РАЗДЕЛ 2
ОБЪЕКТЫ И МЕТОДИКИ ИССЛЕДОВАНИЯ
2.1. Методика лабораторных экспериментальных исследований
формоизменения и показателей его эффективности
В рабочей гипотезе изучаемого процесса формоизменения металла в системах вытяжных калибров следует выделить ряд особенностей, обусловленных целью и предметом исследования. Необходимо было получить аналитическим путем выражение к.п.д. формоизменения, проверить на различных системах калибров и сопоставить с результатами нового процесса, сочетающего прокатку с протяжкой. Предполагалось также установить взаимосвязь критерия эффективности формоизменения с удельным расходом энергии на деформацию, поскольку наличие энергетической эффективности процесса прокатки с высоким к.п.д. деформации должно обуславливаться законом наименьшего сопротивления. Тем не менее, для нового комбинированного процесса прокатки и волочения в одном калибре таких исследований никто не проводил, и необходимо было получить подтверждение или наоборот, отрицание гипотезы. Это, в свою очередь, исключило бы необоснованные затраты на дорогостоящие промышленные эксперименты.
Геометрическое подобие при моделировании формоизменения в калибрах чистового блока клетей проволочного стана 150 было соблюдено в масштабе близком 1:1. Моделирующим материалом был свинец, который для изучения течения металла при горячей прокатке подходит наилучшим образом.
Экспериментальные исследования формоизменения в системах вытяжных калибров предполагают изучение продольного и поперечного течения металла при прокатке свинцовых образцов на лабораторном стане 100. Измерение вытяжки осуществлялось путем нанесения рисок на боковую поверхность образцов, поскольку по ходу прокатки менялся режим деформации. Линейные размеры поперечного сечения образцов измерялись с помощью штангенциркуля, а площади сечения с помощью планиметра.
Для изучения влияния формоизменения на энергосиловые параметры прокатки использовали образцы из Ст3 нагретые до 10000С в муфельной печи. Стан 100 оснащен тензометрами для измерения сил прокатки и крутящих моментов, а также осциллографом Н004 для регистрации параметров: скорости и величины тока электродвигателя. Тарировку месдозы и датчиков крутящих моментов проводили с помощью ручного гидравлического пресса. Для проверки использовался образцовый динамометр ІІІ класса типа ДОСМ-50, который имеет погрешность не более ?0,5%.
Для исследования нового процесса прокатки и волочения, сочетающегося в одном калибре, предусмотрен комплект валков. Особенностью этого комплекта является возможность на одном и том же прокатываемом образце переходить на традиционную прокатку, что обеспечивает хорошую сопоставимость, получаемых результатов эксперимента.
Круглый калибр двухвалковой клети отличался от традиционного тем, что содержал неприводные боковые кольцевые элементы калибра, установленные на опорные подшипники. Таким образом, центральная часть калибра осуществляла захват заготовки и ее прокатку, а в боковых неприводных элементах проходила протяжка.
Известно, что при протяжке работа затрачивается только на чистую деформацию (формоизменение) и не зависит от характера действующих на контактной поверхности сил.
Стопорные элементы на боковых кольцевых элементах калибра позволяли переходить с традиционной прокатки на прокатку с протяжкой (волочением).
Для промышленных испытаний был изготовлен образец прокатного диска (шайбы), для второй промежуточной группы клетей стана 150, что позволило изучить износ нового калибра в реальных условиях (Приложение А).
2.2. Методика промышленных исследований стабильности размеров катанки и мелкого сортового проката
Исследование скоростного режима проводилось в непрерывных группах клетей стана 150 ЗАО "ММЗ", не оснащенных петлерегуляторами. Помимо этого, исследовалась температура полосы, скорость и ток приводных двигателей клетей, время нахождения проката в каждой из клетей, упругая отдача валков во взаимосвязи с геометрическими размерами проката в линии стана и на выходе из чистового калибра.
Для измерения натяжения применялся косвенный метод оценки через приращение токов якоря при входе полосы в последующую клеть. Использовалась также информация о машинном времени полосы в каждой из клетей, что являлось также объективной характеристикой скоростного режима в непрерывных группах клетей.
Измерение линейных размеров поперечного сечения готового профиля выполняли с помощью фотоимпульсной установки (ФИУ), а овальности - с помощью датчика (ФИДОП) с разрешающей способностью 0,02 мм. Контрольные измерения размеров сечений раската осуществлялись на темплетах, отобранных после каждой непрерывной группы клетей, а размеры сечений раската из промежуточных клетей определялись по действующим на заводе схемам настройки.
Существенное влияние на точность прокатки оказывает жесткость прокатных клетей, особенно в условиях многониточного стана. При различных вариантах изменения числа ниток прокатки на черновой и промежуточной группах меняется размер подката к чистовым клетям стана. Методика экспериментального определения отдачи валков на стане заключается в следующем: при постоянном положении нажимных винтов в рабочем и холостом режимах работы на крайних буртах валков, со стороны противоположной приводу, прокатывали образцы-свидетели из легкодеформируемых материалов, а разница между размерами по высоте образцов полученных при прокатке свидетелей на нагруженной клети и на холостом ходу, дает искомую величину.
Для снижения время- и трудозатрат использовался планируемый эксперимент. Для исследования температурного режима прокатки замеряли температуру раскатов в технологическом потоке стана с помощью радиационного пирометра ТЭРА50 класса точности 1. Регистрацию температуры поверхности раскатов с записью на диаграммную ленту осуществляли на входе и выходе в черновую и чистовую группы стана с помощью быстродействующих потенциометров КСПЗ-11 класса точности 0,5. Измеряем