СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ДИНАМИЧЕСКОГО РЕЖИМА ПРОКАТКИ ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ СТОЙКОСТИ ВАЛКОВ ШАРОПРОКАТНОГО СТАНА

Одной из существенных причин простоев шаропрокатных станов является замена валков в связи с их износом. В статье исследованы степень и зоны критического износа шаропрокатных валков, где наибольший износ наблюдается по ребордам в зоне захвата заготовки.  Аналитически определены условия, необходимые для захвата заготовки и выполнения процесса прокатки. В качестве прогрессивной технологии предложен способ переменной частоты вращения валков при подаче заготовки, представлены результаты испытаний при ее изменении по линейному и квадратичному законам. Преобразованы известные формулы для определения средней скорости деформации при  изменении частоты вращения валков при линейной и квадратичной зависимостям. Проведены экспериментальные исследования в условиях шаропрокатного стана АО «ЕВРАЗ Нижнетагильский металлургический комбинат» при прокатке шара диам. 60 мм из стали марки  Ш3Г на стане прокатки мелющих шаров 40-80. Проведены опыты с изменением частоты вращения валков в ручном режиме по заданным  параметрам  при  захвате  заготовки  валками,  которые  показали  существенное  влияние  изменения  частоты  вращения  на  среднее  удельное  давление в момент захвата заготовки. Представлены моментно-временная характеристика и характеристика среднего контактного давления  для  расчетных  и  опытных  данных,  а  также  эмпирические  характеристики  при  переменной  частоте  вращения  валков  по  линейному  и  по  квадратичному  законам.  Определена  допустимая  сходимость  результатов  расчетных  и  эмпирических  характеристик.  Предложено  инженерное решение для поставленной задачи в качестве установки тиристорного преобразователя, которое позволит уменьшать частоту  вращения  валков  перед  захватом,  а  после  захвата  заготовки  увеличивать  ее  до  номинальной  по  заданному  закону.  Так  можно  получить  равномерное распределение среднего контактного давления по всей длине валка при различных режимах работы стана в автоматическом  режиме. Применение такой методики позволит уменьшить степень износа прокатного инструмента при той же производительности шаропрокатного стана, тем самым снизить расход валков и количество перевалок по их износу.

винтовой калибр, реборда, захват заготовки, условие вращения заготовки, усилие прокатки, среднее контактное давление, частота вращения, линейный закон, квадратичный закон

1. Котенок В.И. Развитие теории формообразования профилей в винтовых калибрах и создание высокоэффективныхпроцессов и оборудования для прокатки деталей машин: Автореф. дис. д-рa техн. наук. – М., 2005. – 37 с.

2. Артес А.Э., Третьюхин В.В. Проблема совершенствования производства мелющих шаров. Качество и инновации // Компетентность. 2014. No 3 (114). С. 50 – 53.

3. Скобло Т.С., Автухов А.К., Климанчук В.В. Причины и характеристика отказов прокатных валков станов горячей прокатки // Металлургия машиностроения. 2014. Т. 3. С. 14 – 17.

4. Тетерин П.К. Теория поперечной и винтовой прокатки. – М: Металлургия, 1983. – 270 с.

5. Быстров В.А., Дьяков П.К., Уманец А.Г. Условия эксплуатации и износ валков прокатного стана горячего металла // Изв. вуз. Черная металлургия. 2014. No 5. С. 24 – 29.

6. Синнаве М. Новые марки прокатных валков и тенденции их производства // Сталь. 2003. No 7. С. 48 – 52.

7. Романцев Б.А., Алещенко А.С., Цюцюра В.Ю., Лубе И.И. Особен ности износа рабочих валков прошивного стана ТПА 159-426 при прокатке непрерывнолитых заготовок большого диаметра // Производство проката. 2016. No 6. С. 20 – 27.

8. Романцев Б.А., Алещенко А.С., Цюцюра В.Ю., Тыщук И.Н., Лубе И.И. Особенности износа рабочих валков прошивного стана ТПА 50-200 при прокатке непрерывнолитых и горячекатаных заготовок // Металлург. 2016. No 10. С. 57 – 61.

9. Стан ЦКБММ 44 для прокатки шаров 40-80. Технический проект. – М.: ЦНИИТМАШ, 1955.

10. Перетятько В.Н., Климов А.С., Филиппова М.В. Калибровка валков шаропрокатного стана. Сообщение 1 // Изв. вуз. Черная металлургия. 2013. No 4. С. 27 – 30.

11. Филиппова М.В., Сметанин С.В., Перетятько В.Н. Компьютерное моделирование прокатки шаров в винтовых калибрах. – В кн.: Моделирование и наукоемкие информационные технологии в технических и социально-экономических системах. Труды IV Всероссийской научно-практической конференции с международным участием. – Новокузнецк: изд. СибГИУ, 2016. С. 290 – 294.

12. Филиппова М.В., Перетятько В.Н., Сметанин С.В. Усилия и напряжения при прокатке шара. // Изв. вуз. Черная металлургия. 2016. Т. 59. No 8. С. 587, 588.

13. Целиков А.И., Барбарич М.В. Специальные прокатные станы. – М: Металлургия, 1971. – 336 с.

14. Целиков А.И. Теория расчета усилий в прокатных станах. – М: Металлургия, 1962. – 496 с.

15. Грудеев А.П. Внешнее трение при прокатке. – М: Металлургия, 1973. – 228 с.

16. Гуляев Ю.Г., Шифрин Е.И., Лубе И.И., Гармашев Д.Ю., Николаенко Ю.Н. Определение геометрических параметров очага деформации в станах поперечно-винтовой прокатки // Сталь. 2013. No 11. С. 53 – 55.

17. Красневский С.М., Макушок Е.М., Щукин В.Я. Разрушение металлов при пластической деформации. – Минск: Наука и техника, 1983. – 173 с.

18. Новик Ф.С., Арсов Я.Б. Оптимизация процессов технологии металлов методами планирования экспериментов. – М: Машиностроение; София: Техника, 1980. – 304 с.

19. Белов В.И., Разгулин И.А. Оценка средних значений степени и скорости деформации с применением программного комплекса Deform 3D при горячей прокатке // Моделирование и развитие процессов ОМД. 2014. No 20. С. 153 – 157.

20. Перетятько В.Н., Климов А.С., Филиппова М.В., Федоров А.А. Калибровка валков шаропрокатного стана. – В кн.: Металлургия, технология, управление, инновации, качество. Сб. науч. тр. СибГИУ. – Новокузнецк: изд. СибГИУ, 2010. С. 258 – 265.

21. Pater Zbigniew. Analysis of helical rolling process of balls formed from a head of a scrapper rail // Advances in Science and Technology Research Journal. 2016. Vol. 10. No. 30. P. 110 – 114.

22. Pater Z., Tomczak J., Bartnicki J., Lovell M.R., Menezes P.L. Experimental and numerical analysis of helical-wedge rolling process for producing steel balls // International Journal of Machine Tools and Manufacture. 2013. Vol. 67. P.1 – 7.

23. Chila P., Pater Z., Tomczak J., Chila P. Numerical analysis of rolling process for producing steel balls using helical rolls. Archives of Metallurgy and Materials. 2016. Vol. 61. No. 2. P. 485 – 492.

24. Pater Z. FEM analysis of the multi-wedge helical rolling process for a workholding bolt. MATEC Web of Conferences. 2016. Vol. 80. P. 130, 131.