ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ Том 28 № 1 2026 212 ОБОРУДОВАНИЕ. ИНСТРУМЕНТЫ Расчет контактных и окружных напряжений, действующих на внешней поверхности валка, проводили по методикам [1, 23], а температуру во внутренних слоях определяли по материалу работы [27]. Исследования температурных напряжений по существующей упрощенной и усовершенствованной методикам, а также их влияние на стойкость проводили для нижнего рабочего валка наиболее нагруженной клети № 10 [26] чистовой группы широкополосного стана 2000 ПАО «Северсталь» при прокатке полосы из высокопрочной стали 30ХГСА с частным обжатием ε = 21,3 % при температуре полосы t = 834 °С. Технологические параметры и физико-механические свойства указанного валка представлены в табл. 1. Графическое изменение температуры на поверхности указанного валка, фиксируемое автоматизированной системой управления непрерывным станом горячей прокатки, представлено на рис. 3. Результаты и их обсуждение В качестве примера применения классической методики [3], успешно используемой в современной технологической практике станов горячей и холодной прокатки [2, 4], для определения температурных напряжений по формулам (5) и (6) в табл. 2 представлены расчетные значения t1, t2, σt2 = σt2 и σt1 = σz1 для значений безразмерных радиусов ρ = 1,0 и ρ = 0,25 в случае паузы между прокатками двух полос в момент времени τi–1 = τ3 = 720 с (рис. 3). Для подтверждения результатов расчетов в табл. 2 получим выражения для определения напряжений σt2 = σt2 и σt1 = σz1 в любой момент времени τn. Из записи формулы (11) видно, что порядок расчета температурных напряжений σri и σti такой же, как и для температурных полей по формулам (5) и (6) из работы [17]. Следует заметить, что согласно (4) радиальные напряжения σri при ρ = 1 и ρ = r/R (рис. 1) равны нулю, поэтому дальнейшее вычисление вышеуказанных напряжений упрощается и достаточно ограничиться только зависимостью F2(ρ, τ) – функцией температурных напряжений. График такой функции F2(ρ, τ) для различных значений ρ строится при помощи формул (9–19) для рассматриваемого рабочего валка из табл. 1 и представлен на рис. 4. Для проверки достоверности и целесообразности использования графических построений из рис. 4 в усовершенствованной методике и для обоснования опасности случая t2 < t1 (рис. 2) существующего технологического режима охлаждения рабочего валка с точки зрения контактно-усталостной прочности авторы провели вычислительный эксперимент для случая Т а б л и ц а 1 Ta b l e 1 Технологические и физико-механические характеристики рабочего валка Technological and physical-mechanical characteristics of the working roll Материал рабочего валка / Material of the working roll Hi-Cr-чугун / Hi-Cr-cast iron Радиус бочки R, мм / Barrel radius R, mm 400 Начальная температура бочки tнач, °С / Initial barrel temperature tinit, °С 35 Коэффициент температуропроводности a, мм2/с / Thermal diff usivity coeffi cient a, mm2/s 13,050 Модуль упругости Е, МПа / Modulus of elasticity E, MPa 175 000 Коэффициент Пуассона μ / Poisson’s ratio μ 0,28 Коэффициент теплового расширения α, 1/°С / Coeffi cient of thermal expansion α, 1/°С 11,6∙10 –6 Твердость по Шору / Shore hardness 81,3…83,9 Допускаемое эквивалентное напряжение [σэкв], МПа / Permissible equivalent compression stress [σeqv], MPa 813…839
RkJQdWJsaXNoZXIy MTk0ODM1