Череповецкий государственный университет, Череповец, Россия

Н. Л. Болобанова, зав. кафедрой металлургии, машиностроения и технологического оборудования, докт. техн. наук, доцент, эл. почта: nlbolobanova@chsu.ru

Московский политехнический университет, Москва, Россия
Р. Л. Шаталов, профессор кафедры обработки материалов давлением и аддитивных технологий, докт. техн. наук, профессор, эл. почта: mmomd@mail.ru

Московский политехнический университет, Москва, Россия¹ ; ООО «Северсталь-Проект», Череповец, Россия²
М. А. Болобанов, аспирант кафедры обработки материалов давлением и аддитивных технологий¹, специалист первой категории³, эл. почта: ma.bolobanov@severstal.com

Представлены результаты численного моделирования процесса переменного бокового обжатия полос в вертикальной клети черновой группы широкополосного стана горячей прокатки, выполненного в рамках разработки инженерной методики расчета деформационных режимов, направленных на сокращение величины отрезки концевых участков и повышение выхода годного металла. Моделирование выполнено в программном комплексе DeForm-3D на основе метода конечных элементов для сляба сечением 1290×250 мм. Адекватность модели подтверждена сравнением профиля ширины виртуального подката после клети № 5 с данными промышленных измерений. Численное моделирование подтвердило эффективность технологии переменного бокового обжатия для минимизации геометрических отклонений на концевых участках подката в черновой группе широкополосного стана горячей прокатки. Наилучшие результаты показал режим с увеличенной длиной и величиной компенсирующего развода вертикальных валков. При прокатке полос из сляба сечением 1290×250 мм в клети № 5 непрерывного широкополосного стана определены рациональные параметры переменного бокового обжатия: увеличение раствора вертикальных валков на 15–20 % относительно номинального значения на протяженных участках в начале и конце полосы. Разработанный деформационный режим позволяет снизить заужение переднего участка до 7 мм и минимизировать до 114,6 мм образование продольных выступов («усов») на заднем участке проката. На основе выявленных закономерностей предложены практические рекомендации по настройке режимов переменного обжатия для сокращения величины отрезки начала и конца полосы и повышения выхода годного металла. Полученные результаты представляют практическую основу для внедрения технологии переменного бокового обжатия с целью повышения эффективности производства.

