65335

Розвиток і реалізація технології, методів розрахунку й управління параметрами процесів виробництва холоднокатаних штаб із високою площинністю та якісною поверхнею

Автореферат

Производство и промышленные технологии

Інтенсифікація швидкісних режимів холодної прокатки й зменшення середньої товщини холоднокатаних штаб у сортаменті більшості станів посилили вплив динамічного і температурного факторів процесу на показники якості готових штаб.

Украинкский

2014-07-28

1.08 MB

0 чел.

ДЕРЖАВНИЙ ВИЩИЙ НАВЧАЛЬНИЙ ЗАКЛАД

«ДОНЕЦЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ»

пРИХОДЬКО іГОР юРІЙОВИЧ

УДК 621.771.23/24:681.5.015:002.2

Розвиток і реалізація технології, методів розрахунку
й управління параметрами процесів виробництва холоднокатаних штаб із високою площинністю
та якісною поверхнею

Спеціальність 05.03.05 - Процеси та машини обробки тиском

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня

доктора технічних наук

Донецьк - 2010

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в Інституті чорної металургії ім. З.І.Некрасова Національної Академії наук України.

Науковий консультант -

доктор технічних наук, професор,

член-кореспондент НАН України

мАЗУР Валерій Леонідович,

Фізико-технологічний інститут металів і сплавів НАНУ (м. Київ), головний науковий співробітник.

Офіційні опоненти:

доктор технічних наук, професор
ВАСИЛЕВ Янакі Димитров,
Національна металургійна Академія України

(м. Дніпропетровськ), професор кафедри «Обробка металів тиском»;

доктор технічних наук, професор

Ніколаєв Віктор Олександрович,

Запорізька державна інженерна академія (м. Запоріжжя), професор кафедри «Обробка металів тиском»;

доктор технічних наук, професор

КАПЛАНОВ Василь Ілліч,

Приазовський державний технічний університет
(
м. Маріуполь), завідувач кафедри «Обробка 
металів тиском
».

Захист відбудеться 03 червня 2010 р. о 12 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 11.052.01 Державного вищого навчального закладу «Донецький  національний технічний університет» за адресою: 83001, м. Донецьк, вул. Артема, 58, 
навчальний корпус, малий актовий зал.

З дисертацією можна ознайомитися в бібліотеці Державного вищого  навчального закладу «Донецький національний технічний університет» за адресою: 
,
 м. Донецьк, вул. Артема, 58,  навчальний корпус.

Автореферат розісланий 29 квітня 2010 р.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради

Д 11.052.01, д.т.н., проф.      Яковченко О.В.

загальна характеристика роботи

Актуальність теми. Якість металопродукції й, зокрема, холоднокатаного штабового прокату є важливим чинником конкурентоспроможності продукції багатьох галузей промисловості. В свою чергу якість продукції визначається рівнем технології. Підвищення якості досягається, в основному, шляхами розширення кола завдань, розвязуваних автоматичними системами управління й розробкою устаткування з новими можливостями управління якістю. Стабільність характеристик якості металопродукції багато в чому визначається стабільністю технологічних процесів її виробництва. Із цієї точки зору перспективний аналіз їхніх імовірнісних аспектів. 

Інтенсифікація швидкісних режимів холодної прокатки й зменшення середньої товщини холоднокатаних штаб у сортаменті більшості станів посилили вплив динамічного і температурного факторів процесу на показники якості готових штаб. Основними причинами, що перешкоджають досягненню високої швидкості процесу є: нестабільність технологічного мастила в осередку деформації (ОД) внаслідок збільшення тепловиділення й вібрації, що виникають при високій швидкості. Теоретичні й прикладні дослідження, спрямовані на розробку ефективних систем попередження й контролю вібрацій на станах, є актуальними.

Важливим фактором поліпшення якості холоднокатаних штаб у великогабаритних рулонах є формування в них оптимального температурного й напруженого стану. Неврахування цього приводить до появи дефектів поверхні штаб, не дозволяє повною мірою використовувати ступінь безперервності процесів, знижує їх продуктивність і збільшує відсортування готової продукції.

Для підвищення конкурентоспроможності листопрокатної продукції необхідне освоєння нових її видів із підвищеними вимогами до якості, а також зниження енерговитрат. Для створення технологій, які забезпечують досягнення цієї мети, потрібні нові знання про характер, сукупність і ступені впливу факторів, що діють в умовах інтенсивних процесів холодної прокатки штаб.

Виходячи з цього, виявлення закономірностей процесів прокатки й дресирування, їх наукове обґрунтування, визначення можливості підвищення макро- і мікрогеометричних характеристик штаб, розробка методів розрахунку параметрів і оптимізації процесів, алгоритмів і систем автоматичного управління, ефективних технологічних прийомів, створення нових пристроїв і устаткування являє собою актуальну проблему, що має важливе наукове й практичне значення.

Звязок роботи з науковими програмами, планами, темами. Робота виконувалася відповідно до тематичних планів Інституту чорної металургії (ІЧМ) Міністерства чорної металургії СРСР (до 1991 р.), що відповідали Координаційним планам по науково-технічному напрямку «Виробництво гарячекатаної і холоднокатаної тонколистової сталі», господарським договорам ІЧМ НАН України (з 1992 р.), замовленням Міністерства промисловості й промислової політики України (1994 - 1997, 2004-2006 рр.), а також у рамках бюджетної й пошукової тематики ІЧМ НАН України. Номера державної реєстрації найбільш важливих НДР, у рамках яких виконувалася дисертація, і виконанням  яких автор керував або був відповідальним виконавцем: UA01014315P, 0105U006846, 0106U003787, 0105U006846, 0107U001699, 0107U001716,  0104U005552, 0107U001699.

Мета та завдання дослідження. Розвиток наукових основ і реалізація методів управління площинністю, станом поверхні, товщиною штаб та удосконалення технологічних процесів виробництва холоднокатаних штаб на високошвидкісних станах на основі встановлених нових закономірностей впливу на зазначені показники якості основних факторів процесів, температурних й динамічних ефектів.

Для досягнення поставленої мети сформульовані й вирішені наступні науково-технічні завдання:

  1.  Розвиток,  реалізація в спеціалізованих засобах компютерного моделювання методів розрахунків і оптимізації процесів холодної прокатки, змотування в рулони, відпалювання й дресирування тонколистової сталі.
  2.  Розвиток теорії й технології управління поперечним профілем і площинністю штаб на сучасних листопрокатних станах. 
  3.  Розробка й впровадження рекомендацій, що підвищують стабільність процесу і знижують обривність штаб при безперервній холодній прокатці.
  4.  Визначення умов реалізації процесу холодної прокатки тонких штаб з мінімальними силою й потужністю.
  5.  Встановлення комплексу факторів, закономірностей їх зміни й впливу на умови злипання й проковзування витків штаб у щільно змотаних рулонах, розробка й впровадження технології, що запобігає обумовлених цим дефектів поверхні.
  6.  Розробка рекомендацій, методів і систем управління, що забезпечують високу точність по товщині, площинність, поліпшений стан поверхні штаб, зниження вібрацій і підвищення продуктивності станів в умовах високошвидкісної безперервної холодної прокатки й дресирування.
  7.  Розробка методології науково-технічного аудита листопрокатних станів.

Обєкт дослідження. Технологічні процеси й устаткування для масового виробництва тонких холоднокатаних штаб на високошвидкісних промислових станах.

Предмет дослідження. Механізми формування напружено-деформованого стану металу й показників його якості (точності по товщині, площинності й стану по-верхні) у процесах холодної прокатки й дресирування штаб з урахуванням температурних, динамічних ефектів і факторів стабільності.

Методи дослідження. Теоретичні дослідження ґрунтувалися на класичних положеннях теорії пружності, пластичності, прокатки, інженерних, чисельних підходах, методах рішення оптимізаційних задач і математичної статистики. Експериментальні методи полягали у фізичному моделюванні в лабораторних і промислових умовах з використанням методів термографії, тензометрії, пластометрії, визначення топографії охолодження валків, оцінки геометричних характеристик, у тому числі площинності, стану поверхні, механічних властивостей і інших показників якості холоднокатаних штаб.

Наукова новизна отриманих результатів. Наукову новизну дисертації складають наступні її положення.

1. Вперше теоретично й експериментально встановлений вплив температури холоднокатаних штаб при змотуванні на напружений стан рулонів і формування дефектів поверхні штаб.

 При монотонному або різкому зростанні температури штаби (на 30-50 С) у ході змотування зовнішній більш гарячий шар витків при остиганні рулону стискає більш холодний внутрішній, а більш холодний внутрішній, розігріваючись від гарячого зовнішнього, розширюється, при цьому формується пік стискаючих міжвиткових тисків у перехідному шарі витків (де відбувалася зміна температури) і підвищені тиски в суміжних шарах, сумірних по товщині. Внаслідок злипання витків у перехідній температурній області формуються дефекти поверхні штаб (такі як лінії перегину штаб при розмотуванні рулонів після ковпакового відпалювання). 

При монотонному або різкому зменшенні температури штаби на 30-50 С при змотуванні внутрішній більш гарячий шар витків при остиганні рулону й усередненні в ньому температури стискується, а наступний за ним шар витків, розігріваючись від внутрішнього, розширюється, при цьому в перехідній області формується розпушений шар витків. Це приводить до проковзування, царапання поверхні штаб у перехідному шарі витків і осьового зсуву шарів витків при розмотуванні рулону.

2. Вперше встановлено механізм процесу термоправки штаб. 

Нерівномірний розподіл температури по ширині штаб у діапазоні до 10-30 С при холодній прокатці  викликає після їхнього остигання зміну площинності. Більш гарячі поздовжні «волокна» після усереднення температури по ширині штаби скорочуються в довжині, а більш холодніподовжуються. Це уможливлює термоправку штаби з досягненням нею площинної форми за рахунок одержання необхідного розподілу цільової кривої площинності, температури t по ширині штаби шляхом зонного охолодження валків і штаби залежно від площинності, яка на стані контролюється в режимі реального часу. Встановлена наступна залежність площинності
П [IU] від температури й профілю зовнішньої утворюючої рулону по ширині штаби: 

Пi=Ri/R + ( tср-ti)105 (де Riвідхилення на i-тій ділянці по ширині штаби поточного радіуса рулону від середнього R;  –коефіцієнт температурного розширення матеріалу штаби, С-1), яка покладена в основу термоправки штаб після їхнього повного остигання.

На основі температурного ефекту й ефекту викривлення результатів виміру площинності штаб під натягом (внаслідок нерівномірності радіусу по ширині рулону) розроблено новий метод управління площинністю штаб, заснований на одночасному контролі їх площинності, температури й профілю зовнішньої утворюючої рулонів у міру змотування. 

3. Вперше для умов холодної прокатки штаб зі змащенням запропонована залежність теплового стану валків і штаби від критерію, що характеризує повноту контакту валків і штаби, який дорівнює відношенню площі ділянок осередку деформації із граничним тертям до загальної площі осередку. 

На основі теорії прокатки з урахуванням гідродинамічних ефектів змащення, коефіцієнт змішаного (напіврідинного) тертя являє собою суму добутків коефіцієнта граничного й рідинного тертя на частки площі відповідних ділянок в осередку деформації. Тому відмінність у клітях стану значень коефіцієнта тертя при прокатці характеризує й відмінність повноти контакту. А відмінність повноти контакту визначає відмінність умов теплообміну валків і штаби в осередку деформації як окремий фактор. Її збільшення викликає зменшення температури штаби й збільшення температури валків на виході з осередку деформації внаслідок інтенсифікації теплообміну з робочими валками, що мають більш низьку температуру. При зміні швидкості прокатки конкуруючий випереджальний вплив на температуру штаби виявляє коефіцієнт тертя.

Установлені закономірності використані для забезпечення заданого теплового напору змащувально-охолоджуючої рідини (ЗОР), величина якого (5-15 С) забезпечує ефективне управління площинністю штаб селективним охолодженням валків.

4. Вперше встановлено закономірність лавиноподібного посилення вібрацій безперервного стану холодної прокатки штаб за умови, що за 1-3 с до цього має місце стійкий взаємозвязок коливань опорних валків в 2-х-х останніх суміжних клітях у діапазоні частот 90-150 Гц, при якій  вертикальні коливання верхнього й нижнього комплектів валків кожної кліті протифазні й, одночасно, у суміжних клітях фази коливань валків збігаються. Випереджаюче протягом 0,15-0,35 секунд зменшення швидкості прокатки на 10-15 м/хв блокує лавиноподібний розвиток вібрації стану, у результаті чого прокатка здійснюється на підвищеній середній швидкості. Зменшення швидкості прокатки в кліті з найбільшою інтенсивністю вібрації й, відповідно, зниження заднього натягу на 5-10 Н/мм2 також сприяє блокуванню посилення вібрації. Відмінністю розробленого нового методу надійного виявлення небезпечних у динамічному відношенні станів безперервного стана холодної прокатки є контроль: рівнів спектра вібрації в обчисленому діапазоні частот (як фактора ін-тенсивності вібрації), тісноти звязків коливань валків у суміжних клітях (як характерної закономірності їх лавиноподібного розвитку), балансу горизонтальних сил, що діють на робочі валки (як фактора стійкого їхнього горизонтального положення без розкриття зазорів), значень нейтрального кута й випередження в осередку деформації (як фактора стабільності процесу). 

Виявлені закономірності й установлені на основі результатів експериментів обмеження забезпечують високу (сягаючу 95%) ймовірність ідентифікації початку фази лавиноподібного розвитку вібрацій безперервного стана за 13 секунд до цього моменту. 

5. Удосконалено метод оптимізації деформаційного режиму багатопрохідної прокатки при заданих початковій і кінцевій товщинах штаби. 

