blackmetИзвестия высших учебных заведений. Черная МеталлургияIzvestiya. Ferrous Metallurgy0368-07972410-2091National University of Science and Technology "MISIS"10.17073/0368-0797-2022-8-590-595blackmet-2371Research ArticleИННОВАЦИИ В МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОМ ПРОМЫШЛЕННОМ И ЛАБОРАТОРНОМ ОБОРУДОВАНИИ, ТЕХНОЛОГИЯХ И МАТЕРИАЛАХINNOVATIONS IN METALLURGICAL INDUSTRIAL AND LABORATORY EQUIPMENT, TECHNOLOGIES AND MATERIALSСиловые условия прокатки в универсальных калибрах современных рельсобалочных становPower conditions of rolling in universal calibers of modern rail-beam millsФастыковскийА. Р.FastykovskiiA. R.

Андрей Ростиславович Фастыковский, д.т.н., доцент, заведующий кафедрой «Обработка металлов давлением и металловедение. ЕВРАЗ ЗСМК»

Россия, 654007, Кемеровская обл. – Кузбасс, Новокузнецк, ул. Кирова, 42

Andrei R. Fastykovskii, Dr. Sci. (Eng.), Assist. Prof., Head the Chair “Metal Forming and Metal Science. OJSC “EVRAZ ZSMK”

42 Kirova Str., Novokuznetsk, Kemerovo Region – Kuzbass 654007, Russian Federation

omd@sibsiu.ruДобрянскийА. В.DobryanskiiA. V.

Андрей Владимирович Добрянский, старший калибровщик рельсобалочного цеха

Россия, 654043, Кемеровская обл. – Кузбасс, Новокузнецк, шоссе Космическое, 16

Andrei V. Dobryanskii, Senior Calibrator of Rail-Beam Shop

16 Kosmicheskoe Route, Novokuznetsk, Kemerovo Region – Kuzbass 654043, Russian Federation

Andrey.Dobryanskij@evraz.comДорофеевВ. В.DorofeevV. V.

Владимир Викторович Дорофеев, д.т.н., главный калибровщик рельсобалочного цеха

Россия, 654043, Кемеровская обл. – Кузбасс, Новокузнецк, шоссе Космическое, 16

Vladimir V. Dorofeev, Dr. Sci. (Eng.), Chief Calibrator of Rail-Beam Shop

16 Kosmicheskoe Route, Novokuznetsk, Kemerovo Region – Kuzbass 654043, Russian Federation

Vladimir.Dorofeev@evraz.comСибирский государственный индустриальный университетРоссияSiberian State Industrial UniversityRussian FederationАО «ЕВРАЗ Объединенный Западно-Сибирский металлургический комбинат»РоссияJSC “EVRAZ – Joint West Siberian Metallurgical Plant”Russian Federation202201092022658590595Copyright © Фастыковский А.Р., Добрянский А.В., Дорофеев В.В., 20222022Фастыковский А.Р., Добрянский А.В., Дорофеев В.В.Fastykovskii A.R., Dobryanskii A.V., Dorofeev V.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://fermet.misis.ru/jour/article/view/2371

Развитие подвижного железнодорожного состава, увеличение скорости перевозки, грузонапряженности магистралей и их протяженности требует постоянного совершенствования технологии производства железнодорожных рельсов. Современные рельсобалочные станы имеют в своем составе непрерывно-реверсивную группу клетей, в которую входят универсальные клети. Прокатка рельсовых профилей в универсальных калибрах кардинально отличается от прокатки в двухвалковых калибрах. В настоящее время она недостаточно хорошо изучена как в теоретическом, так и практическом плане. Определены условия осуществления процесса прокатки в универсальных калибрах с парой неприводных валков, учитывающие величины активных (резервных) сил трения, действующих со стороны приводных валков, и реактивных сил со стороны неприводных валков и валковой арматуры. Методом энергетического баланса решена задача по определению усилия подпора, необходимого для деформирования в неприводных валках. При решении уравнения равновесия сил в очаге деформации, образованном приводными валками, определен резерв сил трения, который во многом определяет возможность процесса прокатки. Получены теоретические зависимости для оценки силового баланса при прокатке в универсальных калибрах современных рельсобалочных станов с учетом резерва сил трения, обеспеченного приводными валками, и подпора, необходимого для деформирования в неприводных валках. Информация о силовых условиях в универсальном калибре необходима для анализа процесса прокатки в универсальном калибре при различных режимах деформирования и уточнения коэффициентов вытяжки по элементам получаемого профиля. Предложены зависимости позволяющие оценить расход резерва сил трения на работу валковой арматуры, которая обслуживает универсальный калибр. Уточнена известная формула А.И. Целикова, А.И. Гришкова по определению уширения применительно к прокатке в универсальных калибрах с двумя неприводными валками. Отмечено влияние подпора со стороны неприводных валков на изменение размеров подошвы и головки рельсовых профилей.

