Совершенствование технологии изготовления, конструкций и условий эксплуатации валков станов холодной прокатки с целью повышения их долговечности тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.02.09, кандидат технических наук Исмагилов, Рамиль Равкатович

• Исмагилов, Рамиль Равкатович
• кандидат технических наук
• 2013

Оглавление диссертации кандидат технических наук Исмагилов, Рамиль Равкатович

Оглавление

Введение

1. СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ ЭКСПЛУАТАЦИОННОЙ СТОЙКОСТИ БАЖОВ СТАНОВ ХОЛОДНОЙ ПРОКАТКИ

1.1. Рабочие валки. Краткий обзор, анализ материалов, технологии изготовления и причин списания

1.1.1. Валки отечественных предприятий и ближнего зарубежья

1.1.2. Валки фирмы JSW (Япония)

1.1.3. Валки фирм «Sheffield» (Англия), «Steinhoff» (Германия) и «Akers» (Франция)

1.1.4. Валки НР10 и НР14 фирмы «Steinhoff» повышенной износостойкости

1.1.5. Валки фирмы «Gontermann-Peipers»

1.1.6. Опытные валки ОАО «Уралмашзавод» с 5% содержанием хрома

1.1.7. Хромирование бочки рабочих валков

1.2. Опорные валки

1.2.1. Валки отечественного производства

1.2.2. Валки фирмы JSW (Япония)

1.2.3. Валки фирмы «WALZENIRLE»

1.2.4. Валки фирмы «Gontermann Peipers»

1.2.5. Валки фирмы «Akers»

1.3. Бандажированные прокатные валки. Краткий анализ конструкций, методов расчета напряженно-деформированного состояния и опыта эксплуатации

1.4. Кразкий обзор методов расчета напряженно-деформированного состояния (НДС) составных валков

1.5. Выводы. Цель диссертации

2. АНАЛИЗ НАПРЯЖЕННОГО СОСТОЯНИЯ РАБОЧИХ И ОПОРНЫХ БАЖОВ ПРИ ПЕРЕГРУЗКАХ И СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МЕТОДИК РАСЧЕТА

2.1. Напряженное состояние валков при холодной прокатке

2.2. Влияние складки на полосе на напряжения в валках клетей кварто станов холодной прокатки

2.2.1. Выбор режима обжатий при прокатке складки тройной толщины

2.3. Построение эпюр нормальных и касательных контактных напряжений для рабочего и опорного валков

2.4. Расчет напряженного состояния рабочего и опорного бандажиро-ванных валков при прокатке складки тройной толщины

2.4.1. Расчет напряженного состояния рабочего валка

2.4.2. Расчет напряженного состояния опорного валка

2.5. Выводы

3. РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ВАЛКОВ ХОЛОДНОЙ ПРОКАТКИ ИЗ СЛИТКОВ ЭШП С СОДЕРЖАНИЕМ ХРОМА 2,53,5%

3.1. Разработка способов изготовления ВХП с использованием ЭШП

3.1.1. Способы изготовления ВХП с использованием ЭШП

3.2. Разработка технологии изготовления валков и слитков ЭШП

3.3. Металлографические исследования образцов опытных валков ЭШП

3.3.1. Изучение свойств литокованых валков из стали марки 9Х2МФ-Ш

3.3.2. Изучение свойств литых валков из стали марки 60Х2СМФ-Ш

3.3.3. Изучение свойств литых валков из стали марки 60ХЗСМФ-Ш

3.3.4. Дефекты изготовления литых валков из слитков ЭШП..85 3.4. Выводы

4. ПРОМЫШЛЕННЫЕ ИСПЫТАНИЯ БАЖОВ, СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ УСЛОВИЙ ИХ ЭКСПЛУАТАЦИИ И КОНСТРУКЦИЙ

4.1. Промышленные испытания валков, изготовленных из слитков ЭШП

4.1.1. Промышленные испытания валков в литокованом и литом исполнениях с содержанием хрома 1,5-2,5%

4.1.2. Промышленные испытания валков с содержанием хрома 2,5-3,5%

4.2. Испытание чугунных рабочих валков на листовом стане холодной прокатки

Библиографический список

119

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Совершенствование технологии изготовления, конструкций и условий эксплуатации валков станов холодной прокатки с целью повышения их долговечности»

Введение

Развитие промышленности требует увеличения производства холоднокатаной листовой стали различного назначения. В условиях конкуренции на рынке сбыта наибольшее влияние уделяется качеству проката и рентабельности производства. Постоянное ужесточение требований к прокатываемому листу, увеличение скорости прокатки и производительности прокатных станов требуют существенного улучшения качества прокатных валков. Как известно, к прокатному валку предъявляются следующие основные требования: высокая прочность и износостойкость, достаточная глубина рабочего слоя, равномерная твердость по длине бочки, обеспечение условий захвата, термостойкость, сопротивление контактным знакопеременным и ударным нагрузкам, минимальные величины остаточных напряжений.

Крупный вклад в решение теоретических и практических задач, посвященных исследованию прокатных валков, внесли П.И. Полухин, В.П. Полу-хин, В.А. Николаев, A.B. Третьяков, М.В. Гедеон, К.Н. Вдовин, В.М. Колокольцев, Ф.Д. Кащенко, А.Ю. Фиркович, JI.C. Белевский, и др.

Валки станов холодной прокатки работают в условиях одновременного действия контактных, изгибающих, остаточных, температурных напряжений и крутящего момента. На стойкость валков большое влияние оказывают контактные напряжения. Под действием переменных контактных нагрузок в поверхностных слоях рабочих валков протекают необратимые физические процессы, которые носят локальный характер. Наряду с упругой деформацией в закаленной стали отмечается и пластическая деформация. Неодинаковая интенсивность деформации по глубине контактной зоны создает концентрацию напряжений внутри наклепанного закаленного слоя. Это приводит к исчерпыванию его пластических свойств. Продолжающееся действие внешних нагрузок способствует усталостному разрушению контактирующих поверхностей.

Дефекты и повреждения валков холодной прокатки связаны с особенностями их изготовления и эксплуатации. Поверхностные дефекты валков

можно разделить на две группы: устраняемые при перешлифовке (порезы, вмятины, хвосты, небольшие навары, мелкая сетка трещин, мелкие выкрашивания и др.) и вызывающие окончательный выход валков из строя (грубые навары, отслоения, отколы, трещины, поломка бочки и шеек и др.).

Навар рабочих валков холодной прокатки является одной из причин их преждевременного списания. Навары образуются вследствие появления перед входом в зев валков складки металла, которая начинает втягиваться в очаг деформации. Сильные навары, полученные при схватывании валков с прокатываемым металлом, вызывают последующие отслоения или глубокое выкрашивание, приводящее к окончательному выходу валка из строя. Следует заметить, что валки отечественного производства по ряду характеристик заметно уступают валкам лучших зарубежных фирм. Одной из причин является отсутствие высокотехнологичного оборудования.

Для повышения стойкости валков и их служебных свойств возможны различные пути:

- применение валковых материалов, обладающих меньшей склонностью к наварам;

- создание новых более износостойких материалов и совершенствование технологии изготовления валков с целью обеспечения большей глубины закаленного слоя и его равномерной твердости;

- применение бандажированных (составных) валков.

Бандажированные валки на станах холодной прокатки используются в качестве опорных, хотя известны случаи применения бандажированных рабочих валков небольших размеров.

Основные достоинства бандажированных валков следующие:

- возможность изготавливать бандаж из особо износостойких материалов, а ось - из высокопрочных сталей, способных выдерживать длительные циклические нагрузки;

- термическая обработка бандажа производится отдельно, что позволяет получить почти одинаковую твердость по всей толщине бандажа и снизить градиент остаточных напряжений, который в сплошном валке большой массы весьма высок;

- посадочная поверхность оси перед сборкой может подвергаться дополнительной обработке с целью ее упрочнения, нанесения покрытий и др. для повышения несущей способности соединения с натягом;

- возможность замены изношенного бандажа при многократном использовании оси.

Изучению и решению некоторых из этих актуальных проблем и посвящена данная работа.

1. СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ ЭКСПЛУАТАЦИОННОЙ СТОЙКОСТИ ВАЛКОВ СТАНОВ ХОЛОДНОЙ ПРОКАТКИ

К рабочим валкам станов холодной прокатки предъявляются следующие основные требования: высокая абразивная и коррозионная стойкость; благоприятная характеристика текстурирования; высокая степень переноса шероховатости на полосу; хорошая шлифуемость валков [1-5].

Для обеспечения высокой надежности в эксплуатации необходима также минимальная восприимчивость рабочего слоя валков к поверхностным повреждениям. Рабочие валки станов холодной прокатки подвергаются частым локальным перегрузкам или нарушениям стабильности прокатки (порывы полос, прохождение через очаг деформации складок полос). При этом закаленный слой валков должен обеспечить безаварийную работу.

Установлено, что разрушение валков после локальной перегрузки связано с глубиной залегания зоны пластического деформирования металла закаленного слоя валка. Испытания валков с разной глубиной закалки подтвердили высокую надежность валков с увеличенной глубиной закаленного слоя [1,2, 4].

Опорные валки принимают на себя основные усилия прокатки. Замена опорных валков после определенной наработки проводится не только из-за износа бочки, но и для ограничения числа циклов нагружения, чтобы избежать образования усталостных трещин. При перешлифовке бочки валка удаляют поверхностный слой, подвергающийся деформационному упрочнению.

1.1. Рабочие валки. Краткий обзор, анализ материалов, технологии изготовления и причин списания

При холодной прокатке используются кованые стальные рабочие валки и, в некоторых случаях, высокохромистый чугун, например, для белой жести. В мировой практике проводятся испытания литых валков из полубыстрорежущих (8егш-Н88) сталей, а также кованых валков из быстрорежущих (Н88) и полубыстрорежущих (Бегт-Б^) сталей.

В табл. 1.1 приведен химический состав материалов рабочих валков станов холодной прокатки применительно к валкам самого распространенного размера с диаметром бочки 500 мм. Общей тенденцией изготовления современных рабочих валков является производство их с повышенным содержанием легирующих элементов [6].