Метод забезпечує розвязок завдання пошуку такого деформаційного режиму прокатки, при якому досягаються задані значення параметрів процесу, що оптимізуються в окремих клітях (проходах) і задані співвідношення між цими параметрами в інших клітях (проходах) з урахуванням обмежень. Після кожної попередньої корекції одночасно всіх часток обтиснень у функції параметрів процесу, що оптимізують проводиться процедура їх уточнення, що забезпечує збереження співвідношення між ступенями деформації й, одночасно, загальний сумарний ступінь деформації. Метод відрізняється тим, що не припускає безлічі попередніх розрахунків для відшукання оптимального розвязку. З його використанням можуть бути забезпечені задані співвідношення по проходах між силою, моментом, потужністю, питомою енергоємністю процесу багатопрохідної прокатки, температурою або верстатною опуклістю валків по клітях, між величинами відносної поперечної різнотовщинності штаби при прокатці, коефіцієнта тертя, тангенціальних сил на робочих валках, інтенсивності вібрації клітей і інших параметрів процесів безперервної або багато-прохідної реверсивної прокатки штаби, що монотонно залежать від ступеня деформації. Число ітераційних циклів (3-7) розрахунків параметрів процесу не залежить від числа клітей стана (пропусків штаби). 

Використання методу забезпечує можливість оперативного управління стратегією багатопрохідної прокатки, підвищення стабільності процесу, площинності штаб, що прокатуються, продуктивності стана, зниження вібрацій стана, зменшення енергоємності технологічного процесу.

6. Удосконалено метод розрахунків проміжних товщин і міжклітьових натягів по параметрах настроювання безперервного стана, а також одержала подальший розвиток детерміновано-імовірнісна математична модель процесу безперервної холодної прокатки штаб. 

Розвязок зворотного завдання із двома невідомими параметрами по клітях (товщини й міжклітьові натяги) реалізоване у вигляді послідовного розвязку прямого завдання (визначення по клітях позицій натискних пристроїв і швидкостей валків). При цьому шукані спочатку невідомі параметри розвязку зворотного завдання одночасно цілеспрямовано коригуються (з використанням отриманих математичних виражень) з досягненням відповідності цих параметрів (із заданою точністю) результатам розвязку прямого завдання. Такий метод дозволяє використовувати алгоритми розрахунків енергосилових і кінематичних параметрів осередку деформації будь-якої складності. 

Математична модель процесу безперервної холодної прокатки дозволяє здійснювати імовірнісні оцінки зміни енергосилових параметрів процесу, а також товщини штаб, що прокатуються, на різних етапах прокатки (прискорення стана, сталий процес, гальмування стана). Вона враховує як комплекс раніше врахованих факторів, які мають стохастичну природу (вихідну різнотовщинність, шорсткість поверхні підкату, хімічний склад і параметри структури сталі, температуру й концентрацію ЗОР), биття валкових систем клітей, так і додаткові фактори: на кожному кроці моделювання процесу, де випадкові аргументи змінюються в заданих діапазонах і із заданими законами розподілу, використовується детермінований метод розрахунків і реалізації керуючих впливів, що моделює автоматичне управління товщиною й натягом штаби з  урахуванням тимчасового й транспортного запізнювання. 

Використання математичної моделі дозволяє визначати параметри стабільності процесу прокатки, параметри проектованого обладнання станів, а також визначати режими прокатки, при яких управління товщиною, натягом і площинністю штаб найбільш ефективно.

7. Одержали подальший розвиток уявлення про розкатуваність локальних стовщень поперечного профілю підкату в процесі безперервної холодної прокатки тонких штаб. 

Показано, що залежно від кінцевої товщини штаби й силових умов холодної прокатки локальна неплощинність буває двох різних видів  місцева хвилястість і «жолоб». Відмінність зазначених видів локальної неплощинності полягає в ортогональних напрямках втрати стійкості штабою й у механізмах утворення дефектів. Установлено, що при холодній прокатці штаби на ділянках, що мають значні (>0,3-0,5% від товщини H) по величині локальні стовщення поперечного профілю підкату (H<2,5 мм) спостерігається знижена витяжка й локальні розтягувальні напруги, а не стискаючі, як у випадку утворення місцевої хвилястості. Ефект повязаний з формуванням на зовнішній утворюючій рулону, що змотується, локального підвищення. Дія локально прикладеної по ширині штаби розтягувальної сили (внаслідок підвищеної швидкості руху штаби на цій ділянці) поширюється по ширині натягнутої плоскої холоднокатаної штаби. У точках на площині штаби (між виходом з осередку деформації й зовнішньої утворюючої рулону з локальним стовщенням), що перебувають поза лінією дії результуючої сили, виникають поперечні складові, які прагнуть викликати втрату стійкості штаби уздовж її ширини (складки або «жолоб»). У випадку місцевої хвилястості середня сила прокатки в клітях стана повинна бути збільшена, а у випадку утворення «жолоба» - зменшена. 

Цільова крива нерівномірності витяжок на ділянці локального стовщення повинна при прокатці штаб перед відпалюванням в ковпакових печах повторювати поточне відношення профілю зовнішньої утворюючої рулону (з формованим локальним підвищенням) до його радіуса, завдяки чому усувається ділянка з максимумом міжвиткових тисків у місці локального стовщення, знижується ймовірність місцевого злипання витків при відпалюванні й утворення ліній перегину при розмотуванні рулонів. А при прокатці з відпалюванням в агрегатах безперервної діїповторювати цей профіль зі зворотним знаком, щоб компенсувати викривлення обмірюваної на цій ділянці площинності штаби, викликане нерівномірністю швидкості й натягу плоскої штаби по ширині при змотуванні рулону. 

8. Вперше виявлені закономірності реалізації процесу холодної прокатки тонких штаб: з мінімальною силою або з мінімальними енерговитратами.

Установлено, що в умовах, які наближаються до межі викатування при холодній прокатці, вирішальну роль грає не тільки довжина пружно деформованої дуги контакту валків і штаби, але й довжина ділянки відносно постійної товщини, де мінімальні енергія деформації й сил тертя, а також положення цієї ділянки відносно прямої, що зєднує центри обертання валків. При зменшенні товщини й підвищенні напруги плину матеріалу прокатуваної штаби зі збільшенням довжини дуги контакту в серединній області ОД формується й розширюється ділянка з відносно постійною товщиною штаби. Ділянка, стаючи усе більш симетричною щодо лінії, що зєднує центри обертання валків, приводить до зворотної залежності сили й моменту прокатки від початкової товщини прокатуваних штаб, у результаті чого при зростанні сили прокатки момент і потужність зменшуються. При безперервній холодній прокатці штаб з однаковими міжклітьовими питомими натягами має місце зворотний звязок середньої сили й сумарної потужності прокатки. 

Виявлені закономірності дозволили цілеспрямовано визначати найменш енергоємні деформаційні режими багатопрохідної холодної прокатки при заданих величинах натягів, режим яких, з урахуванням обмежень, підлягає підвищенню швидкості прокатки й зменшенню обривності штаб.

Практичне значення отриманих результатів. 

  1.  Розроблена й впроваджена в умовах дресирувального стана ДС-1 НЛМК нова система автоматичного регулювання площинності (САРП) штаб з використанням безконтактних методів виміру площинності й температури штаби, що дозволила досягти ефекта термоправки й поліпшити площинність готових штаб на 1030%.
  2.  Розроблена й впроваджена в умовах СБП 2030 НЛМК нова автоматична система контролю вібрацій (СКВ) і управління швидкістю стана холодної прокатки, що дозволила підвищити середню швидкість прокатки тонких (до 0,7 мм) штаб на 811% без розвитку вібрацій стана й виникнення підвищеної високочастотної поздовжньої різнотовщинності штаб.
  3.  Розроблені методи й алгоритми розрахунків параметрів, оптимізації процесів виробництва холоднокатаних штаб реалізовані в спеціалізованих компютерних системах, що є ефективним інструментом для досліджень, і використовуються при проведенні науково-технічних аудитів технології процесів виробництва тонколистового прокату, розвязку актуальних практичних завдань, з метою навчання й підвищення кваліфікації інженерного персоналу машинобудівних підприємств і підприємств листопрокатного комплексу. Компютерні системи захищено трьома свідоцтвами про реєстрацію авторського права на твір. Системи використовуються на підприємствах України, Росії, Німеччини, зокрема, НКМЗ, ІЧМ, НЛМК, Зундвіг (Німеччина).
  4.  З використанням розроблених компютерних систем визначені або уточнені раціональні значення принципових параметрів обладнання станів, що модернізуються і нових станів, включаючи реверсивний стан для прокатки висококремнистої електротехнічної сталі НЛМК (максимальний крутний момент і потужність привода, діаметр опорних валків, максимальна швидкість прокатки).
  5.  На основі розроблених компютерних систем і методів експериментальних досліджень розроблена методологія науково-технічних аудитів листопрокатних станів. У результаті проведення науково-технічних аудитів систем охолодження валків ШСГП 2000 (ММК), 2000 (НЛМК) і подачі ЗОР у кліті БСХП 1400 (НЛМК) розроблені пропозиції по підвищенню їх ефективності, які реалізовані в промислових умовах.
  6.  На основі результатів теоретичних і експериментальних досліджень розроблені й впроваджені у виробничу практику нові технічні рішення, технологічні й організаційні заходи, що забезпечили підвищення площинності штаб, стабільності процесу прокатки й продуктивності станів. В їх числі:
  •  нові методи й способи створення умов, при яких управління площинністю штаб, що прокатуються, найбільш ефективно (патенти Російської Федерації (РФ) 2190488, 2190489, 2212962, 2212963, 2225272); підвищена ефективність регулювання площинності штаб селективним охолодженням валків, за рахунок чого були освоєні нові види продукції;
  •  нові способи холодної прокатки штаб у багатоклітьовому стані, що забезпечили збільшення середньої швидкості прокатки без виникнення резонансної вібрації стана (патенти РФ 2212289 і 2338609);
  •  новий пристрій регулювання площинності штаб (патент РФ 2211102), що дозволило підвищити точність регулювання й площинність готових штаб;
  •  спосіб виробництва рулонного штабового прокату (патент РФ 2236917), що забезпечив за рахунок зниження температури штаб при змотуванні їх у рулони термічне розвантаження рулонів у ковпаковій печі й зниження ймовірності зварювання витків у ході відпалювання. 

Технологічні розробки забезпечені відповідною нормативно-технічною документацією, відповідно до якої розроблені рішення можуть бути використані на листопрокатних комплексах.

Особистий внесок здобувача. У результатах досліджень, матеріали яких опубліковані в співавторстві, автором дисертації здійснені: постановка науково-технічних завдань; розробка методів їх розвязання; отримання даних, їх аналіз і узагальнення результатів; планування й аналіз експериментів; участь у розробці нормативно-технічної документації й впровадженні розробок у практику. При створенні спеціалізованих компютерних систем і систем управління якістю листопрокатної продукції автор формулював проблему й завдання, керував побудовою структури, відпрацьовуванням запропонованих ним методів і розроблених алгоритмів.

Апробація результатів дисертації. Основні положення роботи повідомлені, обговорені й схвалені на міжнародній конференції ”Металургійне, прокатне й ковальсько-пресове обладнання виробництва АТ НКМЗ. Перспективи розвитку (м. Краматорськ, 1996 р.); VI міжнародній  науково-технічній конференції ”Машинобудування й техносфера на рубежі ХХ століття (м. Севастополь, 1999 р.); 3-м, 4-м, 5-м, 6-м і 7-м Конгресах прокатників в 1999 р. (м. Липецьк), 2001 (м. Магнітогорськ), 2003 (м. Череповець), 2005 (м. Липецьк), 2007 (м. Москва) роках, відповідно; міжнародній  науково-технічній конференції ”Пластична деформація металів (Дніпропетровськ, 2000 р.); міжнародній  науково-технічній конференції ”Теорія й практика виробництва прокату (м. Липецьк, 2001 р.); науково-технічних конференціях ”Нові досягнення й перспективи розвитку процесів і машин обробки тиском(м. Краматорськ, 2001, 2003 р.); науково-технічній конференції ”Матеріали й покриття в екстремальних умовах: дослідження, застосування, екологічно чисті технології виробництва й утилізації виробів (м. Кацивелі-Понізовка, 2002 р.); міжнародній  науково-технічній конференції ”Пластична деформація металів, присвяченій 100-річчю від дня народження академіка О. П.Чекмарьова (м. Дніпропетровськ, 2002 р.); міжнародній  науково-технічній конференції ”Теорія й практика виробництва прокату (м. Липецьк, 2005 р.); тринадцятій щорічній міжнародній  конференції ”Сучасні методи й засоби неруйнуючого контролю й технічної діагностики (м. Ялта, 2005 р.); міжнародній  науково-технічній конференції ”Наукові новини. Сучасні проблеми металургії. Пластична деформація металів (м. Дніпропетровськ, 2005 р.); науково-технічній конференції ”Вібрація машин. Вимір, зниження, захист (м. Донецьк, 2005 р.); міжнародній  науково-технічній конференції ”Вібрації в прокатних станах (м. Лондон, 2006 р.); міжнародній  науково-практичній конференції «ІНТЕХМЕТ-2008. Інноваційні досягнення й рішення для вдосконалювання технологічних процесів на підприємствах гірничо-металургійного комплексу (м. Санкт-Петербург, 2008 р.); технічних радах дослідницького й іспитового Інституту Східно-Словацького металургійного комбінату (м. Кошице, Словаччина, 1997 р.), проектно-конструкторських і виробничих підприємств ”Фрьолінг (м. Ольпе, Німеччина, 2001 р.), ”Даніелі (м. Бутріо, Італія, 2001 р.), ”Лехлер (м. Метзінген, Німеччина, 2004 р.), ”Зундвіг (м. Хемер, Німеччина, 2007 р.); обєднаному семінарі кафедри обробки металів тиском Національної металургійної академії України,  і прокатних відділів Інституту чорної металургії ім. З. І. Некрасова Національної академії  наук України (м. Дніпропетровськ, 2007 р.), розширеному науковому семінарі кафедри ”Автоматизовані металургійні машини й устаткування Донбаської державної машинобудівної академії (м. Краматорськ, 2007 р.), розширеному науковому семінарі кафедри «Обробка металів тиском» Донецького національного технічного університету (м. Донецьк, 2010  р.).

