Разработка температурно-скоростных условий деформации сплава цинк-титан, обеспечивающих высокое качество плоского проката
Развитие металлоемких отраслей народного хозяйства постоянно увеличивает спрос на листовой металлопрокат, в том числе с высокими антикоррозионными свойствами. Постоянно возрастающий спрос на кровельные материалы в Западной Европе и России способствовал освоению производства листов и полос из новых цинковых сплавов типа Д-цинк (деформируемый цинк) или «цинк-титан». В состав такого сплава входят… Читать ещё >
Содержание
- 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА
- 1. 1. Литературный обзор
- 1. 2. Анализ качества рулонных полос
- 1. 3. Задачи исследования
- 2. РАЗРАБОТКА МЕТОДИК ФИЗИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕССА ГОРЯЧЕЙ ПРОКАТКИ ПОЛОС
- 2. 1. Методика пластометрического исследования реологических свойств
- I. я". -Я* V j (цинкового сплава «цинк-титан»
- 2. 2. Методика моделирования условий формирования структуры и свойств полосы при рулонной прокатке
- 2. 3. Методика определения коэффициента контактного трения при прокатке полос
- ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 2
- 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ФИЗИКО
- I. МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ И СТРУКТУРЫ ПРОКАТА
- 3. 1. Сопротивление деформации цинкового сплава «цинк-титан» в условиях прокатки
- 3. 2. Исследование предельной пластичности цинкового сплава в условиях прокатки
- 3. 3. Формирование структуры и свойств полос
- 3. 4. Коэффициент контактного трения при установившемся процессе прокатки
- ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 3
- 4. РАЗРАБОТКА РЕЖИМОВ ПРОКАТКИ ПОЛОС
- 4. 1. Модель сопротивления сплава «цинк-титан» пластической деформации с учетом истории нагружения
- II. 4.2. Автоматизированное рабочее место технолога-листопрокатчика. i 4.3. Разработка рациональных режимов нагрева и прокатки с учетом реологических свойств и структуры полос. ч
- ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 4. 5. ОПЫТНО-ПРОМЫШЛЕННАЯ ПРОВЕРКА ТЕМПЕРАТУРНО-ДЕФОРМАЦИОННЫХ РЕЖИМОВ ПРОКАТКИ ПОЛОС НА РЕВЕРСИВНОМ СТАНЕ КВАРТО
- 5. 1. Планирование производственного эксперимента и выбор варьируемых параметров
- 5. 2. Методика и результаты опытно-промышленной прокатки
- ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 5
Разработка температурно-скоростных условий деформации сплава цинк-титан, обеспечивающих высокое качество плоского проката (реферат, курсовая, диплом, контрольная)
В связи с переходом экономики России на рыночные отношения перед.
Ч J. заводами по обработке цветных металлов (ОЦМ) стоит задача 4дальнейшего * повышения эффективности производства, улучшения качества готовых видов продукции, в том числе и плоского проката.
Развитие металлоемких отраслей народного хозяйства постоянно увеличивает спрос на листовой металлопрокат, в том числе с высокими антикоррозионными свойствами. Постоянно возрастающий спрос на кровельные материалы в Западной Европе и России способствовал освоению производства листов и полос из новых цинковых сплавов типа Д-цинк (деформируемый цинк) или «цинк-титан». В состав такого сплава входят титан, медь и алюминий. Сплав «цинк-титан» обладает большей пластичностью по сравнению с чистым цинком, легко прокатывается. Стойкость кровли из такого материала без ремонта составляет 120−140 лет вместо 4−6 лет для оцинкованного листа [1, 2].
При освоении высокопроизводительных непрерывных и реверсивных листопрокатных станов существенное значение приобретает вопрос эффективной их эксплуатации. Дальнейшее повышение показателей эксплуатации станов, включая качество продукции, возможно за счет внедрения малоотходной энергосберегающей технологии и использования резервов прокатываемого материала по механическим свойствам.
Актуальность работы. Постепенное расширение потребления листов из цинковых сплавов с высокой коррозионной стойкостью предъявляет все более высокие требования к их качеству. Решающее влияние на качество прокатываемых полос оказывают температурно-деформационные и скоростные условия прокатки.
