ФГБОУ ВПО «Сибирский государственный индустриальный университет»:

В. Н. Перетятько, e-mail: kafkshp@sibsiu.ru

АО «ЕВРАЗ Объединенный Западно-Сибирский металлургический комбинат», Новокузнецк, Россия:
С. В. Сметанин, e-mail: sergey.smetanin@evraz.com

В материалах статьи приведены результаты научно-практической работы по исследованию и оптимизации процесса горячей прокатки рельсового профиля в предчистовых и чистовых четырехвалковых разрезных калибрах. Как известно, при прокатке в четырехвалковых рельсовых калибрах со стороны вертикальных роликов, формирующих подошву и головку профиля, действуют различные усилия прокатки, что приводит к осевому смещению валков, а также неблагоприятно сказывается на стабильности прокатываемого профиля, с точки зрения позиционирования горизонтальных валков Это сопровождается дополнительными настройками калибра и неэффективным использованием мощности привода клети, которая расходуется на деформацию опорных узлов горизонтальных валков по направлению, соответствующему большему деформирующему усилию. Исследуемые четырехвалковые калибры имеют горизонтальные приводные валки, а вертикальные валки являются неприводными. В качестве объекта исследования был выбран один из самых сложных рельсовых профилей, который является асимметричным не только в вертикальной, но и в горизонтальной плоскостях – это трамвайный желобчатый рельс. На этапе исследования различных схем прокатки в четырехвалковых калибрах были определены факторы и уровни их варьирования с целью определения их влияния на получение требуемого профиля с использованием метода планирования многофакторного эксперимента. Выполнение исследования на этапе планирования эксперимента проводили с помощью компьютерного математического моделирования в соответствии с основами механики сплошных сред. По разработанным схемам деформации были получены математические зависимости смещаемых объемов металла от усилий прокатки в горизонтальной плоскости под действием обжатия вертикальными роликами. По итогам компьютерного моделирования в технологических схемах, в которых были получены оптимальные результаты, были реализованы опытно-промышленные процессы прокатки, в результате которых были получены действительные усилия прокатки. Установлена хорошая сходимость результатов компьютерного моделирования и промышленных экспериментов. По полученным данным была разработана математическая модель, которая позволяет получить энергоэффективную технологию прокатки асимметричных рельсовых профилей.

1. Зайков М. А., Полухин В. П., Зайков А. М., Смирнов Л. Н. Процесс прокатки. — М. : МИСИС, 2004. — 640 с.
2. Павлов В. В., Дорофеев В. В., Пятайкин Е. М., Ерастов В. В. Разработка прогрессивных калибровок и технологий прокатки на станах Новокузнецкого металлургического комбината. — Новосибирск : Наука, 2006. — 224 с.
3. Перетятько В. Н., Сметанин С. В., Волков К. Н. Исследование напряженно-деформированного состояния металла при прокатке трамвайных рельсов в универсальном четырехвалковом калибре // Сталь. 2014. № 7. С. 36–39.
4. Перетятько В. Н., Сметанин С. В. Энергоэффективная технология прокатки металла в четырехвалковых разрезных калибрах // Производство проката. 2015. № 7. С. 20–27.
5. Полухин П. И., Грдина Ю. В. Прокатка и термическая обработка рельсов. — М. : Металлургиздат, 1963. — 510 с.
6. А.с. 1776469 СССР. Трехвалковый калибр для прокатки трамвайных рельсов / В. В. Дорофеев, И. А. Шарапов, Е. Л. Кравченко // Открытия. Изобретения. 1992. № 43. –19 с.
7. Перетятько В. Н., Сметанин С. В., Волков К. В. Исследование напряженно-деформированного состояния металла при прокатке в четырехвалковых разрезных калибрах // Улучшение качества и условий эксплуатации рельсов и рельсовых скреплений : сб. науч. докл. по материалам юбилейного 130-го заседания НП «Рельсовая комиссия» (7–9 октября 2014 г., г. Новокузнецк). — Санкт-Петербург, 2015. С. 211–220.
8. Новик Ф. С., Арсов Я. Б. Оптимизация процессов технологии металлов методами планирования экспериментов. — М. : Машиностроение, 1980. — 303 с.
9. Бродский В. З. Введение в факторное планирование эксперимента. — М. : Наука, 1976. — 223 с.
10. Xu D., Zhu M. Y., Tang Z. Y. et al. Determination of the Dynamic Recrystallization Kinetics Model for SCM435 Steel // J. of Wuhan University of Technology Materials Science Edition. 2013. Vol. 28 (4). P. 819–824.
11. Guerrero M. A., Belzunce J., Betegón M. C., Jorge J., Vigil F. Hot rolling process simulation. Application to UIC-60 rail rolling // Proceedings of the 4^th IASME/WSEAS International Conference on Continuum Mechanics (CM’09). 2015. Р. 213–218.
12. Ueda M., Yamamoto T., Sato T. Development of long life rail support freight railways in the world // Ferrum Bulletin of the Iron and Steel Institute of Japan. 2012. № 6. C. 380–385.
13. Wilson J., Tian G., Mukriz I., Almond D. PEC thermography for imaging multiple cracks from rolling contact fatigue // NDT & E International. October 2011. Vol. 44. Issue 6. P. 505–512.