Публікації. За темою дисертації опубліковано 71 наукова праця. Основні результати дисертації опубліковані у 63-х наукових роботах, у тому числі 1-й монографії, 22 статтях наукових журналів, 4 статтях збірників наукових праць, 13 статтях збірників праць науково-технічних конференцій і конгресів, 8 авторських свідоцтвах СРСР, 9 патентах РФ. Без співавторів опублікована одна стаття. У фахових наукових виданнях, включених до переліку ВАК України, опубліковано 28 статей.

Структура дисертації. Дисертація складається із вступу, семи розділів, висновків, списку використаних джерел з 281 найменуванням та 6 додатків. Повний обсяг роботи складає: 460 сторінок, загальний обсяг - 300 сторінок. Додаткиокрема книга на 313 сторінках. У розділах дисертації наявні 170 рисунків і 35 таблиць, розміщених на окремих 131 сторінках.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У першому розділі  «Технології, обладнання й методи розрахунків процесів виробництва холоднокатаних штаб (стан питання), вибір напрямку дослідження» викладений аналіз існуючих технологій, обладнання й методів розрахунків параметрів процесів виробництва холоднокатаних штаб, сформульовані напрямки й завдання дослідження. В існуючих методах виміру й розрахунків параметрів процесів, технологіях масового виробництва холоднокатаних штаб на високошвидкісних станах не враховуються повною мірою закономірності впливу температурних і динамічних ефектів, факторів стабільності на показники якості штаб. Тому основний напрямок дослідження полягає у вивченні: впливу температурних ефектів у процесах виробництва холоднокатаних штаб, при формуванні площинності й стану поверхні холоднокатаного штабового прокату; впливу стабільності й динаміки високошвидкісних процесів виробництва холоднокатаних штаб на їхню площинність, стан поверхні й продуктивність. На основі виконаного аналізу сформульовані завдання й шляхи розвитку технології, методів розрахунків і управління параметрами процесів виробництва холоднокатаних штаб з високою площинністю та якісної поверхнею. 

У другому розділі  «Розвиток методів розрахунків і оптимізації параметрів процесів виробництва холоднокатаних штаб» представлені наступні елементи розвитку методів розрахунку.  

Напруження течії металу при холодній прокатці. Для визначення напруження течії сталей і сплавів використовуються різні установки, що дозволяють моделювати умови деформації штаб на діючих листопрокатних станах в широкому  діапазоні зміни швидкості (наприклад, пластометр і установка Гопкінсона). Різна дискретизація одержуваних даних викликає утруднення їх обєднання в єдиний масив. Статистична обробка «розмиває» експериментальні дані, що існують в обмеженій кількості і носять немонотонних характер. Зокрема, зміна реологічних властивостей електротехнічних сталей високих груп легування в умовах холодної прокатки штаб має досить складний характер. Описати ці закономірності функціями певного виду неможливо. Кожний із коефіцієнтів, що виражає вплив одного фактора, залежить від двох інших. 

Якщо уявити собі паралелепіпед, на осях якого з певною дискретністю, відповідною до умов випробувань, відкладені значення ступеня, температури й швидкості деформації, а у вузлах отриманої «решітка» записані експериментальні значення напруження течії, то організовані подібним чином експериментальні дані будуть основою моделі. Значення напруження течії в будь-якому невеликому обсязі між площинами, що проходять через вузли з експериментальними даними, можуть бути знайдені методами тривимірної лінійної, квадратичної або кубічної інтерполяції. Схема обчислення значення функції в точці (X, UX, TX) по 8-ми сусідніми з нею точках реалізована послідовністю 7-ми інтерполяцій. 

Експериментальні дані, отримані на різних установках при різних умовах випробувань, необхідно поєднувати, але у звязку з різною дискретизацією змінних при обєднанні таких даних в один масив в області визначення функції =f(,U,T) виникає безліч точок, у яких значення функції невідомі. У більшості випадків функція в цих точках може бути відновлена за вже відомими значеннями. Інтерполюючи по кожній парі точок, можна одержати різні значення функції, тому остаточний вибір пари для обчислення функції проводиться, виходячи з умов: 1) значення функції в обох точках повинно бути відоме; 2) для кожної пари обчислюється параметр К;
3
) для пари (0;1) K=T1-T0/TK, для пари (0;1) K=3-2/n, для пари (4;5) K=U5-U4/Um. Вибирається пара, для якої значення К мінімальне.

Коефіцієнт тертя при холодній прокатці. Запропонований метод і реалізований алгоритм розрахунків коефіцієнта тертя при холодній прокатці штаб на основі відомих компонентів емпіричних залежностей впливу факторів: типу емульсолу, швидкості прокатки, вязкості емульсолу, концентрації, температури й захоплюваності емульсії, що залежить від кута гідродинамічного клина, шорсткості поверхні валків, штаби, тиску у вхідному перетині ОД.

На основі запропонованої В. Л. Мазуром і В. І. Тимошенко теорії прокатки, що враховує гідродинамічні ефекти змащення, побудовано універсальний алгоритм розрахунків коефіцієнта напіврідинного тертя в умовах прокатки з малими й більшими обтисненнями в гладких і шорсткуватих валках. Оцінені закономірності зміни коефіцієнта тертя залежно від визначальних факторів прокаткишвидкості, ступеня деформації, шорсткості поверхні валків і штаби, температури й вязкості змащення. Розвязок передбачає одночасний розрахунок шорсткості поверхні прокатуваної штаби й визначення співвідношення ділянок граничного й рідинного тертя в ОД, як фактора повноти контакту валків і штаби в ОД.

Температура штаби в ОД. Удосконалено метод розрахунків температури штаби в ОД. Крім роботи деформації й роботи сил контактного тертя додатково врахована теплопередача від штаби до валків через шар мастила, що є термічним опором в ОД. Установлено вплив повноти контакту валків і штаби в ОД на температуру робочих валків і штаби. При зміні швидкості прокатки конкуруюче-випереджальний (у порівнянні з фактором повноти контакту) вплив на температуру штаби виявляє коефіцієнт тертя. Встановлено також вплив некруглої форми дуги контакту в ОД на температуру штаби.

Температура валків. Установлено, що використання відомих методів розрахунків середньомасової температури шорсткуватих робочих валків при холодній прокатці з малими обтисненнями в останній кліті безперервного стана викликає істотні погрішності. Вплив шорсткості поверхні валків на їхню температуру проявляється в одночасному комплексному впливі тепловиділення від роботи сил тертя, теплообміну між штабою й валками, а також охолодження валків емульсією. Теоретично встановлений і експериментально підтверджений вплив повноти контакту штаби й валків в ОД на коефіцієнт контактного теплообміну як окремого фактора.  Її збільшення викликає зменшення температури штаби й збільшення температури валків на виході з ОД внаслідок інтенсифікації теплообміну з робочими валками, що мають нижчу температуру. Уточнена в такий спосіб модель теплообміну в ОД за інших відомих умов, а також уточнені фактичні параметри й топографія зрошення валків, забезпечили підвищення точності розрахунків температури валків від 35 до 2,5 С в усіх клітях безперервного стану. Необхідна поправка до коефіцієнта контактного теплообміну описується відношенням площі ділянок граничного тертя до загальної площі контакту зі змішаним тертям. Це відношення приблизно відповідає відношенню коефіцієнта напіврідинного тертя до коефіцієнта граничного тертя при прокатці.

Моделі процесів прокатки. Удосконалена й реалізована в компютерній системі чисельна математична модель процесу холодної прокатки, що враховує некруглу форму дуги контакту, еліптичні зони пружного стиску на вході й відновлення валків і штаби на виході з ОД. Відмінними ознаками розробленого методу розрахунків контактних напруг є розвязок основного диференціального рівняння прокатки в поздовжніх напругах, що справедливо як для зони пластичної деформації, так і пружних або пружно-пластичних зон в ОД. Для розрахунків крутного моменту на валках визначаються складові моменту сил, що діють в ОД щодо миттєвого центру обертання валків, який розташований на дузі контакту валка й штаби в точці перетину цієї дуги із прямою лінією, що зєднує фактичні центри обертання робочих валків. Такий підхід дозволяє врахувати вплив некруглої форми дуги контакту з ділянкою практично незмінної товщини штаби в ОД. Цей, а також енергетичний підхід дозволяють моделювати відомий ефект зниження моменту прокатки зі зменшенням товщини штаби в умовах зростання сили прокатки. Виходячи з енергетичного підходу до визначення моменту прокатки: М=RhS(E,+EТ+EН), де R радіус валка, h товщина штаби, S випередження, EД,EТ,EНвідповідно, енергія деформації, сил тертя й результуючої сил натягу. За інших рівних умов формування в ОД зони практично незмінної товщини штаби знижує інтегральну енергію сил тертя. Це дозволяє визначати умови ефективного здійснення процесу прокатки з мінімальним моментом, який є чинником питомої енергоємності процесу.

Розроблено метод і алгоритм адаптації моделі процесу холодної прокатки (по параметрах: сила, момент прокатки й випередження S), що відрізняються етапами виконання процедури. На першому етапі визначають поправку до середнього тиску в ОД, а на другому етапі застосовують перше поправку й визначають поправки до коефіцієнта прикладання рівнодіючої сили в ОД, а також до величини (0,1+S). Переваги використання параметра, що адаптується (0,1+S), полягають у забезпеченні можливості адаптації величини випередження у випадках його негативних значень або близьких до нуля (у порівнянні з параметром S), а також у підвищенні точності адаптації в порівнянні з параметром (1+S). 

Розроблено новий метод і алгоритм розрахунків проміжних товщин і міжклітьових натягів по параметрах настроювання безперервного стана. Ідея методу полягає у визначенні таких величин товщини й натягу, при яких розрахункові параметри настроювання безперервного стана збігаються із заданими. У якості початкових умов прийняті натяги на вході в стан і виході з нього, секундна витрата металу й параметри настроювання стана. Метод припускає використання нелінійних моделей і алгоритмів розрахунків параметрів процесу прокатки, включаючи чисельні моделі. 

Алгоритм передбачає етапи розрахунків.

. Виходячи з відомих початкової товщини й швидкості штаби на вході в стан, задають орієнтовні товщини штаби на виході кожної i-тої кліті, міжклітьові натяги й потім розраховують силові й кінематичні параметри процесу прокатки в кожній кліті, а також відповідні параметри настроювання стану (внутрішній ітераційний контур).

. Порівнюють розраховані параметри настроювання стану із заданими й коректують при спочатку заданих міжклітьових натягах товщини штаби й пропускні здатності клітей у функції відношення заданої швидкості валків vз до розрахункової vр

,

(1)

де vh  пропускна здатність на попередньому кроці (спочатку дорівнює заданій, однаковій для всіх клітей); ky  коефіцієнт релаксації (у першому наближенні приймається рівним 0,5). При цьому ступінь деформації коригують по залежності

,

(2)

де   ступінь деформації на попередньому кроці; kc  коефіцієнт корекції, що для першої кліті визначають за формулою

,

а для послідуючих клітей за формулою

(3)

,

(4)

де Sp, Sз  відповідно, розрахункова й задана позиції натискних пристроїв; Pmax  максимальна сила прокатки в кліті; Ск  модуль жорсткості кліті. Обчислення другого етапу становлять середній ітераційний контур, у який вкладено перший.

3. Порівнюють розраховані секундні витрати по клітях. Для більш швидкого й точного рішення на заключному етапі визначають вплив заднього натягу на товщину штаби на виході й, відповідно, секундну витрату прокату. Збільшення заднього міжклітьового натягу Т для вирівнювання секундних витрат (швидкість штаби при відомій товщині на вході в стан є також величиною шуканою) обчислюють за залежністю

,

(5)

де kt  коефіцієнт підсилення (k= 0,51,5);   кут контакту валків зі штабою;   нейтральний кут; рср необхідне збільшення середнього контактного тиску в ОД, що обчислюється за залежністю

,

(6)

де vhp, vh  секундна витрата на виході, відповідно, з попередньої й досліджуваної кліті; vp  швидкість штаби на вході в кліть; В  ширина штаби; lд  довжина дуги контакту.

Обчислення третього етапу складають зовнішній ітераційний контур, що включає перші два. Обчислення припиняються за критерієм рівності секундних витрат по клітях із заданою точністю. Завдання не має рішення, якщо в ході розрахунку міжклітьові натяги або перевищили межу міцності штаби, або вийшли негативними.

Розроблена детерміновано-імовірнісна математична модель процесу безперервної холодної прокатки, що враховує найбільш значимі фактори нестабільності процесу прокатки (різнотовщинність штаби на вході, різноширинність, зміна хімічного складу сталі й, як наслідок, зміна напруження її течії, умови тертя при прокатці, як функцію концентрації, температури емульсії й шорсткості поверхні підкату, биття валків), а також транспортне запізнювання та закономірності роботи системи автоматичного регулювання товщини й натягу штаби. Модель дозволяє прогнозувати параметри нестабільності процесу безперервної прокатки, відпрацьовувати алгоритми управління процесом, а також прогнозувати різнотовщинність штаб, що прокатуються.

Алгоритм оптимізації режиму обтиснень. Алгоритм розроблений на основі ітераційного методу оптимізації режиму обтиснень відповідно заданому коефіцієнтами ki розподілу навантажень (або інших параметрів відклику) по клітях стану Qi. При коригуванні обтиснень в клітях стану (пропусках штаби) припустили пропорційну залежність навантаження від ступеня деформації.

Починаючи з 2-го кроку ітераційного процесу, новий розподіл обтиснень в кожній i-тій кліті  розраховується по формулі

,

(7)

де kр  коефіцієнт релаксації kp = 0,51; Qср  умовне середнє навантаження по стану.

Для урахування можливого зворотного впливу обтиснення на навантаження передбачена можливість зміни знака збільшення ступеня деформації за результатами попереднього ітераційного кроку

 .

