Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Технические науки
Обработка металлов давлением

Диссертационная работа:

Литвинов Роман Александрович. Разработка и моделирование технологических режимов прокатки рельсов с применением универсальных клетей : диссертация ... кандидата технических наук : 05.16.05 / Литвинов Роман Александрович; [Место защиты: Ур. гос. техн. ун-т].- Екатеринбург, 2009.- 172 с.: ил. РГБ ОД, 61 09-5/3395

смотреть введение
Введение к работе:

Актуальность работы. В настоящее время качество отечественных железнодорожных рельсов, выпускаемых Нижнетагильским и Новокузнецким металлургическими комбинатами, значительно уступает лучшим зарубежным аналогам (рельсам японских, французских, австрийских и др. производителей). В материалах 3-й международной конференции «Трансмет-2007»*1, отмечалось, в частности, что средний ресурс рельсов отечественного производства в звеньевом пути (600 млн. тонн груза брутто) в два раза ниже по сравнению с лучшими импортными рельсами (1200 млн. тонн груза брутто). Показатели рельсового проката по точности профиля, прямолинейности, чистоте поверхности, механическим свойствам у отечественных рельсов также существенно ниже, чем у импортных, что не позволяет удовлетворить существующие и перспективные требования ОАО «РЖД», по которым к 2030 г. необходимо повысить ресурс рельсов на прямолинейных участках пути до 1500 млн. тонн груза брутто, увеличить маршрутные скорости движения пассажирских поездов на высокоскоростных магистралях (Москва - Санкт-Петербург и др.) до 250-350 км/ч. При этом для уменьшения числа сварных швов необходимо перейти на применение рельсов длиной 100 м и выше взамен 25-ти метровых рельсов, используемых в настоящее время.

Достижение указанных показателей невозможно без проведения коренной реконструкции рельсового производства на действующих металлургических комбинатах или строительства новых рельсобалочных станов. В соответствии с долгосрочной научно-технической программой ООО «ЕвразХолдинг» прорабатываются проекты реконструкции рельсобалочных станов НТМК и НКМК. В ООО «Мечел» планируется строительство нового рельсобалочного стана на Челябинском металлургическом комбинате. На всех этих станах предусматривается применение для прокатки рельсов универсальных рабочих клетей, широко используемых в зарубежной практике и создающих наиболее благоприятные условия для получения высококачественных рельсов, в частности для высокоскоростного движения.

В отечественной металлургии универсальные клети для производства рельсов до настоящего времени практически не применялись. Несмотря на ряд работ по исследованию процесса прокатки рельсов в универсальных калибрах (работы В.К. Смирнова, В.А. Паршина, А.Р. Бондина, СВ. Маслова, ряда специалистов КМК и др.), методики расчета рациональных калибровок валков и режимов прокатки рельсов с применением универсальных калибров не создано.

*) Современные технологии производства транспортного металла (Материалы 3-й международной конференции «ТРАНСМЕТ - 2007»). Екатеринбург: ОАО «НТМК», УГТУ-УПИ, 2008. С. 3-9, 33-37 и др.

4 В зарубежных публикациях в основном рекламируется технология и оборудование рельсопрокатных станов, а методы расчета формоизменения металла и энергосиловых параметров при прокатке рельсов в универсальных клетях не раскрываются. Поэтому создание научно обоснованной методики расчета технологических режимов прокатки рельсов в универсальных клетях и применение её при реконструкции действующих и строительстве новых рельсобалочных станов является актуальной задачей.

Эффективным средством для исследований и расчетов новых технологий и оборудования является компьютерное моделирование с использованием современных программных комплексов (DEFORM, SolidWorks и др.), что позволяет существенно сокращать сроки проектирования и освоения технологических процессов, повышать их качество и в сущности тождественно практическому опробованию создаваемых технологий на прокатном стане.

Изложенное выше позволило сформулировать цель диссертационного исследования: разработать методику расчета калибровок валков и технологических режимов прокатки рельсов в универсальных клетях и провести компьютерное моделирование новой технологии в условиях реконструируемого или строящегося современного рельсопрокатного стана.

Работа проводилась в рамках федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» по государственному контракту № 02.740.11.0152 и по хоздоговору с ОАО «НТМК».

