Розвиток теоретичних основ і вдосконалення комплексних технологій виробництва двошарових листів пакетним способом

Відмінною особливістю різання біметалевих розкатів є невизначеність положення плакуючого шару в закритому розкаті. У зв'язку з цим при різноманітті схем прокатки для вирізання листів з мінімальними витратами металу необхідно знати положення межі плакуючого шару в розкаті і величину нестабільної по товщині зони плакуючого шару. В роботі на підставі статистичних досліджень положення межі плакуючого шару і розподілу товщини по поверхні листа в закритому розкаті уточнена величина бічної обрізі. При цьому встановлено, що величина бічної обрізі при використанні поперечної схеми прокатки в 1.4-1.5 рази менше, ніж при використанні інших схем прокатки і визначається, в основному, зниженою міцністю з'єднання шарів на бічних кромках.

Дослідження процесу отримання біметалу сталь-титан

Не дивлячись на широке розповсюдження біметалу сталь-титан в світовій практиці, у вітчизняній промисловості цей вид продукції знаходить обмежене вживання у зв'язку з необхідністю використання дорогих технологічних процесів для його виробництва, тому в даній роботі предметом досліджень з'явилася розробка технологічного процесу виробництва біметалу сталь-титан, що забезпечує високі експлуатаційні властивості виробів без вживання дорогих підшарів і складних технологічних схем.

Оскільки основними задачами при виробництві біметалу сталь-титан є захист поверхні титана від окислення і запобігання карбідоутворення в перехідній зоні, запропоновано спосіб його виробництва, заснований на хіміко-термічній обробці поверхні титана, зокрема, кремнієм, що одночасно вирішує задачу запобігання окисленню поверхні титана і запобігання утворенню крихких карбідів титана у зв'язку з тим, що кремній є антагоністом по відношенню до вуглецю і перешкоджає його проникненню в титан (А.С. №624761).

У результаті дослідження різних варіантів силіцьованих поверхонь якнайкращі результати були одержані при обробці тільки поверхонь титана, оскільки силіцювання сталевих пластин викликає явище пороутворення на сталі, що значно забруднює контактну поверхню. Силіцювання проводили в розплаві хлористих солей і силікокальція. Експериментально визначено, що максимальна міцність з'єднання шарів після прокатки пакетів досягається при силіцюванні поверхонь протягом 1- 1.5 години, при цьому товщина насиченого шару складає 7 - 10 мкм. Дослідження впливу часу витримки пакетів в печі показало, що збільшення витримки від 0,5 до чотирьох годин приводить до зниження міцності з'єднання на 5%; кут загину при випробуванні всередину плакуючим шаром не змінюється і складає 180⁰, а при випробуванні назовні плакуючим шаром після витримки протягом двох годин знижується до 120⁰. У разі силіцювання титанової пластини з двох сторін кут загину не залежить від часу витримки в печі і складає 180⁰, що свідчить про низький рівень окислення поверхні титана.

Режим прокатки, а саме схема кантувань, величина першого обтискання, величина сумарного обтискання є одними з визначаючих якість з'єднання шарів чинників. Відомо, що із збільшенням величини 1-го обтискання міцність з'єднання шарів зростає, причому при прокатці біметалу сталь-титан з використанням герметичних пакетів для забезпечення достатньої міцності з'єднання потрібне перше обтискання не менше 40 %, яке в промислових умовах важко реалізувати. Дослідження впливу схеми прокатки, проведені із застосуванням планування експерименту, дозволили встановити залежність між міцністю з'єднання шарів при випробуванні на зріз () і ступенем деформації в першому проході () та ступенем деформації при прокатці в поперечному напрямі ()

(5)

Шляхом руху за градієнтом визначено оптимальне поєднання величини першого обтискання і величини обтискання при прокатці в поперечному напрямі - =26% і =40 %. Встановлено, що підвищення міцності з'єднання шарів до 30 % можна досягти не тільки збільшенням першого обтискання, але і прокаткою в 2-х напрямах, що особливо важливе в тих випадках, коли величина першого обтискання обмежена. Запропонована технологія виробництва двошарових листів була випробувана в промислових умовах стану 1200 цеху товарів народного споживання Алчевського металургійного комбінату. У зв'язку з особливостями конструкції кліті прокатка проводилося в одному напрямі без кантувань. Був одержаний біметал сталь-титан завтовшки 3.5 мм, який був використаний для виготовлення циліндрових виробів всередину і назовні плакуючим шаром (рис.10).

Вживання механічного зачеплення при виробництві біметалів

У деяких випадках отримання міцного з'єднання шарів біметалевої композиції традиційними методами обробки металів тиском утруднено, а іноді і неможливо. У зв'язку з цим разом із способами з'єднання шарів, заснованих на дифузійному схоплюванні, з'являються технології чисто механічного з'єднання шарів шляхом сумісної обробки тиском, при цьому можливі два варіанти утворення механічного зачіплення: шляхом однокомпонентної деформації, коли відбувається затікання м'якшого металу в пази, заздалегідь підготовлені на твердішому матеріалі і двокомпонентній деформації, коли окрім механічного зачіплення збільшується вірогідність утворення металевого зв'язку.

