Череповецкий государственный университет, Череповец, Россия:

Д. Ю. Ермушин, аспирант кафедры математического и программного обеспечения ЭВМ, эл. почта: diuermushin@chsu.ru

Череповецкий государственный университет, Череповец, Россия¹ ; Институт металлургии и материаловедения им. А. А. Байкова РАН, Москва, Россия²:
Н. Л. Болобанова, доцент кафедры металлургии, машиностроения и технологического оборудования¹, докторант², канд. техн. наук, эл. почта: nlbolobanova@chsu.ru

Рассмотрен вопрос прогнозирования поверхностного деформационного упрочнения бочки опорных валков за кампанию в чистовой группе клетей непрерывного широкополосного стана. При эксплуатации опорных валков с рабочим слоем из стали, содержащей ≥5 % Cr, основным критерием при определении величины съема во время перешлифовки становится требование по удалению наклепа бочки. Величина поверхностного деформационного упрочнения бочки опорных валков определяет параметры перешлифовки, возможность достижения высокой наработки валка и увеличения объема прокатной кампании. Представлены результаты численного моделирования напряженно-деформированного состояния бочки опорного валка методом конечных элементов в зависимости от интенсивности работы валка за кампанию в клети непрерывного широкополосного стана горячей прокатки (НШСГП). Установлена зависимость, позволяющая прогнозировать поверхностное деформационное упрочнение бочки опорного валка с учетом длины прокатанной полосы и средней погонной нагрузки в межвалковом контакте по клетям стана. Представлены результаты промышленного эксперимента по измерению упрочнения бочек валков по клетям чистовой группы НШСГП 2000 ПАО «Северсталь». Получено соответствие результатов численного и промышленного экспериментов. Установленную зависимость определения величины приращения твердости бочек опорных валков по клетям чистовой группы стана 2000 за прокатную кампанию предложено использовать в программном инструменте в формате онлайн-приложения, позволяющего оперативно обрабатывать информацию об эксплуатации опорных валков чистовой группы за выбранный период и выдавать результаты обработки на участок подготовки валков производства плоского проката листопрокатного цеха № 2 ПАО «Северсталь».

