Моделирование процесса выкатываемости поверхностных дефектов полос типа «Накол» при холодной прокатке с применением ЭВМ

Таким образом, на основе новых дополнительных параметров описания линий калибра [2], получены аналитические зависимости геометрических параметров изменения круглой заготовки при формировании профиля арматурной проволоки для предварительно напряженных железобетонных шпал в калибре со смещенными парами роликов с минимальным количеством допущений. Это позволяет более корректно провести дискретизацию очага деформации, что обеспечит не только повышение точности расчетов при определении энергосиловых параметров формоизменения заготовки, но и вычисление распределения напряжений в очаге деформации металла [4].

Список литературы

1. Славин B.C., Норец А.И., Бричко А.Г. Клети-волоки для получения калиброванного проката: монография. Магнитогорск: МаГУ, 2012. 180 с.

2. Славин B.C. Выбор параметров для описания очага деформации, образованного произвольным количеством роликов // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова, 2009. №4(28). С. 34-35.

3. Славин B.C., Бричко А.Г. Методика описания геометрии калибра при волочении арматурной проволоки в волоке со смещенными парами роликов // Механическое оборудование металлургических заводов: межрегион. сб. науч. тр. / под ред. Корчунова А.Г. Магнитогорск: Изд-во Магнитогорск. гос. техн. ун-та им. Г.И. Носова, 2012. С. 56-61.

4. Славин B.C., Бричко А.Г. Выбор деформирующего оборудования на основе силового анализа, обеспечивающего повышение качества холоднотянутой арматурной проволоки для предварительно напряженных железобетонных шпал // Фундаментальные и прикладные проблемы науки: материалы VII Междунар. симпозиума. М.: РАН, 2012. С. 43-54.

INFORMATION ABOUT THE PAPER IN ENGLISH

METHODS OF ANALYTICAL DESCRIPTION OF DEFORMATION ZONE GEOMETRY DURING REINFORCEMENT WIRE-DRAWING IN THE GROOVE WITH OFFSET ROLLERS PAIRS

Slavin V.S., Brichko A.G.

Abstract. Drawing in rollers becomes more and more popular in using technologies for manufacturing of shaped sections and round cold-dawn reinforcement wire. But determination of energy and power parameters is rather complicated because of analytical description of groove lines and its changing deformation zone length. At work, based on new additional parameters, such as the geometrical groove centre (GGC) and the roller nominal diameter, the equation of round deformation during reinforcement wire-drawing in the groove with offset rollers pairs was gotten.

Keywords: drawing, rollers, roller nominal diameter, groove with offset rollers pairs, deformation zone, groove lines.

References

1. Slavin V.S., Norets A.I., Brichko A.G. Kleti-voloki dlja poluchenija kalibro-vannogo prokata: monografija. [Rollers for manufacturing of shaped sections: Monography]. Magnitogorsk: MaSU, 2012. 180 p.

2. Slavin V.S. Vybor parametrov dlja opisanija ochaga deformacii, obra-zovannogo proizvol'nym kolichestvom rolikov. [Choice of parameters describing deformation zone formed by arbitrary number of rolls]. Vestnik

Magnitogorskogo gosudarstvennogo tehnicheskogo universiteta im. G.I. Nosova. [Vestnik Magnitigorsk state technical university named after G.I. Nosov]. 2009, no.4(28), pp. 34-35

3. Slavin V.S., Brichko A.G. Metodika opisanija geometrii kalibra pri voloch-enii armaturnoj provoloki v voloke so smeshhennymi parami rolikov. [Description methodology of caliber geometry during reinforcement wire drawing in the offset roller pairs groove]. Mehanicheskoe oborudovanie metal-lurgicheskih zavodov: mezhregion. sb. nauch. tr. / pod red. Korchunova A.G. [Mechanical equipment for iron and steel works: edited by A.G.Korchunov]. Magnitogorsk: published by Magnitogorsk State University named after G.I. Nosov, 2012, pp. 56-61.

4. Slavin V.S., Brichko A.G. Vybor deformirujushhego oborudovanija na osnove silovogo analiza, obespechivajushhego povyshenie kachestva ho-lodnotjanutoj armaturnoj provoloki dlja predvaritel'no naprjazhennyh zhelezobetonnyh shpal. [Power analysis for the choice of forming equipment providing high quality ofround cold-dawn reinforcement wire for prestressed concrete sleepers]. Fundamental'nye i prikladnye problemy nauki: materialy VII Mezhdunar. simpoziuma. [Fundamental and applied problems of science. Papers of the VII International Symposium]. Moscow: RAN, 2012, vol.2, pp. 43-54.

УДК 621.771.23

Найзабеков А.Б., Талмазан В.А., Ержанов A.C.

МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ВЫКАТЫВАЕМОСТИ ПОВЕРХНОСТНЫХ ДЕФЕКТОВ ПОЛОС ТИПА «НАКОЛ» ПРИ ХОЛОДНОЙ ПРОКАТКЕ С ПРИМЕНЕНИЕМ ЭВМ

Аннотация. Интенсивное развитие производства требует от листопрокатного производства выпуска тонкого высококачественного листа, предназначенного для изготовления различных деталей и оборудования. Листы, помимо оптимальной структуры и требуемых механических свойств, должны обладать высоким качеством поверхности.

Своевременное выявление поверхностных дефектов исключает попадание брака на последующие операции, а также позволяет определить возможность образования брака, его причину и принять меры по предотвращению образования дефекта.

В данной работе приведены результаты исследований о возможности улучшения качества поверхности холоднокатаной полосы за счет повышения выкатываемости поверхностных дефектов типа «накол» при помощи ЭВМ.

Ключевые слова: поверхностный дефект, регрессионная модель, холодная прокатка, метод конечных элементов, выка-тываемость, исследование, прокатный стан, формоизменение, относительная глубина дефекта, коэффициент трения, рабочий валок, суммарное обжатие, напряженное состояние, координатная сетка, моделирование.

Экспериментальное моделирование промышленных процессов прокатки полосы с дефектами является трудоемким процессом. В значительной степени применение ЭВМ облегчает процесс моделирования.

В настоящей работе проведено моделирование процесса холодной прокатки полос с поверхностными дефектами типа «накол» при помощи специализированного программного комплекса «DeForm3D».

Изменение ширины дефектов в процессе исследований не учитывалось.

Проведен анализ напряженного состояния внутренней части поверхностных дефектов. При этом в области дефектов выбирали точки, как показано на рис. 2. Далее проводили отслеживание напряженного состояния в данных точках (рис. 3).

Рис. 2. Схема отслеживания напряжения в дефектах

Stress-(' Effective ) (M Ра) 645__

lili 1 1 1 I I I I I !1ЁЯШ i i i i

-  1 (3.55 , 491) -

i

2.85 3.24 3.62 4.01 4.40

Time

Рис. 3. Напряженное состояние в точках дефекта

На рис. 4 представлена зависимость относительной глубины дефекта типа «накол» от суммарного обжатия.

Анализ полученных данных показывает, что точки, расположенные на грани поперечного сечения объемного поверхностного дефекта типа «накол» (т. 2 на рис. 2), испытывают наибольшее напряжение по сравнению с точками в узлах граней (т. 1 на рис. 2). Относительно большая разность напряжений в т. 1 и 2 (см. рис. 3), составляющая 123 МПа, объясняется наличием своеобразного концентратора напряжений, что обусловлено геометрическим строением дефектов конической формы.

15 25 35 45

Суммарное обжатие, %

Рис. 4. Зависимость относительной глубины дефекта «накол» от суммарного обжатия

По данным моделирования корреляционно-регрессионым анализом определена модель, характеризующая влияние выкатываемости поверхностных дефектов от параметров прокатки.

d = -0,003 • е - 0,4 • f + 0,27.

h

Результаты таблицы, свидетельствуют о положительной роли внешнего трения на процесс формоизменения поверхностных дефектов. Внешние силы трения активизируют напряжения в точках, расположенных на гранях (т. 2 на рис. 2), тем самым увеличивают формоизменение дефекта. С увеличением сил трения усиливается процесс «выпучивания» донной части дефекта.

Выводы. Проведены математическое моделирование процесса холодной прокатки полосы с поверхностными дефектами типа «накол» и анализ напряженного состояния в зоне дефекта. Определена модель зависимости относительной глубины дефекта от параметров прокатки.

Список литературы

1. Зенченко Ф.И., Чернов П.П., Мазур В.Л. Предупреждение порывов при холодной прокатке полос // Прокатное производство. 1990. №3. С. 35-42.

2. Скороходов В.Н., Бармин Г.Ю., Чернов П.П. Выкатываемость дефектов поверхности при холодной прокатке и качество полосы // Сталь. 1991. №5. С. 45-48.

3. Зильберг Ю.В. Исследование закономерностей формоизменения поверхностных дефектов при прокатке // Сталь. 1997. №10. С. 44-46.

4. Зильберг Ю.В., Миленин A.A. Теоретическое и экспериментальное исследование формоизменения поверхностных впадин при прокатке // Изв. вузов. Черная металлургия. 1998. №11. С. 27-29.

5. Ершов В.Н. Исследование интенсивности выработки поверхностных дефектов металла при прокатке // Изв. вузов. Черная металлургия. 1985. №12. С. 48-50.

INFORMATION ABOUT THE PAPER IN ENGLISH

SIMULATION BURNISHING OF SUPERFICIAL DEFECTS OF THE «PIN-HOLE» TYPE

IN COLD ROLLING USING COMPUTERS

Naizabekov A.B., Talmazan V.A., Erzhanov A.S.

Abstract. Intensive development of production demands from sheet-rolling production of release of the thin high-quality leaf intended for manufacturing of various details and the equipment. Sheets besides optimum structure and demanded mechanical properties, should possess high quality of a surface.