Біметал, одержаний першим способом, може мати обмежене вживання, оскільки готовий виріб повинен бути одержаний безпосередньо в процесі з'єднання шарів. При подальшій пластичній деформації біметалу, у зв'язку з відсутністю дифузійного зв'язку між шарами, неминуче виникають розшарування. Тому ефективнішим є отримання в процесі сумісної пластичної деформації механічного і дифузійного з'єднання, що забезпечує можливість подальшої пластичної деформації біметалу при виготовленні виробу.

Надійне механічне і дифузійне з'єднання може бути досягнуте створенням в процесі деформації зачіплення типу “ластівчин хвіст” (А.С. № 772769). З'єднання цього типу може брати на себе все навантаження у разі відсутності дифузійного зв'язку (футеровані вироби) або частину навантаження у разі наявності дифузійного зв'язку. Виготовлення пазів типу “ластівчин хвіст” достатньо складний процес і для попереднього утворення з'єднання цього типу перед прокаткою потрібна висока точність виготовлення пазів на пластинах основного і плакуючого шару. Окрім цього, затікання металу в паз такої форми достатньо проблематичне. Представляється доцільнішим одержувати з'єднання цього типу в процесі прокатки.

В процесі деформації виступи упроваджуються в м'якший метал і розвертаються, утворюючи механічне з'єднання типу “ластівчин хвіст”. Теоретичне дослідження процесу упровадження виступів у плакуючий шар проводилося на основі рішення задачі про упровадження клину методом ліній ковзання Хилла, Лі і Тапера, в результаті якого одержана залежність нормального напруження, що діє на бічну поверхню клину, від величини кута при вершині.

Встановлено, що розподіл величини напруження вигину по довжині похилої лінії прапорця при упровадженні має максимум при всіх кутах при вершині виступу і переміщеннях. При цьому координата максимального напруження вигину зростає із збільшенням переміщення виступу і його величина не залежить від переміщення виступу і визначається тільки величиною кута при вершині. Отже, якщо при упровадженні прапорця в м'який шар не відбувається його вигин вже на першій стадії, то подальше переміщення не викликає пластичну деформацію.

Величина мінімального кута при вершині виступу може бути розрахована по формулі

, (6)

де - відношення меж текучості твердого і м'якого шарів в стані, відповідному умовам прокатки.

Результати дослідження показують, що при яскравіше вираженій відмінності механічних властивостей кут при вершині повинен бути менше, ніж в композиціях з схожими механічними властивостями.

Для вибору кута при вершині, при якому відбуватиметься вигин прапорців і утворення механічного зачіплення типу “ластівчин хвіст”, необхідно визначити відношення меж текучості твердої і м'якої складової при температурі обробки, а потім за графіком або по формулі (6) визначити мінімальне значення кута при вершині виступу, що забезпечує утворення зачіплення “ластівчин хвіст”. Так, для поєднання сталь-титан при температурі 1000⁰С відношення меж текучості складає 5-6, тому кут при вершині прапорця повинен бути менше 32⁰, що підтверджується експериментальними дослідженнями.

Експериментальні дослідження, проведені з використанням поєднання сталь-титан, показали, що повний розворот виступів має місце при абсолютній деформації, відповідній їх висоті.

Опір зрізу на ділянках, відповідних проміжку між виступами значно нижче, ніж на ділянках інтенсивної деформації. Це пов'язано з тим, що міцність зчеплення на ділянках між виступами обумовлена тільки дифузійним зв'язком і значно залежить від ступеня окисленності поверхонь і наявності забруднень. Міцність же зчеплення на ділянках інтенсивної деформації у меншій мірі залежить від перерахованих параметрів, оскільки сталеві виступи упроваджуються в титан, досягаючи ювенальних зон і при цьому самі очищаються в процесі упровадження.

Вимірювання мікротвердості підтверджують наявність інтенсивніших дифузійних процесів в зонах упровадження виступів. Слід зазначити, що характер зачіплення аналогічний зачепленню, яке утворюється при зварці вибухом і забезпечує міцне з'єднання як за рахунок механічного, так і дифузійного механізмів.

Одержані експериментальні дані про нерівномірність деформації двошарових пакетів сталь-титан і енергосилові параметри при прокатці в умовах, що моделюють промислові, які можуть бути використані при розробці технологічних режимів прокатки.

З метою запобігання утворенню небажаних крихких з'єднань при тривалому охолоджуванні біметалу сталь-титан і зниженню рівня залишкових напружень прискорене охолоджування вказаного біметалу слід проводити з урахуванням відмінності в коефіцієнтах лінійного розширення. Витрата води на сторону титана ( і ) повинна бути пропорційною витраті води на сторону сталі, а коефіцієнтом пропорційності є твір відносин висот ( і ), густини ( і ) і зміни тепломісткості титана і стали при охолоджуванні від початкової до кінцевої температури ( і ) (А.с. № 854648).

(7)

ВИСНОВКИ

У дисертації виконані нові науково обґрунтовані розробки в області виробництва двошарових листів, які забезпечують рішення важливої науково-прикладної проблеми: розвиток теоретичних основ і вдосконалення комплексних технологій виробництва двошарових листів пакетним способом з метою підвищення якості продукції і зниження енергетичних і матеріальних витрат.

