ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ Том 28 № 1 2026 207 ОБОРУДОВАНИЕ. ИНСТРУМЕНТЫ Совершенствование методики расчета температурных напряжений в рабочих валках при нестационарном тепловом режиме стана горячей прокатки Иван Поспелов 1, a, *, Юлия Бабайлова 2, b, Вадим Румянцев 1, c, Марина Мащенко 1, d 1 Череповецкий государственный университет, пр. Луначарского, 5, г. Череповец, 162600, Россия 2 ПАО «Северсталь», ул. Мира, 30, г. Череповец, 162608, Россия a https://orcid.org/0009-0000-5974-5718, idpospelov@chsu.ru; b https://orcid.org/0009-0003-6718-6700, iuf.babailova@severstal.com; c https://orcid.org/0009-0004-0724-8727, vvrumiantcev@chsu.ru; d https://orcid.org/0009-0008-4391-2700, mamashchenko@chsu.ru Обработка металлов (технология • оборудование • инструменты). 2026 Том 28 № 1 с. 207–219 ISSN: 1994-6309 (print) / 2541-819X (online) DOI: 10.17212/1994-6309-2026-28.1-207-219 Обработка металлов (технология • оборудование • инструменты) Сайт журнала: http://journals.nstu.ru/obrabotka_metallov Введение Рабочие валки четырехвалковых клетей «кварто» тонколистовых станов работают в условиях сложного напряженного состояния, выИНФОРМАЦИЯ О СТАТЬЕ УДК 621.771.016.3:536.24 История статьи: Поступила: 14 августа 2025 Рецензирование: 11 ноября 2025 Принята к печати: 14 февраля 2026 Доступно онлайн: 15 марта 2026 Ключевые слова: Температурные напряжения Нестационарный тепловой режим Рабочий валок Горячая прокатка Непрерывный широкополосный стан Благодарности Часть исследований выполнены в условиях ПАО «Северсталь». АННОТАЦИЯ Введение. Значительное повышение производительности и интенсификация технологического процесса требуют учета температурного режима работы валков станов горячей прокатки. В этой связи расчет температурных напряжений приобретает особое значение для выбора оптимальных конструктивных параметров и технологических режимов при эксплуатации валков современных станов. Предмет. Решение задачи расчета температурных напряжений, возникающих в рабочих валках станов горячей прокатки, возможно на основе совершенствования существующей математической модели для станов холодной прокатки, основанной на аналитическом решении дифференциального уравнения теплопроводности, учитывая, что их температурное поле осесимметрично. Особенность аналитического решения состоит в том, что заранее задать график изменения поверхностной температуры валков не представляется возможным, поскольку она является сложной функцией режимов прокатки. Заранее предполагают известным лишь вид графика функции, который задают в форме непрерывной ломаной линии. В данной работе рассматривается усовершенствованная модель, построенная на основе численно-аналитического решения задачи о температурном режиме рабочих валков. Цель работы. Разработка усовершенствованной методики расчета температурных напряжений в рабочих валках при нестационарном тепловом режиме, характерном для непрерывных чистовых групп станов горячей прокатки, для оценки их контактно-усталостной прочности. Материал и методика исследований. Исследование построено на основе указанной усовершенствованной численно-аналитической модели и уравнений расчета температурных напряжений для определенного слоя рабочего валка действующего стана горячей прокатки в поперечном сечении с учетом его конструктивных особенностей и физико-механических параметров его материала. Результаты и обсуждение. Показано преимущество усовершенствованной методики расчета температурных напряжений в плане их определения в любой момент времени работы валка. Представлены результаты вычислительного эксперимента в виде расчета эквивалентных напряжений σэкв по классической и усовершенствованной методикам и выполнена сравнительная оценка контактно-усталостной прочности рабочих валков по представленным методикам для реального режима работы чистовой группы действующего стана. С учетом ранее проведенных исследований теплового режима работы чистовой группы стана горячей прокатки 2000 рекомендовано отключение коллекторов охлаждения в моменты пауз между прокатками полос. Для цитирования: Совершенствование методики расчета температурных напряжений в рабочих валках при нестационарном тепловом режиме стана горячей прокатки / И.Д. Поспелов, Ю.Ф. Бабайлова, В.В. Румянцев, М.А. Мащенко // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). – 2026. – Т. 28, № 1. – С. 207–219. – DOI: 10.17212/1994-6309-2026-28.1-207-219. ______ *Адрес для переписки Поспелов Иван Дмитриевич, к.т.н., доцент Череповецкий государственный университет, пр. Луначарского, 5, 162600, г. Череповец, Россия Тел.: +7 963 353-53-71, e-mail: idpospelov@chsu.ru званного совместным действием контактных и тепловых нагрузок. В исследовании и расчетах валков чистовой группы непрерывного широкополосного стана горячей прокатки [1] показано решающее влияние на их прочность и стойкость нормальных контактных напряжений, зачастую достигающих предельных допустимых значений контактной прочности. Однако на современных высокопроизводительных станах горячей и холодной прокатки тепловой режим также
RkJQdWJsaXNoZXIy MTk0ODM1