Таблица 1.1

Химический состав рабочих валков холодной прокатки

Фирма, страна Марка Исполнение Химический с Бочка/ял эстав, % ро

С Si Мп Р S Сг Mo Ni W V

ЮУМЗ УЗТМЮУТТ (Россия), НКМЗ (Украина) 9X2 Ковка 0,85 0,95 0,20 0,70 0,25 0,50 <0,0 3 <0,03 1,70 2,10 - - - -

9Х2МФ Ковка 0,85 0,95 0,25 0,45 0,40 0,70 <0 0 25 <0 02 5 1 70 2 10 0 20 0 30 - - 0 03 0 09

8Х2СГФ Ковка 0 70 0 80 0 45 0 85 0 40 0 80 <0 0 25 <0 01 5 1 90 2 50 - <0 5 0 - 0 05 0 25

60Х2СМФ Ковка 0 57 0 65 1 05 1 30 0 20 0 70 <0 0 3 <0 03 1 80 2 10 0 25 0 35 - - 0 10 0 25

ЮУТТ (Россия) 9ХЗМФШ Электрошлаковое литьё 0,80 0,95 0,25 0,65 0,20 0,70 <0,0 25 <0 01 8 2 50 3 50 <0 35 - - <0 3 5

JSW (Япония) МСЗ - ST Ковка 0,80 1,00 SO 7 0 S0 40 2 50 3 50 0 20 0 40

МСЗ-AD Ковка 0 80 1 00 50 7 0 <0 40 2 50 3 50 0 40 0 60 SO 5 0

RTR Ковка 0 80 1 00 S1 0 0 <0 40 3 00 4 00 0 30 0 50 <0 5 0

МС5 Ковка 0 80 1 00 S0 7 0 SO 40 4 50 5 50 0 20 0 40

SUD Ковка 0 80 1 00 S1 0 0 S1 20 2 50 3 50 0 20 0 40

Sheffield (Англия) Ковка 0 77 0 83 0 25 0 80 0 20 0 40 3 00 3 20 0 22 0 72 0 20 0 72

AKERS (Франция) l8Cr5S Ковка 0 83 0 75 0 26 5 11 0 19 0 35

Steinhoff (Германия) DHQ3 Ковка 0,80 0,75 0,40 3,00 0,55

Gontermann Peipers (Германия) ASII100XX Двухслойное чугунное литье 2 50 3 20 0 60 1 20 1 00 1 50 <0 0 8 <0 05 160 20 0 20 3 50 1 00 1 50 08 0 20 0 02 20

2 60 3 60 1 60 2 60 0 15 0 80 <0 0 8 <0 01 2

HCS-C Двухслойное литье из быстрорежущей стали 0 60 1 00 0 80 1 50 0 50 1 00 <0 0 35 <0 03 5 6 50 8 50 2 50 5 00 0 50 1 20 0 40 1 00

2 60 3 60 1 60 2 60 0 15 0 80 < 0 08 <0 01 2

Sheffield (Англия) HiCrAron Двухслойное литье 3 00 3 50 0 50 1 50 0 30 0 90 <0 0 8 <0 2 1 40 1 90 0 30 0 90 4 00 4 50

2 60 3 60 1 60 2 60 0 15 0 80 <0 0 8 <0 01 2

Рассмотрим технические характеристики валков различных предприятий-изготовителей.

1.1.1. Валки отечественных предприятий и ближнего зарубежья

В отечественной практике и на предприятиях ближнего зарубежья используют поверхностно-закаленные кованые валки, которые можно разделить на три основные группы, отличающиеся пределами содержания углерода, качеством и уровнем легирования и механическими свойствами [7].

1. Низколегированные стали (9Х, 9X2, 9ХФ), в состав которых входят 1-2 легирующих элемента (Сг, V) с общим количеством 1,4-2,1%, с относительно высоким содержанием углерода (0,80-0,95%).

2. Стали повышенного легирования (9Х2МФ, 9ХСВФ) для рабочих валков диаметром более 300 мм, в состав которых входят 3-4 легирующих элемента (Сг, V, Мо, 81) общим количеством 2,0-3,4%, с относительно высоким содержанием углерода (0,85-0,95%).

3. Стали повышенного легирования (60Х2СМФ, 7Х2СМФ, 75ХСМФ) того же назначения и с теми же легирующими элементами с общим содержанием углерода (0,57-0,80%).

Несмотря на большое разнообразие типоразмеров валков, в основном соблюдается одна и та же последовательность технологических операций при их изготовлении: выплавка стали, разливка в изложницы и передача слитков в горячем состоянии в кузнечный или прессовый цех, ковка, отжиг, изотермический отжиг или двойная нормализация с высоким отпуском, предварительная механическая обработка, термическое улучшение (закалка и высокий отпуск), механическая обработка под закалку, закалка токами промышленной частоты (ТПЧ), низкий отпуск и проверка твердости для предварительного заключения о пригодности валка, окончательная механическая обработка (шлифование) и проверка твердости.

Термическая обработка в значительной мере определяет качество валков. Однородность структуры поковок обеспечивается отжигом, изотермическим отжигом или двойной нормализацией с высоким отпуском.

В качестве окончательной термической обработки применяют поверхностную непрерывно-последовательную закалку ТПЧ. От технических возможностей закалочных установок зависит глубина активного закаленного слоя при заданной твердости поверхности бочки, которая формируется при низком отпуске в масляных ваннах в пределах 90-102 НБО в зависимости от температуры масла и длительности отпуска.

Статистические данные показывают (табл. 1.2), что с повышением глубины закаленного слоя повышается и стойкость валков за счет снижения показателя повреждаемости поверхности бочки валков.

Анализ причин списания валков отечественного производства при эксплуатации на различных станах показывает, что до 40-50% рабочих валков выходит из строя из-за отслоений, выкрошек, сетки трещин и других повреждений поверхности бочки. На некоторых станах до 50% валков списывается из-за наваров.

Таблица 1.2

Влияние способа закалки на стойкость валков

№ Метод закалки Достигаемая глубина закаленного слоя, мм Относительная стойкость, %

1 ТПЧ с подогревом в однозонном индукторе и спрейерном охлаждении водой (ОАО «МК ОРМЕТО-ЮУМЗ») 10-12 100

2 ТПЧ с подогревом в однозонном индукторе и спрейном охлаждении водовоздушной смесью (ОАО «НКМЗ») 40-50 130

3 ТПЧ в двухзонном индукторе со спрейным охлаждением водой с последующим окунанием валка в емкость с водой (ОАО «УЗТМ») 25 125

Кроме кованых валков, в отечественной практике применяются валки в литокованом и полностью литом исполнениях из слитков электрошлакового переплава. Технология их изготовления и показатели стойкости описаны в гл. 3.

1.1.2. Валки фирмы 18\У (Япония)

Фирма изготавливает кованые рабочие валки, твердость бочки 90-95 НБО на глубину 25-30 мм.

МСЗ-8Т - стандартная марка стали, содержащая 3% Сг и Мо, которая подходит для широкого диапазона станов.

Большая партия таких валков испытана на стане 2500 ОАО «ММК» и показала общее повышение стойкости по сравнению с отечественными валками на 34%. Причем все валки вышли из строя в основном по износу бочки. Данные по их эксплуатации приведены в табл. 1.3 [8].

Таблица 1.3

Сравнительная стойкость валков российского и японского производства

Производитель Причина Стойкость, т Общий съём, Износостойкость,

валков списания, % мм т/мм

износ повреждения

Россия 48 52 58612 17,0 3408

MC3-ST

(Япония) 82 16 78246 21,0 3817

1.1.3. Валки фирм «Sheffield» (Англия), «Steinhoff» (Германия) и «Akers»

(Франция)

Кованые валки фирм Sheffield и Steinhoff по своим техническим характеристикам (химический состав, твердость бочки и глубина закаленного слоя) приближаются к валкам MC3-ST (Япония).

Валки I8Cr5S (Akers) отличаются высоким содержанием хрома (свыше 5%) и высокой твердостью поверхности бочки (97-100 HSD).

На реверсивном двухклетевом стане ОАО «ММК» были испытаны партии рабочих валков этих фирм. При измерениях твердости бочки импортных валков выявлено, что перепад твердости по длине бочки не превышает 0,5HSD (на отечественных валках допускается 4HSD), что обеспечивает высокое качество поверхности листа, повышает износостойкость рабочего слоя. Работа на импортных валках позволила увеличить межперевалочный срок с 130 до 200 км.

Показатели стойкости приведены в табл. 1.4 [8]. Следует отметить, что повышение стойкости показали только валки фирмы «Sheffield» (на 16% по сравнению с отечественными валками). Остальные валки оказались весьма восприимчивыми к глубоким наварам, неустраняемым при перешлифовках. Окончательное списание этих валков происходило из-за повреждения бочки. В результате стойкость валков оказалась значительно ниже ожидаемой. Для оценки экономической целесообразности их применения следует провести дополнительные промышленные испытания.

Таблица 1.4

Показатели стойкости валков различных производителей

Производители валков Причина списания, % Прокат, т Съем, мм Кол-во завалок, шт. Относительная стойкость, %

износ навар трещина

Россия 25 60 15 53895 22 49 100

Англия 57 43 - 62799 26 60 116

Германия - 78 22 50337 18 44 93

Франция - 71 29 19960 7,2 18 28

1.1.4. Валки НР10 и НР14 фирмы «Steinhoff» повышенной износостойкости

При изучении работы отдельных клетей станов стало очевидным, что смена валков, особенно в первой клети, часто происходила вследствие их износа. Поэтому во многих случаях на поверхность рабочих валков первой и иногда второй клетей наносится износостойкий слой хрома. Такая довольно дорогостоящая операция инициирует разработку все более дорогих валков. В сотрудничестве с компанией «Thyssen Steel», при преимущественном использовании таких карбидообразующих элементов как ванадий и ниобий, была разработана и внедрена сталь ЕРЮ следующего химического состава (массовая доля, %): 0.80 С; 1.00 Si; 0.40 Мп; 2.50 Cr; 0.55 Mo; 0.20 V; 0.15 Nb. Из нее было изготовлено более 300 рабочих валков для станов тандем и дрессировочных. На основе опыта практического использования валков можно заключить, что общая стойкость, измеряемая в т/мм, увеличилась не менее чем на 20%.

1.1.5. Валки фирмы «Соп1егтапп-Ре1рег8» [9]

Фирма изготавливает литые валки холодной прокатки в двухслойном исполнении методом центробежного литья.

Марка А8П100ХХ - рабочие валки для холоднокатаных станов тандем, ЗКШ-РаэБ и дрессировочных станов, клетей дуо и кварто.

В качестве материала для рабочего слоя служит высоколегированный хромом, молибденом и вольфрамом чугун с очень высоким содержанием Сг и Мо \¥-карбидов. Матрица выполнена из отпущенного мартенсита и содержит мелко распределенные вторичные карбиды.

Марка АБШООХХ обеспечивает:

- высокую устойчивость против отпуска до температуры более 500 С;

- высокую износостойкость;

- благоприятные, малые внутренние напряжения;

- высокое сопротивление образованию мягких пятен и скалываний при авариях прокатки;

- высокую производственную надежность.

Глубина рабочего слоя бочки - 75 мм.

Из стали марки ГЮ-С делают рабочие валки для холодной прокатки, включая валки для изготовления автомобильного листа и белой жести. Диаметр валков не превышает 460 мм.