1. З аналізу науково-технічної і патентної літератури виходить, що, не дивлячись на наявні обширні дослідження в області виробництва біметалів, і, зокрема, двошарових корозійностійких листів, отримання їх пов'язано з великою витратою матеріальних і енергетичних ресурсів. У зв'язку з тим, що матеріальні і енергетичні витрати визначають собівартість металургійної продукції і її конкурентоспроможність, то розробки, спрямовані на їх зниження, є в даний час актуальними. Дослідження конструкційних параметрів пакетів, процесів їх прокатки і обробки в умовах основного виробника великогабаритних двошарових корозійностійких листів в Україні показали, що мають місце істотні резерви для підвищення якості і зниження матеріальних і енергетичних витрат при їхньому виробництві. Слід зазначити, що широкому вживанню деяких біметалів, що мають унікальні експлуатаційні властивості, наприклад, поєднання сталь-титан, перешкоджає необхідність вживання складних технологій для отримання якісного з'єднання шарів

2. На підставі теоретичного аналізу умов прокатки чотиришарових пакетів на чорновій кліті, виконаного з використанням метода верхньої оцінки та методу кінцевих елементів, розроблений спосіб прокатки пакетів з рівнотовщинними слябами основного шару, нерівномірно нагрітих в методичній печі, що полягає в охолоджуванні більш нагрітого сляба за допомогою гидрозбиву в перших 6 - 8 проходах, і який забезпечує отримання двошарових листів товщиною, відповідною вимогам ГОСТ 10885-85. Упровадження запропонованого способу показало, що товщина двошарових листів, одержаних за пропонованим способом, не виходить за межі ГОСТ 10885-85, тоді як кількість листів, одержаних за існуючою технологією і відповідають допускам по товщині, складає 92%. Зниження витрат металу в результаті впровадження пакетів з рівнотовщинними слябами склало 60 кг/т, а коефіцієнт трудомісткості при виготовленні вказаних пакетів склав 0.93. При цьому має місце повна відповідність замовленням маси і розмірів двошарових листів, одержаних за вдосконаленою технологією, а зниження кількості проходів з подачею рідини на нижню поверхню пакету не приводить до наявності вкатаної окалини

3. Розроблений технологічний процес виробництва двошарових листів із застосуванням подвійного нікелювання, який полягає в попередньому нанесенні тонкого шару нікелю у ванні декапірування і подальшому нанесенні основного шару у ванні нікелювання, що забезпечило зниження пористості покриття і дозволило значно поліпшити якість з'єднання шарів, а також технологічний процес виробництва двошарових листів із застосуванням нікелевої фольги замість гальванічного нікелевого покриття, що дозволило понизити понизити трудомісткість виготовлення пакетів в 0,745 раз і, в результаті вартість збирання пакетів з 15.2 руб/т до 11.32 руб/т. Встановлено вплив першого обтискання, дробності деформації, сумарного обтискання та термообробки на якість з'єднання шарів, і запропонована нова конструкція пакету, що забезпечує зниження вірогідності забруднення контактних поверхонь в процесі приварювання герметизуючої планки до сляба основного шару, а також зниження рівня окислення контактних поверхонь при нагріванні в методичній печі за рахунок зменшення зазорів між верхнім слябом основного шару і пластинами плакуючого шару. Вперше одержана залежність міцності з'єднання шарів від товщини нікелевої фольги; встановлений зв'язок нерівномірності деформації підшару і міцності з'єднання шарів. Встановлено, що наявність великих зсувів в зоні контакту несприятливо позначається на міцності з'єднання, максимальна міцність з'єднання має місце при помірних зсувах у разі, коли деформація підшару дещо менше загальної деформації пакету. Для виробництва листів, призначених до експлуатації в складних умовах, наприклад в умовах циклічних навантажень, і таких, що підлягають складним операціям при їхньому виготовленні, розроблений і випробуваний в промислових умовах спосіб виробництва двошарових листів із застосуванням комбінованих підшарів, який поєднує в собі переваги гальванічного покриття і нікелевої фольги.

4. У результаті дослідження розділових обмазок різного складу і співвідношення вогнетривкої і зв'язуючої складових встановлено, що якнайменший рівень газовиділень спостерігається при використовуванні обмазки складу MgSO₄ - MgO в співвідношенні 4:1 і визначений раціональний режим її підготовки. Розрахунок методом ізобарних потенціалів показав, що використовування розділової обмазки складу MgSO₄ - MgCO₃ приводить до виникнення окислювальних реакцій на поверхні сталей плакуючого шару. Використання розділової обмазки складу MgSO4 - MgО і способу її підготовки дозволило понизити кількість обрізі, яка викликаною додатковою вирізкою дефектів, на 7%. Для зниження окислення контактних поверхонь розроблена розділова обмазка, що містить як основу порошкоподібний алюміній, а якості зв'язуючої - бітумний лак. Взаємодія компонентів розділової обмазки з атмосферою усередині пакету сприяє зменшенню окислення контактних поверхонь і забезпечує відновну активність атмосфери.