Development of rolling stock, increase in the speed of transportation, load-bearing capacity of highways and their length requires constant improvement of the production technology for railway rails. Modern rail-beam mills have in their composition a continuously reversible group of stands, which includes universal stands. Rolling of rail profiles in universal calibers is radically different from rolling in two-roll calibers, and at the moment is not well studied, both theoretically and practically. The article defines the conditions for feasibility of the rolling process in universal calibers with a pair of non-drive rolls, taking into account the values of active (reserve friction forces) acting from the drive rolls and reactive forces from the non-drive rolls and roller fittings. The energy balance method solves the problem of determining the back-up force required for deformation in non-drive rolls. When solving the equation of equilibrium of forces in the deformation center formed by the drive rolls, the reserve of friction forces is defined, the magnitude of which largely determines the possibility of the rolling process. Theoretical dependences are obtained for estimating the power balance during rolling in universal calibers of modern rail-beam mills, taking into account the reserve of friction forces provided by the drive rolls and the support required for deformation in non-drive rolls. Information about the force conditions in a universal caliber is necessary to analyze the feasibility of the rolling process in it under various deformation modes and to clarify the drawing coefficients for elements of the resulting profile. Dependencies are proposed that allow estimating the consumption of the reserve of friction forces for the operation of roller fittings serviced by universal caliber. The well-known formula of A.I. Tselikov and A. I. Grishkov on the definition of broadening was clarified in relation to rolling in universal calibers with two non-drive rolls. The support from the non-drive rolls side effects the change in size of sole and head of the rail profiles.

