Кафедра обработки металлов давлением: история развития, основные направления деятельности

Кафедра обработки металлов'давлением была’бЬ'з’дана б Магнитогор­ском горно-металлургическом институте? в сенсоре 1937 К Основал и ус­пешно руководил ёЮ более 40 лет один из патриархов отёЧеств ей ной про­катной науки профессор Михаил Иванович Бояршинов. '

Первые 11 выпускников вечернего отделения кёфедры получили Дипло­мы инженеров-прокатмиков. Интересно,'что весь'пёрвШ выпуск (20 человек) на церемонию распределения на работу возили в Москву — так были нужны нашей стране инженерные кадры.

Первый выпуск инженеров-прокатчиков на дневном факультете (26 чёл.) состоялся в июне 1939 г.

Во время войны в состав кафедры вливается группа, учёных эвакуиро­ванного в Магнитогорск Днепропетровского металлургического института академик А.П. Чекмарёв, доценты Я.Л. Ваткин, А.А. Динник, М.С. Мутьев,

Н.И Коваленко.

В 1943 г. при кафедре ОМД открываемся аспирантура. Первыми ас­пирантами стали Григорий Йммёй^Илович АркуЛис й Виктор Владими­рович Мельцёр.

В 1950—1955 Гг. формируются основные направления научной работы кафедры: производство биметалла, теория’ и практика калибровки сорто­вых и фасонных профилей, теория и технология производства листовой стали. Получает развитие проблема применения многовалковый калибров в прокатном производстве: ’

В 1963 г. Кафедра организует подготовку инженеров по специальности «Прокатно-волочильное производство» в ВеЛорецком филиале института. В 19ё7 г. кафедрой был осущёЬтвЛёй пёр^й выпуск специалистов по' За­очной форме обучения; а в 1969 К — На 'Днёвн6м^: факультеТе п‘'Ь 'специ­альности «Автоматизация прокатного производства».

Огромный научный и педагогический вкЛ'йД йнёсли работающие на кафедре преподаватели: прЬфЙЬЬо^ы'Я^оваднк^Н^Вм Mejitl^efi В.В’.; Ку­прин, М.И,, доцент,

В 1968 1971 it. кафедра ОМД, ка^^с1^тёрй'й^<ася^'⁴Мрод ййа' ’дб'# но- кафедры прокатйо-волочилЬного П)?0й6й^д'ст1за' (заЙ'ёДуюций — Д.т.н., проф. Г.Э. Аркулис) и Технологии МетйЛЛб^¹й^! Метизного производств

а(заведующий — д.т.н., проф. М.Г. Поляков), была создана отраслевая лабо­ратория прокатного производства (руководитель — д.т.н., проф. Б.А. Ни­кифоров). '

Ректор Скороходов Н.Е. в статье, посвященной 30-летию МГМИ, писал: «Характерной чертой работы кафедры является ее тесная связь с производ­ством. Её научные исследования, направлены на разработку новых процес­сов ОМД (универсальные калибры, деформация труднодеформируемых сплавов, новые типы станов и др.), на совершенствование технологии про­катного производства и успешно внедряк^то-т в промышленности. Учёные кафедры проводят большую работу по организации совместно с промыш­ленностью научных семинаров, техничесюлх конференций по обмену пере­довым опытом». ' • »JH Зн 5' Нз!•

С 1980 г. по 1991 г. кафедру ОМД возглавлял заслуженный деятель науки и техники РФ, доктор технических наук, профессор М.Г. Поляков.

В настоящее время кафедрой ОМД заведует доктор технических наук, профессор В.М.'Салганик.

В 2001 году на кафедре ОМД произведен первый выпуск инженеров дневного отделения по новой специальности «Стандартизация и сертифи­кация в металлургии».

За время своего существования кафедра ОМД МГТУ подготовила 14 профессоров, докторов наук, 230 кандидатов наук, более 4000 инженеров- прокатчйков и первые 40 человек инженеров-стандартизаторов, из кото­рых 13 получили дипломы с отличием. Трудно назвать предприятие, про­ектный, исследовательский институт или вуз металлургического профиля в России и СНГ, где бы не работали наши выпускники.

Тысячный выпускник кафедры ОМД (Масленников В.А.) дипломировал в 1962 г., двухтысячный (Лапченко В.П.) — в 1971 г., трехтысячный (Прав- дин В.О.) — в 1984 г., четырехтысячный (Ериклинцева С.В.) —.в 2002 г.