Несмотря на внедренность в производство технологии бесслитковой прокатки полос из сплава «цинк-титан», возможности повышения качества продукции использованы далеко не полно. Практически не исследованы зависимость пластичности сплава от основных технологических параметров, закономерности формирования структуры и механических свойств при прокатке на стане. Необходимо математическое представление реологических характеристик сплава и определение контактного трения для компьютерного проектирования режимов прокатки.
Научная новизна. 1. Получена количественная зависимость сопротивления деформации сплава «цинк-титан» от истинной деформации, температуры и скорости деформации.
2. Установлено наличие двух благоприятных областей деформируемости сплава при температурах 20−120°С и 300−380°С.
3. Определена зависимость твердости «цинк-титана», как меры процесса упрочнения — разупрочнения, от степени деформации, температуры и времени выдержки после деформирования.
4. Получена количественная зависимость сопротивления деформации от истинной деформации, температуры и скорости деформации для условий дробного деформирования при различных режимах нагружения.
5. Определена зависимость коэффициента контактного трения от температуры полосы из цинк-титанового сплава.
6. Разработаны температурно-деформационные и скоростные режимы прокатки полос, учитывающие пластичность материала, процессы формирования структуры и механических свойств, а также геометрии полос.
Практическая ценность. Результаты экспериментов и расчетов могут быть использованы при совершенствовании режимов прокатки,, разработке конструкций новых станов и систем автоматического регулирования качества прокатываемых полос из цинкового сплава «цинк-титан».
Реализация работы в промышленности. Основные результаты экспериментальных и теоретических исследований внедрены на стане «Кварто 400/1000×1000» ОАО «Московский завод по обработке цветных металлов» в виде температурно-деформационных и скоростных режимов прокатки полос из сплава «цинк-титан» толщиной 0,7 мм. В результате данной работы на ОАО «МЗ ОЦМ» за счет снижения брака и повышения выхода годного получен значительный экономический эффект.
Положения, выносимые на защиту.
1. Определены реологические свойства литого цинкового сплава «цинк-титан».
2. Исследованы основные закономерности формирования структуры и механических свойств цинкового сплава при дробной горячей деформации применительно к условиям реверсивного прокатного стана.
3. Определена зависимость коэффициента контактного трения от температуры полосы при прокатке цинк-титанового сплава.
4. Скорректированы температурно-деформационные и скоростные режимы прокатки полос с учетом реологических свойств и основных закономерностей формирования структуры и механических свойств сплава «цинк-титан».
Апробация результатов диссертации. Основные материалы работы доложены и обсуждены на:
1. Научной конференции «Ресурсосбережение-XXI век», г. Санкт-Петербург, 2000 г.
2. Международной научно-технической конференции «Моделирование и надежность 2000», г. Севастополь, 2000 г.
3. Научной конференции «Теория и практика производства проката», г. Липецк, 2001 г.
4. IV-ом Международном конгрессе прокатчиков, г. Магнитогорск, 2001 г.
5. Научно-техническом совете ОАО «Институт Цветметобработка», г. Москва, 2003 г.
Публикации. Основное содержание диссертационной работы опубликовано в 7 научных статьях.
1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ.
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ.
1. На основе анализа показателей качества прокатываемых на стане Кварто 400 МЗ ОЦМ полос из сплава «цинк-титан» и результатов экспериментальных исследований установлена область влияния технологических параметров на эти показатели. Отмечен обусловленный условиями деформации значительный разброс механических свойств полос: оь, 2 = 108−130 МПа,.
2. Определены реологические свойства сплава «цинк-титан». На торсионном пластометре исследовано влияние температуры, степени и скорости деформации на сопротивление деформации. Получены уравнения для расчета сопротивления деформации сплава при непрерывном и дробном нагружении для режимов прокатки полос на стане «Кварто 400». Определена зависимость предельной пластичности сплава от температуры и скорости деформации. Установлены области температур и скоростей деформации, в которых повышается предельная пластичность сплава при прокатке.