Валки для холодной прокатки изготавливаются с рабочим слоем из быстрорежущей стали (НБЗ) и сердцевиной из сфероидального чугуна. Материал рабочего слоя с низким содержанием углерода легирован хромом, молибденом и ванадием. Структура по твердости и строению - постоянна по всему рабочему слою. Поскольку содержание остаточного аустенита даже при высокой твердости является чрезвычайно низким, а прочность после отпуска свыше 500°С гарантирована, то изменения структуры и твердости практически исключены даже при авариях прокатки. Кроме того, в валках марки НСБ-С имеются благоприятные малые собственные сжимающие напряжения в зо-

не рабочей поверхности, оказывающие благоприятное воздействие на служебные характеристики.

1.1.6. Опытные валки ОАО «Уралмашзавод» с 5% содержанием хрома

В ОАО «Уралмашзавод» началось освоение производства рабочих валков холодной прокатки с содержанием хрома 4,70-5,30% с целью увеличения глубины рабочего закаленного слоя, снижения разброса твердости по ширине бочки и толщине активного слоя, повышения твердости и износостойкости, снижения дефектов типа выкрошки и отслоений, уменьшения склонности к трещинообразованию при аварийных ситуациях. Изготовлены опытные партии валков из сталей марок 9X5 МФ и 65X5 МФ.

На опытных валках достигнута глубина закаленного слоя 40 мм (по радиусу), что значительно превышает глубину закаленного слоя у валков из традиционных марок сталей 8Х2СГФ и 9X2 МФ, которая не превышает 15 мм.

Валки эксплуатируются на станах 1200 ОАО «ММК» и 1400 ОАО «НЛМК». Данные по их эксплуатации приведены в табл. 1.5 [8].

Таблица 1.5

Эксплуатация рабочих валков ОАО «Уралмашзавод» с 5% хрома

Стан Размер валка, масса (т) Марка стали Изготовлено, шт. Стойкость валков, т/валок (шт.) Примечание

традиционных с 1-2% опытных увеличение стойкости, %

1200 ОАО «ММК» 500x1200 2,7 9Х5МФ 4 21721 (10) 25219 (1) 16,0 остальные валки в работе

1400 ОАО «НЛМК» 440X1400 2,72 65Х5МФ 12 9221 (38) 12094 (7) 31,0 остальные валки в работе

1.1.7. Хромирование бочки рабочих валков

Холоднокатаная листовая сталь, предназначенная для последующей переработки, должна иметь определенную микрогеометрию поверхности, переносимую с поверхности прокатных валков. Объем прокатанной партии как

на станах холодной прокатки, так и на дрессировочных станах зависит от износа валков. Одним из способов повышения износостойкости рабочих валков станов холодной прокатки, применяемых в отечественной и мировой практике, является твердое износостойкое хромирование.

Хромирование рабочих валков станов холодной прокатки и дрессировки позволило увеличить их межперевалочные сроки в 2-3 раза [10-12].

1.2. Опорные валки

Материал опорных валков должен обладать высокой износостойкостью для продолжительного сохранения заданного профиля бочки и предотвращения выработки участка, соответствующего расположению очага деформации. Наиболее подходят материалы с высоким пределом прочности при растяжении в условиях знакопеременных нагрузок и с достаточной пластичностью. Благоприятное воздействие оказывают сжимающие внутренние напряжения на поверхности бочки, однако, слишком большие напряжения могут способствовать углублению трещин, возникших в результате перегрузок. Для валков применяют стальное литье (моно или двухслойное) или кованую сталь с содержанием 2,3 или 5% Сг. В настоящее время опорные валки с 2% Сг вытесняются новыми марками с содержанием 5% Сг, которые отличаются незначительным износом, а также большей коррозионной стойкостью. Стойкость таких валков может примерно в 2 раза превышать стойкость обычных валков. В результате значительно уменьшаются простои стана при перевалках.

В табл. 1.6 приведены технические характеристики опорных валков некоторых основных предприятий-производителей [8].

Технические характеристики опорных

Таблица 1.6

валков

Фирма, страна Марка Исполнение Химический состав, % Бочка/ядро Твердость бочки, Гяу&нна закал еннсго

С Si Мп Р S Cr Mo Ni W V HSC слоя, мм

УЗТМ (Россия) 90 *Ф Ковка 0,850,95 0,200,50 0,200,70 До 0,03 До 0,03 1,401,70 0,100,25 43-82 32

75*МФ 0,700,80 0,200,60 0,200,40 До 0,04 До 0,04 1,401.70 0,10-0Д0 0,050,25

JSW (Япония) MC3-ST Ковка одо- 0,70 <0,50 <0,80 2.503,50 0Д0-0,60 55-65 80

ART 0,300,70 <1,50 <0,80 3,004,00 0,400,70 <0,50 60-75 80

НТВ 0,500,70 <1,00 <0,80 4,505,50 «ОДО 60-75 80

WALZEN IRLE (Германия) STO Стальное литье o.so-o.so ОДО-0,70 0,400,80 <0,06 <0,05 0.801,50 0,100,40 0,402,00 45-60 150

Iphis Чугунное литье 3,003,60 0,802,00 0,401,00 <0,15 <0,10 1,002,00 0,200,60 3,005,00 72-78 60

2,703,50 1,803,00 0,200,80 <0,08 <0,02 <0,30 ■ <2,00

Gontexmam (Германия) AST 70 Стальное литье 0,600,90 0,400,80 1,502,20 <0,035 <0,035 1,502,00 0,200,50 <0,6 - - 52-65 135

0,250,60 0,400,80 0.501,00 <0,035 <0,035

AST 70Х Стальное литье 0,400,60 0,400,80 0.400,80 <0,035 <0,035 4,006,00 0,801.20 <0,80 0,400,80 58-74 135

0,250,60 0,400,80 0,501,00 <0,035 <0,035

AST 80 Стальное литье 0,600,90 0,400,80 1.502,20 <0,035 <0,035 1,602,20 0Д0-0,60 <0,80 58-68 135

0,250,60 0,400,80 0,501,00 <0,035 <0,035

AST 180X Стальное литье 1,401,80 0,400,80 0,401,00 <0,05 <0,04 10,014,0 1,504,50 0,501,50 65-75 115

2,603,60 1,602,60 0,150,80 <0,08 <0,012

Akers (Франция) CR5MV Ковка 0.300,70 0,100,50 0.300,90 <0,02 <0,02 4,505,50 одо- 0,70 <0,6 60-75 80

18CR3NS Ковка 0,700,90 0,501,00 0,100,40 <0,02 <0,02 2,503.50 0,100,40 <0,9 «0.1 55-60 80

1.2.1. Валки отечественного производства

Валки изготавливаются из сталей марок 90ХФ и 75МФ в кованом исполнении и закаливаются с индукционным подогревом на установках ТПЧ-1500. Недостатком валков является малая глубина закаленного слоя. После износа активного закаленного слоя и снижения твердости бочки на ней возникают поверхностные повреждения, вызванные наклёпом. В результате ва-

лок показывает заниженную стойкость, либо выходит из строя по выкрошкам и отслоениям. Списание валков по этим причинам достигает 50%.

1.2.2. Валки фирмы JSW

Валки выполняются в кованом исполнении, но закалка их производится методом дифференциальной термической обработки (ДТО) с применением градиентного нагрева под закалку и спрейерного охлаждения, что позволяет получать глубину закаленного слоя, превышающую конструктивно допустимую глубину рабочего слоя валков. Валки выпускаются нескольких марок в зависимости от содержания хрома.

MC3-ST - стандартная и наиболее распространенная марка стали (содержание хрома 2,50-3,50%), которая подходит для валков различных типов станов. Валки обладают высокой вязкостью и стойкостью при авариях. Твердость поверхности бочки - 55-65 HSC.

ART - валки обладают высокой стойкостью при авариях в результате оптимального химического содержания элементов (содержание хрома 3,04,0%) и высокой твёрдости (60-75 HSC).

НТВ - опорные валки из среднеуглеродистой стали 5% Cr, Mo, V, обладают высокой ударной вязкостью, износостойкостью и твёрдостью 65-75 HSC.

Прокаливаемость всех валков фирмы JSW допускает снижение твёрдости бочки всего на 2 единицы HSC на глубине до 80 мм, что обеспечивает стабильную равномерную работу валков по всей глубине рабочего слоя до их списания.

1.2.3. Валки фирмы «WALZEN IRLE»

В зависимости от размеров и области применения опорные валки изготовляются из стального или чугунного литья.

Iplus - чугунные индефинитные валки, предназначенные для дрессировочных клетей станов холоднокатаной полосы.

Структура индефинитных валков-plus схожа со структурой стандартных индефинитных валков, но в валки-plus добавляют редкоземельные элементы (SCB), которые формируют специальные, очень твердые карбиды. Посредством легирования SCB-элементами и благодаря особой термической обработке образуется равномерная и мелкозернистая структура рабочего слоя. Радиальный спад твердости до глубины 65 мм у индефинитных валков-plus намного ниже, чем у стандартных индефинитных. Стойкость этих валков во всех клетях прокатных станов существенно выше, что может обеспечить увеличение производительности на 30%.

1.2.4. Валки фирмы «Gontermann Peipers»

Все опорные валки предприятие изготовляет в двухслойном исполнении с использованием вертикального центробежного литья. На станы холодной прокатки поставляются валки двух марок.

AST80. Эта марка является стандартной для применения на станах холодной прокатки, отличается от марки AST70 несколько увеличенным содержанием микролегирующих элементов и специальными процессами плавления, которые гарантируют получение мелкозернистой структуры и улучшенных показателей твердости.

Валки AST180X. Рабочая поверхность бочки выполнена из заэвтекто-идной высоколегированной хромом (10-14%), молибденом (1,50-4,50) и никелем (0,50-1,50%) стали, а внутренняя часть валка состоит из чугуна с шаровидным графитом.

В структуре материала боковой поверхности содержится повышенная доля карбидов хрома, что существенно повышает износостойкость. Валки отличаются высокой твердостью 65-75 HSC, равномерной на глубине до 115 мм.

Валки предназначены для использования в различных клетях кварто. Особенно хорошо подходят они для сухой и мокрой дрессировки.

1.2.5. Валки фирмы «Акегв»

Опорные валки фирмы «АкегБ» марок 18СЯЗЫ8 и СЯ8МУ изготовляются в кованом исполнении с закалкой методом ДТО. По химическому составу, твердости, глубине закаленного слоя и механическим свойствам эти валки соответствуют техническим характеристикам валков марок МСЗ-8Т и НТВ фирмы 18\У.

1.3. Бандажированные (составные) прокатные валки.

Краткий обзор конструкций, методов расчета напряженно-деформированного состояния и опыта эксплуатации *

В настоящее время на станах холодной прокатки бандажированные валки используются в качестве опорных. Конструкции их обычно такие же, как и на станах горячей прокатки.