5. Розроблені і випробувані конструкції пакетів для поперечної схеми прокатки із змінененою схемою збирання герметизуючої рамки, що знижує вірогідність руйнування зварних швів при прокатці, пакетів для використовування некондиційних пластин плакуючого шару і уніфіковані пакети, що дозволяє скоротити кількість типорозмірів пакетів для виробництва двошарових листів завтовшки 8 - 12 мм. Показана необхідність фіксації пластин плакуючого шару в пакеті і для всіх типорозмірів пакетів уточнені величини зазорів між герметизуючою рамкою і пластинами плакуючого шару і розроблений спосіб фіксації пластин плакуючого шару в пакеті, що забезпечує зниження обрізі на 8-11%.

6. Уточнена математична модель гарячої прокатки чотиришарового біметалевого пакету, що враховує характер зламу ліній ковзання під час переходу через межу з'єднання шарів і відмінність механічних властивостей металу на вході і виході з очага деформації та проведена кількісна оцінка цього уточнення. Вживання моделі дозволило визначити раціональну конструкцію пакету і режим обтискань, що забезпечує зниження витрати металу при прокатці і енергії при нагріві в методичній печі. На підставі експериментальних і теоретичних досліджень одержана залежність критичної деформації, що забезпечує початок сумісної пластичної деформації компонентів пакету від співвідношення товщини шарів в пакеті і величини параметра форми при температурі початку прокатки.

7. Вперше розроблена математична модель прокатки пакетів в умовах геометричної і температурної асиметрії, що дозволяє визначати локальні і інтегральні параметри процесу. Встановлено, що при прокатці в чорновій кліті стану 2800, тобто в умовах прокатки відносно високих тіл, величина моменту прокатки на валку, що контактує з твердішим шаром, має вище значення, ніж на валку, що контактує з м'якшим шаром. Одержали теоретичне підтвердження експериментальні промислові дослідження прокатки симетричних пакетів з рівнотовщинними слябами основного шару при диференційованому охолоджуванні гідрозбивом.

8. Науково обґрунтований принцип побудови режиму обтискань пакетів, що забезпечує зниження кількості розкриттів пакетів при прокатці; вперше встановлено вплив властивостей герметизуючої планки на розкриття переднього торця пакету при прокатці і запропонований диференційований підхід до вибору матеріалу герметизуючої планки, відповідно до якого матеріал рамки повинен мати опір деформації при температурі прокатки не менше опору деформації металу основного шару. Упровадження розроблених рекомендацій із застосуванням схеми поперечної прокатки зумовило зниження витрати металу на 27 кг/т за рахунок зменшення кількості розкриттів і додаткової обрізі, пов'язаної з окисленням контактних поверхонь при розкритті пакетів.

9. Вперше виконано теоретичне дослідження зміни залишкових напружень при виправленні чотиришарових біметалевих розкатів і науково обґрунтований деформаційний принцип побудови режиму холодного виправлення чотиришарових розкатів, який полягає в тому, що перші проходи проводяться з максимальними перекриттями, а останній проводиться після кантування із зниженим перекриттям. Вживання даного принципу використано при розробці режиму виправлення розкатів в умовах АМК, упровадження якого дозволило одержувати двошарові листи з неплощинністю, що відповідає вимогам ГОСТ 10885-85. Визначено вплив температури виправлення на неплощинність двошарових листів внаслідок чого рекомендовано холодну правку проводити при температурі не вище 50 і надано рекомендації для внесення в Технічні умови для регламентації температури контролю неплощинності. Упровадження розроблених режимів правлення в умовах стану 2800 АМК дозволило одержувати 100% двошарових листів з неплощинністю, що відповідає вимогам ГОСТ 10885-85, в порівнянні з 57% при правленні за існуючою технологією.

10. На підставі експериментальних досліджень форми межі плакуючого шару в закритому чотиришаровому розкаті і розподілу товщини плакуючого шару по поверхні двошарового розкату визначена мінімальна величина бокової обрізі, що забезпечує зниження витрати металу і отримання двошарових листів з параметрами, відповідними вимогам стандарту. Величина бічної обрізі листів, одержаних із застосуванням поперечної схеми прокатки, складає 60-80 мм з кожної сторони, а при використанні інших схем прокатки - 90 - 110 мм, що дозволило понизити витрати металу на 1.2 %

11. Вперше науково обґрунтований спосіб отримання біметалевої композиції сталь-титан із застосуванням хіміко-термічної обробки поверхні титана, зокрема силіцювання, в якому поєднане рішення двох проблем, що виникають при отриманні цього з'єднання - захист поверхні титана від насичення газами повітря і запобігання утворенню крихких карбідів в перехідній зоні. На підставі експериментальних досліджень встановлені основні параметри технологічного процесу силіцювання і прокатки, що забезпечують отримання якісного з'єднання шарів і високих технологічних властивостей біметалу. Вперше на кількісному рівні визначено вплив схеми прокатки на якість з'єднання шарів біметалу сталь-титан: показано, що підвищення міцності з'єднання може бути досягнуте як за рахунок збільшення величини першого обтискання, так і величини обтискання при прокатці в поперечному напрямі, що є важливим чинником при прокатці на станах, величина обтискань на яких обмежена їх міцностними характеристиками.