3. Экспериментально определено значение коэффициента контактного трения при прокатке полос из цинк-титанового сплава в зависимости от температуры полосы. Установлено, что при прокатке в стальных валках со скоростью 0,36 м/с с увеличением температуры полосы от 50 до 200 °C коэффициент контактного трения возрастает от 0,05 до 0,09.
4. Выполнено с использованием стана «Дуо 300» физическое моделирование процесса дробной горячей прокатки полос из сплава «цинк-титан» на стане «Кварто 400», позволившее проанализировать структуру материала по стадиям обработки и получить количественные связи показателей качества (твердости, относительного удлинения и временного сопротивления разрыву) с технологическими параметрами (обжатиями, температурой, паузами между проходами, количеством проходов).
5. Полученные уравнения для определения сопротивления деформации сплава «цинк-титан» позволили создать математическое обеспечение для автоматизированного рабочего места (АРМ) технолога-листопрокатчика стана.
Кварто 400″. На АРМ исследованы и спроектированы температурно-деформационные и скоростные режимы реверсивной прокатки полос из сплава «цинк-титан» на стане Кварто 400, обеспечивающие повышение качества проката по различным критериям, с учетом допустимых нагрузок стана.
6. По результатам пластометрических исследований и физического моделирования разработан, опробован и внедрен температурно-деформационный и скоростной режим прокатки полос из цинк-титанового сплава на стане Кварто 400 МЗ ОЦМ, обеспечивающий повышение качества проката по механическим свойствам и выход годного. Средние значения механических свойств повысились на 5−7%, а их разброс уменьшился в 1,4−1,6 раза.
Список литературы
- Зисельман В.Л., Пиксаев С. Н. Исследование механических свойств и описание технологии производства лент из сплава титан-цинк. — Изв. Вуз. Цветная металлургия, 1999. № 3, с. 36−38.
- Зисельман В.Л., Салищев В. В. Новый кровельный материал. -Металлоснабжение и сбыт, 1999. № 2, с. 44−45.
- Король В.К., Буше Н. А. Изготовление трущихся деталей из цинкового сплава обработкой давлением. М.: ВНИИЖТ, 1959. — 26 с.
- Вол А. Е. Цинк и его сплавы. Свойства цинка, его пром. применение и стандартизация. Л.- М.: Стандартизация и рационализация, 1933. — 260, 104 е.: ил.
- A.Burchardt. Zink and seine Legierungen, 1937.
- Справочник по машиностроительным материалам. Под ред. Г. И. Погодина-Алексеева, 1959, т. И, с. 388−393.
- Тихонов Б.С. Прокатка цинка. М.: Металлургиздат, 1963. — 200 с.
- Громов Н.П. Теория обработки металлов давлением. — М.: Металлургия, 1978. -360 с.
- Колесников А.Ф. Новые плоскости скольжения в цинке. Труды Томского пед. института, вып. 1, 1939, с. 133−145.
- Полухин П.И., Горелик С. С., Воронцов В. К. Физические основы пластической деформации. М.: Металлургия, 1982. — 584 с.
- Горелик С.С. Рекристаллизация металлов и сплавов. М.: Металлургия, 1978. -538 с.
- Nordcott L. In. Inst. Metals, 1937, № 6, p. 229.
- Edmunds G. Trans. Amer. Inst. Min. Met., 1941, v. 143, № 187, p. 21−27.
- Baner O., Zunker F. Metallwirtschaft, 1932. 220 s.
- Гольденберг А.Н. Сопротивление деформации при горячей прокатке цинка. Металлург, 1940, № 1, с. 47−54.
- The journal of the Institute of Metals Inwarv, 1950, p. 557−580.
- Губкин С.И. Пластическая деформация металлов. Доклады АН СССР, 1953, т.93, № 5, с. 873−884.
- Савицкий Е.М. Влияние температуры на механические свойства металлов и сплавов. М.: Изд. АН СССР, 1957. — 294 с.
- Дркжова И.Н., Томенко Ю. С. Кинетика изменения величины зерен аустенита малоуглеродистой стали после деформации при высоких температурах. -Металловедение и термическая обработка металлов, 1974, № 4, с. 10−17.