Интенсивное развитие производства бандажированных опорных валков началось еще в 50-60-е гг. прошлого века рядом зарубежных фирм США, ФРГ, Англии, Японии [13-31]. Известны также случаи применения и бандажированных рабочих валков [8, 32-38]. В работе [34] описана конструкция составного валка, в которой бандаж сопрягается с осью по посадке с зазором, а в торцевом направлении фиксируется буртом на оси валка и гайкой. Перед сборкой ось нагревается, длина ее увеличивается, после чего надевается бандаж и затягивается гайкой. При охлаждении длина оси уменьшается, и в бандаже возникает усилие сжатия. Недостатком конструкции является низкая прочность при изгибе, кроме того, передача крутящего момента осуществляется только за счет сил трения, возникающих на торцах бандажа от усилия затяжки. Это не позволяет использовать такие валки в качестве рабочих на листовых станах, где крутящие моменты достигают 450 т-м. В оси возникают большие растягивающие напряжения, снижающие ее усталостную прочность, особенно в зоне, прилегающей к бурту, где возникает большая концентрация напряжений.

* При описании конструкций частично использованы материалы отчета ВНИИМЕТМАШ по бан-дажированным валкам (рук. К.А.Панин, 1973 г.).

Недостатком является также передача радиальных усилий через кольцевые выступы на торцах бандажа, что ограничивает возможность эксплуатации бандажа при больших давлениях металла на валки.

Основные достоинства бандажированных валков следующие:

- возможность изготавливать бандаж из особоизносостойких материалов, а ось - из высокопрочных сталей, способных выдерживать длительные циклические нагрузки;

- термическая обработка бандажа производится отдельно, что позволяет получить почти одинаковую твердость по всей толщине бандажа и снизить градиент остаточных напряжений, который в сплошном валке большой массы весьма высок;

- посадочная поверхность оси перед сборкой может подвергаться дополнительной обработке с целью ее упрочнения, нанесения покрытий [3943] и др. технологическим операциям для повышения несущей способности соединения бандажа с осью;

- возможность замены изношенного бандажа при многократном использовании оси.

Для опорных валков используются, в основном, конструкции с фиксацией бандажа относительно оси с помощью посадки с натягом.

Представляют интерес конструкции составных валков с разрезной осью, позволяющей компенсировать ее температурные колебания в процессе прокатки. Особенно они перспективны при применении твердосплавных бандажей для рабочих валков ленточных, штрипсовых и сортовых станов. В Японии и в России применяют валки с демпфирующей осью для увеличения ее податливости и сохранения постоянства натяга [44, 45].

Достаточно широкое распространение получила конструкция составного валка с «обратным» конусом, разработанная А.Ю. Фирковичем и др. [46-48], представленная на рис. 1.1.

Стойкость бандажированных валков такой конструкции в 1,9-2,2 раза превышает стойкость цельнокованых валков [49]. Предложена конструкция

составного валка с посадочной поверхностью, расположенной под углом к оси вращения валка [50]. Посадочная поверхность оси и бандажа выполнена под углом к оси вращения валка. В заключение краткого обзора конструкций составных опорных валков следует заметить, что за последнее десятилетие в России запатентовано немало новых конструкций, но, как правило, в основе их лежит посадка с натягом [51-52].

Для стана 5000 горячей прокатки итальянской компанией ЗББ изготовлены два составных валка, в которых две конусообразные части оси сопрягаются с внутренними поверхностями бандажа и стягиваются в осевом направлении винтом [53]. Опыт эксплуатации валка такой конструкции свидетельствует о его недостаточной надежности. Вскоре после начала эксплуатации произошло самопроизвольное развинчивание резьбового соединения, что привело к внеплановой перевалке, и потребовалась повторная затяжка винта. Валок был вновь завален в клеть и вскоре был списан из-за разрушения бандажа. Из-за разрушения бандажа списан и второй валок. Причины выхода из строя пока не установлены. На стане 5000 усилия, воспринимаемые опорными валками, достигают 10-12 тыс. тонн. При изгибе валка части оси с коническими посадочными поверхностями удерживаются силами трения, возникающими при затяжке винтом. Сопрягаемые конусные поверхности осей бандажа направлены таким образом, что части оси при нагрузке стремятся сместиться относительно друг друга в противоположные стороны, что неизбежно приводит к уменьшению натяга.

Рис. 1.1. Составной валок с «обратным» конусом

1.4. Краткий обзор методов расчета напряженно-деформированного состояния (НДС) составных валков

Краткий обзор конструкций составных валков показал, что практическое применение нашли конструкции, в которых используется посадка с натягом.

Несущую способность (прочность) в окружном и осевом направлениях соединений с натягом ориентировочно можно оценить по простым формулам, приведенным во многих работах, в которые входит коэффициент трения и, следовательно, при прочих равных условиях несущая способность соединения определяется величиной коэффициента трения. Как известно, величина / зависит от многих факторов и колеблется в очень широких пределах. Увеличение какими-либо путями коэффициента трения позволяет уменьшить натяг и, как следствие, вероятность разрушения бандажа от растягивающих напряжений [54-58]. Изучению напряженно-деформированного состояния составных валков посвящено значительное количество работ [1,2, 59-66, 69, 72, 73], в которых предлагается методика расчёта напряженно-деформированного состояния составных прокатных валков. Отмечается, что наибольшее влияние на возникновение опасных напряжений, ведущих к снижению работоспособности прокатного валка, оказывает давление металла на валки. При лабораторных испытаниях бандажированных валков было замечено, что бандажи не проворачиваются на осях при нагрузках, превышающих критические. Изучение этого явления показало, что в расчетах необходимо учитывать влияние давления металла на валки на несущую способность соединения с натягом [32, 35, 36].

Бандаж в поперечном сечении валка рассматривается как упругая полубесконечная балка, лежащая на жестком основании. Однако практическое решение плоской задачи теории упругости связано с большими трудностями определения граничных условий, учитывающих усилия прокатки, особенно в очаге деформации. Для упрощения расчетной схемы вводятся допущения,

при этом основные факторы, определяющие напряженное состояние тела, сохраняются.

В установившемся процессе прокатки динамическое равновесие сил обусловливает неподвижность поля напряжений и позволяет изучать задачу статического равновесия. В работах [59, 60] отмечается, что напряженное состояние в валке мало зависит от характера распределения давления в очаге деформации на расстояниях от поверхности бочки валка, превышающих длину дуги захвата. Такое допущение соответствует принципу Сен-Венана. Приближенно давление металла на валки представляется в виде сосредоточенной силы. Такое допущение облегчает построение решения и технику вычисления напряжений, но не дает возможности судить о действительной величине максимальных напряжений, так как место приложения сосредоточенной силы является изолированной особенной точкой контурной функции. Для упрощения расчета принимается также, что равнодействующая сил давления металла на валки в случае рассмотрения рабочего валка стана кварто направлена по линии действия равнодействующей реакции опорного валка и проходит через центр.

Таким образом, задача сводится к решению плоской краевой контактной задачи для односвязной области (в случае отсутствия осевого отверстия в валке), для которой заданы краевые условия и условия на контакте.

Решение задачи, согласно работе [67], сводится к определению четырех функций ф|(г), ц/^г), (¡>2(2) и \|/2(г) комплексного переменного г=к+[у, и удовлетворяющих некоторым заданным граничным условиям. Общее решение задачи по определению функций подробно разработано НИ Мусхелишвили [67]. Решение сводится к представлению граничных условий в виде уравнений, позволяющих воспользоваться интегральной формулой Коши для разложения в степенные ряды Тейлора и Лорана Вычисления компонентов напряжений с применением теории функций комплексного переменного весьма громоздки в общем виде, и еще более сложны численные расчеты. Поэтому, используя метод НИ. Мусхелишвили применительно к поставленной задаче, напряжения на посадочной поверхности бандажа определяют по формулам, удобным для численной реализации [68]. Такой упро-

щенный подход хотя и облегчает вычисления, но позволяет получать весьма приближенную картину распределения и величин напряжений в интересующих нас областях. Работы, на которые мы ссылаемся, были выполнены в 50-70-х годах прошлого века и для того времени использованная упрощенная метод ика расчетов была вполне оправданной.

Впервые теорией функций комплексного переменного (ТФПК) для расчета НДС прокатных валков воспользовался В.П. Полухин [69]. Им рассмотрены особенности численной реализации системы уравнений на ЭВМ («Минск-22» и «М-20»). Отмечается полное совпадение расчетных и экспериментальных данных, полученных поляризационно-оптическим методом. Заметим, что в данной монографии рассматривается расчет НДС с использованием ТФПК сплошных валков, и разработанная методика численной реализации неприменима для систем компьютерной математики (СКМ). Использование СКМ позволяет решать тысячи уравнений и определять реальные напряжения в сотнях точек в любой интересующей нас области.

Особенно важны уточненные расчеты при применении для бандажей новых износостойких и теплостойких материалов, обычно весьма чувствительных к концентрации напряжений.

1.5. Выводы. Цель диссертации

1. Повреждения и разрушения валков станов холодной прокатки связаны как с условиями их эксплуатации, так и с материалом и технологией изготовления. Рабочие валки, изготавливаемые в России по традиционной технологии, имеют глубину закаленного слоя всего 10-15 мм. В результате стойкость их низкая и до 40% валков их выходит из строя преждевременно по поверхностным повреждениям - трещины, вы-крошки, отслоения. Примерно такое же количество валков списывается по причине навара рабочей поверхности бочки. Стойкость опорных валков отечественного производства значительно ниже эксплуатационных показателей валков лучших зарубежных фирм. Одной из причин

является отсутствие современного технологического оборудования и низкое качество материала заготовок.

2. Большая глубина закаленного слоя может быть достигнута как на сплошных валках, путем использования новых материалов и совершенствования технологии изготовления, так и путем использования банда-жированных валков.

3. Для опорных валков используются, в основном, конструкции с фиксацией бандажа относительно оси с помощью посадки с натягом. Достаточно широкое распространение получила конструкция составного валка с «обратным» конусом. Опорные валки такой конструкции успешно эксплуатируются на станах холодной прокатки 1200, 630, 400 ОАО «ММК» и ряде других станов.

4. Одним из путей борьбы с наваром валков при обрывах является использование валковых материалов, обладающих противонаварными свойствами, например, сталей с повышенным содержанием кремния или чугунных валков.

Цель диссертации. Повышение износостойкости и прочности валков станов холодной прокатки путем совершенствования теоретических основ расчета, конструкций бандажированных валков, технологии изготовления и применения новых материалов. Для выполнения поставленной цели были сформулированы следующие задачи:

- разработать методику расчета напряженного состояния бандажированных валков при прокатке складки тройной толщины, возникающей при обрыве полосы;

- разработать технологию изготовления рабочих валков из заготовок ЭШП без использования процесса ковки;

- выбрать износостойкий материал для сплошных и бандажированных валков, провести его механические испытания и металлографические исследования;

- разработать конструкции бандажированных валков, позволяющих использовать для бандажей материалы с высокой износостойкостью;

- изготовить модели бандажированных валков, провести их экспериментальные исследования, изготовить опытные валки;

- провести промышленные испытания опытных валков и внедрить результаты исследований.