12. Теоретично розроблений і експериментально на прикладі поєднання сталь-титан випробуваний спосіб виробництва двошарових листів із застосуванням механічного зачіплення типу ластівчин хвіст, яке утворюється в процесі сумісної деформації компонентів пакету. При цьому з'єднання шарів забезпечуються як за рахунок надійного механічного зачіплення, так і металевого зв'язку. Спосіб може бути застосований для отримання з'єднань, які важко одержувати звичними методами обробки металів тиском. Визначено умову охолоджування біметалу сталь-титан з урахуванням геометричних і теплофізичних параметрів складових композиції, що дозволяє одержувати біметал з мінімальним рівнем залишкових напружень і крихких з'єднань в перехідній зоні.

13. Упровадження результатів роботи на Алчевському і Маріупольському металургійних комбінатах дозволило поліпшити якість двошарових листів, понизити витрату металу і енерговитрати на їх виробництво.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ РОБІТ ПО ТЕМІ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Луценко В.А. Математическое моделирование процессов прокатки биметаллических листов // Удосконалення процесів та обладнання обробки тиском у металургії та машинобудуванні. Тематич. зб. наук. пр.- Краматорськ: ДДМА, 2003. - С. 93-96.

2. Луценко В.А. Определение усилия правки с использованием экспериментальных данных// Удосконалення процесів та обладнання обробки тиском у металургії та машинобудуванні. Тематич. зб. наук. пр.- Краматорськ: ДДМА, 2005. - С. 471-473.

3. Луценко В.А. Повышение эффективности правки двухслойных листов // Удосконалення процесів та обладнання обробки тиском у металургії та машинобудуванні. Тематич. зб. наук. пр.- Краматорськ: ДДМА, 2002. - С. 93-96.

4. Луценко В.А. Особенности проектирования процесса производства двухслойных листов/ В.А. Луценко, А.И. Беседин, М.Б. Луцкий // Удосконалення процесів та обладнання обробки тиском у металургії та машинобудуванні. Тематич. зб. наук. пр.- Краматорськ: ДДМА, 2003. - С. 38-40.

5. Луценко В.А. Применение механического зацепления при производстве биметаллов// Удосконалення процесів та обладнання обробки тиском у металургії та машинобудуванні. Тематич. зб. наук. пр.- Краматорськ: ДДМА, 2003. - С. 56-61.

6. Луценко В.А. Исследование процесса получения биметалла сталь-титан// Удосконалення процесів та обладнання обробки тиском у металургії та машинобудуванні. Тематич. зб. наук. пр.- Краматорськ: ДДМА, 2002. - С. 292-296.

7. Луценко В.А. Теоретические и экспериментальные исследования послойной деформации четырехслойных пакетов// Удосконалення процесів та обладнання обробки тиском у металургії та машинобудуванні. Тематич. зб. наук. пр.- Краматорськ: ДДМА, 2006. - С. 109-113.

8. Луценко В.А. Повышение эффективности применения подслоев при производстве двухслойных листов/ В.А. Луценко, А.И. Беседин, М.Б. Луцкий //Металлургическая и горнорудная промышленность. - 2002. - № 8 - 9. - С. - 14-18.

9. Луценко В.А. Исследование процесса образования механического зацепления при производстве биметаллов// Удосконалення процесів та обладнання обробки тиском у металургії та машинобудуванні. Тематич. зб. наук. пр.- Краматорськ: ДДМА, 2007. - С. 389-394.

10. Луценко В.А. Исследование процесса правки четырехслойных биметаллических раскатов/ В.А. Луценко, А.И. Беседин, М.Б. Луцкий // Труды IV Конгресса прокатчиков. - М.: Черметинформация, 2002. - С. 103-105.

11. Луценко В.А. Повышение эффективности механического зацепления при производстве биметаллов // Труды V Конгресса прокатчиков. - М.: Черметинформация. - 2004, С. 165-168.

12. Луценко В.А. Исследование влияния состава разделительной обмазки на процессы, происходящие в биметаллическом пакете при нагреве// Ресурсозберігаючі технології виробництва та обробки тиском матеріалів у машинобудуванні: Зб. наук. пр.:- Луганськ: вид-во СНУ ім. Даля, 2005. - С. 80-83.

13. Луценко В.А.К вопросу о величине и фиксации зазоров в пакете//Сб. науч. трудов ДонГТУ. - № 21.-Алчевск, 2006.-С.102-107.

14. Луценко В.А.Унификация типоразмеров пакетов//Сб. науч. трудов ДонГТУ. - № 22.-Алчевск, 2006.-С.108-114.

15. Луценко В.А.Способ производства двухслойных листов//Сб. науч. трудов ДонГТУ. - № 22.-Алчевск, 2006.-С.265-270.

16. Луценко В.А. Определение оптимальных условий охлаждения биметалла сталь-титан// Вісник Східноукраїнського університету ім. В. Даля: - Луганськ, 2006.- С.72-76.

17. Влияние толщины никелевой фольги и параметров прокатки на качество соединения слоев в биметаллических листах/ Б.Н. Медовар, Г.А. Бойко,С.В. Кривошея, Е.В Ткаченко, А.И. Беседин, В.А Луценко, С.Г. Якименко // Автоматическая сварка.- 1988.- № 8.- С. 69-70.

18. Применение математического моделирования при исследовании причин раскрытия биметаллических пакетов при прокатке / В.А. Луценко, А.В. Луценко //Сб. науч. трудов ДонГТУ. - № 23.-Алчевск, 2007.- С. 102-114.

