечном направлениях, как показано на рис. 1.

Выполненные расчёты, необходимых параметров, позволили получить данные для подстановки в формулы, характеризующие эффективность работы пластической деформации в калибрах.

Графическое представление результатов позволит сделать необходимые выводы относительно дальнейшей стратегии исследований с помощью, впервые использованных, показателей эффективности формоизменения в системах вытяжныхкалибров.

Результаты расчётов параметров реальных калибров вытяжной системы овал – ребровой овал для прокатки катанки диаметром 5,5 мм на стане 150 ЗАО «ММЗ» сведены в таблицу 1.

Таблица 1 – Расчётные данные калибров черновой и первой промежуточной групп стана 150 ЗАО «ММЗ»

Рисунок 4 – Распределение показателей формоизменения по клетям второй промежуточной и чистовой групп стана 150 ЗАО "ММЗ".

Опыт стран СНГ и в частности России показывает, что при производстве мелкого сорта целесообразно осуществить переход на систему плоский овал-круг.

Применение плоских овалов позволило увеличить коэффициент вытяжки и поднять к.п.д. формоизменения до 65%, о чем свидетельствует номограмма [3] с нанесённым полем эффективной деформации. Применением плоских овалов, как свидетельствуют наши исследования, можно, при определённых параметрах, достичь к.п.д. до 70%. Использование плоских овалов вместо однорадиусных обеспечивает выравнивание вытяжек, а, следовательно, и нагрузок между клетями, большую износостойкость калибров по сравнению с другими системами. Плоский овал ведёт себя более устойчиво в круглом калибре, что позволило упростить конструкцию вводных проводок и получить более равномерное обжатие по ширине раската, что немаловажно для высококачественных сталей.

В заключении следует отметить, что полученные аналитическим путём формулы к.п.д. формоизменения или чистой деформации оказались очень удобным инструментом для оценки эффективности работы деформации как на этапе проектирования калибровок валков, так и на этапе совершенствования существующих. Установлено также, что в системах калибров прямоугольник – ящичный квадрат черновойгруппы клетей стана 150 целесообразно максимально использовать коэффициент вытяжной способности, не боясь снизить к.п.д. деформации.

• 1. Смирнов В.К. Калибровка прокатных валков: учеб. пособие для вузов / В.К. Смирнов, В.А. Шилов, Ю.В. Игнатович. – М. : Металлургия. 1987. – 368 с.
• 2. Кашаев В.В. Аналитическое определение коэффициента формоизменения для систем вытяжных калибров и исследование взаимосвязи с энергетическими затратами / В.В. Кашаев, О.Л. Дронов // Удосконалення процесів та обладнання обробки тиском в металургії і машинобудуванні: тематич. зб. наук. пр. – Краматорськ: ДДМА, 2003. – С. 598-603.
• 3. Кашаев В.В. Совершенствование метода расчета вытяжных калибров путем учета энергетической эффективности формоизменения металла при прокатке / В.В. Кашаев // Збірникнаук. праць ДонНТУ. Металургія. – 2007. – Вип. 9(122). – С. 166-170.

Публикация №14