2. АНАЛИЗ НАПРЯЖЕННОГО СОСТОЯНИЯ РАБОЧИХ И ОПОРНЫХ ВАЛКОВ ПРИ ПЕРЕГРУЗКАХ И СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МЕТОДИК РАСЧЕТА

2.1 .Напряженное состояние валков при холодной прокатке

Поверхностные слои рабочих валков испытывают деформацию двустороннего сжатия (в зоне упругопластичеЪкого контакта с прокатываемой полосой и в зоне упругого контакта с опорным валком) и деформацию растяжения в плоскостях, перпендикулярных приложению нормального давления. Возникающее в цилиндрических телах объемно-напряженное состояние в результате приложения контактной нагрузки для чисто упругой деформации подробно рассмотрено в работах по теории упругости [70, 71]. Непосредственно у поверхности контакта главные нормальные составляющие близки по значению; здесь металл находится в состоянии сильного всестороннего сжатия. В более глубоких слоях осевое давление начинает преобладать над радиальным сжатием. В результате возникают напряжения сдвига, пропорциональные разности главных нормальных напряжений. На определенной глубине касательные напряжения достигают своего максимального значения. По мере дальнейшего удаления от зоны контакта значения нормальных и касательных напряжений быстро снижаются по абсолютной величине. Касательные нагрузки существенно влияют на работу контактных поверхностей и на их склонность к контактным разрушениям [72].

Результаты аналитических и экспериментальных исследований показывают, что в зоне упругого контакта с опорными валками рабочие валки испытывают при прокатке удельные давления на 25-30% большие по сравнению с давлениями в зоне контакта с прокатываемой полосой. Несмотря на это, в первом случае условия эксплуатации рабочих валков являются более благоприятными относительно контактной прочности, т.к. они работают в условиях трения качения, а при контакте с полосой имеет место трение скольжения, способствующее возник-

новению в поверхностных слоях рабочих валков напряжений сдвига [1, 72].

Одним из наиболее распространенных видов разрушений и причин преждевременного выхода из строя рабочих валков станов холодной прокатки являются контактные разрушения их рабочих поверхностей. Под действием переменных контактных нагрузок в поверхностных слоях валков протекают необратимые физические процессы (структурные, объемные), которые носят локальный характер. Наряду с упругой деформацией в закаленной стали имеет место и пластическая деформация металла. Неодинаковая интенсивность деформации по глубине контактной зоны приводит к созданию и концентрации напряжений внутри наклепанного закаленного слоя. Эти процессы приводят к исчерпыванию пластических свойств поверхностных слоев, даже в условиях всестороннего сжатия. Продолжающееся действие внешних нагрузок способствует прогрессирующему хрупкому разрушению структуры - усталостному разрушению рабочих поверхностей контактирующих деталей.

Теория контактной прочности пока не дает необходимых исходных данных для решения задач применительно к объемно-напряженному состоянию. Применение поляризационно-оптических методов исследований к валкам холодной прокатки [73] позволило в известной мере получить более близкую к фактической картину распределения напряжений в зоне упругого контакта валок-полоса. Результаты исследований показали, что величина максимальных касательных напряжений и расположение их в контактной зоне изменяются в зависимости от условий нагружения, от соотношения нормальных и касательных напряжений. В зависимости от ширины дуги захвата в зоне контакта максимальные напряжения могут располагаться на различной глубине от поверхности бочки рабочих валков (5-20 мм). Следует отметить, что эти значения в значительной мере отличаются от значений, рассчитанных для случаев

контактной задачи Герца (4-5 мм) [70]. Отсутствие возможности воспроизведения на моделях реальных условий нагружения на рабочие валки затрудняет использование поляризационно-оптических методов исследований определения фактического напряженного состояния в валках. В настоящее время для расчета напряженно-деформированного состояния прокатных валков гораздо эффективнее использовать теорию функций комплексного переменного и системы компьютерной математики, что позволяет определять напряжения в любой интересующей нас области. Знание величины реальных напряжений позволяет более обоснованно подходить к выбору материала валков, в том числе составных, что особенно важно при экстремальных нагрузках.

2.2. Влияние складки на полосе на напряжения в валках клетей кварто станов холодной прокатки

При порывах полосы и попадании в валки тройной складки существенно меняется напряженное состояние валков, что может явиться причиной их повреждения или разрушения. Влияние складки на полосе исследовалось поляризационно-оптическим методом [73], однако каких-либо расчетов с использованием возможностей систем компьютерной математики не проводилось. Одним из способов уменьшения повреждений валков от наваров является выбор валковых материалов в значительно меньшей степени подверженных этому дефекту. Однако выбор новых материалов требует знания рабочих напряжений, которым они будут подвержены. В данной работе рассмотрено влияние прохождения тройной складки через клети непрерывного стана 400 холодной прокатки на напряженное состояние валков.

2.2.1. Выбор режима обжатий при прокатке складки тройной

толщины

Обычно наибольшие удельное и полное давления металла на валки имеет место при прокатке тонкой полосы в последних клетях стана, либо при

прокатке холоднокатаного металла без предварительной термической обработки (второй проход). Из технологической карты режимов холодной прокатки низкоуглеродистой ленты на 4-клетевом непрерывном стане 400 были выбраны для сравнения два режима. Они приведены в табл. 2.1.

Таблица 2.1

Сравниваемые режимы обжатий

Вид Размеры Обжатия по клетям, мм Рекомендуемые

заготовки и размеры, мм готовой лен- натяжения лен-

ты, мм ты, Н*104

1 2 3 4 2-3 3-4

Отожжённая 0,8*300 0,2*300 0,59 0,4 0,28 0,2 1,7-2,2 1,3-1,6

Холоднокатаная 0,8*300 0,28 0,59 0,.45 0,34 0,28 2,2-2,7 1,6-2,0

Рассмотрим силовые параметры прокатки отожжённого металла в четвёртой клети. Примем входную и выходную толщину полосы Ио=0,28 мм, Ь]=0,2 мм, переднее и заднее натяжение Т0=13 кН, Тх=10 кН, диаметр рабочего валка Э=200 мм, коэффициент трения ц=0,07, материал - отожжённая сталь 08кп. Закон упрочнения прокатываемого металла, выразим следующей

зависимостью: о> = сгот + а-б^,

где ат - предел текучести после прокатки, оот ~ предел текучести до прокатки, е - относительное обжатие [74].

Для стали 08кп оот= 23 кгс/мм2; ¿2=3,4; Ь=0,6. При этих коэффициентах ит получается в кгс/мм , поэтому вычисленные значения от следует переводить в МПа. В результате решения уравнения прокатки получена эпюра контактного давления металла на валки и полное давление Рнач=1563 26 МН. Методика интегрирования уравнения прокатки будет изложена ниже.

Рассмотрим теперь силовые параметры прокатки складки тройной толщины из отожжённого металла в четвёртой клети, т.е. положим, далее, что порыв полосы произошёл в третьем межклетьевом промежутке. Отожжённая лента за третьей клетью имеет относительное обжатие

g=(/2o~/zi).10Q^0,8--0,284QQ = 65o/o и новую толщину h0=3h0. Чтобы полоса

0,8

толщины h0 имела относительное обжатие £=65%, она должна быть прокатана из полосы условной толщины h00, которая находится из следующего условия:

(^:3^)ioo=g. со

™оо

По формуле (1) находим hoo=3ehi/(l-8/100)=2,4 мм.

Прокатка складки толщиной h0=0,84 мм при неизменном положении валков приведёт к увеличению давления металла на валки, оно станет равным Ркон За счёт пружины клети зазор между рабочими валками также увеличится; увеличится и толщина полосы на выходе из клети до толщины hj. Новую толщину полосы hj найдём следующим образом: примем (зададим) увеличение толщины полосы на выходе из клети равным Ahí. Тогда новая толщина полосы на выходе h¡=h]+ Ah¡. При известной входной ho и выходной hi толщине полосы решим уравнение прокатки и определим давление металла на валки Ркон. Определим приращение толщины полосы Ahj={РКОн-Рнач)/С, где С - жёсткость прокатной клети. По данным работы [75] жёсткость прокатной клети С=(20-30) МН/мм. В расчётах примем С=25 МН/мм. Если приращения Ah¡ и Ah2 - совпадают, то приращение Ahí принято правильно, если нет, то принимают новое значение для Ahí. Для рассматриваемого случая Ahí оказалась равной 0,2835 мм, а /^=0,4835 мм. В результате расчёта получены следующие данные: среднее давление в очаге деформации рср=1080 МПа, длина дуги деформации /=7,2146 мм, давление металла на валки РКон=2,343МН, момент прокатки на один сплюснутый валок Мпр=5440 Н«м.

Рассмотрим силовые параметры прокатки холоднокатаного металла в четвёртой клети. По данным из технологической карты общее относительное обжатие полосы е=86%. Конечная толщина полосы /г7=0,28мм. По величине общего обжатия находим начальную толщину полосы, т.е. толщину при нулевом обжатии s/\00=(h0-h¡)/ho и hó= 2 мм. Таким образом, сначала полоса прокатывалась с толщины 2 мм на толщину 0,8 мм и, затем, с 0,8 на 0,28 мм.

Это обеспечивает общее обжатие 86% и обжатие за проход - 65%. Толщина полосы перед четвёртой клетью h0-0,34 мм. Она получила предварительное обжатие s=(ho-hi)/ho'l00=83%. Как и в первом случае, по известным значениям входной и выходной толщины полосы, переднему и заднему натяжению, предварительному обжатию, определяем давление металла на валки Рнач=1,2737 МН. Затем, определяем толщину тройной складки ho=3ho= 1,02 мм и по формуле (1) условную начальную толщину полосы h00=6 мм. Следуя ранее описанной методике, находим выходную толщину полосы при прокатке тройной складки hi=0,68 мм; при этом Ркон=2,2791 МН, рср=1076 МПа, /=7,068 мм. Из двух приведённых режимов прокатки первый режим имеет большее значение среднего удельного давления, его и примем для дальнейшего расчёта.

2.3. Построение эпюр нормальных и касательных контактных напряжений для рабочего и опорного валков

На рабочий валок оказывается силовое воздействие от прокатываемой полосы и от опорного валка (рис. 2.1). При расчёте напряжённо-деформированного состояния рабочего валка методом граничных элементов требуется иметь эпюры напряжений в месте контакта валков с металлом и с опорным валком.

Дифференциальное уравнение контактных напряжений для листовой прокатки имеет вид [75]:

d(px - 2Т,) = (Ts +

где рх - удельное нормальное давление в сечении х по дуге захвата;

х - текущая координата;

hx - текущее значение толщины полосы в зоне контакта металла с рабочим валком;

2Ts=l,15am(sx),

Gmfex) ~ характеристика кривой наклёпа в функции от х;

тх - контактные касательные напряжения в сечении х.

