WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!


 

  На правах рукописи

Дорофеев Владимир Викторович

Развитие теории и практики процессов калибровки

и прокатки фланцевых профилей

Специальность 05.16.05 – Обработка металлов давлением

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

доктора технических наук

Новокузнецк, 2011

Работа выполнена на кафедре «Обработка металлов давлением и металловедение» в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Сибирский государственный индустриальный университет» (СибГИУ).

Научный консультант: доктор технических наук, профессор

Перетятько Владимир Николаевич

Официальные оппоненты:  доктор технических наук, профессор

        Трусов Виталий Алексеевич

доктор технических наук, доцент

  Темлянцев Михаил Викторович

  доктор технических наук, профессор

  Шилов Владислав Александрович

Ведущая организация: ОАО «Уральский институт металлов»

Защита состоится «30» марта 2012 г. в 1000 часов в аудитории 3п на заседании диссертационного совета Д212.252.01 при Сибирском государственном индустриальном университете по адресу: 654007, г. Новокузнецк Кемеровской области, ул. Кирова 42, факс: (3843) 465792; e-mail: ds21225201@sibsiu.ru

С диссертацией можно ознакомиться в научно-технической библиотеке ФГБОУ ВПО «Сибирский государственный индустриальный университет».

Автореферат разослан  2012 г.

Ученый секретарь диссертационного

совета Д212.252.01  Нохрина О.И.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ



Актуальность темы: Современная теория прокатки интенсивно развивается, опираясь на достижения математики, физики, механики сплошных сред, металловедения и других фундаментальных наук. Для решения численных задач и математического моделирования все более широко применяются компьютерные технологии. Выводы теории прокатки используют при разработке оптимальных режимов деформации, конструировании оборудования и проектировании калибровок прокатных валков.

Большой вклад в развитие и становление основ теории прокатки внесен трудами отечественных ученых: И.А. Тиме, Р.Р. Тонкова, Н.С. Верещагина, А.Ф. Родзевича-Белевича, С.Н. Петрова, В.Е. Грум-Гржимайло, А.Ф. Головина, А.П. Виноградова, И.М. Павлова, С.И. Губкина, А.И. Целикова, А.Я. Хейна, А.П. Чекмарева, В.С. Смирнова, И.Я. Тарновского, В.Н. Выдрина, П.И. Полухина и многих других. Получили признание исследования зарубежных ученых: С. Финка, К. Кодрона, В. Тафеля, Э. Зибеля, Т. Кармана, С. Экелунда, В. Тринкса, В. Люега, А. Помпа, А. Надаи, Э. Ороуона, Г. Форда, Р. Симса, М. Стоуна, А. Гелеи, З. Вусатовского и других.

Однако, несмотря на значительные достижения в развитии общей теории прокатки и технологии, процесс прокатки в калибрах и вопросы, связанные с калибровкой валков ввиду многообразия факторов, свойственных прокатке в калибрах, изучены еще недостаточно хорошо.

Среди различных фасонных профилей проката особое место занимают фланцевые профили, к которым относятся двутавровые балки, рельсы, швеллеры и т.д. Характерной особенностью фасонных фланцевых профилей является то, что они имеют форму, значительно отличающуюся от формы исходной заготовки – обычно квадратного или круглого сечения, следовательно, прокатка таких профилей идет с большой неравномерностью обжатий.

Исследование формоизменения металла при прокатке в фасонных фланцевых калибрах, рациональная конструкция калибров и выбор режимов деформации невозможны без учета четкого понимания процесса течения металла в калибре и анализа его деформированного состояния.

Таким образом, исследования формоизменения металла при прокатке в фасонных фланцевых калибрах, разработка новых методов расчета калибровок и способов прокатки фланцевых профилей на основе современной теории прокатки с целью повышения качества проката и снижения издержек на его производство является весьма актуальной задачей, как в научном, так и в практическом плане.

Работа выполнена в соответствии с Государственной программой «Основы политики Российской Федерации в области развития наук и технологий на период до 2010 года и дальнейшую перспективу» от 30 марта 2002 г. и перечнем «критических технологий Российской Федерации», разделы «Технологические совмещаемые модули для металлургических мини-производств», «Компьютерное моделирование», Федеральной целевой программы «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2007–2012 годы» от 6 июля 2006 г., разделы «Технологии производства программного обеспечения», «Технологии создания и обработки кристаллических материалов», а также согласно планам госбюджетных и хоздоговорных работ ФГБОУ ВПО «Сибирский государственный индустриальный университет».

Цель диссертационной работы:

Развитие научных основ новых методов калибровки и процессов прокатки фланцевых профилей и получение комплекса технических и технологических решений, направленных на повышение эффективности производства за счет снижения энергетических затрат, повышения производительности, улучшения качества и расширения сортамента прокатываемой продукции.