Среди выпускников кафедры 5 Героев социалистического труда (Макаев, Сергиенко, Гапкин, Филатов, Овсянников), 23 Лауреата государственных премий, 17 директоров и главных инженеров металлургических заводов, ру­ководители проектных и исследовательских институтов (Л.В. Радюкевич Л.Г. Стоббе, М.П. Яранцев, И.Н. Недовизий, Д.П. Галкин, B.C. Емченко, _? AIM. Литвак, А.И. Стариков, В.Ф. Рашников и др.). Большинство представи­телей руководящего состава ОАО «ММК» — выпускники нашей кафедры.

Выпускники кафедры: Никифоров Б.А., Аркулис Г.Э., Поляков М.Г., Литов- ченКо Н.В., Коковихин Ю.И., Гун Г.С., Денисов П.И., Паршин В.Г., Рябков В.М. Тулупов С.А., Сапганик В.М., Белевский Л.С., Анцупов В.П. стали професс^ рами, докторами технических наук. |

Тесное сотрудничество кафедры ОМД с ОАО «ММК» помогло наш** выпускникам — видным производственникам успешно защитить ДОС тации. Среди них: генеральный директор ОАО «ММК» В.Ф. Р доктор технических наук, профессор; первый заместитель генер ^ директора комбината А.А. Морозов — доктор экономических те*' |

дат технических наук, многие командиры производства — ш1|||g нических йаук А.И. Добронравов (профессор), В.Е. Злов, П.

В.Г. Антипанов, В.Л. Корнилов и др.™ ^ ГОДЫ стали Кандидатами наук молодые руководители про­изводства. Соловьев А. Г. — начальник прокатного отдела ГИПРОМЕЗа- Бон- дяев И.И. — начальник управления перспективного развития- Куницын Г А — зам. начальника ЛПЦ-8 ОАО «ММК»; Полецков П.П. — ведущий инженер технологического управления; Денисов С.В. — начальник лаборатории ЦЛК и многие другие.

Работают над диссертациями Тверской Ю.А. — Генеральный дирек­тор ГИПРОМЕЗа; Виер И.В. — зам. директора по экономике и финансам ОАО «ММК» и др.

На кафедре наряду с маститыми учеными успешно работает и молодежь. Докторами наук стали преподаватели И.Г. Гун и О.Н. Ту­лупов, которым чуть больше тридцати лет. Заканчивает докторскую дис­сертацию доцент А.М. Песин. Активно работает группа перспективных аспирантов.

Научно-педагогический коллектив кафедры ОМД МГТУ осуществлял и осуществляет интенсивную и плодотворную исследовательскую дея­тельность, направленную на развитие теории процессов прокатки, совер­шенствование оборудования и технологии прокатного производства. Ниже представлены ее наиболее существенные аспекты применительно к раз­личным процессам прокатки и прокатным переделам.

На кафедре были созданы теоретические и технологические основы различных видов деформации металла с применением многовалковых ка­либров: прокатки, протяжки, проталкивания и комбинированных процессов в приводных и холостых, гладких и калиброванных валках [1, 2]. Разработа­ны методики составления схем калибровок, расчетов режимов обжатий для получения различных профилей высокой точности. Выполнено математиче­ское моделирование процессов деформации в многовалковых калибрах на основе современных представлений механики сплошной среды [3]. В ре­зультате исследованы вопросы разогрева металла при холодном деформи­ровании и его влияние на свойства готовой продукции, энергосиловые усло­вия деформирования, точность профилей и повышение качества готовых изделий. Предложены инженерные методы расчеты усилий деформирова­ния, момента прокатки. Указанные разработки используются на первом в мире пятиклетевом непрерывном стане с четырехвалковыми калибрами для прокатки проволоки и фасонных профилей из труднодеформируемых сталей и сплавов, который работает в ОАО «Белорецкий металлургический комбинат». Это направление в настоящее время возглавляют д.т.н., проф. М.Г. Поляков и к.т.н., доцент А.П. Ткаченко.