Рис. 2.1. Схема нагружения рабочего валка, приводящего его в состояние плоской деформации

Была реализована пятизонная эпюра напряжений т(х) (рис. 2.2). Здесь:

т(х)=ц»р(х) - кулоновское трение в 1 и 5 зонах; т(х)=]* т5 при |х*р(х) >]*т5-во2и4 зонах

т(х)= р.*р(х)1Ь(8(х-хн)/5) - в 3 зоне, где учитывается зона затруднённой деформации.

В приведенных выше выражениях: ц - коэффициент внешнего трения;

] - коэффициент, характеризующий разницу между величиной константы сдвига в объёме и в поверхностном слое прокатываемого металла; хн - координата нейтрального сечения;

5 - параметр, характеризующий протяжённость зоны затруднённой деформации: 5=/3д/Ъср.

В работе [76] рекомендуется принимать ]=0,2-Ю,4. В расчётах, далее принято]=0,3. При таком значении] параметр 8 следует принять равным 1,1. Тогда /3д= 5-1^=1,1 «(0,84+0,4835)72=0,72 мм.

Рис. 2.2. Разбиение очага деформации на пять зон

Граничные условия интегрирования уравнения (2):

где х=-1 - координата входа металла в валки (рис. 2.2), х=0 - координата выхода металла из зева валков, ау.1 - переднее удельное натяжение, су+1 - заднее удельное натяжение.

Упругое сжатие рабочих валков при определении длины дуги деформации определяем по формуле Хичкока [73]. Уравнение (1) и уравнение Хичкока образуют систему из двух уравнений. Эта система решалась итерационным методом. Чтобы решить уравнение (2) необходимо знать закон изменения <7„(ех) и ^^^ . Формула Хичкока предполагает, что дуга контакта

с1х

рабочего валка с полосой после деформации принимает форму окружности с

новым радиусом Я] и даёт длину проекции дуги на ось х. Радиус Я] найдём в результате решения уравнения ^\ п л/ ^/Ч 1 ~ и.

Рис. 2.3. Основные геометрические соотношения

Оно получено из геометрических соотношений, показанных на рис. 2.3. Величина Ri= 146,09 мм. Из этого рисунка следует, что

(3) h - h

Величина ex определялась так sx = —---100 , а

hoo

°'<p(sx):=№5'(a + b£x), где a,b,c зависят от марки стали. Уравнение (2) интегрировалось решателем (solver) ode45 из системы компьютерной математики MATLAB [77]. Вызов решателя выглядит так

p=ode45('function',[хiх2х3... хп],р(х1),а,6,с,Л;,Л/,х„,/,ц), где function - аналитическая запись правой части уравнения (2); [х! х2 Хз... хп] - массив аргументов, для которых надо найти решение; р(х0 - начальное значение для решения; a,b,c,Ri,hi,xH,/,M. - параметры, которые входят в пра-

вую часть уравнения (2). Функция оёе45 возвращает массив решений р=[р! р2 ...рп] при значениях независимой переменной х, взятых из массива [х! х2 х3... хп]. Уравнение (2) решено на двух участках: -/ < х < хн и хн< х < 0. Положение нейтрального сечения хн принималось таким, чтобы значение нормального сечения слева и справа от этой точки было одинаковым. Результаты решения приведены на рис. 2.4.

Зона действия кулоновского трения -9,1 < х < -5,677 и -1,25< х <0. Затем эпюра нормальных и касательных напряжений была пересчитана в функцию угла ф, под которым точка на дуге контакта с координатой х видна из центра окружности радиуса 7?/, т.е. р((р),т((р) где £>^=-0,0579 < ф < 0. Определена вертикальная составляющая усилия прокатки Ру, которая приходится на единицу ширины прокатываемой полосы (погонное давление):

о о

Ру = ^р{(р) ■ со5((р)с1(р+ ■ • $т{(р)с1([г, 0(р 0<р Ру=-7445 Н/мм.

Теперь необходимо нормальные и касательные напряжения, которые приложены к дуге контакта деформированного валка с полосой, перенести на недеформированный рабочий валок радиуса 11=100 мм, так как в теории упругости напряжённое состояние вначале рассчитывается для абсолютно жёсткого тела, а затем, считая напряжённое состояние при деформации неизменным, рассчитываются деформации.

Дуга контакта, оставаясь неизменной по длине, при новом радиусе валка имеет угол Эф 1=1^ «Эф/К.. Повернём эпюры контактных напряжений (рис. 2.5) на такой угол Дф, чтобы вертикальная составляющая усилия прокатки

вычисленная для повёрнутых эпюр, совпадала с ранее вычисленным значением Ру. Для угла Дф получено значение 0,025рад.

Р, х МПа

1600,-,-,-,-,-,-Т-,-

I i i I I I I

I I I I I I I

I I I I I I I

1400 —i------;------;-------I— —j-"'-"

1200 - -j-уГ.А. ¡V

1000 - - -Lj^íT.J__. -----

800-

t I I t I I I

I I I I I I I

600 ----н------1------!------н------1------1------ч------

Заключение диссертации по теме «Технологии и машины обработки давлением», Исмагилов, Рамиль Равкатович

Основные выводы по диссертации

1. Стойкость опорных валков отечественного производства значительно ниже эксплуатационных показателей валков лучших зарубежных фирм. Одной из причин является отсутствие современного технологического оборудования и низкое качество материала заготовок.

2. Разработана методика расчета напряженного состояния составных прокатных валков методом граничных элементов с использованием СКМ МАТЛАБ (система компьютерной математики матричная лаборатория) при прокатке складки тройной толщины.

3. Определены зоны расположения максимальных радиальных и окружных напряжений. Величина наибольших касательных напряжений: для рабочего валка - 433 МПа, для опорного - 530 МПа, величина эквивалентного напряжения в зоне контакта рабочего и опорного валков - 1550 МПа. Такие величины напряжений является допустимыми для активного рабочего слоя валков данного стана и, следовательно, повреждения валков при обрывах полосы возникают, в первую очередь, из-за недостаточной глубины закаленного слоя.

4. Разработан способ изготовления валков полностью в литом исполнении, который имеет ряд существенных преимуществ перед литоковаными валками. Для изготовления ВХП выбрана сталь ЭШП, причем, в качестве электрода используется отработанный прокатный валок. Установлено, что устранение технологического процесса ковки шеек позволяет снизить себестоимость изготовления литого валка на 17% по сравнению с литокованым исполнением.

4. Разработана технология изготовления валков из слитков ЭШП, в том числе режимы двойной нормализации поковок из слитков ЭШП, определены оптимальные температуры закалки и отпуска для сталей марок 9Х2МФ, 9X3МФ, 60Х2СМФ, 60ХЗСМФ.

5. Проведены металлографические исследования образцов, вырезанных из литокованых валков стали марки 9Х2МФ-Ш. Установлено, что микроструктура соответствует стали, прошедшей нормализацию, твердость на пробах от бочек 187-229 НВ. Испытания на разрыв и ударную вязкость показали, что механические свойства стали ЭШП соответствуют стандартным справочным данным для нормализованной стали 9Х2МФ.

6. Изучены свойства литых валков из стали марки 60ХЗСМФ-Ш. Установлено, что макро и микро структура соответствует требованиям нормативных документов. Легирование хромом в пределах 2,5-3,5% повышает пластические свойства.

7. Проведены промышленные испытания валков, изготовленных из слитков ЭШП. Стойкость всех валков с литой бочкой превышает стойкость валков с кованой бочкой на 3,5-13,0%. Значительно снизился выход валков по повреждению шеек. Из общего парка валков с литыми шейками в количестве 130 шт. списан по повреждению шеек только 1. валок. Не зафиксировано ни одного случая поломок валков в литом и литокованом исполнениях. Промышленные испытания показали, что общая стойкость литых валков из ЭШП с повышенным содержанием хрома в пределах 2,5-3,5% превосходит стойкость кованых валков с содержанием хрома 1,5-2,5% в 1,42-1,64 раза.

8. Испытания десяти чугунных рабочих валков на листовом стане холодной прокатки 1200 показали, что их износостойкость составляет 3427 т/мм и в 1,5 раза превышает износостойкость стальных валков. За время работы валков произошло шесть аварийных случаев, связанных с обрывом полосы между клетями и прокаткой складок. Но, ни в одном случае наваров полосы на поверхность бочки не было.

9. Разработаны и запатентованы две конструкции составных валков: валок с составной осью и валок с комбинированным креплением бандажа, обладающие рядом преимуществ, как в технологии изготовления, так и в возможности улучшить их эксплуатационные характеристики. Изготовлены и испытаны модели этих валков. Испытания показали, что они имеют такую же жесткость при изгибе, как и сплошные валки. Разработаны рекомендации по совершенствованию условий эксплуатации составных валков.

10. Разработан и запатентован двухслойный прокатный валок, отличающийся тем, что трефы валка выполнены с разными диаметрами, что позволяет эксплуатировать одни и те же валки в клетях с различными диаметрами приводных муфт.

Основные положения диссертационной работы доложены на научно-технических конференциях, симпозиумах и конгрессах в России.

По теме диссертации опубликовано 14 печатных работ, в том числе монография, учебное пособие, справочное пособие, 8 статей, из которых 4 - в изданиях, рекомендованных ВАК, получено: 2 патента РФ на полезную модель №100436, №100435, патент на изобретение №2420365.

Результаты диссертационной работы внедрены на ОАО «ММК», ООО «Южуралмашзавод», ООО «УЗНО» г. Орск и могут быть использованы на других металлургических, машиностроительных предприятиях и др. областях техники.

Экономический эффект от внедрения составил 17.3 млн.руб. (доля соискателя от внедрения составных прокатных валков от общего экономического эффекта 1,73 млн. руб.).

Заключение

Повышение стойкости валков станов холодной прокатки путем совершенствования технологии их изготовления, материалов, конструкций, методики расчета и условий эксплуатации имеет существенное значение для экономики страны. Новые технологии, конструкции, методики расчета, полученные экспериментальные данные вносят существенный вклад в соответствующие отрасли знаний. Ниже изложены основные выводы по диссертации.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Исмагилов, Рамиль Равкатович, 2013 год

Библиографический список

1. Полухин, В.П. Надежность и долговечность валков холодной прокатки [Текст] / В.П. Полухин, В.А. Николаев, М.А. Тылкин и др. - М.: Металлургия, 1976.-448 с.

2. Новиков, В.Н. Валки листовых станов холодной прокатки [Текст] / В.Н. Новиков, В.К. Белосевич, С.М. Гамазков и др. - М.: Металлургия, 1970. - 336 с.

3. Третьяков, A.B. Теория, расчет и исследования станов холодной прокатки. [Текст] / A.B. Третьяков. - М.: Металлургия, 1968. - 255 с.

4. Гедеон, М.В. Термическая обработка валков холодной прокатки [Текст] / М.В. Гедеон, Г.П. Соболь, И.В. Паисов. - М.: Металлургия, 1973. - 344 с.

