ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ Том 28 № 1 2026 208 ОБОРУДОВАНИЕ. ИНСТРУМЕНТЫ оказывает непосредственное влияние на стойкость рабочих валков [2–4]. В ряде современных зарубежных публикаций [5–14] представлены исследования температурных напряжений, возникающих в рабочих валках при горячей прокатке. Большинство результатов, полученных в работах, основано на методах статистического, аналитического или численного моделирования с помощью ЭВМ [5–9], а также на экспериментах в лаборатории или на действующих станах горячей прокатки [10–14]. Использование вариантов таких исследований направлено на решение отдельных задач в рамках статической компьютерной модели без указания закономерностей физического моделирования или условий работы стана определенной конструкции, что исключает их универсальность в применении к совершенствованию существующих фундаментальных физико-математических моделей [15–17]. Анализ работы [15], посвященной повышению точности размеров листового проката на основе динамической модели теплового профиля валков, показал, что при существующих скоростях горячей прокатки, как и в случае холодной прокатки [16], распределение температуры относительно оси валка практически симметричное. Материал работ [15–17], основанный на решении дифференциального уравнения теплопроводности и принципе балансного построения модели теплового режима, является универсальным для станов горячей и холодной прокатки различной конструкции и получил практическое применение [2–4]. Однако все расчеты тепловых напряжений в исследованиях [15–17] проводились упрощенно для ряда частных случаев линейного, параболического и логарифмического изменения температуры от поверхности к оси рабочего валка, которые имеют место при определенных стационарных условиях нагрева и охлаждения. Другая отличительная особенность современных станов горячей прокатки заключается в том, что в конструкциях современных валковых систем «кварто» применяются чугунные рабочие валки с разными увеличенными диаметрами и отличными от стальных валков физико-механическими свойствами их материала [18–20], расчет и исследования температурных напряжений для которых ранее по методикам [15–17] не проводились. Механические свойства чугуна ниже, чем у стали, поэтому дополнительные термические напряжения негативно сказываются на долговечности (работоспособности) рабочих валков. Цель работы заключается в разработке 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. Задачами работы являются совершенствование методики расчета температурных напряжений при нестационарном технологическом режиме работы стана горячей прокатки; численно-аналитический расчет и графическое построение функции температурных напряжений для определенного рабочего валка действующего стана горячей прокатки; вычисление температурных напряжений в поверхностном слое валка с учетом особенностей существующего режима охлаждения рабочих валков; сравнительная оценка расчетных значений температурных напряжений и рекомендация по эффективному использованию системы охлаждения рабочих валков на основе данного сравнения. Методика исследований Общая схема горячей прокатки в чистовой группе непрерывного широкополосного стана представлена на рис. 1. В указанную группу клетей поступает предварительно нагретая полоса 1, температура которой в зависимости от марки стали колеблется в диапазоне 950…1100 °С. Температура рабочих 2 и опорных 4 валков системы «кварто» определяется соотношением между интенсивностью их нагрева и охлаждения. Нагрев рабочих валков, а через них и опорных, происходит главным образом от теплового потока, отдаваемого полосой контактным теплообменом с рабочим валком, и в меньшей степени от тепла, выделяемого по длине дуги очага упругопластической деформации lc (рис. 1) при совершении удельных работ прокатки деформации полосы с толщины hj–1 до толщины hj [21–24]. Охлаждение валков осуществляется водой, подаваемой на всю длину бочки рабочего и опорного валков через коллекторы 3.
RkJQdWJsaXNoZXIy MTk0ODM1