blackmetИзвестия высших учебных заведений. Черная МеталлургияIzvestiya. Ferrous Metallurgy0368-07972410-2091National University of Science and Technology "MISIS"10.17073/0368-0797-2015-9-696-702blackmet-735Research ArticleИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ И АВТОМАТИЗАЦИЯ В ЧЕРНОЙ МЕТАЛЛУРГИИINFORMATION TECHNOLOGIES AND AUTOMATIC CONTROL IN FERROUS METALLURGYМАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ НАПРЯЖЕННОГО СОСТОЯНИЯ В РАБОЧИХ ВАЛКАХ ХОЛОДНОЙ ПРОКАТКИ ПРИ УСКОРЕННОМ НАГРЕВЕ В КАМЕРНОЙ ПЕЧИMATHEMATICAL MODELING OF THE THERMO-STRESSED CONDITION IN THE COLD WORK ROLLS DURING FAST HEATING IN THE CHAMBER FURNACEКазяевМ. Д.KazyaevM. D.

к.т.н., профессор кафедры «Теплофизика и информатика в металлургии»,

620002, Екатеринбург, ул. Мира, 19

Cand. Sci. (Eng.), Professor of the Chair “Thermal Physics and Informatics in Metallurgy”,

19, Mira str., Ekaterinburg, 620002

termocomplex@r66.ruСамойловичЮ. А.SamoilovichYu. A.

д.т.н., профессор, старший научный сотрудник лаборатории нагревательных печей,

620137, Екатеринбург, ул. Посадская, 23, оф. 306 – 308

Dr. Sci. (Eng.), Professor, Chief Researcher of Laboratory of heating furnaces,

19, Mira str., Ekaterinburg, 620002

platan09@yandex.ruПалеевВ. С.PaleevV. S.

к.т.н., главный специалист,

620137, Екатеринбург, ул. Посадская, 23, оф. 306 – 308

Cand. Sci. (Eng.), Chief Specialis,

23, of. 306-308, Posadskaya str., Ekaterinburg, Sverdlovsk Region, 620137,

Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. ЕльцинаРоссияUral Federal University named after the first President of Russia B.N. YeltsinRussian FederationООО «НПК «УралТермоКомплекс»РоссияUral Federal University named after the first President of Russia B.N. YeltsinRussian FederationООО «НПК «УралТермоКомплекс»Россия“UralTermoKompleks” Scientific and Production CompanyRussian Federation201528112015589696702Copyright © Казяев М.Д., Самойлович Ю.А., Палеев В.С., 20152015Казяев М.Д., Самойлович Ю.А., Палеев В.С.Kazyaev M.D., Samoilovich Y.A., Paleev V.S.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/735

Приведена физико-математическая модель расчета термонапряженного состояния рабочих валков холодной прокатки при нагреве в камерной печи скоростного (градиентного) нагрева под закалку. Нагревательная печь выполнена из двух раздвигающихся половин и совмещена со спрейерной установкой. Валок, подвергающийся нагреву, устанавливается на роликах и вращается в процессе нагрева и закалки. Сопоставлены два режима нагрева – форсированный и более рациональный, у которого введено ограничение скорости нагрева валка в начальной стадии. Предложен ступенчатый график повышения температуры греющей среды при нагреве валка, в котором максимальные растягивающие напряжения не превышают приемлемых значений порядка 300 МПа. В целях снижения термических напряжений при нагреве валков рекомендуется ограничивать скорость нагрева на начальной стадии тепловой обработки.

A physical-and-mathematical pattern of calculation of the thermo-stressed condition of the cold work roll, being heated in the chamber fast (gradient) heating furnace for hardening of the working layer of the certain depth, has been demonstrated. The heating furnace consists of two sliding halves and is connected with the spraying unit. A roll subjected to heating runs on rollers and rotates during heating and hardening. Two heating conditions: forced one and more rational one, under which a speed of the roll heating is limited at the initial stage, have been compared. The authors have offered a steptype schedule of increasing the heating medium temperature during roll heating at which the maximum tensile stress does not exceed an acceptable value of 300 MPa. It is recommended to limit a heating speed at the initial stage of heat treatment to reduce the thermal stress.