19. Анализ влияния различных факторов на раскрытие биметаллических пакетов при прокатке/ В.А. Луценко, А.В. Луценко // Вісник ДДМА: №1Е (6).-Краматорськ, 2006.- С. 93-98.

20. Совершенствование технологи производства двухслойных листов с целью повышения выхода годного/ В.А. Луценко, М.Б. Луцкий //Сб. науч. трудов ДонГТУ. - № 20.-Алчевск, 2005.-С.260-263.

21. Луценко В.А. Оптимизация состава и способа подготовки разделительной обмазки// Сб. науч. трудов ДонГТУ. - № 19.-Алчевск, 2005.-С.243-247.

22. Повышение эффективности производства двухслойных листов пакетным способом/ А.И. Беседин, В.А. Луценко, Н.М. Хорошилов, В.М. Остапенко // Снижение материальных и энергетических затрат при производстве листовой стали: Тематический сборник науч. тр. ДонНИИчермет: М.: Металлургия, 1990.- С.77-82.

23. Сатонин А.В. Автоматизированный расчет энергосиловых параметров процессов плакирования и прокатки относительно толстых трехслойных биметаллических листов и полос/ А.В. Сатонин, В.А. Луценко, А.А. Сатонин //Известия Тульского государственного университета: Механика деформируемого твердого тела и обработка металлов давлением.- Выпуск 2.- Тула: Изд ТулГУ, 2004.- С. 178-186.

24. Луценко В.А. Исследование процесса образования механического зацепления при производстве биметалла// Материалы научно-практической конференции, посвященной памяти Потапкина В.Ф.. Краматорск, 2007.- С.10.

25. Луценко В.А. Производство двухслойных коррозионностойких листов. Уч. пособие.- Алчевск: Изд. Донату, 2004.- 167 с.

26. Развитие производства двухслойных листов на комбинате/ Н.М. Хорошилов, Б.М. Барбашин,В.Ф. Мусикевич, В.М. Остапенко, В.А. Луценко, С.Г. Якименко // Металлург.- 1987.-№ 4.- С. 30-31.

27. Получение биметалла сталь-титан/ В.А.. Луценко, Ю.В. Воротынцев, А.И. Беседин, Д.В. Соловьев, Е.Е. Гладченко // Черная металлургия. Бюллетень науч.-техн. информации/ ЦНИИТЭИчермет. - 1980. - № 2. - С. 39-40.

28. Луценко В.А. Определение оптимальной толщины подслоя при производстве двухслойных коррозионностойких листов/ В.А. Луценко, Ю.В.Коровин, М.А. Осадченко // Бюллетень ЦНИИТЭИчермет. - 1990. - № 10. - С. 54.

29. Беседин А.И. Новый способ производства двухслойных коррозионностойких листов на стане 2800/ А.И. Беседин, В.А. Луценко, Н.М. Хорошилов// Бюллетень ЦНИИТЭИчермет. - 1986. - № 4. - С. 37.

30. Луценко В.А. Направление развития производства двухслойных листов// Науковий портал Донбасу: Електронне видання. -ЛНПУ, ДонГТУ.-Луганськ-Алчевск. - 2007.

31. Способ получения биметалла сталь-титан: А.с. 624761. СССР. МКИ В 23 Р 3/06. / Ю.В. Воротынцев, А.И. Беседин, В.А. Луценко. - № 2409080/25-27; Заявл. 27.09.76; Опубл. 1978, Бюл. № 35.

32. Пакет для получения многослойных листов: А.с. 772769. СССР. МКИ В 23 К 20/00. / В.А. Луценко, Ю.В. Воротынцев, А.И. Беседин, Д.В. Соловьев.- № 2756972/25-27; Заявл. 23.04.79; Опубл. 23.10.80, Бюл. № 39.

33. Способ охлаждения биметалла после прокатки: А.с. 854648. СССР. МКИ В23К 20/00. /В.А. Луценко, Ю.В. Воротынцев, А.И. Беседин, М.Д. Залесов.- № 27839675/25-27; Заявл. 11,11.79; Опубл.15.08.1981. Бюл. № 30.

34. Способ производства многослой-ных листов: А.с. 1176982. СССР.МКИ В21в 1/38 . / В.А. Луценко, А.И. Беседин, Н.М. Хорошилов, В.М. Остапенко, В.Ф. Мусикевич, Л.А. Бородин, В.В. Пупов. .-№ 3708582/22-02; Заявл. 13.03.84; Опубл. 07.09.85, Бюл. № 33.

35. Способ производства многослойных листов: А.с. 1315041. СССР. МКИ В21B 1/38. / В.А., Луценко А.И. Беседин, А.В. Зиновьев, Ю.В. Коровин, Н.М. Хорошилов, В.Ф. Мусикевич, В.М. Остапенко, В.В. Пупов. - № 3969299/31-02; Заявл. 28.10.85; Опубл. 07,06,87 , Бюл. № 21.

36. Способ производства многослойных листов: А.с. 1397105. СССР. МКИ В21В 1/38. / В.А.. Луценко, А.И. Беседин, Ю.В. Коровин, Н.М. Хорошилов, В.М. Остапенко, В.Ф. Мусикевич, Л.А. Бородин, В.Г. Петросян и др.- № 4086945/31-02; Заявл. 26.05.86; Опубл. 23.05.88, Бюл. № 19.