Научную новизну работы представляют следующие разработки:

метод расчета рационального режима обжатий при прокатке рельсов в универсальных калибрах, основанный на равенстве коэффициентов вытяжки по элементам профиля;

математическая формулировка ограничений по захвату раската в четы-рехвалковом калибре с неприводными вертикальными валками;

методика расчета рационального скоростного режима прокатки рельсов в непрерывно-реверсивных группах клетей современных рельсобалочных станов;

закономерности формоизменения и напряженно-деформированного состояния металла, а также силовых воздействий при прокатке рельсов в универсальном калибре;

формулы для расчета коэффициентов приращения-утяжки подошвы и головки рельсового профиля в процессе прокатки в универсальных калибрах и для определения обжатия фланцев по высоте в горизонтальных вспомогательных калибрах.

5 Практическую ценность работы представляют следующие результаты диссертации:

алгоритм расчета калибровки валков и режимов деформации металла при прокатке рельсов в универсальных калибрах;

методика компьютерного моделирования процессов прокатки рельсов с применением комплекса «DEFORM-3D»;

технические предложения по реконструкции рельсобалочного стана НТМК с расположением оборудования по двум вариантам;

калибровки валков и технологические режимы прокатки рельсов по каждому из указанных вариантов;

методика компьютерного моделирования конструкций универсальных клетей прокатных станов в среде SolidWorks;

твердотельные модели существующей универсальной балочной клети НТМК, адаптированной для условий прокатки рельсов, и современной специализированной универсальной рельсопрокатной клети.

В целом разработанные положения и полученные результаты диссертации направлены на создание технологических режимов прокатки, обеспечивающих выпуск высококачественных длинномерных рельсов для отечественных железных дорог.

Результаты диссертационной работы использованы при разработке технологического задания на реконструкцию рельсобалочного стана ОАО «НТМК», и частично включены в учебное пособие для вузов «Калибровка прокатных валков» (М.: Теплотехник, 2008.)

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на следующих конференциях и семинарах: Научно-практическая конференция студентов «Молодежь и наука» ГОУ ВПО «УГТУ-УПИ» НТИ: - г. Нижний Тагил, 2006. 38-я Международная научно-техническая конференция молодых специалистов, инженеров и техников ОАО «НТМК»: - г. Нижний Тагил, 2006. Второй международный научно-практический семинар «Уральская научно-педагогическая школа по обработке металлов давлением им. А.Ф. Головина»: - г. Екатеринбург, 2007. Научно-практическая конференция студентов «Молодежь и наука» НТИ УГТУ-УПИ: -г. Нижний Тагил, 2007. XII отчетная научная конференция молодых ученных ГОУ ВПО «УГТУ-УПИ»: - г. Екатеринбург, 2007. Вторая международная научно-техническая конференция «Современные достижения в теории и технологии пластической обработки металлов», СПбГПУ: - г. Санкт-Петербург, 2007. XIII отчетная научная конференция молодых ученных ГОУ ВПО «УГТУ-

УПИ»: - г. Екатеринбург, 2007. 3-я Международная конференция «Трансмет-2007», ОАО «Нижнетагильский металлургический комбинат»: - г. Нижний Тагил, 2007. 39-я Международная научно-техническая конференция молодых специалистов, инженеров и техников ОАО «НТМК»: - г. Нижний Тагил, 2007. Седьмой международный конгресс прокатчиков: - г. Москва, 2007. 7-ая международная конференция молодых специалистов EVRAZ: - г. Новокузнецк, 2008. 66-я научно-техническая конференция по итогам научно-исследовательских работ за 2007, ОАО «ММК»: - г. Магнитогорск, 2008. Международная научно-практическая конференция: «Инженерные системы - 2009», РУДН, ТЕСИС: - г. Москва, 2009. Международная научно-технической конференция. Современные металлические материалы и технологии (СММТ'2009), СПбГПУ: - г. Санкт-Петербург, 2009.

Публикации. Основное содержание диссертационной работы опубликовано в 23-х печатных трудах, в том числе в 5-ти рецензируемых изданиях, рекомендованных ВАК РФ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, заключения и изложена на 172 страницах машинописного текста, включая 61 рисунок, 16 таблиц, 3 приложения и библиографический список из 116 наименований.


© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net