ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ПУБЛИКАЦИИ
Купить

Актуальность темы. На современном этапе развития металлургического производства все большее распространение получают совмещенные процессы непрерывного литья и деформации, которые позволяют существенно снизить энергоемкость технологического процесса, металлоемкость оборудования, капитальные и эксплуатационные затраты и улучшить качество листовой металлопродукции.
Предлагаемые технологии непрерывного литья основаны на объединении в одной установке процессов кристаллизации расплава метла и пластической деформации затвердевшего металла. Такой совмещенный процесс непрерывного литья и деформации реализован в новой установке непрерывного литья и деформации для получения листовой металлопродукции и может быть использован для создания и внедрения ресурсосберегающих технологических процессов в черной и цветной металлургии. Возрастающие потребности промышленности в биметаллах вызвали необходимость создания принципиально новых процессов их производства с целью повышения производительности, расширения сортамента и улучшения качества биметаллических полос. Разработаны технологии холодного плакирования широкого класса биметаллов сталь -сплавы цветных металлов, которые находят широкое применение в различных отраслях промышленности. К основным технологическим задачам в развитии этих процессов относятся увеличение ширины биметаллических листов, производимых рулонным методом, а также получение биметалла с повышенной толщиной плакировочных слоев. Изложенные выше проблемы производства биметаллических полос могут быть успешно решены с использованием компактной установки совмещенного процесса непрерывного литья и деформации.
Таким образом, широкое внедрение ресурсосберегающих технологических процессов и оборудования на заводах черной и цветной металлургии на современном этапе возможно на основе создания новых установок совмещенного процесса непрерывного литья и деформации для производства листовой металлопродукции.
Разработка этих прогрессивных направлений производства листовой металлопродукции требует решения принципиально новых задач, включающих разработку алгоритмов расчета параметров установок и оценку напряженно-деформированного состояния металла при получении листовых и биметаллических полос.
Изложенное выше позволило сформулировать цель диссертационного исследования: на основе применения современных методов решения задач упруго-пластичности и оптимизации разработать научные основы создания установок совмещенных процессов непрерывного литья и деформации для получения листов из черных и цветных металлов и сплавов и биметаллических полос.
Для реализации поставленной цели определены задачи диссертационного исследования:
- разработать алгоритм и решить задачу определения напряженно- деформированного состояния металла в очагах деформации при получении стального листа на установке совмещенного процесса непрерывного литья и деформации;
- по результатам численного решения указанной задачи оценить течение металла и определить закономерности распределения нормальных и касательных напряжений в очагах циклической деформации при формировании листовой полосы из оболочки с жидкой фазой и деформации затвердевшего металла;
- поставить и решить задачу определения напряженно-деформированного состояния металла плакирующего слоя при получении биметалла сталь- алюминий на установке совмещенного процесса непрерывного литья и деформации;
- поставить и решить задачу определения рациональных параметров установки совмещенного процесса непрерывного литья и деформации;
- оценить качество листовой металлопродукции.
Методология и методы исследования:
- методы МКЭ - моделирования совмещенного процесса непрерывного литья и деформации в программном комплексе ANSYS;
- методы случайного поиска и симплекса.
Наиболее существенные научные результаты, полученные лично автором, и их новизна:
Установлены закономерности распределения нормальных и касательных напряжений по длине очагов деформации при формировании полосы из стальной оболочки с жидкой фазой и деформации затвердевшего металла при получении листа из стали на установке совмещенного процесса непрерывного литья и деформации.
Установлены закономерности течения металла при формировании стальной полосы из оболочки слитка с жидкой фазой и деформации затвердевшего металла;
Установлены закономерности распределения нормальных и касательных напряжений по длине очага деформации плакирующего слоя алюминия при получении биметалла сталь-алюминий на установке совмещенного процесса на установке непрерывного литья и деформации;
Поставлена и решена задача по определению оптимальных по энергоемкости технологических и конструктивных параметров установки совмещенного процесса непрерывного литья и деформации.
Практическую значимость диссертации составляют:
- результаты моделирования в программном комплексе ANSYS напряженно-деформированного состояния металла при получении на установке совмещенного процесса литья и деформации листов из стали и биметаллических полос;
- параметры установки совмещенного процесса литья и деформации для получения стальных полос;
- параметры установок совмещенного процесса литья и деформации для получения широкого листа из сплавов алюминия повышенной прочности и магния;
- параметры установки совмещенного процесса литья и деформации для получения биметалла сталь-алюминий.
Полученные результаты использованы при разработке технологического и технического заданий на проектирование установки непрерывного литья и деформации для получения листа из алюминия для завода «Уралтрансмаш» (х/д работа № 10-201-08). Компактная установка совмещенного процесса непрерывного литья и деформации для производства стальных листов толщиной 3-24 мм и шириной до 2200 мм принята к внедрению в ОАО «Уральский трубный завод» (договор № у-83/16 от 13.10.2016 г.).
На защиту выносятся:
- постановка задач и результаты расчета напряженно - деформированного состояния металла в очагах деформации при получении листа из стали и биметалла сталь-алюминий на установке совмещенного процесса литья и деформации;
- постановка и результаты решения задачи оптимизации параметров установки совмещенного процесса непрерывного литья и деформации;
- основные параметры установок совмещенных процессов непрерывного литья и деформации при получении металлопродукции из черных и цветных металлов и сплавов, в том числе биметаллических полос.
Достоверность полученных в диссертации результатов подтверждается применением современных методов расчета напряженно-деформированного состояния металла в очагах деформации и оптимальных параметров установок непрерывного литья и деформации, а также результатами исследования на опытной установке непрерывного литья и деформации.
Полученные результаты использованы при разработке технологического и технического заданий на проектирование установки непрерывного литья и деформации для получения листа из алюминия для завода «Уралтрансмаш» (х/д работа № 10-201-08). Компактная опытно-промышленная установка совмещенного процесса непрерывного литья и деформации для производства стальных листов толщиной 3-24 мм и шириной до 250 мм принята к внедрению в ОАО «Уральский трубный завод» (договор № у-83/16 от 13.10.2016 г.).
Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы доложены и обсуждены на следующих конференциях: Х1Всероссийский съезд по фундаментальным проблемам теоретической и прикладной механики: - г. Казань, 2015 г.; научно-практическая конференция «Актуальные направления научных исследований ХХ1века: теория и практика»: - г. Воронеж, 2015 г.; X Международная конференция «Механика, ресурс и диагностика материалов и конструкций»: - г. Екатеринбург, 2016 г.; XIII Международный Конгресс и выставка «Цветные металлы и минералы - 2016» - г. Красноярск, 2016 г.
Публикации. Основное содержание диссертационной работы опубликовано в 7 научных работах, из них 4 статьи в рецензируемых научных изданиях, определенных ВАК РФ.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка литературы, включающего 54 наименования. Содержание диссертации изложено на 127 страницах, включает 44 рисунка и 6 таблиц.

Купить