37. Cпособ сборки пакета для получения многослойных листов:А.с. 1450944. СССР. МКИ В23К 20/00. / А.И. Беседин., В.А. Луценко., Ю.В. Коровин, Н.М. Хорошилов, Л.А. Бородин, В.М. Остапенко. - № 3883285; Заявл. 12.04.85; Опубл.15.01.1989. Бюл. № 2.

38. Способ производства многослойных листов: А.с. 1482740. СССР. МКИ В21в 1/38. / В.А.. Луценко, А.И. Беседин, Ю.В. Коровин, Н.М. Хорошилов, В.Ф. Остапенко, В.Ф. Мусикевич, Л.А. Бородин.- №3708582/22-02; Заявл. 13.03.84; Опубл. 07.09.85, Бюл. № 33.

39. Способ производства многослойных листов: А.с. 1496848. СССР. МКИ В 21B 1/38. / В.А. Луценко, А.И. Беседин, Н.М. Хорошилов, В.М. Остапенко, В.Ф. Мусикевич, Ю.В. Коровин, М.А. Осадченко. - № 4290053/31-02; Заявл. 27.07.88; Опубл. 30.07.89, Бюл. № 28.

40. Разделительная обмазка: А.с. 1504042. СССР. МКИ В 2К 20/04. / В.А.. Луценко, А.И. Беседин, Ю.В. Коровин, Н.М. Хорошилов, В.М. Остапенко, В.Ф. Мусикевич, Л.А. Бородин, М.А. Осадченко.- № 4289501/31-27; Заявл. 27.07.87; Опубл. 30.08.89, Бюл. № 32.

41. Пат. 830 Україна, МПК В23к 20/04. Пакет для одержування біметалічних листів/ Міллер В.В., Луценко В.О., Хорошилов М.М., В.Г. Антипенко, С.В. Диордица, Н.И. Глоба. Н.А. Бондаренко, П.Я. Локтіонов, В.І. Тарасов (Україна).- №93230176; Заявл. 22.12.92; Опубл. 15.12.93.

42. Пат. 17123 Україна, МПК В21В 1/38. Спосіб виробництва багатошарових листів / Луценко В.О. (Україна).- № u2006 02619; Заявл. 10.03.2006; Опубл. 15.09.06, Бюл. № 9.

43. Луценко В.А., Беседин А.И. Пути снижения расхода металла при производстве двухслойных листов//Тезисы Всесоюзного семинара “Ресурсосбережение в производстве листового проката”, г. Москва, 6- 10 октября 1990 г.-Москва - Донецк, 1990.- С. 42.

АНОТАЦІЯ

Луценко В.А Розвиток теоретичних основ і вдосконалення комплексних технологій виробництва двошарових листів пакетним способом. - Рукопис.

Дисертація на здобуття вченого ступеня доктора технічних наук за фахом 05.03.05 “Процеси і машині обробки тиском”. - Донбаська державна машинобудівна академія, Краматорськ, 2007.

Дисертація присвячена розвитку теоретичних основ і вдосконаленню технологічних процесів виробництва двошарових листів пакетним способом на всіх етапах - при збирані пакетів, їхній прокатці і обробці розкатів.

З використанням теоретичних і експериментальних методів досліджені і удосконалені конструктивні параметри пакету і способи підготовки компонентів пакету до збирання, режими прокатки, що забезпечують зниження витрат металу. Отримали подальший розвиток методи визначення пошарової деформації і енергосилових параметрів при прокатці пакетів з урахуванням геометричної і температурної асиметрії. Виявлені закономірності утворення неплощинності двошарових листів, розроблені режими виправлення чотиришарових розкатів, уточнено завантаження правильних машин, уточнена величина обрізі при різанні закритих розкатів. Науково обґрунтованій технологічний процес виробництва двошарових листів поєднання сталь-титан із застосуванням силіцювання контактних поверхонь і здобута в кількісному вираженні залежність якості з'єднання шарів від схеми прокатки, встановлено вплів параметрів пакету і режиму обтискань на формозмінення шарів і енергосилові параметри прокатки, визначені умови охолодження біметалу. Розробленій спосіб отримання біметалу сталь-титан із застосуванням механічного зачеплення. Запропонованій і реалізований комплекс нових технологічних рішень на Алчевському і Маріупольському металургійних комбінатах, що дозволило значно підвищити якість продукції і знизити витрати металу і енергії.

Ключові слова: пакетний спосіб, двошаровий лист, математичне моделювання, формозмінення, геометрична і температурна асиметрія, обробка, правка, сталь-титан, механічне зачеплення, якість, рекомендації по вдосконаленню.

Луценко В.А. Развитие теоретических основ и совершенствование комплексных технологий производства двухслойных листов пакетным способом. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук по специальности 05.03.05 “Процессы и машины обработки давлением”. - Донбасская государственная машиностроительная академия, Краматорск, 2007.

Диссертация посвящена развитию теоретических основ и совершенствования технологических процессов производства двухслойных листов пакетным способом на всех этапах - при сборке пакетов, их прокатке и отделке раскатов.