Как самостоятельное направление были сформированы теоретиче­ские и практические методы управления качеством высокоточных фасон­ных профилей [4]. Предложены комплексный критерий оценки качества металлопродукции и методика его использования в задачах выбора тех­нологии. С помощью аппарата математической логики дано теоретическое обоснование комплексной оценки качества фасонных профилей. На этой научной основе разработаны рациональные технологические процессы получения профилей в многовалковых калибрах.

Большое внимание уделялось созданию эффективных калибровок вал­ков сорТовЫх сТанов для прокатки балок, швеллеров, рельсов полос, круг­лой и-квадратной стали, катанки и других профилей [5]. Предпринято разви­тие теории формоизменения й калибрах простой формы на основе разрабо­ток механизма формоизменения с позиций топологического подхода [б]. Разработаны новые положения об особенностях формоизменения в вытяж­ных калибрах, характерный участках по длине очага деформации и влиянии технологических факторов на их Протяжённость: Предложен способ описа­ния калибров и формоизменения металла в них с применением конечномер­ных пространств [7]. Разработаны математические модели, позволяющие анализировать существующие И создавать новые калибровки. Результаты исследований внедрены ввИ$е оригинальных калибровок валков, обеспечи­вающих увеличение точности профилей, улучшение качества поверхности раскатов, эффективное и стабильное формоизменение и снижение энерго­затрат на шести сортовых и проволочных станах несколы<их металлургиче­ских предприятий Росоии и СИП. Разработанные программы проектирования и анализа калибровки на ЭВМ используются в калибровочных бюро четырех предприятий, учебном процессе МГТУ и центре подготовки кадров .ОАО «Магнитогорский металлургический'комбинат»;. В последнее время развива­ется перспективное направление по использованию моделей формоизмене­ния И настройки сортовых станов в системах управления в реальном) мас­штабе .времени, а также для реализации состава оборудования и исполни­тельных механизмов. Ведутся совместные разработки с немецкими фирма­ми ELPRO hSKET по реализации системы управления настройкой рта на нового поколения. Уровень проработок позволил включить'данную ^систему в Планы оснащения нрвых станов фирмы SKET. B этом направлении сейчас работают д.У.н., проф. О.Н. Тулупов, к.т.н., доценты А.Б. Моллер, А.А. Зайцев.

Интенсивно, проводятся работы по совершенствованию технологиче­ских процессов производства гнутых и гофрированных, лрофилей и мо­дернизации инструмента [8, 9]. Сотрудники кафедры принимали участие в освоении уникального стана 1—5x300—1650 ОАО «ММК» для производ­ства профилей высокой жесткости, в разработках технологий получения гнутых профилей с улучшенными эксплуатационными свойствами, С Ц^е: лью снижения трещинообразования и интенсификации,процесса профи­лирования разработана и внедрена технология получения, сортовых гну­тых профилей с пластическим обрати ем мест изгиба. В н^стоящ^® £Р^еМЯ выполняются исследования напряженно-деформированного состояния металла при профилировании, разработка технрлогийформрзкисортовых гнутых профилей повышенной жесткости (с гофрами жесткости, термиче­ски упрочненных), профилей с улучшенными эксплуатационными. своис вами для дорожных ограждений автомагистралей и мероприятий по У^че^ и повышенной стойкости ₍валко^. Разработан пакет программ paeHpJ?-, ЭВМ запаса пластичности подката для профилегиоочных ^аГР^егаТ°®’^_ей госиловых параметров процесса формовки сортовых .гнутых ⁿP°j;^_g0t! высокой жесткости с продольными и поперечными гофрами* калибр - валков. По данной проблеме кафедра тесно сотрудничает, с Украи ц[тК научно-исследовательским институтом металлов, со специалистам и цеха гнутых профилей ОАО «ММК». По этому направлению работают к.т.н., проф. Н.Г. Шемшурова ик.т.н., от: преподаватель Н.М. Локотунин^'

Немалая часть научно-исследовательской деятельности кафедры по­священа проблемам листопрокатного производства.

Создан нобый метод контроля параметров формоизменения Прокаты­ваемых Полос,-основанный на муаровом эффекте [10]. Разработана теория образования и расшифровки муаровой тс&ртйны на матовой и Зеркальной поверхностях листов. Предложены способ и конструкция муаровых датчиков неплоскостности полосы, движущёйся в потоке стана холодной прокатки. Спроектированы различные варианты использования метода муар для кон­троля параметров неплоскостности при производстве Листов и лент.