1. Иводитов В. А., Трайно А. И., Вольшонок И. З., Русаков А. Д. Современные методы повышения эффективности листопрокатного производства : монография. — М. : Изд. дом МИСиС, 2013. — 288 с.
2. Гостев К. А. Оптимизация прокатных валков в целях снижения совокупной стоимости владения // Сталь. 2021. № 10. С. 19–24.
3. Скорохватов Н. Б., Глухов В. В., Смирнов В. С., Гостев К. А., Тахаутдинов Р. С., Лебедев С. А., Носов В. Л., Боровков И. В., Фиркович А. Ф. Опыт эксплуатации современных прокатных валков в условиях ОАО «Северсталь», ОАО ММК и ОАО НЛМК // Сталь. 2004. № 1. С. 40–43.
4. Соколов П. Б. Эксплуатация прокатных валков ОАО «Уралмашзавод» с содержанием хрома 3–5 % // Сталь. 2014. № 1. С. 35–37.
5. Полухин П. И., Железнов Ю. Д.. Полухин В. П. Тонколистовая прокатка и служба валков. — М. : Металлургия, 1967. — 388 с.
6. Третьяков А. В., Гарбер Э. А., Давлетбаев Г. Г. Расчет и исследование прокатных валков. — М. : Металлургия, 1976. — 256 с.
7. Полухин В. П., Николаев В. А., Тылкин М. А., Шульман П. Т., Масол В. А., Ефименко С. П., Дунаевский В. И., Вальчук Г. И., Белкин М. Я., Венжега А. С. Надежность и долговечность валков холодной прокатки. — М. : Металлургия, 1976. — 448 с.
8. Kozhevnikov А. V., Kozhevnikova I. A., Bolobanova N. L., Antonov P. V., Anisimov D. A. Improvement of operational efficiency of cold rolling mill work rolls // Journal of Chemical Technology and Metallurgy. 2019. № 6 (54). P. 1298–1304.
9. Kozhevnikova I. A., Bolobanova N. L., Antonov P. V., Zhilenko S. V., Kozhevnikov A. V. Development and industrial testing of advanced rolling conditions at 4-stand mill 2100 of PAO Severstal // IOP Conf. Series : Materials Science and Engineering. 2020. Vol. 718. 012008.
10. Мунтин А. В., Севидов А. Е., Тихонов С. М., Ионов С. М., Зиновьев А. В., Лбышкина Т. А. Анализ особенностей износа рабочих валков чистовой группы клетей в условиях стана 1950 ЛПК АО «ВМЗ» // Металлург. 2021. № 3. С. 57–62.
11. Салганик В. М., Полецков П. П., Кухта Ю. Б. Алгоритмы и программный продукт «Профиль 2500» для прогнозирования и оценки профиля, плоскостности горячекатаных полос и состояния опорных валков стана 2500 горячей прокатки // Известия вузов. Черная металлургия. 2008. № 7. С. 50–54.
12. Борисов В. И., Голубьев В. В. Исследование износа листовых валков валковых систем кварто станов горячей прокатки // Вестник МГТУ им. Н. Э. Баумана. Серия Машиностроение. 2005. № 4. С. 49–62.
13. Николаев В. А. Профилирование и износостойкость листовых валков. — Киев : Техника, 1992. — 158 с.
14. Болобанова Н. Л., Гарбер Э. А., Юсупов В. С. Развитие методов профилирования валков листопрокатного производства // Сталь. 2022. №. 11. С. 18–23.
15. Дерябин Н. С., Никитина Н. В., Григоренко А. С., Шакиров А. А. Исследование влияния износа рабочих валков широкополосного стана горячей прокатки и их теплового профиля на поперечную и продольную разнотолщинность полос // Черная металлургия. Бюллетень научно-технической и экономической информации. 2020. Т. 76. № 9. С. 931–936.
16. Гостев К. Современные валки на станах 2000 Череповецкого и Магнитогорского металлургических комбинатов // Металлург. 2008. № 9. С. 52–55.
17. Хайстеркам П., Шнайдер З., Джи В. Расширяя пределы возможностей материалов опорных валков // Сталь. 2019. № 11. С. 26–33.
18. Qin X., Sun D., Xie L., Wu Q. Hardening mechanism of Cr5 backup roll material induced by rolling contact fatigue // Materials Science and Engineering. 2014. Vol. 600. P. 195–199.
19. Qin X., Ren J., Li F., Wang T., Xie L., Wu Q., Zhao X. Degradation of Cr5 backup roll material under rolling contact fatigue // Materials Express. 2016. Vol. 6. No. 4. P. 357–362.
20. Fu H., Rivera-Díaz-del-Castillo E. J. Approaches to model structural and contact fatigue // Encyclopedia of Materials: Metals and Alloys. 2022. Vol. 4. P. 576–588.
21. Yin H., Wu Y., Liu D., Zhang P., Zhang G., Fu H. Rolling contact fatigue-related microstructural alterations in bearing steels: A brief review // Metals. 2022. Vol. 12, Iss. 6. P. 910.
22. Блюменштейн В. Ю. МКЭ-моделирование и расчеты пластических свойств упрочняемого металла в процессах ППД // Материалы IX Международной научно-практической конференции «Инновации в машиностроении». — Барнаул : Алтайский государственный технический университет им. И. И. Ползунова, 2018. С. 478–485.
23. Голенков В. А., Радченко С. Ю., Дорохов Д. О., Короткий Г. П. Научные основы упрочнения комплексным локальным деформированием : монография. — Москва : Машиностроение; Орел : Госуниверситет – УНПК, 2013. — 122 с.
24. Фокин В. Г. Моделирование МКЭ термопластического упрочнения цилиндрической поверхности отверстия дискам // Материалы Международной научно-технической конференции «Проблемы и перспективы развития двигателестроения». — Самара : Самарский национальный исследовательский университет имени академика С. П. Королева. 2018. С. 37, 38.

25. Kowalik M., Trzepieciński T., Kukiełka L., Paszta P., Maciąg P., Legutko S. Experimental and numerical analysis of the depth of the strengthened layer on shafts resulting from roller burnishing with roller braking moment // Materials. 2021. Vol. 14, Iss. 19. P. 5844.
26. Bilalov D. A., Sokovikov M. A., Bayandin Yu. V., Chudinov V. V., Oborin V. A., Naimark O. B. Numerical simulation of plastic strain localization and failure mode transition in metals under dynamic loading // Structural Integrity Procedia. 2016. Vol. 2. P. 1951–1958.
27. Skoczylas A., Zaleski K., Matuszak J., Ciecieląg K., Zaleski R., Gorgol M. Influence of slide burnishing parameters on the surface layer properties of stainless steel and mean positron lifetime // Materials. 2022. Vol. 15, Iss. 22. P. 8131.
28. Богомолов Ю. С., Дель Г. Д., Седоков Л. М. Зависимость между твердостью и напряжением деформируемого тела // Известия Томского политехнического института им. С. М. Кирова. 1966. Т. 147. С. 14–17.