- Жадан В.Т. Влияние деформационно-скоростных параметров прокатки при ВТМО на структуру и свойства стали. Сталь, 1975, № 10, с. 904−908.
- Акимов Г. В. Основы учения о коррозии и защите металлов. — М.: Металлургиздат, 1946.-463 с.
- Томашев Н.Д. Теория коррозии и защиты металлов. — М.: Изд. АН СССР, 1959.-592 с.
- Chadwick R. In. Inst. Metals 51, 1933, 102.
- BurchardtA. Metallwirtschaft, 1938, 17, s. 1083.
- Trans. Amer. Inst. Min. Met. Eng. 1944, 156, p. 278.
- Целиков А.И., Гришков А. И. Теория прокатки. М.: Металлургия, 1970. — 358
- Зюзин В.И., Бровман М. Я., Мельников А. Ф. Сопротивление деформации сталей при горячей прокатке. М.: Металлургия, 1964. — 270 с.
- Андреюк J1.B., Тюленев Г. Г., Гурков А. А. Влияние дробности и скорости деформации на пластичность металла. В сб.: Теория и практика металлургии. Челябинск, 1967, вып. 9, с. 89−94.
- Suzuki Н. Report of Inst. Of Industrial Science the University of Tokyo. — 1968, v. 18, N.3, p. 139−240.
- Weber K.H. Freiberger Forschungshefte. — 1969, v. 143, s. 253.
- Полухин ГШ., Гун Г.Я., Галкин A.M. Сопротивление пластической деформации металлов и сплавов. — М.: Металлургия, 1976. 488 с.
- Микляев П.Г., Дуденков В. М. Сопротивление деформации и пластичность алюминиевых сплавов. М.: Металлургия, 1979. — 183 с.
- Poloukhine P., Goune G., Galkine A. Resistance des metaux at alliages a la deformation plastique. Moscow: Mir, 1980. — 546 s.
- Хензель А., Шпиттель Т. Расчет энергосиловых параметров в процессах обработки металлов давлением. М.: Металлургия, 1982. — 360 с.
- Полухин П.И., Гун Г.Я., Галкин A.M. Сопротивление пластической деформации металлов и сплавов. М.: Металлургия, 1983. — 352 с.
- Диаграммы горячей деформации, структура и свойства сталей. Под ред. Бернштейна М. Л. -М.: Металлургия, 1989. 544 с.
- Galkin A. Badania plastometryczne metali I stopow. Politechnika Czestochowska, 1990.- 142 s.
- Мочалов H.A., Парфенов Д. Ю., Галкин A.M. Реологические свойства сложнолегированных латуней ЛАМш и ЛМцАЖН в зависимости от температурно-скоростных условий деформации. Цветные металлы, 2000, № 3, с. 115−119.
- Поздеев А.А., Тарновский В. И., Еремеев В. Н. Применение теории ползучести при обработке металлов давлением. М.: Металлургия, 1973. — 192 с.
- Пластичность и разрушение. Под ред. Колмогорова B.JI. М.: Металлургия, 1977.-336 с.
- Богатов А.А., Мижирицкий О. И., Смирнов С. В. Ресурс пластичности металлов при обработке давлением. М.: Металлургия, 1984. — 144 с.
- Целиков А.И. Теория расчета усилий в прокатных станах. М.: Металлургия, 1962.-494 с.
- Павлов И.М. Теория прокатки. -М.: Металлургиздат, 1950. 610 с.
- Кириллов П.Г. Теория обработки металлов давлением. М.: Высшая школа, 1965.-296 с.
- Тарновский И .Я., Поздеев А. А., Гонаго О. А. и др. Теория обработки металлов давлением. М.: Металлургиздат, 1963. — 672 с.
- Королев А.А. Новые исследования деформации металла при прокатке. М.: Машгиз, 1953.-268 с.
- Королев А.А. Механическое оборудование прокатных станов. М.: Металлургия, 1965. — 515 с.
- Смирнов B.C. Теория прокатки. М.: Металлургия, 1967. — 460 с.