(8)

За допомогою одержаних співвідношень орієнтовні обтиснення  перераховують у фактичні  й проводять черговий розрахунок навантажень . На підставі отриманих значень  знову коригують обтиснення з використанням методу корекції обтиснень.

Ітераційна процедура оптимізації повторюється доти, поки не буде досягнута задана точність критерія оптимальності. Число ітерацій (до 3-х - 7-ми) практично не залежить від числа клітей стана (пропусків штаби). Для реверсивної прокатки реалізований алгоритм розрахунку деформаційно-швидкісного режиму прокатки, що забезпечує одночасно задані співвідношення сили, а також потужності прокатки за рахунок незалежної корекції швидкості прокатки в пропусках.

Розроблений алгоритм дозволяє одночасно з оптимізацією деформаційного режиму безперервної прокатки й режиму натягів забезпечити прокатку із заданими випередженнями або досягатися гарантованої підтримки подушок робочих валків в одному напрямку. Ці підзадачі оптимізації спрямовані на визначення умов здійснення процесу без пробуксовок валків і виникнення вібрацій стана.

Розроблені принципи, метод і алгоритм спільного регулювання товщини, натягу й площинності штаби впливом на швидкості обертання, позицію натискного пристрою, осьовий зсув й примусовий вигин валків. Алгоритм багатопараметричної оптимізації, реалізований методом чисельного наближеного розвязку систем нелінійних рівнянь, враховує обмеження, звязані зі швидкісними можливостями виконавчих пристроїв, а також їх поточне положення.

Температурний й напружено-деформований стан рулонів. Розроблено метод розрахунку зміни температурного поля й напружено-деформованого  стану рулонів при їх змотуванні, знятті з барабана моталки й остиганні. Метод враховує умови неізотермічного стану рулонів в процесі змотування, а також взаємного впливу між-виткових тисків і термічних опорів при термообробці. 

Представляючи переміщення поверхні i-го шару як суму переміщень під впливом зовнішніх і внутрішнього контактних тисків uiq, а також температурних напруг ui, обчислюють переміщення шару ui= uiq+ ui. Визначення uiq зводиться до рішення відомого завдання про напружено-деформований  стан  циліндра, що перебуває під дією внутрішнього й зовнішнього тиску (задача Ламе). Для визначення ui використовували рішення завдання про плоский напружено-деформований стан циліндра при змінному температурному полі 

;     .

(9)

Тут i-1 = ri-1 /ri  , T0  початковий рівень температури в i-тому шарі. З урахуванням отриманого виразу для uit 

,

(10)

де Ti  середнє значення температури по товщині i-го шару.

Підставляючи в (10) uBi+1,q і uHi,q , які визначені за допомогою рішення  задачі Ламе, отримали

,

(11)

де 

     

.

(12)

Для визначення зміни напруг (q ij = q ij-1 - q ij ), викликаної намотуванням j-го витка в рулоні, який складається із (j-1)-го витків, одержали систему рівнянь типу (11), записану для  q ij-1,  q ij, q ij+1 при Fi=0.

На зовнішній границі рулону за умови рівноваги верхнього j-того витка

.

(13)

При побудові просторової моделі розглядали виток як елемент циліндричної оболонки й скористалися теорією тонких оболонок.

На підставі експериментальних даних отримана нова емпірична залежність питомої сили розєднання витків штаби після нагрівання рулону під час відпалювання

q = [1 - 0,67(Ra - 0,5)]6,258Ч10-7 p0,6368 ф0,4642exp(0,01847·T),

(14)

де p міжвитковий тиск, Н/мм2; T максимальна температура нагрівання, °C;  
ф тривалість дії температури T, хв; Ra шорсткість поверхні штаби, мкм. Діапазони параметрів, у яких застосовна залежність: p=050 Н/мм2; ф=0180 хв; T=600730 °C; Ra=0,51,7 мкм. 

На підставі дослідних даних класифікували рівні питомих сил розєднання q, відповідних до безпечного рівня (q<3), схоплювання (q=3-9), злипання (q=9-15) і зварювання (q >15 Н/мм2), замкнувши, тим самим, задачу математичної формалізації критеріїв. Розроблено та реалізовано алгоритм розрахунків, який враховує динаміку зміни зазначених факторів при ковпаковому відпалюванні.

Методи розрахунків і управління тепловим профілем валків селективною подачею емульсії. В основу методу розрахунків покладені двовимірне рівняння теплопровідності й плоска задача теорії пружності. Граничні умови прийняті з умов симетрії, нерозривності поля температур і теплових потоків по тангенціальній координаті, а також охолодження торців валка на повітрі. Температурне поле валка умовно розділене на дві складові: осесиметричне поле температур в основній масі валка й циклічну складову від поверхні вглиб валка на 1 % його радіуса. Для розрахунків температурного поля визначали усереднений по утворюючій валка коефіцієнт теплопередачі від валка до ЗОР (ЗОР) і коефіцієнт теплопередачі від валка до повітря п. Для одержання значень теплових потоків і температури поверхневого шару вирішували контактну задачу теплообміну штаби й поверхневого шару валка. При цьому припускали, що глибина проникнення тепла у валок за час проходження утворюючої бочки валка ОД незначна. Розрахунки інтегральних коефіцієнтів тепловіддачі в зонах активного охолодження здійснювали на основі відомих розвязків, залежно від щільності зрошення, швидкості витікання рідини з форсунок (або тиску в колекторі), відстані від форсунок до валка, а також залежно від різниці температури охолоджувача й поверхні валка.   

Розвязок диференціальних рівнянь із граничними й початковими умовами для визначення поля температури Т у різницевій сітці перетину валка знаходили методом кінцевих різниць. Використовували математичний апарат теорії плоскої термопружності у квазістаціонарній постановці. 

Основна математична залежність, використовувана в алгоритмі управління тепловим профілем валків, виражає взаємозвязок поточної й заданої витрати ЗОР по зонах у функції відношення фактичного й необхідного теплового профілів валка у відповідних точках (i) по довжині його активної утворюючої, коефіцієнта релаксації, вираженого у вигляді співвідношення тимчасових інтервалів між управляючими впливами до часу стабілізації результатів керуючих впливів, а також взаємозвязки температури емульсії (Тем) і середньої температури валка (Тср.в i) в i-тому перетині по довжині бочки

,

(15)

де Q2 iзадана витрата ЗОР для поточного тимчасового інтервалу; Q2 iфактична витрата ЗОР на попередньому тимчасовому інтервалі; регчасовий інтервал між управляючими впливами; стаб час стабілізації результатів регулюючого впливу; Dфакт iфактичний тепловий профіль валка; Dнеобх i   необхідний тепловий профіль валка.

Вібрації безперервних станів холодної прокатки. Розроблено метод розрахунків вертикальних коливань валкових вузлів клітей кварто безперервного стана з урахуванням взаємодії клітей через натяг штаби й транспортного запізнювання, а також формованою внаслідок цих коливань зміною товщини штаби. 

У якості основної розрахункової схеми вертикальних коливань окремої кліті прокатного стана обрана система чотирьох мас (два робочих і два опорних валка в зборі з подушками кожний), зєднаних пружно-дисипативними звязками. Розрахункова схема міжклітьового проміжку являє собою невагому штабу, що перебуває під дією розтягувальних сил натягу.

Використовували рівняння Лагранжа другого роду. Система диференціальних рівнянь, що описують вертикальні коливання елементів валкового вузла кварто k-тої кліті прокатного стана в процесі безперервної холодної прокатки штаби, у загальному вигляді

,

(16)

де miмаса i-го елемента кліті ; cijкоефіцієнти жорсткості зєднання i- го й j- го елементів, ij; bijкоефіцієнти демпфірування в зєднанні i-го й j -го елементів; Pkсила прокатки, що діє на робочі валки в кліті; Pkзміна сили прокатки в кліті; k  биття робочих і опорних валків; Tkрізниця сил переднього й заднього натягів штаби, що діють у кліті.

Запропонований метод розрахунків вертикальних коливань елементів валкових вузлів клітей прокатного стана в процесі холодної прокатки припускає розвязок системи (4n+n-1) нелінійних диференціальних рівнянь виду (16), де nчисло клітей стану. Використовували чисельний розвязок диференціальних рівнянь і метод Елкінса, звичайно застосовуваний при розвязку задач динаміки взаємодії й мікропроковзування колеса й рейки. Враховували вплив послідовно формованої в клітях стану поздовжньої різнотовщинності штаби з урахуванням транспортного запізнювання, а також ексцентриситет валків. 

На підставі методів, що одержали розвиток, розрахунків і алгоритмів розроблені засоби компютерного моделювання для проведення досліджень різного роду від проектування параметрів технології й обладнання, проведення науково-технічних аудитів процесів, технології й устаткування до автоматичного управління процесами прокатки. Зокрема, створені компютерні системи WinColdRolling ©, CoilTemper3D, HRSProfileControl, TRollCS г, TRollHSM У, RollPreflaw, TrollAB, HRSProfileAnalisys, FlatnessAnalisys, Production, а також системи управління: система контролю вібрації й управління швидкістю пятиклітьового стана 2030 НЛМК і система автоматичного регулювання площинності (САРП) штаб дресирувального стана ДС-1 НЛМК.

У третьому розділі  «Дослідження стабільності процесу безперервної холодної прокатки штаб» представлено розроблений метод математичного моделювання процесу прокатки, що дозволяє оцінювати стабільність технології, прийнятої для безперервних станів холодної прокатки (БСХП), на яких відсутня або працює система автоматичного регулювання товщини (САРТ). У результаті моделювання встановлено, що найбільша нестабільність сили прокатки спостерігається в останніх клітях БСХП, моменту й потужності прокатки  у перших клітях. Для прокатки тонких (h<1 мм) штаб з мінімальною неплощинністю, а також порівняно товстих штаб 
(h
=2-3 мм), рекомендовані відповідні алгоритми роботи САРТ. Запропоновано алгоритм роботи САРТ, що забезпечує більш високу стабільність процесу прокатки 
(менші величини варіацій енергосилових параметрів
), зменшення різнотовщинності й неплощинності штаб.

Виконано аналіз стабільності процесу прокатки на чотириклітьовому стані 1400 НЛМК і обривності прокатуваних штаб. Виявлені можливості зменшення обривності штаб при прокатці найбільш проблемного з цього погляду металу товщиною 0,48 мм із висококремнистої ([Si]4%) сталі.

Запропонований технологічний режим прокатки штаб із висококремнистої сталі товщиною 0,48 мм з підвищенням до 40% часткового обтиснення в 4-й кліті стана дозволив підвищити стабільність процесу прокатки, знизити ймовірність поривів штаб. Зниження обривності штаб досягнуто за рахунок підвищення товщини штаби, що транспортується в лінії стану, а також зниження питомих натягів штаби, особливо в останньому міжклітьовому проміжку. Додаткова перевага режиму  зниження швидкості руху штаби в міжклітьових проміжках і швидкості валків (при одній і тій же швидкості прокатки), за рахунок чого знижується ймовірність ушкодження валків кліті, наступній за місцем обриву. Аналіз результатів масштабного промислового експерименту показав, що запропонований режим прокатки штаб підвищив стабільність процесу прокатки. Зменшена обривність штаб у порівнянні з базовим рівнем з 30,8% до 22%, тобто на 7,2% абс. і 28,5% відносних.

У четвертому розділі «Умови реалізації процесу холодної прокатки з мінімальними силою й потужністю» ефективність процесу прокатки в одиничній кліті розглянута з позицій максимальної обтискної здатності, відповідної до умов здійснення процесу з мінімальною силою, й з позицій мінімальних питомих витрат енергії, відповідно до умов прокатки з мінімальним крутним моментом. 

Встановлено, що вирішальну роль грають не стільки закономірності зміни довжини пружнодеформованої лінії контакту валків і штаби, скільки профіль цієї лінії з ділянкою відносно постійної товщини і його положення відносно прямої, що зєднує центри обертання валків, а також нейтрального перетину, що приводить до зворотної залежності сили й сумарного моменту прокатки залежно від початкової товщини штаб, що прокатують. Зі зменшенням початкової товщини штаби від 0,6 мм й наближенні до межі викатуваності за іншими рівними умовами, сила прокатки й випередження штаби зростають, а момент прокаткизменшується.

Встановлено, що найменш енергоємні режими безперервної холодної прокатки  (з мінімальною сумарною  потужністю) здійснюються у випадках близького до рівномірного по клітях стана розподілу сили прокатки при однакових питомих натягах штаби в міжклітьових проміжках. Найбільш енергоємними є деформаційні режими, при яких прокатні кліті прокатки завантажені приблизно однаково за потужністю. 

У пятому розділі «Розвиток методів управління поперечним профілем і площинністю штаб на сучасних станах» на представницьких масивах даних експериментально встановлено, що ефективно працюючий канал впливу на площинність штаб селективним охолодженням валків може у два рази поліпшити показники роботи системи автоматичного регулювання площинності. Тобто, приблизно половина відхилень від неплощинності залежить від того –працює цей канал ефективно чи не працює. В умовах пятиклітьового стану 2030 НЛМК в 2000-2001 рр. були встановлені причини малоефективної роботи каналу селективного охолодження валків і визначені основні шляхи підвищення його ефективності. Це: підвищення розігріву штаби в останній кліті за рахунок регламентування сили прокатки; підвищення температури вхідної в кліть штаби за рахунок оптимізації (зниження) витрат ЗОР у попередніх клітях; підвищення повноти безпосереднього граничного контакту між поверхнею штаби й валків за рахунок збільшення сили прокатки й шорсткості валків. 