Основные задачи:

1. Развитие научных основ определения эффективности деформации металла в калибрах методом верхней оценки, разработка эффективных с точки зрения экономии энергетических ресурсов условий деформирования металла в разрезных и рельсовых калибрах.

2. Разработка технических решений по усовершенствованию технологии прокатки железнодорожных и трамвайных рельсов на основе результатов исследований формоизменения и деформированного состояния металла в калибрах, обеспечивающих снижение материальных и энергетических затрат.

3. Развитие технологии прокатки рельсов с использованием универсальных калибров, разработка методики расчета калибровки валков при прокатке рельсов в универсальных калибрах компактной трехклетьевой реверсивной группы клетей в условиях модернизированных рельсопрокатных станов.

4. Совершенствование технологии прокатки швеллеров, разработка новых способов прокатки сложных фланцевых профилей с целью повышения эффективности производства.

5. Внедрение результатов теоретических и экспериментальных исследований в производство фланцевых профилей. 

Методы исследований: При исследованиях использовались методы теории подобия и моделирования процессов ОМД, метод координатных сеток с элементами сбора и обработки информации на компьютере в среде MathCAD14, метод верхней оценки при решении задач по теоретической оценке мощности деформации в калибрах, методы тензометрии, статистические методы обработки данных, метод математического планирования эксперимента.

Личный вклад автора состоит в научной постановке задач исследования, анализе литературных данных, в выполнении экспериментальных и опытно-промышленных исследований формоизменения металла в калибрах, статистической обработке и анализе полученных результатов, внедрении новых технологий в производство. 

Достоверность и обоснованность полученных результатов, выводов и рекомендаций подтверждается большим объемом экспериментального материала, полученного в лабораторных и промышленных условиях с применением современных методик, корректным использованием математического аппарата; сравнительным анализом аналитических и экспериментальных результатов и зависимостей; применением современных методов статистической обработки результатов; сопоставлением полученных результатов с данными других исследователей; эффективностью предложенных технических решений, подтвержденных результатами промышленных испытаний и внедрением в производство. Достоверность и новизна технических решений подтверждена свидетельствами на изобретения и патентами.

Научная новизна работы заключается в том, что:

– впервые разработаны математические модели расчетов энергетических характеристик деформирования металла в открытых симметричных, наклонных несимметричных разрезных калибрах и в чистовом двухвалковом рельсовом калибре в зависимости от его наклона в валках, позволяющие оценить эффективность формоизменения металла в калибрах за счет уменьшения мощности деформирования;

– получены диаграммы распределения деформации металла в ящичных, трапециевидных, рельсовом разрезном калибрах при прокатке рельсов Р65. Установлены закономерности влияния величины уширения в рельсовых калибрах на изменение деформированного состояния металла и расположение зон с различной схемой деформации по сечению раскатов из этих калибров, получены закономерности формоизменения осевой пористости в процессе прокатки рельсов из непрерывнолитой заготовки;

– получены новые научные результаты по исследованию деформированного состояния трамвайных рельсов при разрезке головки профиля в зависимости от глубины внедрения и диаметра разрезного ролика; выявлены математические зависимости распределения значений деформации в поверхностных слоях по оси желоба от обжатия разрезным роликом; получена диаграмма действительных значений усилий для образования желоба головки трамвайного рельса, рассчитанная на основе экспериментальных значений усилий в зависимости от глубины разрезки и диаметра разрезного ролика;

– выполнен анализ закономерностей изменения осевых остаточных напряжений в элементах рельса после прокатки от неравномерности распределения пластических деформаций между элементами профиля в чистовом двухвалковом и чистовом универсальном калибрах при прокатке рельсов Р65; теоретически обоснована и подтверждена экспериментально закономерность влияния осевых остаточных напряжений на концевую кривизну рельсов;

– теоретически обоснованы и экспериментально подтверждены зависимости формы и размеров разрезного гребня в первом трапециевидном калибре в системе черновых калибров для прокатки железнодорожных рельсов из непрерывнолитой заготовки от минимальной протяженности периферийной зоны, зоны столбчатых кристаллов в непрерывнолитой заготовке и высоты гребня со стороны подошвы в калибре для предварительной разрезки;

– разработана рациональная методика расчета калибровки валков трехклетьевой непрерывно-реверсивной группы в составе двух универсальных и одной двухвалковой клетей для прокатки рельсов, основанная на равенстве коэффициентов вытяжки по элементам профиля в универсальных калибрах.