Повышение эффективности процесса широкополосной горячей прокатки является актуальной научной проблемой в свя&й с ключевой ролью этого процесса в получении листовой продукции, которая'в больших объемах не­обходима ведущим отраслям промышленности. Решение указанной мйого- факторной проблемы требует рассмотрения совокупйости задач, порожден­ных интенсивной эволюцией листопрокатных комплексов с широкополосны­ми станами, на последовательных уровнях их иерархии как технологических систем. Указанная совокупность включает два взаимосвязанных вида задач: совершенствование отдельных технологических операций на нижнем уровне и развития системообразующих технЬлогических связей йа более высоких.

К'первому виду прежде всего относятся задачи улучшения формо­изменения мёТалла в прокатных клетях. Изучено влияние факторов асим­метрии на операцию высотного деформирования с учетом важного геомет­рического аспекта ^ поворотов входного и выходного сечений относительно плоскости осей валков. Построены соответствующие математические моде­ли геометрии; статики и кинематики очага асимметричйой плоской деформа­ции. Их применение для аналитического исследования послужило основой создания ряда изобретений [11].

Решен комплекс задач, направленных йа обеспечение высокой плоско­стности и оптимальней попёречнс1го профиля полос [12, 13]. Математиче­ские модели нагрузок и деформаций валковой системы кварто, Гидромеха­нического регулирования’профиля позволяют находить необходимые на­чальные профилировки валков в разнообразных условиях и режимы коррек­тировки неплоскостности. Затем был осуществлен Переход на второй техно­логический уровень — сформирована концепция и¹ определены режимы взаимосвязанного многокйетевого гидромеханического регулирования при чистовой прокатке для получения требуемого поперечного профиля при со­хранении плоскостности. В результате внедрения этих мероприятий на ши­рокополосном Стане горячей прОкаТки 2500 ОАО «ММК» повысилась стой­кость Валковна 7—11%, Производство проКатаВ межперевалочный период возросло на 9%, количество брака по неплоскостности уменьшилось в 8 раз, а годовая экономия за счет снижения поперечной разно+6лщинйос+И соста­вила примерно 10 тыс. тонн металл а (14]. ^ ■ >^ГЙ .H.IV-I

Разработан вопрос улучшения-: фо^мойзМ^нёйия прй боковых обжатиях непрерывнолитых слябов в клети 6 В'ё]>тй;кЩЖмй валКами¹[15].' Выполнена оптимизация формы .поперечного’ 'сечения ^полупродукта по критерию эф­фективности бокового обжатия, которая обеспечивает его увеличение до 100% и рост допустимого предельного обжатия на 20— 30%. На втором тех­нологическом уровне (стадии черновой прокатки в целом) применение новых слябов увеличивает диапазон достижимых изменений ширины промежуточ­ных раскатов в 2,0—2,5 раза и способствует уменьшению концевой обрези. Наконец* на уровне связи «литье—прокатка» (операции передачи полупро­дукта на отан) требуемый сортамент слябов сокращается в 2 раза. При этом годовой экономический эффект только от увеличения производительности МНЛЗ и энергосбережения при нагреве слябов составит около 15 млн. руб. (в ценах 1989 г.). Слябы новой формы и соответствующий кристаллизатор для их получения защищены авторскими свидетельствами на изобретения.

На основе предложенного процесса свободного петлеобразования раскатов на промежуточном рольганге усовершенствована системообра­зующая связь между стадиями черновой и чистовой прокатки и разрабо­тан соответствующий способ горячей прокатки [16]. Для исследования закономерностей и технологических особенностей нового способа прове­дено трехуровневое математическое моделирование процесса свободно­го петлеобразования как части операции передачи, в целом этой опера­ции и ее сочетания со стадиями черновой и чистовой прокатки. Получен­ная обширная информация позволила создать пакет новых технологиче­ских решений и реализовать способ на стане 2500 ОАО «ММК» с годовым экономическим эффектом в сумме 1 млн.руб. (в ценах 1989 г.).