Вперше встановлено, що при прокатці з абсолютними обтисненнями, меншими або рівними величині шорсткості насічених валків (наприклад, при прокатці штаб товщиною 0,5 мм у валках із шорсткістю поверхні Ra=3,5 мкм і обтисненнями 25 %) досить істотним фактором, який визначає рівень розігріву валків, є повнота їх контакту зі штабою. При більш високих ступенях деформації вирішальна роль належить роботі деформації й роботі сил контактного тертя. Встановлено, що в умовах малих (до 5%) відносних обтиснень при підвищенні шорсткості поверхні валків зростає повнота їх безпосереднього граничного контакту зі штабою в ОД, незважаючи на те, що відношення абсолютного обтиснення до приведеної висоти мікронерівностей поверхонь валків і штаби зменшується.

Експериментально встановлено, що умовою ефективного регулювання площинності штаб їх зонним охолодженням є наявність істотного (515°С) і стабільного теплового напору ЗОР, що особливо складно досягається при прокатці з обтисненнями =15% в останній кліті. Застосування настільки малих обтиснень в останній кліті стана продиктоване особливостями технології процесу безперервної прокатки із забезпеченням при регулюванні одночасно мінімальних відхилень товщини, площинності й шорсткості поверхні штаб. Такі режими обтиснень на пятиклітьових високопродуктивних станах загальноприйняті і є раціональними. 

Для забезпечення ефективного регулювання площинності штаб селективним охолодженням робочих валків останньої кліті за рахунок підвищення їх тепломісткості погонну (на одиницю ширини штаби) силу в цій кліті необхідно задавати залежно від швидкості прокатки й товщини  прокатуваної штаби, виходячи з виразу 

,

(17)

де  Pпог = P/В  погонна сила прокатки в останній кліті, кН/мм; Pсила прокатки, кН; B –ширина штаби, мм; h5 –товщина штаби за 5-ою кліттю, мм; kD=9,510коефіцієнт, що залежить від діаметра валків; –швидкість прокатки, м/с.

У процесі прокатки витрата ЗОР у групі клітей перед останньою визначають за залежністю

,

(18)

де Q1 сумарна витрата ЗОР у клітях перед останньою на поточному тимчасовому кроці, м3/год; Q2 сумарна витрата ЗОР у клітях перед останньою на попередньому тимчасовому кроці, м3/год;  =0,0010,5 коефіцієнт, безрозмірний; tд дійсна  різниця температури робочих валків останньої кліті й температури подаваної на них ЗОР, С; tтр необхідна  різниця температури робочих валків останньої кліті й температури подаваної на них ЗОР (необхідну різницю температур tтр установлюють у межах 530 С).

В умовах, коли стан холодної прокатки не оснащений датчиками температури робочих валків, запропоновано в залежності (18) використовувати дані про різницю tд температури ЗОР на вході в кліті й виході з них.  При цьому необхідну різницю температур tтр установлюють у межах 314 С.

Виявлені закономірності стали основою для створення нових технічних рішень з метою підвищення ефективності регулювання площинності штаб селективним охолодженням валків (патенти РФ 2190488, 2190489, 2212289, 2212962, 2212963, 2225272). Підсумком використання комплексу заходів було досягнення необхідної різниці температур ЗОР і валків, яка склала 515 °С, що й забезпечило достатню ефективність регулювання площинності штаби. У результаті середня похибка площинності приблизно вдвічі знизилася й склала 1,8-2,5 IU, суттєво знизилося відбраковування штаб за дефектами площинності.

Експериментально встановлена наявність істотної, що досягає за нашим даними 1030 С, нерівномірності розподілу температури по ширині штаби при холодній прокатці з використанням зонного охолодження валків. На станах холодної прокатки зміна температури по ширині штаби повязана, у першу чергу, з відмінністю подачі ЗОР на валки й штабу по її ширині. На дресирувальних станах нерівномірність температури досягає 510 С, що повязано з нерівномірністю температурних полів у рулоні після ковпакового відпалювання й неповного остигання рулонів, а також з неоднаковими умовами теплообміну торців рулону при остиганні й транспортуванні у вертикальному положенні.

Вперше встановлено кількісний вплив нерівномірності розподілу температури по ширині штаби при холодній прокатці на її площинність після природного вирівнювання температури. Для компенсації цього ефекту запропоновано вимірювати температуру на тих же ділянках по ширині штаби, де виміряється площинність, і вносити виправлення в цільову криву площинності. Для підвищення точності й ефективності регулювання площинності штаб зонним охолодженням робочих валків розроблений новий пристрій (патент РФ 2211102), реалізований в діючій САРП.

Установлено, що залежно від товщини готової штаби локальні стовщення профілю підкату приводять до локальної неплощинності двох принципово різних видів, які відрізняються механізмом утворення й напрямками втрати стійкості штаби. При прокатці штаб найбільш тонкого сортаменту на стані 2030 у місцях локальних стовщень профілю підкату в холоднокатаній штабі формуються знижені витяжки й локальні розтягувальні напруги. Внаслідок місцевих підвищених натягів змотування в місцях локалізації стовщень і розтягувальних напруг зростаючий міжвитковий тиск приводить до зварювання металу по жолобу. 

На основі результатів аналізу переваг і недоліків відомих систем виміру й систем автоматичного регулювання площинності, а також розробленого комплексу технічних рішень і результатів досліджень створена система автоматичного регулювання площинності штаб нового покоління. Враховані температурні ефекти й додаткові фактори, що мають важливе практичне значення для забезпечення високих показників площинності холоднокатаних штаб. А саме: врахований вплив розподілу температури по ширині штаби на площинність готової продукції. Залежно від розподілу відхилення температури по ширині штаби від середнього значення шляхом корекції цільової кривої площинності після повного остигання штаби досягається ефект термоправки; реалізовані алгоритми роботи безперервного стана, що забезпечують створення необхідного (515 С) теплового напору ЗОР при прокатці тонких штаб в останній кліті з малими (до 5%) обтисненнями; враховано фізичні закономірності впливу селективного охолодження валків у процесі їх розігріву, коли ЗОР, по суті, є змащувально-нагріваючою рідиною (див. залежність (15); забезпечена стабільність теплового стану валків при їхньому селективному охолодженні; враховано плив форми поперечного перерізу гарячекатаного підкату і, відповідно, профілю зовнішньої утворюючої рулону, вплив якого спотворює обмірювану площинність штаби й має враховуватися в цільовій кривій площинності,  задавальній системі на відпрацьовування; реалізована технологія створення оптимального обємного напруженого стану рулонів холоднокатаних штаб залежно від їхнього призначення. Враховано, що оптимальний закон зміни натягу штаби залежить від її площинності й навпакиоптимальна цільова крива площинності залежить від профілю зовнішньої утворюючої рулону, обумовленого, у тому числі, його напружено-деформованим станом.

У САРП використаний безконтактний оптичний принцип і система виміру площинності (заснована на високоточному вимірі поздовжніх кутів поверхні штаби по ширині), яка легко вбудовується в існуючі агрегати, що формують площинність виробленої тонколистової продукції. 

Перший створений у СНД промисловий зразок системи, адаптований до умов дресирувального стану ДС-1 НЛМК, у травні 2009 р. впроваджений у промислову експлуатацію, забезпечив поліпшення площинності штаб. У період проведення гарантійних випробувань системи середньозважена амплітуда неплощинності зменшилася від 3,4 до 2,84 мм, тобто приблизно на 20%. Скоротилося відсортування штаб по неплощинності. 

У шостому розділі «Теоретичні, експериментальні дослідження й реалізація розробок, що попереджають утворення дефектів, обумовлених злипанням і проковзуванням витків штаб у рулонах» напружено-деформований стан рулонів розраховували як з урахуванням зміни нещільності прилягання, так і в припущенні ідеального прилягання витків. При щільному приляганні витків тиск на барабан і міжвитковий тиск у рулоні, знятому з барабана моталки, суттєво (на порядок) перевищують відповідні значення в рулоні штаби із шорсткуватою поверхнею. Зминання мікронерівностей на поверхні штаби приводить до зменшення міжвиткових тисків при намотуванні на барабан майже вдесятеро. Після зняття рулону з барабана, внаслідок пружного відновлення ступеня нещільності прилягання, в основній частині рулону тиск залишається таким же, як і в рулоні на барабані. При цьому рівень міжвиткових тисків приблизно в півтора рази менший, ніж тиск на барабані. 

У процесі охолодження рулону штаби з ідеально гладкою поверхнею можуть виникати термічні напруги, порівнювані з тиском рулону на барабан моталки й сягаючі величини питомого натягу штаби при змотуванні. Нещільне прилягання витків, обумовлене шорсткістю поверхні штаби, приводить до істотного зниження міжвиткових тисків у рулоні після його зняття з барабана й, як наслідок, до істотного (у тричотири рази) зниження термічних напруг, що виникають при охолодженні рулону. У той же час наявність шорсткості приводить до появи термічних опорів при  контактуванні поверхонь суміжних витків, що при остиганні рулону збільшує температурні градієнти й рівень термічних напруг. При тепловідводі через торці рулону вплив термічних опорів позначається тільки поблизу зовнішніх і внутрішніх витків. Це приводить до того, що зростання термічних напруг має місце тільки в периферійних витках, де в ізотермічному рулоні відбувається різке зниження міжвиткових тисків до нуля. В основній частині рулону шорсткість штаби сприяє більш плавному розподілу температур і зниженню термічних напруг.

Факторами, що викликають найбільш істотну зміну температури штаб, що змотуються в рулони, є швидкість прокатки й кількість ЗОР, яка подається в кліті стану в процесі прокатки. В умовах пятиклітьового стану 2030 експериментально визначені можливі зміни температури по довжині штаби (у межах рулону) залежно від швидкості прокатки й витрат ЗОР. Розрахунки показують, що стрибкоподібна зміна температури штаби на 50 °С у процесі намотування рулону після наступного усереднення температури в рулоні еквівалентна стрибкоподібній зміні натягу змотування на 126 Н/мм2 (при коефіцієнті температурного розширення a=1,2Ч10-5 °С-1 і модулі пружності матеріалу штаби Е= 210 кН/мм2). 

У процесі прокатки штаб відбуваються затримки стану для пропуску зварених швів, трапляються гальмування, зупинки стану, повязані з переповненням накопичувача штаби, після яких випливає інтенсивний розгін стану до робочої швидкості. Це супроводжується значною зміною температури штаби, яка суттєво впливає на напружено-деформований стан рулонів, схильність витків до зварювання при відпалюванні металу, проковзування витків при розмотуванні штаб на дресирувальному стані, утворення дефектів «лінії перегину».

 Зазначені ефекти досліджували при прокатці штаб розмірами 0,7Ч1240 мм із підкату товщиною 3 мм (сталь 08Ю) за схемами а,б, представленим на рис. 1. Зміну швидкості прокатки в порівнянні зі швидкістю процесу, що встановився, робили на 1/3 частині загального числа витків штаби рулону, що змотується. Схема а обрана для цілеспрямованого виявлення умов появи зварювання витків і дефектів «лінії перегину», схема бдля виявлення осьового зсуву витків у процесі розмотування рулонів на дресирувальному стані. 

Рулони відпалювали в ковпакових печах із призначенням дослідного металу на групу витяжки ВОСВ. У процесі розмотування рулонів при дресируванні на штабах, прокатаних за схемою б з натягом на моталці 21 Н/мм2 виявлений осьовий зсув витків величиною 10мм в очікуваному місці  переході (область Б на рис. 1) від високої швидкості прокатки (1080 м/хв) до низької (300 м/хв). При розмотуванні рулонів, прокатаних за схемою а, виявлені дефекти «лінії перегину» в очікуваному місці  переході з низької швидкості (300 м/хв) процесу прокатки, що встановився, до високої швидкості (1080 м/хв) у зовнішній 1/3 частині витків рулону (область А на рис. 1). Поява ліній перегину в цих випадках пояснюється додатковим підвищеним міжвитковим тиском, викликаним стискаючим навантаженням зовнішнього (більш гарячого при змотуванні) шару витків штаби на внутрішні (більш холодні витки при змотуванні) в процесі вирівнювання температури в рулоні наприкінці стадії його витримки та початку стадії охолодження при відпалюванні.

Рис. 1 Схеми зміни швидкості прокатки по довжині штаби (а,б) та значення міжвиткових тисків q, віднесених до номінального натягу змотування = 25 Н/мм2.
Крива 1 рулон на барабані; 2 зміна тиску на барабан при намотці рулону; 3 рулон, знятий з барабана; 4 знятий з барабана рулон після остигання (D=6501100 мм; T=40 С; D=1100 1200 мм; T=400 С; D=1200 2000 мм; T=0 С); 5 знятий з барабана рулон після остигання (D=6501450 мм; T=0 С; D=14501550 мм; T=040 С; =15502000 мм; T=40 С). Позначення: D-діаметр рулону,

 Т температура штаби.

На основі встановлених закономірностей розроблено новий спосіб (патент РФ 2236917) рулонного виробництва штабового прокату й проведене його дослідно-промислове випробування. Спосіб передбачає зниження температури по довжині штаби, що змотується, причому різниця між температурою штаби на початку й наприкінці намотування встановлюють у діапазоні  5100 °C. Після усереднення температури витків у рулоні, в процесі якого внутрішні спочатку більш гарячі витки, остигаючи, скорочуються в довжині, а зовнішні, спочатку більш холодні, нагріваючись, додатково подовжуються. За рахунок цього щільність намотування зменшується й знижується схильність витків штаби до злипання-зварювання. Усереднення температур і ослаблення щільності намотування відбувається, коли рулон перебуває у вертикальному положенні в ковпаковій печі. У цей період виключається просідання рулону під дією власної маси.

У сьомому розділі «Проблеми високошвидкісної безперервної холодної прокатки штаб і методи, що забезпечують їхню високу точність, стан поверхні й продуктивність» встановлено вплив основних технологічних параметрів на величину максимальної швидкості, при якій процес безперервної холодної прокатки стійкий. Зменшення рівня міжклітьових натягів на кожні 10 Н/мм2 в останніх одномудвох міжклітьових проміжках (з урахуванням технологічних обмежень) приводить до збільшення граничної швидкості приблизно на 1020 м/хв. 