- Чекмарев А.П. Теория прокатки крупных слитков. М.: Металлургия, 1968. — 250 с.
- Рокотян Е.С., Рокотян С. Е. Энергосиловые параметры обжимных и листовых станов. М.: Металлургия, 1969. — 270 с.
- Целиков А.И., Никитин Г. С., Рокотян С. Е. Теория продольной прокатки. -М.: Металлургия, 1980. 319 с.
- Теория прокатки: Справочник / Целиков А. И., Томленов А. Д., Зюзин В. И. и др. М.: Металлургия, 1982. — 335 с.
- Полухин В.П. Математическое моделирование и расчет на ЭВМ листовых прокатных станов. -М.: Металлургия, 1972.
- Колмогоров В.Л. Механика обработки металлов давлением. М.: Металлургия, 1986. — 683 с.
- Бычков Н.П., Передерий Ю. И. Идентификация математической модели процесса реверсивной холодной прокатки. Изв. Вуз. Черная металлургия, 1987, № 3, с. 61−64.
- Шаталов Р.Л., Шиманаев А. Е. Система автоматизированного проектирования технологии прокатки листов из цветных металлов и сплавов. Сб. докладов международного конгресса «Машиностроительные технологии 99». София, Болгария, 1999, т.4, с. 10−11.
- Кудин М.В., Босхамджиев Н. Ш., Зисельман В. Л., Шаталов Р. Л., Фигуровский Д. К., Алдунин А. В. Производство качественных коррозионно-стойких полос из цинк-титана. Цветные металлы, 2001, № 3, с. 71−75.
- Галкин A.M., Мочалов Н. А., Парфенов Д. Ю. Автоматическая установка для испытаний на кручение при высоких скоростях нагружения. — Заводская лаборатория, 2000, № 1, с. 55−57.
- Железнов Ю.Д., Григорян Г. Г., Алдунин А. В., Максимова О. В. Моделирование дробной горячей деформации на непрерывном стане. — Изв. Вуз. Черная металлургия, 1979, № 1, с. 64−67.
- Шаталов P. JL, Алдунин А. В., Босхамджиев Н. Ш. Разработка режимов горячей деформации полос из цинкового сплава на основе моделирования методами кручения и прокатки. Производство проката, 2002, № 3, с. 18−20.
- Чижиков Ю.М. Теория подобия и моделирования процессов обработки металлов давлением. М.: Металлургия, 1970. — 295 с.
- Грудев А.П. Внешнее трение при прокатке. М.: Металлургия, 1973. — 288 с.
- Шаталов Р.Л., Парфенов Д. Ю., Кудин М. В., Босхамджиев Н. Ш., Галкин A.M. Пластометрические исследования реологических свойств цинкового сплава «титан-цинк». Изв. Вуз. Цветная металлургия, 2001, № 3, с. 17−21.
- Шаталов Р.Л., Босхамджиев Н. Ш., Парфенов Д. Ю., Галкин A.M. Пластометрическое моделирование процесса прокатки лент из сплава «титан-цинк». Производство проката, 2001, № 7, с. 15−18.
- Мочалов Н.А., Парфенов Д. Ю., Галкин A.M. Применение уравнений теории ползучести при пластометрическом моделировании поведения сплава МНМц 50−10−5 в условиях горячей деформации. Производство проката, 1999, № 4, с. 3−7.
- Шаталов Р.Л., Передерий С. Ю., Передерий Ю. И. Автоматизированное рабочее место технолога-листопрокатчика//Производство проката. — 2003. — № 1. — С. 15−18.
- Шаталов Р.Л., Алдунин А. В., Босхамджиев Н. Ш. Разработка режимов горячей прокатки полос из сплава титан-цинк // Труды четвертого конгресса прокатчиков. Том 1. М. Черметинформация, 2002. С. 86−89.
- Планирование эксперимента в исследовании технологических процессов / Хартман К., Лецкий Э., Шефер В. и др. М.: Мир, 1977. — 552 с. 1. УТВЕРЖДАЮ"гнерального директора1. Цветметобработка"/