1. Салганик В. М., Песин А. М., Пустовойтов Д. О. Разработка эффективной схемы черновой прокатки низколегированных сталей // Сталь. 2008. № 9. С. 50–53.
2. Тимошенко Л. В., Логак О. Н., Мазур В. Л. Современный способ уменьшения концевой обрези раскатов на широкополосных станах горячей прокатки // Бюллетень Черметинформация. 1989. № 3. С. 33–45.
3. Коновалов Ю. В. Справочник прокатчика. Справочное издание в 2 книгах. Книга 1. Производство горячекатаных листов и полос. – М. : Теплотехник, 2008. – 640 с.
4. Медведев Г. А., Лебедев С. А., Шурыгин В. И. Определение параметров прокатки и настройки вертикальных валков НШС горячей прокатки // Труды первого конгресса прокатчиков. – М. : ОАО «Черметинформация», 1996. – С. 113–116.
5. Шитов М. В. Изменения ширины сляба валками: область применения и направления развития // Калибровочное бюро. 2014. № 3. C. 91–111.
6. Черкашин В. И., Мазур И. П. Исследование формы изменения головы полосы в черновой группе клетей стана горячей прокатки // Материалы IV Международной научно-практической конференции молодых ученых и студентов «Металлургия XXI столетия глазами молодых». – Донецк : Донецкий национальный технический университет. Отв. ред. Кочура В. В., 2018. – С. 211–214.
7. Поляков А. В., Шатшу Нетшутзим Р., Мазур И. П. Влияния технологических параметров прокатки в универсальных клетях на процесс смещения металла от кромок к продольной оси раската. Сообщение 1. Технологические параметры // Черные металлы. 2020. № 8. С. 20–24.
8. Поляков А. В., Шатшу Нетшутзим Р., Мазур И. П. Влияния технологических параметров прокатки в универсальных клетях на процесс смещения металла от кромок к продольной оси раската. Сообщение 2. Критическая точка // Черные металлы. 2020. № 9. С. 45–48.
9. Николаев В. А., Васильев А. А. Варианты реконструкции станов для горячей прокатки полос // Производство проката. 2012. № 6. С. 2–9.
10. Бельский С. М., Шопин И. И., Мазур И. П., Дагман М. А. Прикромочное утонение полос электротехнической анизотропной стали при прокатке на НШПС ГП 2000 ПАО «НЛМК» // Черные металлы. 2022. № 6. С. 15–19.
11. Belskiy S. M., Shopin I. I. Local thickenings and thinnings of hot rolled strips // Materials Science Forum. 2022. Vol. 1052. P. 340–345.
12. Belskiy S. M., Shopin I. I., Safronov A. A. Improving efficiency of rolling production by predicting negative technological events // Defect and Diffusion Forum. 2021. Vol. 410. P. 96–101.
13. Belskiy S. M., Shopin I. I., Shkarin A. N. On adequacy of parameters of strip cross-section profile. Part 2. Local thickenings and thinnings // Izvestiya Ferrous Metallurgy. 2021. Vol. 64 (3). P. 171–177.
14. Bel ’skii S. M., Shopin I. I., Shkarin A. N. On adequacy of parameters of strip cross-section profile. Part 1. Predictive interval // Izvestiya Ferrous Metallurgy. 2021. Vol. 64 (1). P. 7–13.
15. Бельский С. М., Пименов В. А., Шкарин А. Н. Оценка фактической формы контура профиля поперечного сечения горячекатаного подката. Сообщение 2. Классификатор профилей // Черные металлы. 2020. № 12. С. 33-37.
16. Shkarin A. N., Bel’skii S. M., Pimenov V. A. Influence of the cross-sectional shape of hot semifinished rolled products on the formation of the plot of specific tension in cold-rolled strips // Metallurgist. 2020. Vol. 64, Iss. 7-8. P. 699–708.
17. Belskiy S. M., Pimenov V. A., Shkarin A. N. Mathematical model for evaluating the actual form of the profile’s contour of the hot-rolled strip’s cross section // Journal of Chemical Technology and Metallurgy. 2020. Vol. 56, Iss. 1. P. 214–220.
18. Шаталов Р. Л. Исследование условий деформирования металла на стадиях прокатки «жестких» и «мягких» концов полосы // Производство проката. 2011. № 8. С. 14-17.
19. Шаталов Р. Л., Куликов М. А. Влияние внешних частей полосы на деформационные и силовые параметры при тонколистовой прокатке // Металлург. 2020. № 7. С. 77–84.

20. Шаталов Р. Л., Максимов Е. А. Развитие и применение теории жестких концов при тонколистовой прокатке // Металлург. 2020. № 10. С. 48–53.
21. Шаталов Р. Л., Колесников А. Г., Алдунин А. В., Мунтин А. В. Управление качеством полос и листов при горячей прокатке: монография. – М. : Издательство МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2023. – 277 с.
22. Карамышев А. П., Некрасов И. И., Паршин В. С., Федулов А. А., Пугин А. И. Моделирование процессов обработки металлов давлением в DEFORM-3D с целью рационального построения технологических процессов // Металлург. 2012. № 2. С. 53–55.
23. Pesin A., Pustovoytov D. Finite element modeling of influence of roll form of vertical scale breaker on decreased formation of surface defects during roughing hot rolling // Key Engineering Materials. 2016. Vol. 685. No. 2. P. 181–185.
24. Болобанова Н. Л., Гарбер Э. А. Численное моделирование процесса деформации сляба с разной величиной обжатия в вертикальных валках черновой группы стана 2000 // Черная металлургия. Бюллетень научно-технической и экономической информации. 2021. № 6. С. 675–681.
25. Болобанова Н. Л., Гарбер Э. А. Исследование и моделирование процесса деформации сляба в черновой группе стана 2000 // Металлург. 2021. № 5. С. 71–75.