Разработаны теоретические и технологические аспекты новой системо­образующей связи на основе принципа сочетания вращательного и посту­пательного движения на промежуточном участке полосы. Решены вопросы применения этого процесса для совмещения непрерывного литья и прокат­ки в условиях тонкослябового литейно-прокатного агрегата с реверсивным станом типа Стеккеля [17]. Создана комплексная математическая модель исследования и проектирования совмещенной технологической линии. Для такой линии характерны сверхкомпактность и соответственно пониженные капитальные затраты, сокращение расхода тепла и потерь металла в об- резь, возможность получения особо крупных рулонов, а также продолжение непрерывной обработки. Имеются позитивные контакты по этой проблеме с известной немецкой фирмой «Шлеманн-Зимаг». Спроектирована и выпол­нена в масштабе 1:10 опытная установка передаточного модуля «смосвок» для исследования различных режимов работы и их совершенствования. Ведется патентование в странах Западной Европы, США и Японии.

Кафедра уделяет большое внимание проблеме автоматизированного проектирования технологических процессов. Опираясь на известную из тео рии единую схему проектирования на любом иерархическом уровне и апро бированные методики, синтезировали информационную систему как щенный алгоритм автоматизированного проектирования режимов ⁿP^oK*L_H (доценты, к-т.н. М.И. Румянцев и Б.Я.. Омельченко). Алгоритм реализо^ в ряде пакетов программ, вошедших в состав прикладного ^пР^оГ^^М_сдПР обеспечения учебно-исследовательской САПР кафедры ОМД (_й(1ету' ОМД). Оно постоянно реализуется в учебном процессе при выполнен дентами лабораторных и практических занятий, КНИР, курсовом и ном*проектирований, а также при проведении занятий'со слушателями kvd- ⁼ сов повышения квалификации. >•

УИ САПР ОМД представляет также Интерес для промышленности. Так, пакет программ ColdRoH'6bm использован для выполнения анализа вариантов компоновки основного оборудования строящегося цеха >№Лод- нокатаного листа со станом 2000 ОАО «ММК», для совершенствования действующих и разработки новых режимов Прокатки лент на непрерывных станах 400 цеха ленты холодной прокатки ОАО «Магнитогорский калибро­вочный завод». Пакет HotStrit'использовали дЛя выбора варианта рекон­струкции ШСГП 2500 ОАО «ММК» с целью перевода егб 'на прокатку Л’иТых слябов толщиной до 250 мм, дЛя оценки возможности расширения мароч-/ ного сортамента'lilCflr 2000 ОАО «ММК»,' а также для оценки технических’ предложений по литейно-прокатному аУрёГаТу для ОАО «АлаПаевский. металлургический аавод».-⁰

Значимость научно-исследовательской деятельности кафедры обуслов­лена большим объемом и широкой географией выполненных хоздоговорных работ, ориентацией крупных исследований .на проблемы реконструкции и развития Магнитогорского металлургического комбината в соответствии с правительственными Постановлениями й международным сотрудничест­вом. Основные научйые направления связаны с государственными научно- техническими программами'— «Металл», ’«Новые ресурсосберегающие ме­таллургические технологии» и др. Кафедра успешно использует новую фор­му получения финансирования через конкурсы Грантов."^Сй^ём&тйчески члены кафедры выигрывают гранты в области фундаментальных проблем металлургии в Московском институте стали и сплавов, в области фундамен­тальных проблем машиностроения в Московском государственном Техниче­ском университете им. Н.Э. Баумана и др.

Кафедра постоянно развивает международное сотрудничество: Практи­чески весь коллектив кафедры принимает участие в ‘ Международных koh^j фессах прокатчиков. Проф. В.М. Салганик, проф. О.Н. Тулупов,’ доцент AM. Лесин выступают с докладами на международных симпозиумах и кон­ференциях в Англии, Польше, Японии.

В успешном развитии и достижениях кафедры огромную роль играет поддержка видных производственников — руководителей ОАО «ММК» В.Ф. Рашнйкова, А.А Морозова, директора ОАО «МКЗ» Е.В. Карпова, дирек­тора ОАО «МММЗ» Б.А. Дубровского. Также важное значение имеет тесное сотрудничество с коллегами из Московского института стали и сплавов, Мос­ковского государственного технического университета им. Н.Э. Баумана, Южно-Уральского, Екатеринбургского, Липецкого, Череповецкого государст­венных технических университетов.

Активная и многообразная деятельность кафедры, постоянный приток талантливой молодежи в ряды аспирантов и преподавателей, успехи, достигнутые студентами в учебе и научной работе, позволяют с уверенно­стью и оптимизмом смотреть в будущее.

Библиографический список