Вирішена задача оптимізації режиму натягів з метою забезпечення безперервної прокатки з величинами випередження (не менш 0,20,5%), що виключають періодичні пробуксовки валків і розвиток вібрацій. Визначені деформаційно-силові режими процесу, що гарантують притиснення робочих валків і однобічну вибірку зазорів уздовж напрямку  прокатки (патент РФ 2225272), що підвищує швидкісний поріг виникнення вібрацій. 

Розроблена система контролю вібрації й управління швидкістю стану дозволяє непрямим шляхом по сигналах вібрації визначати розмах поздовжньої періодичної зміни товщини штаби для виявлення виходу з допусків у процесі прокатки, що дозволяє операторові негайно усунути дефекти, наприклад, шляхом зниження швидкості. 

На підставі встановлених величин і періодичності зміни товщини штаб (до 6080 мкм із кроком 20160 мм) і шорсткості їх поверхні (на 24 мкм) при резонансній вібрації стана, що викликає виникнення дефекту поверхні «тіньові смуги», реалізована функція його прогнозування. Реалізація цієї функції моніторингу у СКВ дозволила вчасно вживати заходів по усуненню названих дефектів поверхні. 

Виконано аналіз відомих методів виявлення резонансних вібрацій безперервних станів. Запропоновані методи контролю динамічно небезпечних режимів безперервної холодної прокатки на основі контролю балансу горизонтальних сил, що діють на подушки робочих валків, значень нейтрального кута, випередження в осередку деформації, рівнів спектра вібрації в обчисленому діапазоні частот, а також звязків коливань валків у суміжних клітях (патент РФ 2338609).

Уперше розроблені й реалізовані на промисловому стані методи надійного  (в 95% випадків) раннього (за 13 с) виявлення небезпечної в динамічному відношенні ситуації на безперервному стані холодної прокатки й автоматичного управління швидкістю прокатки, що забезпечили підвищення середньої швидкості прокатки штаб вібронебезпечного (товщиною менш 0,60,7 мм) сортаменту на 11%, збільшення максимально досягнутої швидкості прокатки на 8%. 

вИСНОВКИ

У дисертації вирішена актуальна науково-технічна проблема створення й реалізації методів стабільного забезпечення поліпшених показників площинності й стану поверхні тонких холоднокатаних сталевих штаб в умовах їх масового виробництва на високошвидкісних промислових станах на основі встановлених нових закономірностей впливу на зазначені показники якості основних факторів процесів, температурних і динамічних ефектів.

  1.   Установлено, що розвязання сформульованої проблеми необхідно здійснювати шляхом: вдосконалювання технологічних режимів виробництва штаб на основі розвитку методів розрахунків і їх реалізації в сучасних засобах компютерного моделювання; створення й впровадження рішень, що підвищують стабільність процесів прокатки штаб; розвитку технологічних основ управління площинністю штаб на сучасних станах, враховуючих додаткові важливі  впливові фактори; створення систем контролю вібрацій і управління режимами прокатки на високошвидкісних станах; вивчення закономірностей формування дефектів поверхні штаб, повязаних з тепловими ефектами; встановлення комплексу впливових факторів, закономірностей їх зміни й впливу на умови виникнення злипання, слідів перегинів і проковзування витків щільно змотаних рулонів; створення діючих промислових систем автоматичного управління, що забезпечують високу площинність, поліпшення якості поверхні штаб, зниження вібрацій і підвищення продуктивності станів в умовах високошвидкісної безперервної холодної прокатки й дресирування штаб.
  2.  Розроблено новий метод розрахунків напруження течії матеріалу штаби в процесі прокатки, що враховує немонотонні складні залежності реологічних властивостей металів і сплавів від факторів деформування в різній їхній комбінації, що базується на інтер- і екстраполяції багатомірних окремих масивів експериментальних даних, отриманих на різних установках з різною дискретністю й в обмеженій кількості. Метод відрізняється способом обєднання цих масивів даних при формуванні згущених вузлів інтерполяції, при якому виявляються невідомими значення в окремих вузлах. На основі реалізованого в розробленій компютерній системі WinColdRolling методу й експериментальних даних про напруження течії висококремнистої електротехнічної (0401) і трансформаторної (Э3А) сталей, визначені режими безперервної холодної прокатки штаб товщиною 0,48 мм із висококремнистих ([Si]4%) сталей. Обривність штаб знижено в 1,5 рази. 
  3.  Вперше встановлена й експериментально доведена значимість впливу температури змотування холоднокатаної штаби на напружено-деформований стан рулонів, що дозволило запропонувати зниження температури холоднокатаної штаби при змотуванні рулону (патент РФ 2236917), яке створює передумови його термічного розвантаження й зниження ймовірності злипання й зварювання витків у процесі ковпакового відпалювання. У результаті забезпечено підвищення виходу придатного першої групи обробки поверхні на 1,5% і підвищення продуктивності дресирувального стана на 1%. Вперше запропоновано кількісне описування механізму впливу шорсткості поверхні холоднокатаної штаби на утворення дефектів поверхні. Розроблені нові методи розрахунків обємного температурного й напруженого стану рулонів додатково враховують умови вихідного неізотермічного стану рулону в процесі намотування, а також взаємний вплив міжвиткових тисків і термічних опорів у ході термообробки рулону. Вони реалізовані в спеціалізованій компютерній системі CoilTemper3D, що дозволяє прогнозувати виникнення дефектів поверхні штаб, а також удосконалювати технологічні режими виробництва штаб у рулонах.
  4.  Внаслідок використання на пятиклітьових БСХП малих відносних обтиснень (=15%) в останній кліті різниця між температурою робочих валків і ЗОР мінімальна, що різко знижує ефективність роботи систем селективного охолодження валків. Уперше визначено, що основними шляхами підвищення ефективності роботи систем селективної подачі ЗОР є: підвищення розігріву штаби в останній кліті за рахунок застосування регламентованої підвищеної сили прокатки; підвищення температури вхідної в кліть штаби за рахунок оптимізації (зниження) витрат ЗОР у попередніх клітях; підвищення повноти безпосереднього граничного контакту між штабою й валками за рахунок застосування підвищених сили прокатки й шорсткості валків. Розроблено новий метод розрахунків температурних умов прокатки, теплового стану й теплового профілю валків, що додатково враховують повноту контакту штаби й валків в ОД, а також фактичні умови їх охолодження, визначені з використанням оригінального методу виявлення слідів впливу форсунок. Експериментально встановлено, що основною умовою ефективного регулювання площинності штаб селективним охолодженням валків є наявність стабільної різниці температур між ЗОР і робочими валками. Вона повинна перебувати в межах 515°С. Запропоновані нові емпіричні залежності погонної сили прокатки від швидкості прокатки й товщини штаби, що прокатують, у результаті використання яких досягається ефективне регулювання площинності штаб селективним охолодженням робочих валків останньої кліті. Отримані залежності використані при створенні й впровадженні нових технічних рішень (патенти РФ 2190488, 2190489, 2212289, 2212962, 2212963, 2225272), у результаті чого досягнута необхідна різниця температур ЗОР і валків, що склала 515 °С, зниження до 1,82,5 IU (приблизно в 2 рази) середньої похибки площинності штаб, зниження відбраковування штаб по дефектах площинності.
  5.  Вперше експериментально встановлено значний вплив нерівномірності  розподілу температури по ширині штаби при холодній прокатці (оцінюване, за нашими даними, 1030 С) на площинність штаби після природного вирівнювання температури. Для компенсації цього ефекту запропоновано в процесі прокатки й регулювання площинності вносити виправлення в цільову криву площинності для досягнення після вирівнювання температури ефекту термоправки (патент РФ 2211102). Розроблена нова система автоматичного регулювання площинності холоднокатаних штаб. В умовах дресирувального стана ДС-1 НЛМК впроваджена в постійну промислову експлуатацію перша створена в СНД і адаптована для умов дресирувальних станів система автоматичного регулювання площинності (САРП) штаб з використанням безконтактних методів виміру площинності й температури штаби, що дозволила дотягтися ефекту їх термоправки й значною мірою (у середньому на 20%) поліпшити площинність готових штаб.
  6.  Розроблені нові методи надійного виявлення небезпечних у динамічному відношенні ситуацій і управління швидкістю безперервного стана холодної прокатки. Відмінними рисами методів є контроль балансу горизонтальних сил, що діють на робочі валки, значень нейтрального кута й випередження в осередку деформації, рівнів спектра вібрації в обчисленому діапазоні частот, а також звязків коливань валків у суміжних клітях (патенти РФ 2212289 і 2338609). Зазначені закономірності математично формалізовані й зведені в новий критерій, що забезпечив високу (сягаючу 95%) імовірність ідентифікації початку фази лавиноподібного розвитку вібрацій безперервного стана за 13 секунди до їхнього спонтанного посилення. Розроблена й впроваджена в умовах пятиклітьового стана 2030 НЛМК нова автоматична система контролю вібрацій і управління швидкістю стана холодної прокатки, що дозволила підвищити середню швидкість прокатки тонких (0,7 мм і менше) штаб на 811% без розвитку вібрацій стана й, як наслідок,- виникнення підвищеної високочастотної поздовжньої різнотовщинності й дефектів поверхні штаб типу «тіньові смуги».
  7.  Розроблено новий ітераційний метод оптимізації процесу багатопрохідної прокатки, що враховує зворотну залежність енергосилових параметрів від величини обтиснення. Розроблена детерміновано-імовірнісна математична модель процесу безперервної холодної прокатки, що включає новий метод розрахунків проміжних товщин і міжклітьових натягів залежно від настроювання безперервного стана, що враховує транспортне запізнювання й основні закономірності роботи систем автоматичного регулювання. Методи реалізовані в спеціалізованій компютерній системі для розрахунків і оптимізації параметрів багатопрохідної прокатки WinColdRolling.
  8.   Розвинені уявлення про розкатуваність локальних стовщень поперечного профілю підкату в процесі безперервної холодної прокатки. Показано, що залежно від кінцевої товщини штаби й силових умов холодної прокатки «локальна неплощинність» буває двох різних видів - місцева хвилястість і «жолоб», при цьому відмінність полягає в напрямках втрати стійкості штабою й у механізмах утворення дефектів. Розроблені методи вдосконалювання процесів холодної прокатки з погляду розкатуваності локальних стовщень профілю підкату шляхом впливу на деформаційно-силові умови холодної прокатки й змотуванні штаб у рулони.
  9.   Встановлені нові закономірності й умови реалізації процесу холодної прокатки з мінімальною силою й мінімальними енерговитратами в окремій кліті, а також безперервній групі клітей. Уперше встановлено, що умови процесу безперервної холодної прокатки тонких штаб з мінімальною силою й витратами енергіїальтернативні. Це дозволило сформулювати новий критерій оптимізації й цілеспрямовано визначати найменш енергоємні режими багатопрохідної холодної прокатки при заданих величинах натягів, режим яких підлягає підвищенню граничної швидкості прокатки без вібрацій стану. 
  10.   Розроблені методи й алгоритми розрахунків параметрів, оптимізації процесів виробництва холоднокатаних штаб реалізовані в 10-ти компютерних системах для інженерних розрахунків параметрів і оптимізації процесів прокатки, змотування, відпалювання рулонів, дресирування штаб і управління тепловим станом валків. Системи використовуються на підприємствах України, Росії, Німеччини, зокрема, НКМЗ, ІЧМ, Лехлер і Зундвіг. Застосування розроблених компютерних систем дозволило визначити або уточнити раціональні значення деяких принципових параметрів обладнання прокатних станів, що модернізуються і нових станів, включаючи реверсивні стани для прокатки висококремнистої електротехнічної сталі НЛМК і Віз-Сталі.
  11.   Технологічні розробки забезпечені нормативно-технічною документацією, відповідно до якої розроблені рішення використовуються на листопрокатних комплексах. Сумарний обсяг металопрокату, вироблений із використанням розроблених у дисертаційній роботі нових технічних рішень, технологій та систем управління, у 2000-2010 роках склав 1,2 млн. тонн. Підтверджений економічний ефект отримано в розмірі 2274 тис. грн. (частка автора). Також додатково визначений очікуваний економічний ефект у розмірі 3210 тис. грн. (частка автора).