5. Третьяков, A.B. Расчет и исследование прокатных валков [Текст] / A.B. Третьяков, Э.А. Гарбер, Г.Г. Давлетбаев. - М.: Металлургия, 1976. - 256 с.

6. Вдовин, К.Н. Прокатные валки [Текст]: монография / К.Н. Вдовин, Р.Х. Гималетдинов, В.М. Колокольцев и др. - Магнитогорск: МГТУ, 2005. - 543 с.

7. Трейгер, Е.И. Повышение качества и эксплуатационной стойкости валков листовых станов [Текст] / Е.И. Трейгер, В.П. Приходько. - М.: Металлургия, 1988.- 192 с.

8. Фиркович, А.Ю. Материалы и технология изготовления валков станов горячей и холодной прокатки [Текст]: справочное пособие / А.Ю. Фиркович, О.С. Клочков, P.P. Исмагилов и др. - Магнитогорск: МГТУ, 2012. - 248 с.

9. Раиб, М. Фирма «Гонтерманн - Пайперс, Гмбх» на рынке валковой продукции [Текст] / М. Раиб // Сталь. - 2000. - № 12. - С. 36-37.

10. Хромирование рабочих валков дрессировочного стана [Текст] // Сталь. -1995.-№8.-С. 48-50.

П.Орлова, O.A. Получение твердого износостойкого хромированного покрытия на валках станов холодной прокатки. Совершенствование технологий

в ОАО «ММК» [Текст] / O.A. Орлова, С.В. Викул, A.B. Папшев, О.Ю. Сидорова // Сборник научных трудов Центральной лаборатории ОАО «ММК». -Вып. 8. - Магнитогорск, 2004. - С. 165-169.

12. Бодяев, Ю.А. Эксплуатация хромированных рабочих валков станов холодной прокатки. Совершенствование технологии в ОАО «ММК» [Текст] / Ю.А. Бодяев, В Е. Злов, И.В. Боровков // Сборник научных трудов Централь-, ной лаборатории ОАО «ММК». - Вып. 9. - Магнитогорск, 2005. - С. 161164.

13. Пат. 23823 Япония, МКИ 12 В 4. Способ изготовления валков для прокатки металла / Накано Йосиро (Япония).

14. Пат. 29095 Япония, МКИ 12 С 211, 4. Производство составных опорных валков / Миеси Хадзимэ (Япония).

15. Пат. 14007 Япония, МКИ 12 С 2811, 4. Способ соединения бандажа с осью опорного валка клети кварто / Накагава Моро (Япония).

16. Пат. 31010 Япония, МКИ 12 С 211, 4. Напряженный состав валков / Миеси Хадзиме и др. (Япония).

17. Пат. 15174 Япония, МКИ 12 С 211, 4. Способ изготовления валков с применением связующих синтетических смол / Исода Сигэнобу (Япония).

18. Пат. 16418 Япония, МКИ 12 С 211, 4. Способ производства бандажиро-ванных опорных валков / Миеси Хадзимэ и др. (Япония).

19. Пат. 18184 Япония, МКИ 12 С 211, 4. Метод сборки бандажированных валков / Фукусимэ (Япония).

20. Пат. 975 Япония, МКИ 12 С 211, 4. Бандажированный опорный валок / Миеси Хадзиме, Миура Кацусигэ (Япония).

21. Пат. 19772 Япония, МКИ 12 С 211, 4. Метод производства бандажированных валков / Фукусима Масатака, Микиита Киеси (Япония).

22. Пат. 48-6380 Япония, МКИ 12 С 211, 3. Составной валок / Кадосэ Масуо (Япония).

23. Пат. 48-6022 Япония, МКИ 12 В 3 (В 23р). Способ изготовления банда-жированных прокатных валков / Симэти Тадаси и др. (Япония).

24. Пат. 1321564 Великобритания, МКИ В 3 V (В21в 27/02, В23р 11.02). Бан-дажированный валок и способ его изготовления / Sekimoto Yasuhiro, Kore-nage Jtsuo. Built-up rolling mill sleeve roll and method of making the same (Hitachi-Metals, Ltd.).

25. Пат. 3718956 США, МКИ 29-132 (В21в 31/03). Изготовление комбинированных валков / Sekimoto Yasuhiro. Built-up rolling mill sleeve roll and method of making the same (Hitachi-Metals, Ltd.).

26. Пат. 29094 Япония, МКИ 12 С 211, 4. Составной опорный прокатный валок / Судзуки Сигэси и др. (Япония).

27. Пат. 16622 Япония, МКИ 12 В 3. Способ изготовления бандажированных валков методом горячей посадки / Исода Сигэнобу (Япония).

28. Пат. 16572 Япония, МКИ 12 С 211, 4. Бандажированные валки станов холодной прокатки / Онодера Синсаку и др. (Япония).

29. Пат. 1148457 Великобритания, МКИ ВЗМ, B3V. Составные (бандажированные) валки / Iseki Takeshi. Sieeve roi. [Kanto Special Steel Works, Ltd.].

30. Пат. 9646 Япония, МКИ 12 С 211, 3. Способ изготовления комбинированных опорных валков / Онодэра Синсаку, Хори Киёси (Япония).

31. Пат. 9647 Япония, МКИ 12 С 211, 3. Способ изготовления комбинированных опорных валков / Онодэра Синсаку, Хори Киёси. Reinforced roll of sleeve type for rolling mill/ [Кабусики кайся Хитати сэйсакусё].

32. Белевский, J1.C. Составные прокатные валки [Текст]: монография / JI.C. Белевский, А.Ю. Фиркович, И.В. Судоргин и др. - Магнитогорск: МГТУ, 2004. - 206 с.

33. Носков, Н.С. и др. Усовершенствование валков универсальных клетей [Текст] / Н.С. Носков // Металлург. - 1969. - №12. - С. 29-30.

34. Милованов, И.И. Новый способ сборки предварительно напряженных составных валков для сортовых станов [Текст] / И.И. Милованов, A.A. Убей-волк, С.И. Огородников и др. // Сталь. - 2003. - №3. - С. 40-42.

35. Колбасин, Г.Ф. Исследование работоспособности составных прокатных валков со сменным бандажом [Текст]: автореф. дис. канд. техн. наук / Г.Ф. Колбасин. - Магнитогорск, 1974. - 22 с.

36. Белевский, JI.C. Особенности передачи момента прокатки составным валком [Текст]: сборник научных трудов / JI.C. Белевский, Г.Ф. Колбасин, Г.В. Бухиник. - Магнитогорск: МГМИ, 1975. - Вып. 155. - С. 121-123.

37. Белевский, JI.C. Применение составных прокатных валков [Текст] / JI.C. Белевский, Г.Ф. Колбасин и др. // Бюл. ин-та «Черметинформация». - 1976. -№7. - С.89.

38. Белевский, JI.C. Исследование составных валков [Текст] / JI.C. Белевский, Н.Е. Скороходов, Г.Ф. Колбасин // Изв. вузов. Черная металлургия. - 1977. -№ 5. - С. 113-116.

39. Белевский, JI.C. Повышение надежности машин и материалов нанесением покрытий механическим способом [Текст] / JI.C. Белевский // Машиноведение. - 1989. - №3. - С. 39-41.

40. Белевский, JI.C. Пластическое деформирование поверхностного слоя и формирование покрытия при нанесении гибким инструментом [Текст]: монография / JI.C. Белевский. - Магнитогорск: Лицей РАН, 1996. - 231 с.

41. Пат. на полезную модель JM°49743. Составной прокатный валок [Текст] / Белевский JI.C., Клочков О.С., Фиркович А.Ю., Белевская E.JI. и др. (РФ).

42. Пат. 35515 РФ, МКИ В 21 В 21/02. Составной прокатный валок [Текст] / Морозов A.A., Тахаутдинов P.C., Белевский JI.C. и др. (РФ).

43. Белевский, JI.C. Исследование возможности применения составных рабочих валков в черновых клетях стана 2000 горячей прокатки ОАО "ММК" [Текст] / JI.C. Белевский, А.Ю. Фиркович, E.JI. Белевская и др. // Процессы и

оборудование металлургического производства. - Магнитогорск: МГТУ, 2003.-С. 99-103.

44. Конев, В.И. Определение напряжений в бандажах валков с упругим сердечником [Текст]: сборник научных трудов МГМИ / В.И. Конев и др. - Вып. III. - Магнитогорск, 1973. - С. 17-22.

45. Кащенко, Ф.Д. , Бронников К).И., Мордзилович H.A. // Бюл. ин-та «Чер-метинформация». - 1973. - № 21 (713). - С. 53.

46. Фиркович АЛО., 11олухин B.l I., Николаев В.А. и др. // Бюл. ип-та «Черме-тинформация». 1974. №23(739). - С.44.

47. A.c. 668630 СССР, МКИ В21В 27/02. Составной валок [Текст] / А.Ю. Фиркович, П.И. Полухин, В.П. Полухин и др. Опубл. 1979, Бюл. №23.

48. Фиркович, А.Ю. Повышение долговечности составных опорных валков [Текст] / А.Ю. Фиркович // Сталь. - 1981. - №10. - С.53-54.

49. Белевский, JI.C. Бандажированные прокатные валки и ролики MHJI3 [Текст]: монография / JI.C. Белевский, В.И. Кадошников, E.JI. Белевская, В.М. Москвин, Р.Р. Исмагилов, А.Ю. Фиркович, О.С. Клочков. - Магнитогорск: МГТУ, 2009. - 234 с.

50. A.c. 417108 СССР, МКИ А 01 С 7/18. / Полухин П.И., Полухин В.П., Николаев В.А. и др.

51. Пат. 2191648 РФ, МКИ В21В 27/03. Составной валок / Полецков П.П., Фиркович А.Ю., Тишин C.B. и др. (РФ).

52. Пат. 12991 РФ, МКИ В21В 27/02. Составной валок / Полецков П.П., Фиркович А.Ю., Антипенко А.И. и др. (РФ).

53. Боровков, И.В. Освоение технологии эксплуатации прокатного стана 5000 горячей прокатки ОАО «ММК» [Текст]: Труды VIII конгресса прокатчиков / И.В. Боровков, Д.В. Кудряев, О.В. Пальчиков и др. - Магнитогорск, 11-15 октября 2010 г. - Том I. - С. 339-344.

54. Берникер, Е.И. Посадки с натягом в машиностроении [Текст]: справочное пособие / Е.И. Берникер. - M.-JL: Машиностроение, 1966. - 167 с.

55. Серенсен, C.B. Валы и оси. Конструирование и расчет [Текст] / C.B. Се-ренсен. - М.: Машиностроение, 1970. - Изд. 2-е. - 319 с.

56. Тимошенко, С.П. Сопротивление материалов [Текст] / С.П. Тимошенко. -М.: Наука, 1965. - Т.2. - 480 с.

57. Решетов, Д.Н. Детали машин [Текст] / Д.Н. Решетов. - М.: Машиностроение, 1974.-654с.

