ПРОГРАММНЫЕ СРЕДСТВА ПО АВТОМАТИЗИРОВАННОМУ РАСЧЕТУ И ПРОЕКТИРОВАНИЮ ТЕХНОЛОГИЙ И ОБОРУДОВАНИЯ ЛИСТОПРОКАТНОГО ПРОИЗВОДСТВА

Улучшение качества продукции и снижение затрат на ее производство неразрывно связаны с научной обоснованностью проектноконструкторских и технологических решений.

В Краматорском индустриальном институте совместно с АО НКМЗ (г.Краматорск), СКМЗ (г.Краматорск), УкрНИИметаллургмаш (г.Сла вянск), НМЗ им. Кузьмина (г.Новосибирск) и рядом других предприятий разработаны программные средства по автоматизированному расчету и проектированию технологических 184 процессов: горячей прокатки толстых листов; горячей и холодной прокатки тонких листов и полос на непрерывных и реверсивных прокатных станах; прокатки полос на основе порошковых технологий; правки растяжением, растяжением с изгибом и процесса правки на многороликовых машинах; порезки листов и полос на ножницах продольной и поперечной резки; формоизменения листового металлелро ката, включая гибку, вытяжку и профилирование.

В основу алгоритмов положены зависимости, полученные методом полей линий скольжения при учете немонотонного и двухмерного характера пластического формоизменения металла. Разработанный комплекс программных средств позволяет моделировать процесс прокатки толстых листов, в том числе и при реализации профилирования широких граней раската, а также прогнозировать кривизну раскатов при прокатке с кинематической и геометрической асимметрией.

Прогнозирование кинематики пластического течения, определяющей продольную кривизну получаемых раскатов, выполнено на основе метода верхней оценки. Построение кинематически возможных полей скоростей проводили путем численного определения ЭВМ геометрических координат особых точек в физической плоскости и плоскости годографа. В качестве критериальной оценки использовано условие минимума суммарной мощности, расходуемой на пластическое формоизменение металла.

Математическое моделирование напряженно деформированного состояния при прокатке относительно тонких листов и полос основано на численном рекуррентном решении условий статического равновесия или баланса энергетических затрат при анализе всех сил, действующих на выделенный элементарный объем очага деформации. Использование данной схемы расчета наряду с методикой Штаермана применительно к упругому решению рабочих валков и полосы позволило учесть реальный характер распределения геометрических характеристик, механических свойств и условий контактного трения по длине очага деформа ЦИИ [1].

Основной отличительной особенностью полученных программных средств для процесса прокатки порошковых материалов является возможность прогнозирования энергосиловых параметров и результирующих показателей относительной плотности. Конечноразностная схема с разбиением не по длине, а по высоте очага деформации использована также для расчета напряженнодеформированного состояния металла, имеющего место при реализации процессов правки, резки, гибки, профилирования и т.д.

Детерминированные математические модели, дополненные подпрограммами генерирования массивов исходных и статистической обработки массивов результирующих данных, объединенных по методу МонтеКарло [2, 3], составили комплекс программных средств имитационного моделирования, прогноза размаха и закона изменения энергосиловых параметров, а также прогноза продольной и поперечной разнотолщинностей, уровня и степени стабильности механических свойств, плоскостности листового и точности геометрических форм профилированного металлопроката.

С использованием детерминированных и имитационных математических моделей в качестве целевых функций решены задачи по оптимизации технологических режимов и настройке соответствующего механического оборудования. При этом в качестве критерия оптимальности использованы условия равномерной загрузки, максимума производительности и обеспечения качества. Разработаны программные средства по выбору оптимальных значений модуля жесткости рабочих клетей, а также по автоматизированному проектированию валковых узлов, нажимных механизмов, узлов станин, шпиндельных передач и других элементов главных линий прокатки. В качестве критерия использованы условия равнопрочнос ти и обеспечения требуемой работоспособности при одновременной минимизации удельной металлоемкости конструкции. Разработаны программные средства по выбору конструктивных параметров деформирующего инструмента, обеспечивающих требуемую геометрию готовой металлопродукции. Разработанные программные средства используют при проведении проектноконструкторских и технологических работ на ряде предприятий металлургического и машиностроительного комплекса. Эффективность их подтверждена опытом проектирования, создания и промышленного освоения реверсивных станов 150/500x400 и 250/750x900, непрерывных станов 500 и 740, специализированных станов 300, 500, П800/1000, П1300/550, прессовой машины 6000 и других промышленных агрегатов.

СБОРНИК НАУЧНЫХ ТРУДОВ Черная металлургия России и стран СНГ в XXI веке. Т о м I, Москва 1994