силовые условияуниверсальный калибррельсобалочный станобласть осуществимостиуширениекоэффициент вытяжкиpower conditionsuniversal caliberrail-beam millfeasibility areabroadeningextraction coefficientReferencesFastikovskiy A.R., Dorofeev V.V., Efimov O.Yu. Evaluation of technological risks in the work of rolling equipment // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2018. Vol. 411. Article 012080. http://doi.org/10.1088/1757-899X/411/1/012080Fastikovskiy A.R., Dorofeev V.V., Efimov O.Yu. Evaluation of technological risks in the work of rolling equipment. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2018, vol. 411, article 012080. http://doi.org/10.1088/1757-899X/411/1/012080Fastykovskiy A.R., Peretyatko V.N., Evstifeev V.V., Efimov O.Yu. Performance analysis of the rolling equipment using computer mode­ling // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2018. Vol. 411. Article 012081. http://doi.org/10.1088/1757-899X/411/1/012081Fastykovskiy A.R., Peretyatko V.N., Evstifeev V.V., Efimov O.Yu. Performance analysis of the rolling equipment using computer mode­ling. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2018, vol. 411, article 012081. http://doi.org/10.1088/1757-899X/411/1/012081Lassent A. Le train a’poutrelles et a’rails de l’usine d’hagauge (SASILOR) // Revue de Metallurge. 1974. Vol. 11. No. 10. P. 733–748. (In Fr.).Lassent A. Le train a’poutrelles et a’rails de l’usine d’hagauge (SASILOR). Revue de Metallurge. 1974, vol. 11, no. 10, pp. 733–748. (In Fr.).Mennel G. Schienenwalzung in Universal Gerust der Modernisie­nung der Strass Hagange // Der Kalibreur. 1981. No. 35. P. 15, 16. (In Germ.).Mennel G. Schienenwalzung in Universal Gerust der Modernisie­nung der Strass Hagange. Der Kalibreur. 1981, no. 35, pp. 15, 16. (In Germ.).Svejkovsky U. Newest technologies for economical sections production // AISE Steel Technology. 2002. Vol. 79. No. 2. P. 33–39.Svejkovsky U. Newest technologies for economical sections production. AISE Steel Technology. 2002, vol. 79, no. 2, pp. 33–39.Frank E. Fonner. Steel dynamics commissions its new structural and rail division // AISE Steel Technology. 2002. Vol. 79. No. 11-12. P. 27–35.Frank E. Fonner. Steel dynamics commissions its new structural and rail division. AISE Steel Technology. 2002, vol. 79, no. 11-12, pp. 27–35.Nigris G., Schroder J. Profile sizing process for high-quality medium / heavy sections and rails // MPT International. 2002. Vol. 25. No. 3. Р. 48–54.Nigris G., Schroder J. Profile sizing process for high-quality medium / heavy sections and rails. MPT International. 2002, vol. 25, no. 3, pp. 48–54.Шилов В.А., Шварц Д.Л., Скосарь Е.О. Особенности прокатки длинномерных рельсов на универсальном рельсобалочном стане // Металлург. 2016. № 3. С. 44-48.Shilov V.A., Shvarts D.L., Skosar’ E.O. Aspects of the rolling of long rails on a universal rail-beam mill. Metallurgist. 2016, vol. 60, no. 3-4, pp. 260–266. https://doi.org/10.1007/s11015-016-0284-9Svejkovsky U., Perala R.E. State of the art of rail rolling // Iron and Steel Technology. 2005. Vol. 2. No. 10. P. 19–24.Svejkovsky U., Perala R.E. State of the art of rail rolling. Iron and Steel Technology. 2005, vol. 2, no. 10, pp. 19–24.Universal rail and section rolling mill for Wisco // NEWSletter SMS Metallurgy. 2006. No. 2. Р. 78.Universal rail and section rolling mill for Wisco. NEWSletter SMS Metallurgy. 2006, no. 2, pp. 78.Головатенко А.В., Волков К.В., Дорофеев В.В., Степанов С.В., Добрянский А.В. Развитие технологии прокатки и процессов калибровки железнодорожных рельсов // Производство проката. 2014. № 2. С. 25–39.Golovatenko A.V., Volkov K.V., Dorofeev V.V., Stepanov S.V., Dobryanskii A.V. Development of rolling technology and calibration processes of railway rails. Proizvodstvo prokata. 2014, no. 2, pp. 25–39. (In Russ.).Смирнов В.К., Бондин А.Р., Михайленко А.М. Исследование прокатки рельсов в универсальных клетях // Производство проката. 2003. № 12. С. 24–30.Smirnov V.K., Bondin A.R., Mikhailenko A.M. Investigation of rolling rails in universal stands. Proizvodstvo prokata. 2003, no. 12, pp. 24–30. (In Russ.).Фастыковский А.Р., Перетятько В.Н. Неприводные универсальные калибры – новое направление в производстве рельсов // Металлург. 2002. № 5. С. 48–50.Fastykovskii A.R., Peretyat’ko V.N. Use of non-driven universal passes is new trend in rail production. Metallurg. 2002, no. 5, pp. 48–50. (In Russ.).Фастыковский А.Р., Перетятько В.Н. Изучение резервных сил трения при прокатке в вытяжных калибрах // Известия вузов. Черная металлургия. 2002. Т. 45. № 4. С. 22–24.Fastykovskii A.R., Peretyat’ko V.N. Studying the reserve forces of friction during rolling in break-down passes. Izvestiya. Ferrous Me­tallurgy. 2002, vol. 45, no. 4, pp. 22–24. (In Russ.).Выдрин В.Н., Федосиенко А.С., Крайнов В.И. Процесс непрерывной прокатки. М.: Металлургия, 1970. 456 с.Vydrin V.N., Fedosienko A.S., Krainov V.I. Process of Continuous Rolling. Moscow: Metallurgiya, 1970, 456 p. (In Russ.).Федин В.П., Грицук Н.Ф. Валковая арматура сортовых станов. М.: Металлургия, 1975. 216 с.Fedin V.P., Gritsuk N.F. Roll Reinforcement of Long Mills. Moscow: Metallurgiya, 1975, 216 p. (In Russ.).Работнов Ю.М. Механика деформируемого твердого тела. М.: Наука, 1988. 742 с.Rabotnov Yu.M. Mechanics of a Deformable Solid. Moscow: Nauka, 1988, 742 p. (In Russ.).Александров А.В., Потапов В.Д., Державин Б.П. Сопротивление материалов. М.: Высш. шк., 2003. 560 с.Aleksandrov A.V., Potapov V.D., Derzhavin B.P. Resistance of Materials. Moscow: Vyssh. shk., 2003, 560 p. (In Russ.).Суворов И.К. Уширение при прокатке в неприводных валках // Известия вузов. Черная металлургия. 1961. Т. 4. № 1. С. 118–120.Suvorov I.K. Broadening when rolling in non-drive rolls. Izvestiya. Ferrous Metallurgy. 1961, vol. 4, no. 1, pp. 118–120. (In Russ.).Никитин Г.С. Теория непрерывной продольной прокатки. М.: изд. МГТУ им. Баумана, 2009. 399 с.Nikitin G.S. Theory of Continuous Longitudinal Rolling. Moscow: Izd. MSTU im. Baumana, 2009, 399 p. (In Russ.).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.