Череповецкий государственный университет, Череповец, Россия

А. В. Кожевников, заведующий кафедрой электроэнергетики и электротехники, доцент, докт. техн. наук
Д. Л. Шалаевский, доцент кафедры металлургии, машиностроения и технологического оборудования, канд. техн. наук, эл. почта: shal_dmitrij@yandex.ru
Ю. В. Платонов, заведующий лабораторией кафедры электроэнергетики и электротехники
И. А. Кожевникова, заведующая кафедрой металлургии, машиностроения и технологического оборудования, доцент, докт. техн. наук

В работе принимали участие А. С. Смирнов, К. П. Корепина.

Представлены результаты изучения процесса асимметричной прокатки методами математического моделирования, конечно-элементным анализом и в лабораторных условиях. Создание различных условий на верхней и нижней поверхностях раската в очаге деформации выполнено нижними и верхними валками с бочками разных диаметров, которым задали одинаковую угловую скорость относительно осей их вращения. Получены аналитические формулы, определяющие энергосиловые и структурные параметры асимметричного очага деформации, позволившие установить закономерности влияния условий прокатки на энергосиловые и структурные характеристики асимметричного очага деформации. Установлено, что фактор асимметрии незначительно влияет на энергоэффективность прокатки. Достоверность полученных результатов проверена путем моделирования процесса в программе DEFORM. Проведена опытная прокатка стальных образцов на лабораторном стане 400, имеющем разные диаметры бочек верхнего и нижнего валков, для оценки распределения формы и размеров зерна по высоте сечения готовой полосы. Установлено, что коэффициент асимметрии зерна у поверхности полосы, контактировавшей с бочкой валка, имевшей бόльшую окружную скорость, выше, чем у поверхности полосы, контактировавшей с бочкой валка, имевшего меньшую скорость. Результаты работы могут быть использованы при определении наибольшей допустимой разности диаметров бочек рабочих валков, полученной в результате их перешлифовки, на действующих станах холодной прокатки с учетом активного слоя. 

Исследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда № 23-29-00428, https://rscf.ru/project/23-29-00428/.

1. Бельский С. М. Методика оценки уменьшения неравномерности вытяжек по ширине прокатываемой полосы при скоростной асимметрии // Актуальные проблемы гуманитарных и естественных наук. 2015. № 9-1. С. 37–43.
2. Piesin A. M., Salganik V. M., Dyja H., Chikishev D. N. et al. Asymmetric rolling: Theory and technology // Hutnik Wiadomości Hutnicze. R LXXIX. 2012. No. 5. P. 358–362.
3. Чебыкин М. П. Моделирование несимметричной прокатки. Несимметричная прокатка со смещенным верхним рабочим валком по радиусу относительно нижнего рабочего валка // Бюллетень научно-технической и экономической информации «Черная металлургия». 2016. № 3. С. 77–81.
4. Ашкеев Ж. А., Андреященко В. А., Буканов Ж. У. Исследование процесса несимметричной прокатки заготовок // Вестник ПНИПУ. Механика. 2020. № 4. С. 28–35.
5. Pustovoytov D., Pesin A., Tandon P. Asymmetric (hot, warm, cold, cryo) rolling of light alloys: A review // Metals. 2021. Vol. 11. 956.
6. Lapovok R., Orlov D., Timokhina I. B., Pougis A. et al. Asymmetric rolling of interstitial-free steel using one idle roll // Metallurgical and materials transactions A. 2012. Vol. 43a. P. 1328–1340.
7. Vincze G., Pereira A. B., Lopes D. A. F., Yánez J. M. V. et al. Study on asymmetric rolling process applied to aluminum alloy sheets // Machines. 2022. Vol. 10. P. 641. DOI: 10.3390/machines10080641
8. Vincze G., Simões F., Butuc M. Asymmetrical rolling of aluminum alloys and steels: a review // Metals. 2020. Vol. 10, Iss. 9. Р. 1126–1150. DOI: 10.3390/met10091126
9. Kawalek A., Dyja H., Markowski J. Effect of asymmetrical rolling on broadening of the productline of rolled sheets // Metalurgija. 2003. Vol. 42, Iss. 3. P. 207–211.
10. Yan Tao, Qin Na, Zhao Shuo et al. Deformation analysis of asymmetric break-down rolling of hollow steel // World Journal of Engineering. 2017. Vol. 14, Iss. 6. P. 483–488.
11. Tian Yong, Guo Yan-hui, Wang Zhao-dong et al. Analysis of rolling pressure in asymmetrical rolling process by slab method // Journal of Iron and Steel Research International. 2009. Vol. 16, Iss. 4. P. 22–30.

12. Песин А. М., Кавалек А., Шинский П., Пустовойтов Д. О. Использование двух факторов асимметрии при толстолистовой прокатке // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г. И. Носова. 2013. № 4 (44). C. 50, 51.
13. Mavlonov T. A., Akhmedov A., Saidakhmedov R., Bakhadirov K. Simulation modelling of cold rolled metal strip by asymmetric technology // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. IOP Publishing, 2020. Vol. 883. № 1. Р. 012194–012199. DOI: 10.1088/1757-899X/883/1/012194
14. Песин А. М., Пустовойтов Д. О., Бирюкова О. Д., Кожемякина А. Е. Асимметричная прокатка листов и лент: история и перспективы развития // Вестник ЮУрГУ. Серия «Металлургия». 2020. Т. 20. № 3. С. 81–96.
15. Песин А. М., Пустовойтов Д. О., Песин И. А., Кожемякина А. Е. и др. Разработка технологических схем асимметричной прокатки алюминиевых лент, обладающих повышенной прочностью и пластичностью // Теория и технология металлургического производства. 2022. № 2 (41). С. 32–40.
16. Garber E. A., Shadrunova I. A., Yusupov V. S., Traino A. I. Analysis of a deformation zone and the refined calculation of the forces for cold rolling of strips thinner than 0,5 mm in a continuous mill // Russian Metallurgy (Metally). 2002. № 4. P. 340–345.
17. EN 10016-1:1995. Non-alloy steel rods for drawing and/or cold rolling. General requirements.
18. Грудев А. П. Теория прокатки. — М. : Металлургия, 1988. — 240 с.
19. Кожевников А. В., Скрипаленко М. М., Кожевникова И. А., Скрипаленко М. Н. и др. Оценка параметров очага деформации при симметричной и асимметричной холодной прокатке полосы с помощью компьютерного моделирования // Технология металлов. 2022. № 12. С. 43–51.
20. Кожевников А. В., Скрипаленко М. М., Рогачев С. О., Корепина К. П. и др. Исследование влияния симметричной и асимметричной холодной прокатки на формирование микроструктуры и твердость стальных полос // Металлург. 2023. № 4. С. 38–44.