валки холодной прокаткиматематическое моделированиетермические напряженияскоростной нагревcold rollsmathematical modelingthermal stressfast heatinReferencesБудрин Д.В. Расчет лучистого теплообмена: Сб. «Теплообмен и вопросы экономии топлива в металлургических печах». – Сверд ловск: Изд-во УПИ, 1951. С. 13 – 37.Budrin D.V. Raschet luchistogo teploobmena [The calculation of radiative heat transfer: A Collection.]. In: Sb. Teploobmen i voprosy ekonomii topliva v metallurgicheskikh pechakh [Heat transfer and economy of fuel in metallurgical furnaces]. Sverdlovsk, Moscow: Izd-vo Ural’skogo politekhnicheskogo instituta, 1951, pp. 13–37. (In Russ.).Теплотехнические расчеты металлургических печей. Изд. 2. / Б.Ф. Зобнин, М.Д. Казяев, Б.И. Китаев и др. – М.: Металлургия, 1982. – 360 с.Zobnin B.F., Kazyaev M.D., Kitaev B.I. etc. Teplotekhnicheskie raschety metallurgicheskikh pechei [Thermotechnical calculations of metallurgical furnaces]. Moscow: Metallurgiya, 1982. 360 p. (In Russ.).Боли Б., Уэйнер Дж. Теория температурных напряжений. – М.: Мир, 1964. – 517 с.Boley Bruno A., Weiner Jerome H. Theory of Thermal Stresses. New York : John Wiley & Sons, 1960. (Russ.ed.: Boley B., Weiner J. Teoriya temperaturnykh napryazhenii. Moscow: Mir, 1964. 517 p.).Тимофеев В.Н., Самойлович Ю.А. Оценка влияния пластической деформации на температурные напряжения при нагреве стального цилиндра: Сб. тр. ВНИИМТ «Горение, теплообмен и процессы нагрева металла в печах». − Свердловск: Изд-во ВНИИМТ, 1963. № 10. С. 68 – 80.Timofeev V.N., Samoilovich Yu.A. Otsenka vliyaniya plasticheskoi deformatsii na temperaturnye napryazheniya pri nagreve stal’nogo tsilindra [Estimation of influence of plastic deformation on thermal stresses during the heating of the steel cylinder]. In: Sb. tr. VNIIMT “Gorenie, teploobmen i protsessy nagreva metalla v pechakh” [Proceedings of VNIIMT “Burning, heat transfer processes and metal heating furnaces” ]. Izd. Sverdlovsk, 1963, pp. 68–80. (In Russ.).Самойлович Ю.А., Тимошпольский В.И., Трусова И.А., Маточкин В.А. Теоретические основы расчета температур, термовязкоупругих напряжений и деформаций в корке непрерывнолитой заготовки // Изв. вуз. Энергетика. 2002. № 3. С. 48 – 56.Samoilovich Yu.A., Timoshpol’skii V.I., Trusova I.A., Matochkin V.A. Theoretical basis for calculating the temperatures of thermoviscoelastic stresses and deformations in the crust of continuous casting. Izvestiya VUZov. Energetika. 2002, no. 3, pp. 48–56. (In Russ.).Самойлович Ю.А. Расчет временных и остаточных напряжений прокатных валков при электрозакалке // Изв. вуз. Черная металлургия. 2014. № 11. С. 15 – 22.Samoilovich Yu.A. Calculation of temporal and residual voltage during the electrohardening of forming rolls. Izvestiya VUZov. Chernaya metallurgiya = Izvestiya. Ferrous Metallurgy. 2014, no. 11, pp. 15–22. (In Russ.).Тимошпольский В.И., Самойлович Ю.А., Трусова И.А. Стальной слиток. Т. 3: Нагрев. – Минск: Белорусская наука, 2001. – 879 с.Timoshpol’skii V.I., Samoilovich Yu.A., Trusova I.A. etc. Stal’noi slitok. [Steel Ingot]. Vol. 3. Nagrev [Heating]. Minsk: Belorusskaya nauka, 2001. 879 p. (In Russ.).Баптизманский В.И. // Техническая физика. 1951. № 5. С. 105 – 113.Baptizmanskii V.I. Tekhnicheskaya fi zika [Technical physics]. 1951, no. 5, pp. 105–113. (In Russ.).

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