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ РОБІТ за темою ДИСЕРТАЦІЇ

  1.  Управление качеством тонколистового проката / [В. Л. Мазур, А. М. Сафьян, И. Ю. Приходько, А. И. Яценко].К. Техника, 1997. с.
  2.  Сафьян А. М. Особенности использования осевой сдвижки валков в условиях непрерывного стана кварто холодной прокатки / А. М. Сафьян, И. Ю. Приходько // Металлургическая и горнорудная промышленность.. –№ 1.С. 23. 
  3.  Сафьян А. М. Компьютерная система расчёта параметров и оптимизации процесса холодной полосовой прокатки. Часть  1./ А. М. Сафьян, И. Ю. Приходько // Металлургическая и горнорудная промышленность.. –№3.С. 22.
  4.  Сафьян А. М. Компьютерная система расчёта параметров и оптимизации процесса холодной полосовой прокатки. Часть 2. / А. М. Сафьян, И. Ю. Приходько // Металлургическая и горнорудная промышленность.. –№1.С. 29. 
  5.  Сафьян А. М. Компьютерная система расчёта параметров и оптимизации процесса холодной полосовой прокатки. Часть 3. / А. М. Сафьян, И. Ю. Приходько // Металлургическая и горнорудная промышленность.. –№2.С. 24. 
  6.  Сафьян А. М. Управление поперечным профилем и плоскостностью полос при прокатке / А. М. Сафьян, И. Ю. Приходько // Пластическая деформация металлов и сплавов. - М.: МИСиС..С. 337. 
  7.  Сафьян А. М. Выбор и расчет рациональных профилировок валков станов холодной прокатки / А. М. Сафьян, И. Ю. Приходько, Е. А. Парсенюк // Металлургическая и горнорудная промышленность.. –№3.С. 281.
  8.  Сафьян А. М. Разработка принципов совмещённого управления  толщиной и плоскостностью при непрерывной холодной прокатке / А. М. Сафьян, И. Ю. Приходько // Металлургическая и горнорудная промышленность.. –№3.С. 42.
  9.  Приходько И. Ю. Сравнительный анализ и выбор зависимостей для определения сопротивления деформации при холодной прокатке стальных полос / И. Ю. Приходько, А. А. Сергеенко // Фундаментальные и прикладные проблемы чёрной металлургии: сб. научн. трудов ИЧМ НАН Украины. Вып. 11. –Днепропетровск: «Визион».. ––С. 142.
  10.  Приходько И. Ю. Метод определения сопротивления деформации материалов со сложной зависимостью реологических свойств от параметров деформирования / И. Ю. Приходько, А. А. Сергеенко, В. В. Разносилин // Фундаментальные и прикладные проблемы чёрной металлургии: сб. научн. трудов ИЧМ НАН Украины. Вып. 14. –Днепропетровск: «Визион»..С. 187.
  11.  Голубченко А. К. Анализ влияния работы системы автоматического регулирования толщины полосы и натяжения в процессе непрерывной холодной прокатки полос на основе имитационного моделирования / А. К. Голубченко, В. Л. Мазур, И. Ю. Приходько // Металлургическая и горнорудная промышленность.. –№ 4.С. 19.
  12.  Голубченко А. К. Стабильность технологии прокатки полосовой стали / А. К. Голубченко, В. Л. Мазур, И. Ю. Приходько // Сталь.. –№8.С. 52.
  13.  Голубченко А. К. Повышение стабильности непрерывной холодной прокатки и эффективности работы системы автоматического регулирования толщины и натяжения полосы / А. К. Голубченко, В. Л. Мазур, И. Ю. Приходько // Сталь.. –№10.С. 32.
  14.   Приходько И. Ю. Совокупное воздействие на толщину и плоскостность полос при холодной прокатке современными средствами регулирования / И. Ю. Приходько, А. М. Сафьян, В. С. Куцин // Производство проката.. –№2.С. 41.
  15.  Сафьян А. М. Влияние остаточных напряжений в широкополосной стали на плоскостность штрипса после продольного роспуска / А. М. Сафьян, И. Ю. Приходько, В. С. Куцин // Металлургическая и горнорудная промышленность.. –№1.С. 37. 
  16.  Приходько И. Ю. Совмещённое регулирование толщины, натяжения и плоскостности полос при холодной прокатке современными средствами регулирования с учётом скоростных характеристик исполнительных механизмов / И. Ю. Приходько, А. М. Сафьян, В. С. Куцин // Металлургическая и горнорудная промышленность.. –№2.С. 32.
  17.  Приходько И. Ю. К вопросу расчёта среднего контактного давления в очаге деформации / И. Ю. Приходько, А. М. Сафьян, В. С. Куцин // Теория и практика производства проката.1. –№1.С. 130. 
  18.  Доманти С. Оптимизация работы прокатных станов с помощью математических моделей / С. Доманти, Д. Эдвардс, И. Приходько, П. Томас, Д. Восс // Новые достижения и перспективы развития процессов и машин обработки давлением.Краматорск.1.С. 78.
  19.  Чернов П. П. Исследование эффективности системы регулирования плоскостности полос зонным охлаждением рабочих валков. Часть 1 / П. П. Чернов, 
    А.
     М. Сафьян, И. Ю. Приходько, В. В. Акишин, В. П. Сосулин // Производство проката.1. –№9.С. 32. 
  20.  Чернов П. П. Исследование эффективности системы регулирования плоскостности полос зонным охлаждением рабочих валков. Часть 2 / П. П. Чернов, 
    А.
     М. Сафьян, И. Ю. Приходько, В. В. Акишин, В. П. Сосулин // Производство проката.1. –№10.С. 31. 
  21.  Чернов П. П. Исследование эффективности системы регулирования плоскостности полос зонным охлаждением рабочих валков. Часть 3 / П. П. Чернов, 
    А.
     М. Сафьян, И. Ю. Приходько, В. В. Акишин, В. П. Сосулин // Производство проката.. –№4.С. 15. 
  22.  Чернов П. П. Исследование эффективности системы регулирования плоскостности полос зонным охлаждением рабочих валков. Часть 4 / П. П. Чернов, 
    А.
     М. Сафьян, И. Ю. Приходько, В. В. Акишин, В. П. Сосулин // Производство проката.. –№5.С. 14. 
  23.  Приходько И. Ю. Оценка тепловых условий холодной прокатки полос с учётом полноты контакта рабочих валков и полосы в очаге деформации / И. Ю. Приходько, А. М. Сафьян, П. П. Чернов, В. В. Акишин // Фундаментальные и прикладные проблемы черной металлургии: сб. научн. трудов ИЧМ НАН Украины. Вып. 4.К.: Наукова думка.1.С. 182. 
  24.  Приходько И. Ю. Предпосылки и перспективы реализации процесса холодной прокатки с минимальной силой и мощностью для дополнительного снижения энергозатрат / И. Ю. Приходько, А. М. Сафьян, А. В. Ноговицын, В. В. Акишин // Фундаментальные и прикладные проблемы черной металлургии: сб. научн. трудов ИЧМ НАН Украины. Вып. 4.К.: Наукова думка.1.С. 170. 
  25.  Горбунков С. Г. Методы расчета обжатия при многопроходной прокатке / С. Г. Горбунков, И. Ю. Приходько, А. В. Ноговицын // Металл и литьё Украины.. –№ 6.С. 23.
  26.  Приходько И. Ю. О механизме влияния шероховатой поверхности холоднокатаных полос на условия слипания витков рулонов при отжиге и образование дефектов поверхности / И. Ю.Приходько, В. И. Тимошенко, П. П. Чернов, А. М. Сафьян, В. В. Акишин // Металлургическая и горнорудная промышленность.. –№ 8.С. 921.
  27.  Приходько И. Ю. Система контроля и методы снижения резонансных вибраций на непрерывных станах холодной прокатки полос: / И. Ю. Приходько, П. В. Крот, Е. А. Парсенюк, К. В. Соловьёв, В. В. Акишин  // Фундаментальные и прикладные проблемы чёрной металлургии: сб. научн. трудов ИЧМ НАН Украины. Вып. 12. –Днепропетровск: «Визион». –.С. 232.
  28.  Чернов П. П. Использование системы мониторинга вибрации для повышения скорости станов холодной прокатки / П. П. Чернов, Ю. И. Ларин, В. А. Пименов, А. П. Долматов, И. Ю. Приходько, П. В. Крот, В. В. Акишин, Е. А. Парсенюк // Теория и практика производства проката. Часть 2.Липецк: ЛГТУ..С. 116. 
  29.  Приходько И. Ю. Моделирование процессов эффективного охлаждения валков листопрокатных станов / И. Ю. Приходько, С. А. Воробей, С. Е. Шатохин // Сталь.. –№1С. 72.
  30.  Приходько И. Ю. Управление тепловым профилем валков и плоскостностью полос селективной подачей эмульсии / И. Ю. Приходько, П. П. Чернов, С. Е. Шатохин // Сталь..С. 87.
  31.  Приходько И. Ю. Система автоматического регулирования плоскостности полос и температуры с использованием бесконтактных методов измерения / И. Ю. Приходько, П. П. Чернов, В. В. Разносилин, А. А. Сергеенко, С. В. Трусилло, В. А. Агуреев, А. И. Соболев, Е. А. Парсенюк, Ю. А. Цуканов // Сталь.. –№3.С. 41.
  32.  Приходько И. Ю. Первая отечественная система автоматического регулирования плоскостности полос с использованием бесконтактных методов измерения плоскостности и температуры / И. Ю. Приходько, П. П. Чернов, В.В. Разносилин, А. А. Сергеенко, С. В. Трусилло, В. А. Агуреев, А. И. Соболев, Е. А. Парсенюк, Ю. А. Цуканов // Фундаментальные и прикладные проблемы чёрной металлургии: сб. научн. трудов ИЧМ НАН Украины. Вып. 19.К.: Наукова думка..С. 206.
  33.  Крот П. В. Системы мониторинга вибрации и диагностики станов холодной прокатки / П. В. Крот, И. Ю. Приходько, К. В. Соловьев // Вибрация машин. Измерение, снижение, защита. Вып. 1.Донецк.Май 2005.С. 17. 
  34.  Чернов П. П. Исследование влияния температуры смотки полос в рулоны при холодной прокатке на образование дефектов поверхности полос / П. П. Чернов, И. Ю. Приходько, В. Н. Скороходов, В. В. Акишин, А. М. Сафьян // Металлургическая и горнорудная промышленность.. –№ 8.С. 102.
  35.  Болтен Г. Аудит работы прокатных станов / Г. Болтен, Р. Дэвис, Д. Эдвардс, И. Приходько, Г. Волэс // Труды 5-го конгресса прокатчиков, г. Череповец, 21октября 2003.М.: АО Черметинформация, 2004.С. 155.
  36.  Приходько И. Ю. Vibration monitoring system and the new methods of chatter  early diagnostics for tandem mill control // И. Ю. Приходько, П. В. Крот, К. В. Соловьёв, Е. А. Парсенюк, П. П. Чернов, В. А. Пименов, А. П. Долматов, А. В. Харин // Материалы Лондонской конференции «Вибрации в прокатных станах», г. Лондон.ноября 2006.С. 87. 
  37.  Krot P. V. Regenerative chatter vibrations control in the tandem cold rolling mills / P. V. Krot, I. Y. Prihodko, P. P. Chernov // 4th European Conference on Structural Control (ECSC 2008). Institute of Problems in Mechanical Engineering RAS, St. Petersburg, Russia.September 8, 2008.pp. 428. 
  38.  Патент 2190488 Российская Федерация, B21 B 1/28. Способ холодной прокатки полос в непрерывном многоклетевом стане / Скороходов В. Н.,  Чернов П. П., Сафьян А. М., Парсенюк Е. А., Акишин В. В., Приходько И. Ю., Долматов А. П., Рубанов В. П.; заявитель и патентообладатель ОАО «НЛМК»; заявл. 26.07.2001; опубл. 10.10.2002, Бюл.28. 
  39.  Патент 2190489 Российская Федерация, B21 B 1/28. Способ холодной прокатки в непрерывном многоклетевом стане / Скороходов В. Н., Чернов П. П., Акишин В. В., Сафьян А. М., Приходько И. Ю., Парсенюк Е. А., Ларин Ю. И., Долматов А. П., Рубанов В. П.; заявитель и патентообладатель ОАО «НЛМК»; заявл. 26.07.2001; опубл. 10.10.2002, Бюл.28.
  40.  Патент 2212289 Российская Федерация, B21 B 1/28. Способ непрерывной холодной прокатки полос в многоклетевом стане / Настич В. П., Чернов П. П., Приходько И. Ю., Сафьян  А. М., Акишин В. В., Парсенюк Е. А., Ракитин С. А., Долматов А. П., Рубанов В. П.; заявитель и патентообладатель ОАО «НЛМК»; заявл. 25.12.2001; опубл. 20.09.2003, Бюл.26.
  41.  Патент 2212962 Российская Федерация, B21 B 1/28. Способ холодной прокатки полос в непрерывном многоклетевом стане / Чернов П. П., Акишин В. В., Парсенюк Е. А., Скороходов  В. Н., Приходько И. Ю., Сафьян  А. М., Долматов 
    А.
     П., Рубанов В. П.; заявитель и патентообладатель ОАО «НЛМК»; заявл. 25.12.2001; опубл. 27.09.2003, Бюл.27.
  42.  Патент 2212963 Российская Федерация, B21 B 1/28. Способ холодной прокатки полос в непрерывном многоклетевом стане / Чернов П. П., Приходько И. Ю., Сафьян  А. М., Акишин В. В., Парсенюк Е. А., Долматов А. П., Рубанов В. П.; заявитель и патентообладатель ОАО «НЛМК»; заявл. 25.12.2001; опубл. 27.09.2003, Бюл.27.
  43.  Патент 2211102 Российская Федерация, B21 B 37/28. Устройство для измерения и регулирования плоскостности полос в процессе прокатки / Приходько 
    И.
     Ю., Скороходов  В. Н., Чернов П. П., Акишин В. В., Парсенюк Е. А., Сафьян 
    А.
     М., Долматов А. П.; заявитель и патентообладатель ОАО «НЛМК»; заявл. 11.03.2002; опубл. 27.08.2003, Бюл.24.
  44.  Патент 2225272 Российская Федерация, B21 B 1/28. Способ холодной прокатки полос в многоклетевом стане / Приходько И. Ю., Настич В. П., Чернов П. П., Акишин В. В., Пименов В. А., Парсенюк Е. А., Сафьян А. М., Долматов А. П., Рубанов  В. П.; заявитель и патентообладатель ОАО «НЛМК»; заявл. 31.05.2002; опубл. 10.03.2004, Бюл.7. 
  45.  Патент 2236917 Российская Федерация, B21 B 1/22. Способ производства рулонного полосового проката / Приходько И. Ю., Скороходов  В. Н., Настич В. П., Чернов П. П., Акишин В. В., Парсенюк Е. А., Тимошенко В. И., Долматов А. П., Синельников В. Н., Рубанов В. П.; заявитель и патентообладатель ОАО «НЛМК»; заявл. 08.09.2003; опубл. 27.09.2004, Бюл.27.
  46.  Патент 2338609 Российская Федерация, B21 B 37/00. Способ диагностики резонансной вибрации и управления многоклетевым станом холодной прокатки полос и устройство для его осуществления / Крот П. В., Приходько И. Ю., Парсенюк Е. А., Пименов В. А., Соловьев К. В., Долматов А. П., Акишин В. В., Шалахов С. Г.; заявитель и патентообладатель ОАО «НЛМК». – №2007100443/02; заявл. 09.02007; опубл. 20.12008, Бюл32. 
  47.  А. с. 1435332 СССР, МКИ В 21 В 1/22, 13/14. Способ прокатки полос / А. М. Сафьян, И. Ю. Приходько, В. Л. Мазур (СССР). –№4162662/23-02; заявл. 15.12.86; опубл. 07.11.88, Бюл.4.
  48.  А. с. 1597242 СССР, МКИ В 21 В 1/22, 27/02. Комплект рабочих валков чистовой клети полосового стана и способ прокатки полос в рабочих валках чистовой клети полосового стана / И. Ю. Приходько, В. Л. Мазур, А. М. Сафьян, В. И. Ивашин (СССР). –№4453447/27-02; заявл. 04.07.88; опубл. 07.10.90, Бюл.37. 
  49.  А. с. 1643132 СССР, МКИ В 21 В 47/18. Способ размотки полосы из рулона перед дрессировочным станом / В. Н. Свириденко, Е. А. Парсенюк, А. М. Сафьян, В. Л. Мазур, В. В. Акишин, И. Ю. Приходько, Е. И. Булатников, С. С. Колпаков, Ю. А. Цуканов, А. И. Ульяничев, Г. И. Бугаков  (СССР). –№4621653/27; заявл. 19.12.88; опубл. 23.04.91, Бюл.15. 
  50.  А. с. 1680396 СССР, МКИ В 21 В 27/02. Комплект валков клети кварто непрерывного полосового стана холодной прокатки / И. Ю. Приходько, А. В. Ноговицын, А. М. Сафьян, В. Л. Мазур, В. В. Акишин, В. Н. Свириденко, Е. И. Булатников, С. С. Колпаков, Ю. А. Цуканов, Г. И. Бугаков (СССР). –№4646593/02; заявл. 19.12.88; опубл. 30.09.91, Бюл.36.
  51.  А. с. 1713696 СССР, МКИ4 В 21 В 1/22. Узел валков прокатной клети кварто полосового стана / И. Ю. Приходько, В. Л. Мазур, А. М. Сафьян, Б. П. Колесниченко, В. И. Ивашин, С. Г. Горбунков, А. И. Стариков, В. А. Масленников, В. П. Русаков, Ю. А. Токарев, Т. В. Челенко (СССР). –№4762533/02; заявл. 27.189; опубл. 23.02.92, Бюл.7.
  52.  А. с. 1667954 СССР, МКИ4 В21В 01/22. Способ холодной прокатки полос в клети кварто / В. Д. Петров, И. Ю. Приходько, А. А. Кузьминов, В. П. Загреков, П. Б. Горелик (СССР). –№4731631/02; заявл.28.08.89; опубл.07.08.91, Бюл.29.
  53.  Приходько И. Ю. Изменение силовых параметров процесса высокоскоростной холодной прокатки тонких полос с подачей технологической смазки в условиях, приближающихся к пределу выкатываемости / И. Ю. Приходько, А. В. Ноговицын, А. М. Сафьян, С. Г. Горбунков // Труды 3-го конгресса прокатчиков, г. Липецк, 19октября 1999 г.М.: АО Черметинформация, 1999.С. 2091.
  54.  Приходько И. Ю. Влияние закономерности изменения контакта валков и полосы на тепловые условия холодной прокатки / И. Ю. Приходько, П. П. Чернов, А. М. Сафьян, В. В. Акишин // Труды 4-го конгресса прокатчиков, часть 1, г. Магнитогорск, 16октября 2001 г.М.: АО Черметинформация, 2002.С. 221. 
  55.  Воробей С. А. Моделирование температурного режима рабочих валков широкополосного стана горячей прокатки / С. А. Воробей, И. Ю. Приходько // Научные новости. Современные проблемы металлургии. Пластическая деформация металлов, том 8, г. Днепропетровск, 2005.С. 232.
  56.  Приходько И. Ю. Управление тепловым профилем валков зонной подачей СОЖ / И. Ю. Приходько // Труды 5-го конгресса прокатчиков, г. Череповец, 21октября 2003.М.: АО Черметинформация, 2004.С. 113.
  57.  Приходько И. Ю. Исследование влияния режимов смотки и отжига полос на условия слипания-сваривания витков рулонов / И. Ю. Приходько, П. П. Чернов, В. И. Тимошенко, В. В. Акишин // Труды 5-го конгресса прокатчиков, г. Череповец, 21октября 2003.М.: АО Черметинформация, 2004.С. 152.
  58.  Приходько И. Ю. Оптимизация температурного и напряженно-деформированного состояния  рулонов в ходе холодной прокатки и колпакового отжига с помощью компьютерного моделирования / И. Ю. Приходько, П. П. Чернов, В. И. Тимошенко, В. В. Акишин // Труды 5-го конгресса прокатчиков, г. Череповец, 21октября 2003 г.М.: АО Черметинформация, 2004.С. 124.
  59.  Чернов П. П. Возможные решения задачи повышения скорости непрерывной холодной прокатки полос / П. П. Чернов, И. Ю. Приходько, П. В. Крот, Е. А. Парсенюк, В. А.  Пименов, А. П. Долматов, В. В. Акишин // Труды 6-го конгресса прокатчиков, г. Липецк, 19 октября 2005.М.: АО Черметинформация, 2005.т. 2.С. 152. 
  60.  Приходько И. Ю. Исследование эффективности работы системы охлаждения валков ШСГП 2000 НЛМК / И. Ю. Приходько, С. А. Воробей, П. П. Чернов, М. Ю. Поляков, С. И.  Мазур, А. Г. Савочкин // Труды 6-го конгресса прокатчиков, г. Липецк, 19 октября 2005.М.: АО Черметинформация, 2005.т. 2.С. 85.
  61.  Приходько И. Ю. Методология научно-технического аудита системы охлаждения валков широкополосного стана горячей прокатки / И. Ю. Приходько, С. А. Воробей, С. Е. Шатохин, С. А. Лебедев, И. В. Казаков // Труды 6-го конгресса прокатчиков, г. Липецк, 19октября 2005 г.М.: АО Черметинформация, 2005.т.2.С. 97.
  62.  Приходько И. Ю. Система контроля резонансных вибраций непрерывного стана холодной прокатки полос / И. Ю. Приходько, П. В. Крот, Е. А. Парсенюк, К. В. Соловьёв, П. П. Чернов, В. А. Пименов, А. П. Долматов, С. Г. Шалахов // Сб. трудов I-ой международной научно-практической конференции «ИНТЕХМЕТ-2008. Инновационные достижения и решения для совершенствования технологических процессов на предприятиях горно-металлургического комплекса», 9сентября 2008.Санкт-Петербург..С.397. 
  63.  Крот П. В. Управление параметрами прокатки в условиях повышенных уровней вибрации клетей непрерывного стана / П. В. Крот, И. Ю. Приходько, Е. А. Парсенюк, П. П. Чернов, В. А. Пименов, А. П. Долматов, А. В.  Харин // Сб. тр. Международной н-т конференции: «Теория и практика производства листового проката», 29мая 2008.Липецк: ЛГТУ. 2008.С. 74. 