Timely detection of superficial defects excludes marriage hit on the subsequent operations, and also allows to define in due time possibility

of formation of marriage, its reason and in due time to take measures for prevention of formation of defect.

Results of researches are given in this work about possibility of improvement of quality of a surface of a cold rolling strip at the expense of increase of a burnishing of superficial defects of the «pin-hole» type by means of the COMPUTER.

Keywords: surface defect, regression a sample piece, cold rolling,

Моделирование процесса выкатываемости поверхностных дефектов.

Найзабеков А.Б., Талмазан В.А., Ержанов А.С.

finite-element method, flattening, exploration, the rolling mill, forming, relative depth of flaw, coefficient of friction, work roll, net reduction, case-hardening, a reference grid, simulation.

References

1. Zenchenko F.I., Chernov P.P., Masur V.L. Preduprezhdenie poryvov pri holodnoj prokatke polos. [The prevention of gusts at cold rolling of strips]. Prokatnoe proizvodstvo. [Plate rolling], 1990, no.3, pp. 35-42.

2. Skorohodov V.N., Barmin G.J., Chernov P.P. Vykatyvaemost' defektov pover-hnosti pri holodnoj prokatke i kachestvo polosy. Fattening of surface defects at cold rolling and quality of a strip. Sta'. [Steel], 1991, no.5, pp. 45-48.

Zilberg J.V. Issledovanie zakonomernostej formoizmenenija pover-hnostnyh defektov pri prokatke. [Exploration of regularities of a forming of surface defects at rolling]. Stal'. [Steel], 1997, no.10, pp. 44-46. Zilberg J.V., Milenin A.A. Teoreticheskoe i jeksperimental'noe issledovanie formoizmenenija poverhnostnyh vpadin pri prokatke. [Theoretical and an experimental research of a forming of superficial caves at rolling]. Izvestia vuzov. Chernaya metalurgia. [Informations of higher educational institutions. Iron and steel industry], 1998, no.11, pp. 27-29. Ershov V.N. Issledovanie intensivnosti vyrabotki poverhnostnyh defektov metalla pri prokatke. [Exploration of intensity of galling of surface defects of metal at rolling]. Izvestia vuzov. Chernaya metallurgia. [Informations of higher educational institutions. Iron and steel industry], 1985. no.12, pp. 48-50.

УДК 621.771.014.2 Калугина О.Б.

ЧИСЛЕННОЕ РЕШЕНИЕ ЗАДАЧИ ОПТИМИЗАЦИИ ФОРМЫ ВЫТЯЖНЫХ КАЛИБРОВ

Аннотация. Разработан численный метод решения задачи оптимизации формы вытяжных калибров. В качестве целевой функции оптимизации выбран максимум коэффициента эффективности калибровки, который соответствует минимальной работе деформации. На основе численного метода создано программное приложение, позволяющее при заданных параметрах равноосных калибров в четных проходах получить оптимальную форму калибра в нечетном проходе с максимальным коэффициентом эффективности.

Апробация программного комплекса для решения задачи оптимизации формы калибра проведена для наиболее типичных систем вытяжных калибров.

Полученные численные решения согласуются с практическим опытом калибровщиков и действующими калибровками.

Ключевые слова: сортовая прокатка, моделирование, оптимизация, форма калибра, энергопотребление

Одной из приоритетных задач сортопрокатного производства является повышение эффективности путем снижения издержек.

Энергосбережение при горячей сортовой прокатке может быть достигнуто совершенствованием формы калибров вытяжных клетей с целью снижения энергозатрат на формоизменение.

Задачу оптимизации всей схемы калибровки стана разбили на несколько более мелких подзадач: рассмотрен процесс прокатки в двух смежных клетях.

Исходными данными для оптимизации калибровки в смежных клетях были равноосные сечения на входе в первую клеть и на выходе из второй (рис. 1). В первой клети мы можем подобрать бесконечное многообразие неравноосных калибров, которые позволят из заданной заготовки получить требуемый профиль на выходе из второй клети.

Рис. 1. К постановке задачи оптимизации

В работе [1] была доказана обратная связь работы деформации с коэффициентом технологичности калибровки. Максимум коэффициента эффективности соответствует минимальной работе деформации.

Поскольку коэффициент технологичности является матричным выражением коэффициента эффективности, в качестве критерия оптимизации выбран максимум коэффициента эффективности калибровки.

Разработка математической модели и постановка задачи оптимизации были представлены ранее в работах [2, 3]. Аналитическое решение данной задачи не представляется возможным по ряду причин, поэтому для решения задачи оптимизации был разработан численный метод.

Для этого искомая кривая представлена (с учетом отмеченных ограничений) в виде ломаной линии, состоящей из набора коор-

калиь» второй клети ДИНЭТ УЗЛОВЫХ ТОЧеК,

соединенных отрезками.

Для дискретизации непрерывного пространства поиска траектории был применён известный математический аппарат матричного подхода к моделированию калибровки.

Общая блок-схема для численного решения поставленной задачи показана на рис. 2.