58. Гречищев, Е.С Соединения с натягом [Текст] / Е.С. Гречищев, А.А. Иль-ященко. - М.: Машиностроение, 1981. - 247 с.

59. Полухин, В.П. Составной рабочий инструмент прокатных станов [Текст] / В.П. Полухин, П.И. Полухин, В.А. Николаев. - М.: Металлургия, 1977. - 87 с.

60. Полухин, П.И. Прочность прокатных валков [Текст] / П.И. Полухин, В.А. Николаев, В.П. Полухин и др. - Алма-Ата: Наука, 1984. - 295 с.

61. Гедеон, М.В. Закономерности усадки втулок типа бандажей прокатных валков при поверхностной электрозакалке [Текст] / М.В. Гедеон, В.П. Полухин, В.А. Николаев и др. // Известия вузов. Черная металлургия. - 1978. -№5. - С. 67-69.

62. Полухин, В.П. Влияние состава стали на усадку втулок типа бандажей прокатных валков при поверхностной электрозакалке и отпуске [Текст] / В.П. Полухин, М.В. Гедеон, Н.В. Белецкий и др. // Известия вузов. Черная металлургия. - 1980. - № 1. - С. 88-90.

63. Полухин, П.И. Исследование прочности бандажированных опорных валков с неравномерной посадкой бандажа [Текст] / П.И. Полухин и др. // Известия вузов. Черная металлургия. - 1965. - №11. - С .93-98.

64. Фирсов, В.Т. Исследование работоспособности прессовых соединений типа вал-втулка в условиях статического и циклического знакопеременного нагружения [Текст] / В.Т. Фирсов, Б.А. Морозов, Е.И. Софронов и др. // Вестник машиностроения. - 1982. - № 11. - С. 29-33.

65. Полухин, В.П. Оценка надежности посадки бандажей рабочих валков с гладкой бочкой [Текст] / В.П. Полухин и др. // Известия вузов. Черная металлургия. - 1973. - № 8. - С. 72-75.

66. Сафронов, Ю.В. Приближенное решение некоторых задач о выборе оптимальных параметров прессовых и горячий посадок втулок и бандажей [Текст] / Ю.В. Сафронов // Известия вузов. Машиностроение. - 1973. - №10. -С. 27-31.

67. Мусхелишвили, Н.И. Некоторые основные задачи математической теории упругости [Текст] / Н.И. Мусхелишвили. - М.: Издательство академия наук СССР, 1954.-648 с.

68. Народецкий, М.З. К выбору посадок колец подшипников качения [Текст] / М.З. Народецкий // Инженерный сборник Института механики АН СССР. -1947. - Т. III. - Вып. 2. - С. 15-26.

69. Полухин, В.П. Математическое моделирование и расчёт на ЭВМ листовых прокатных станов [Текст] / В.П. Полухин. - М.: Металлургия, 1972. -512 с.

70. Лурье, А.И. Теория упругости [Текст] / А.И. Лурье. - М.: Наука, 1970. -940с.

71. Демидов, С.П. Теория упругости [Текст] / С.П. Демидов. - М.: Высшая школа, 1979.-431 с.

72. Полухин, П.И. Контактное взаимодействие металла и инструмента при прокатке [Текст] / П.И. Полухин, В.А. Николаев, В.П. Полухин и др. - М.: Металлургия, 1974. - 200 с.

73. Полухин, П.И. Тонколистовая прокатка и служба валков [Текст] / П.И. Полухин, Ю.Д. Железнов, В.П. Полухин. - М.: Металлургия, 1967. - 387 с.

74. Третьяков, A.B. Механические свойства металлов и сплавов при обработке давлением [Текст] / A.B. Трерьяков и др. - М.: Металлургия, 1964. -324 с.

75. Целиков, А.И. Теория продольной прокатки [Текст] / А.И. Целиков, Г.С. Никитин, С.Е. Рокотян - М.: Металлургия, 1980. - 280 с.

76. Луговской, В.М. Алгоритмы систем автоматизации листовых станов [Текст] / В.М. Луговской. - М.: Металлургия, 1974. - 319 с.

77. Ануфриев, И.A. MatLab 5.3/б.х [Текст] / И.А. Ануфриев. - Санкт-Петербург: БХВ Петербург, 2002. - 712 с.

78. Москвин, В.М. Напряжения в поперечной плоскости опорного валка [Текст] / В.М. Москвин, В.И. Кадошников, Е.Л. Белевская // Производство проката. - 2007. - №8. - С. 19-24.

79. Пономарёв, С.Д. Расчёты на прочность в машиностроении [Текст] / С.Д. Пономарёв, В.Л. Бидерман, К.К. Лихарев и др. - М.: Машгиз, 1958. - Т. 2. -975с.

80. Белевский, Л.С. Влияние складки на полосе на напряжения в валках клетей кварто станов холодной прокатки [Текст] / Л.С. Белевский, P.P. Исмаги-лов, В.М. Москвин // Вестник МГТУ им. Г.И. Носова. - 2010. - № 1. - С. 4649.

81. Крауч, С. Метод граничных элементов в механике твёрдых тел [Текст] / С. Крауч, М. Старфилд. - М.: Мир, 1987. - 328с.

82. Кадошников, В.И. Методика определения напряжённого состояния рабочего валка методом граничных элементов [Текст] / В.И. Кадошников, В.М. Москвин, Е.Л. Белевская // Металлург, 2008. - №10. - С. 63-66.

83. Москвин, В.М. Напряжения в поперечной плоскости опорного валка [Текст] / В.М. Москвин, В.И. Кадошников, Е.Л. Белевская // Производство проката, 2007. - №8. - С. 19-24.

84. Фиркович, А.Ю. Работоспособность валков с разной глубиной закаленного слоя [Текст] / А.Ю. Фиркович и др. // Сталь, 1988. - №9. - С.57-59.

85.Битюков, С.М. Стали для валков холодной прокатки с повышенным содержанием хрома [Текст] / С.М. Битюков и др. // Тяжёлое машиностроение, 1990.-№8. -С. 25-27.

86. Конторович, И.Е. Термическая обработка стали и чугуна [Текст] / И.Е. Конторович. - М.: Металлургиздат, 1950. - 540 с.

87. Башнин, Ю.А. Влияние способа выплавки на структуру и свойства стали для производства валков холодной прокатки [Текст] / Ю.А. Башнин // Сталь, 1984.-№10.-С. 65-69.

88. Пат. 2194081 РФ МКИ В21В 27/00. Способ производства валков из штам-повой стали [Текст] / Федоров А.Н. БИМП №32 2002 г. - С. 248.

89. Белевский, J1.C. Опыт эксплуатации литых стальных рабочих валков на станах холодной прокатки листа [Текст]: межвуз. сборник научных трудов / J1.C. Белевский, P.P. Исмагилов, О.С. Клочков / Под ред. М.В. Чукина // Обработка сплошных и слоистых материалов. - Вып. 36. - Магнитогорск: ГОУ ВПО «МГТУ», 2010. - С. 145-154.

90. Производство стальных прокатных валков на ООО «ЮжУралТехноТ-рейд». Труды VIII конгресса прокатчиков / [О.С. Клочков и др.]. - Магнитогорск, 11-15 октября 2010 г. -Том II. - С. 465-468.

91. Кожухарь, В.Я. Влияние способа производства сталей на их флоненочув-ствительность [Текст] / В.Я. Кожухарь, В.В. Брем // Труды Одесского политехнического университета. - Вып. 6. - Одесса. - 1997. - С. 54-57.

92. Брайнин, И.Е. Новая сталь 60Х2СМФ для рабочих валков холодной прокатки [Текст] / И.Е. Брайнин, Ю.А.Грушко и др. // Сталь, 1976. - №4. - С. 362-365.

93. Королев, A.A. Конструкция и расчёт машин и механизмов прокатных станов [Текст] / A.A. Королев. - М., Металлургия, 1985. - 373 с.

94. Исмагилов, P.P. Испытания чугунных валков на листовом стане холодной прокатки [Текст] / P.P. Исмагилов, И.В. Боровков, JI.C. Белевский, А.Ю. Фиркович. // Черные металлы. Магнитогорск: ГОУ ВПО «МГТУ», 2011. - С. 75-77.

95. Форисенков, С.А. Сталь для валков холодной прокатки [Текст] / С.А. Фо-рисенков, С.П. Лисицын. A.c. № 186697. Бюлл. изобр. и тов. знаков, 1966, № 19.

96. Балацкий, Л.Т. Усталость валов в соединениях [Текст] / Л.Т. Балацкий. -Киев: Техника, 1972. - 180 с.

97. Филимонов, Г.Н. Фреттинг в соединениях судовых деталей [Текст] / Г.Н. Филимонов, Л.Т. Балацкий. - Л.: Судостроение, 1973. - 296 с.

98. Белевский, Л.С. Повышение технологических и эксплуатационных свойств материалов путем пластической деформации поверхностного слоя, совмещенной с нанесением покрытия гибким инструментом [Текст] /Л.С. Белевский, P.P. Исмагилов, И.В. Белевская, Н.Б. Юлчубаев // Сборник статей V Международной научно-практической конференции. - Пенза: Приволжский Дом знаний, 2010. - С. 8-11.

99. Белевский, Л.С. Улучшение служебных характеристик металлических изделий способом фрикционного плакирования [Текст] / Л.С. Белевский, P.P. Исмагилов, В.И. Кадошников, И.В. Белевская, Н.Б. Юлчубаев // Материалы 12-й Международной научно-практической конференции 13-16 апреля 2010 г. Санкт-Петербург: Санкт-Петербургский государственный политехнический университет, 2010. - Ч. 2. - С. 459-464.

100. Харитонов, В.А. Влияние эффекта Баушингера на прочностные характеристики высокопрочных труб [Текст]: межвуз. сборник научных трудов / В.А. Харитонов, Е.О. Малолеткова // Обработка сплошных и слоистых материалов / Под ред. М.В. Чукина. - Вып. 36. - Магнитогорск: ГОУ ВПО «МГТУ», 2010.-С. 28-33.

101. Белевский, Л.С. Пути повышения служебных свойств валков станов холодной прокатки [Текст] / Л.С. Белевский, P.P. Исмагилов // Вестник МГТУ им. Г.И. Носова. -2012. - № 1. - С. 56-60.

102. Пат. на полезную модель №100436 РФ, МПК В21В 27/03. Бандажиро-ванный прокатный валок [Текст] / Белевский Л.С., Исмагилов P.P., Клочков О.С. и др.

103. Пат. на полезную модель №100435 РФ, МПК В21В 27/02. Бандажиро-ванный прокатный валок [Текст] / Белевский Л.С., Исмагилов P.P., Клочков О.С. и др.

104. Пат. на изобретение №2420365 РФ, МПК В21В 28/02. Прокатный валок и способ его эксплуатации [Текст] / Гостев К.А., Лебедев С.А., Боровков И.В., Исмагилов P.P., Роберов И.Г.