Особистий внесок автора в роботах, опублікованих у співавторстві.

У монографії [1] автор за матеріалами власних досліджень і опублікованих у літературі матеріалів підготував підрозділи про критерії, методи розрахунків обтиснень і оптимізації процесів багатопрохідної прокатки (також в [3-5,13,24,25]), пружних деформаціях валкових вузлів з урахуванням зміни взаємної орієнтації валків, про компютерні системи розрахунків параметрів і оптимізації процесу холодної прокатки (також [35]), а також прогнозування й управління поперечним профілем і формою штаб (також [6]), про методи профілювання валків [7], у співавторствіпро розвиток способів прокатки з перехрещуванням [6,47] і осьовим зсувом валків [2, 6,48,51]. У роботах [8,14,16] авторові належить математичний опис спільного управління товщиною, натягом і площинністю штаб з урахуванням швидкісних можливостей виконавчих пристроїв, обґрунтування вибору базових залежностей. У роботах [1923,30,31,3842,56,60]–авторові належать основні концептуальні рішення завдання підвищення ефективності систем управління площинністю штаб селективним охолодженням валків. У роботах [33,36,37,44,46,59,62,63]–розробка методів надійного виявлення небезпечних у динамічному відношенні ситуацій і алгоритмів управління швидкістю безперервного стану холодної прокатки. У роботах [3032,43,56]–розробка методів і алгоритмів управління площинністю штаб з урахуванням даних про температуру. У роботах [26,34,45,57,58] теоретичне обґрунтування, створення математичних моделей, а також участь у проведенні експериментальних досліджень і аналіз отриманих результатів, формулювання й кількісний опис механізму впливу шорсткуватої поверхні, температурних ефектів прокатки й змотування та їх впливу на площинність і стан поверхні штаб [58].У роботах [3852]– розробка основних відмінних ознак технічних рішень.

АНОТАЦІЯ

Приходько І. Ю. Розвиток і реалізація технології, методів розрахунку й управління параметрами процесів виробництва холоднокатаних штаб із високою площинністю та якісною поверхнею.Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.03.05 – “Процеси та машини обробки тиском.Державний вищий навчальний закладДонецький національний технічний університет, Донецьк, 2010.

У дисертації вирішена актуальна науково-технічна проблема створення й реалізації методів стабільного забезпечення поліпшених показників площинності й стану поверхні тонких холоднокатаних сталевих штаб в умовах їх масового виробництва на високошвидкісних промислових станах на основі встановлених нових закономірностей впливу на зазначені показники якості основних факторів процесів, температурних і динамічних ефектів.

Результати роботи впроваджені у виробничу практику у вигляді нових технічних рішень, технологічних і організаційних заходів, у комплексі компютерних систем для інженерних розрахунків і автоматизованого проектування, а також у діючих системах управління якістюсистемі контролю вібрації й управління швидкістю безперервних станів холодної прокатки й першій створеній в СНД системі автоматичного регулювання площинності штаб нового покоління з використанням безконтактних методів виміру температури й площинності штаб.

Ключові слова: холоднокатаний штабовий прокат, температурні ефекти, системи управління, напружений стан, валки, рулони, показники якості: точність, площинність, стан і дефекти поверхні.

АННОТАЦИЯ

Приходько И. Ю. Развитие и реализация технологии, методов расчёта и управления параметрами процессов производства холоднокатаных полос с высокой плоскостностью и качественной поверхностью.Рукопись.

Диссертация на соискание научной степени доктора технических наук по специальности 05.03.05Процессы и машины обработки давлением. – Государственное высшее учебное заведениеДонецкий национальный технический университет, Донецк, 2010.

В диссертации решена актуальная научно-техническая проблема создания и реализации методов стабильного обеспечения улучшенных показателей плоскостности и состояния поверхности тонких холоднокатаных стальных полос в условиях их массового производства на высокоскоростных промышленных станах на основе установленных новых закономерностей влияния на указанные показатели качества основных факторов процессов, температурных и динамических эффектов. 

Температурные эффекты. Установлено количественное влияние температурных эффектов, сопровождающих высокоскоростные процессы производства холоднокатаных полос, а именновлияние полей температур, формируемых в полосе в процессах прокатки, на плоскостность готовой продукции; влияние закономерностей изменения температуры при смотке холоднокатаных полос на напряженное состояние рулонов и формирование дефектов поверхности полос; влияние закономерностей изменения температурно-скоростных, деформационно-силовых параметров процесса непрерывной холодной прокатки на условия теплоотвода и эффективность управления плоскостностью полос селективным охлаждением рабочих валков в последней клети стана. 

Новые общие закономерности и механизмы. Установлены новые общие закономерности процесса холодной прокатки в отдельной клети и непрерывной группе, доказывающие альтернативный характер условий осуществления процесса холодной прокатки тонких полос с минимальной силой или мощностью. Впервые получил количественное выражение механизм влияния величины шероховатости поверхности холоднокатаной полосы на формирование дефектов поверхности полос, связанных со слипанием витков в рулоне в процессе отжига, а также проскальзыванием витков при размотке рулонов.

Новые методы расчёта. Разработан метод расчёта напряжения течения материала полосы в процессе прокатки, наиболее точно учитывающий немонотонные сложные зависимости реологических свойств металлов и сплавов от факторов деформирования в различном их сочетании, базирующийся на интер- и экстраполяции многомерных отдельных массивов экспериментальных данных, полученных с различной дискретностью. Разработана трёхмерная модель упруго-напряжённого состояния рулона после смотки и в процессе высокотемпературной обработки, учитывающая исходные неизотермические условия смотки полосы.  Разработаны новые критерий, метод оптимизации деформационных режимов многопроходной прокатки, метод расчёта технологических параметров непрерывной прокатки по параметрам настройки стана, метод расчёта температурных условий прокатки, теплового состояния и теплового профиля валков, учитывающие полноту контакта полосы и валков в ОД, а также фактические условия их охлаждения, определённые с использованием оригинального метода определения следов воздействия форсунок. Разработан метод  расчёта параметров вертикальных колебаний элементов клети кварто с прогнозированием условий их лавинообразного развития, а также критерий предельно опасного в динамическом отношении состояния непрерывного стана. 

Новые средства компьютерного моделирования. Разработан комплекс из 10-ти компьютерных систем для инженерных расчётов параметров и оптимизации процессов прокатки, смотки, отжига рулонов, дрессировки полос и управления тепловым состоянием валков, являющихся эффективным инструментом для научных исследований процессов, проведения научно-технических аудитов технологии и оборудования, а также решения актуальных практических задач.

Новые системы автоматического управления процессами прокатки. Разработаны и внедрены в постоянную промышленную эксплуатацию система контроля вибрации и автоматического управления скоростью непрерывного стана холодной прокатки 2030 ОАО «НЛМК» в зависимости от уровня и закономерностей развития опасных вибраций, а также первая созданная в СНГ система автоматического управления плоскостностью полос на дрессировочном стане 2030 ОАО «НЛМК» с использованием бесконтактных методов измерения плоскостности и температуры полос с достижением эффекта термоправки после остывания.

Новые элементы технологии, технические решения и их эффективность. Разработан и внедрён в промышленное производство комплекс новых запатентованных технических и технологических решений, обеспечивших улучшение плоскостности, состояние поверхности полос, стабильн