Разработана конструкция пакетов с равнотолщинными слябами основного слоя и способ их прокатки, что обеспечило снижение расхода металла на 60 кг/т. Разработан способ двойного никелирования поверхности пластины плакирующего слоя, исследована возможность использования никелевой фольги вместо гальванического никелевого подслоя и комбинированных подслоев. Установлена зависимость прочности соединения слоев от исходной толщины никелевой фольги. Исследовано влияние состава и способа подготовки разделительной обмазки и даны рекомендации по усовершенствованию ее подготовки перед сборкой пакета. Предложена и опробована в промышленных условиях разделительная обмазка, содержащая в качестве основы порошкообразный алюминий, а в качестве связующего - битумный лак. Взаимодействие компонентов разделительной обмазки с газами атмосферы внутри пакета при нагреве способствует уменьшению окисления контактных поверхностей и повышению качества соединения слоев.

Разработаны конструкции пакетов с уточненными значениями зазоров между герметизирующей рамкой и пластинами плакирующего слоя, с новой схемой сборки герметизирующей рамки, пакетов для использования некондиционных пластин плакирующего слоя, унифицированных пакетов.

Получили дальнейшее развитие численные модели процесса прокатки четырехслойных пакетов, основанные на применении метода верхней оценки и метода конечных элементов. В результате моделирования получены данные, позволяющие определять изменение толщин компонентов пакета в зависимости от исходного отношения толщин, температуры и фактора формы, а также получена зависимость критической деформации, обеспечивающей начало совместной пластической деформации компонентов пакета от соотношения толщин слоев в пакете и величины фактора формы при температуре начала прокатки. Моделирование прокатки пакетов в условиях геометрической и температурной асимметрии, позволило определить локальные (распределения эквивалентных напряжений по Мизесу, а также информация о форме переднего конца) и интегральные параметры процесса (значения силы и момента прокатки, а также радиус кривизны раската). Уточнено распределение моментов прокатки между валками, контактирующих с мягким и твердым слоем пакета.

Впервые установлено влияние свойств герметизирующей рамки на раскрытие переднего торца пакета при прокатке и предложен дифференцированный подход к выбору материала герметизирующей рамки.

В результате исследования процесса правки четырехслойных раскатов с применением метода расчленения тела и теоремы о разгрузке предложен принцип построения режима правки, который заключается в применении повышенных перекрытий в первых двух проходах и пониженного в последнем. Внедрение разработанного на основании исследований режима правки позволило получать двухслойные листы с неплоскостностью, отвечающей требованиям ГОСТ 10885-85.

Разработан способ получения биметаллических листов сочетания сталь-титан с применением силицирования титана, в котором совмещено решение двух проблем, возникающих при получении этого соединения - защита поверхности титана от насыщения газами воздуха и предотвращение образования хрупких карбидов в переходной зоне. Впервые на количественном уровне установлено влияние схемы прокатки на качество соединения слоев. Теоретически и экспериментально на примере сочетания сталь-титан исследован процесс производства биметалла с применением механического зацепления типа ласточкин хвост.

Результаты работы использованы на Алчевском и Мариупольском металлургических комбинатах при совершенствовании технологического процесса производства двухслойных листов пакетным способом.

Ключевые слова: пакетный способ, двухслойный лист, математическое моделирование, формоизменение, геометрическая и температурная асимметрия, отделка , правка, сталь-титан, механическое зацепление, качество, рекомендации по совершенствованию.

Lutsenko V.А Development of theoretical bases and perfection of complex technologies of production of two-layer sheets by a package method - Manuscript.

Dissertation on competition of graduate degree of doctor of engineering sciences on speciality 05.03.05 “Processes and machines of treatment by pressure”. it is the Donbass State Engsneering Academy, Kramatorsk, 2007.

Dissertation is devoted to development of theoretical bases and perfection of technological processes of production of two-layer sheet by a package method on all stages - at assembling of packages, their rolling and finishing of rolls.

With the use of theoretical and experimental methods the structural parameters of package and methods of preparation of components of package to assembling, modes of rolling are explored and improved , providing the decline of expense of metal. The methods of determination of layer deformation and force parameters at rolling of packages taking into account geometrical and temperature asymmetry got further development. Conformities to the law of formation not of flatness of two-layer sheets are exposed, the modes of correction of four-layer sheets are developed, the load of correct machines is specified, the size of crop at cutting of the closed feeds is specified. The technological process of production of two-layer sheets of combination is scientifically grounded steel-titan with the use of treatment by silicon contact surfaces and dependence of quality of connection of layers is collected in quantitative expression from the chart of rolling, influencing of parameters of package and mode of wringing out on forming is set layers and force parameters of rolling, the terms of cooling of bimetal are certain. The method of receipt of bimetal is developed steel-titan with the use of the mechanical hooking. It is offered and the complex of new technological decisions is realized on Alchevsk and Mariupol the Metallurgical combines, allowing it is considerably to promote quality of products and reduce the expense of metal and energy.

Keywords: package method, two-layer sheet, mathematical design, forming, geometrical and temperature asymmetry, finishing, correction, steel-titan, mechanical hooking, quality, recommendations on perfection.

Размещено на Allbest.ru