Практическая значимость работы состоит в следующем:

– разработана новая технология прокатки балок и швеллеров средних и малых размеров с использованием наклонных разрезных калибров, внедрение которой позволило повысить эффективность деформации в разрезных калибрах (патент №2103078 РФ), конструкция чистового рельсового двухвалкового калибра (А.с. №1731305 СССР) для оптимизации положения его в валках;

– разработаны технические решения по усовершенствованию технологии прокатки железнодорожных рельсов в черновых калибрах (патенты №2103077 РФ, №2223156 РФ), новые способы прокатки и правки рельсов (патенты №2100107 РФ, №2299250 РФ, №2394660 РФ) используемые в технологии производства рельсов специального назначении повышенного качества, технология прокатки рельсов из непрерывнолитой заготовки, трамвайных рельсов в чистовой универсальной клети (патенты №2233716 РФ, №2403108 РФ), внедрение которых позволило повысить производительность и качество продукции;

– разработана технология прокатки рельсов с использованием предчистового четырехвалкового универсального калибра и чистового двухвалкового калибра в двухклетьевой непрерывной группе клетей (А.с. №1445823 СССР, №1607985 СССР, №1614869 СССР) и технология прокатки рельсов с использованием универсальных калибров по схеме: предчистовой трехвалковый – чистовой четырехвалковый калибр (патент №2241556 РФ) для достижения минимального различия остаточных напряжений в процессе прокатки по элементам профиля и уменьшения концевой кривизны рельсов;

– разработаны новые технические и технологические решения для прокати швеллеров (патент №2132247 РФ), монорельсов для подвесных монорельсовых дорог (патент №2288045 РФ) и скобы упорной для пружинных рельсовых скреплений (патент №2254178 РФ), обеспечивающие повышение эффективности производства фланцевых профилей;

– представлено техническое решение модернизации рельсопрокатного стана ОАО «ЕВРАЗ ЗСМК» с расположением оборудования, разработана методика расчета калибровки валков рельсов в трехклетьевой непрерывно-реверсивной группе, и разработаны калибровки железнодорожных и трамвайных рельсов для выпуска высококачественных длинномерных рельсов;

– полученные в работе научные результаты исследований могут быть использованы для развития теории обработки металлов давлением и представляют интерес как учебный материал при разработке спецкурсов по теории прокатки и калибровки прокатных валков.

Реализация результатов работы. Основные разработки внедрены в течение 2000-2010 гг. на ОАО «НКМК» (с 01.07.2011 ОАО «ЕВРАЗ ЗСМК»):

– внедрение новой технологии прокатки балок и швеллеров малых размеров с использованием наклонных разрезных калибров (патент №2103078 РФ) при прокатке швеллера №10 позволило снизить растягивающие напряжения на кромках фланцев, улучшить условия захвата за счет уменьшения абсолютных обжатий, увеличить производительность прокатного стана на 5%, улучшить качество готового проката на 1,0%;

– внедрение новых способов прокатки железнодорожных рельсов в черновых калибрах (патенты №210377 РФ, №2223156 РФ), способа прокатки рельсов из непрерывнолитой заготовки (патент №2254941 РФ), новых способов расточки валков и калибровки рельсов (патенты №2100107 РФ, №2394660 РФ) позволило улучшить качество продукции и снизить расходный коэффициент металла на 5,4 кг на тонну. Годовой экономический эффект (в ценах 2010 г.) составил 20111872 руб;

– внедрение валкового узла универсального четырехвалкового калибра для прокатки трамвайных рельсов (патент №2233716 РФ), нового способа калибровки швеллеров (патент №2268788 РФ) стабилизировало процесс прокатки. Годовой экономический эффект от внедрения разработанных способов (в ценах 2010 г.) составил 14045700 руб. в год;

– разработка технологии прокатки новых фланцевых профилей: монорельса М200 и скобы упорной для пружинного рельсового скрепления обеспечило устойчивую прокатку в калибрах и минимальный расход прокатных валков. Годовой экономический эффект за счет освоения новых видов продукции (в ценах 2010 г.) составил 8568609 руб.

Положения, выносимые на защиту:

1) научные основы теоретического определения энергетических характеристик деформирования металла в калибрах, результаты энергетических параметров эффективности деформирования металла в открытых симметричных, наклонных несимметричных разрезных калибрах и в чистовом двухвалковом рельсовом калибре в зависимости от его наклона в валках;

2) банк экспериментальных данных по исследованию формоизменения и деформационного состояния металла в ящичных, трапециевидных, рельсовом разрезном калибрах при прокатке железнодорожных рельсов Р65; формоизменения осевой пористости и центральной ликвации в процессе прокатки рельсов из непрерывнолитой заготовки; деформированного состояния металла в рельсовых калибрах в зависимости от величины уширения;

3) зависимость влияния формы и размеров разрезного гребня первого трапециевидного калибра в системе черновых калибров для прокатки рельсов из непрерывнолитой заготовки на значения ударной вязкости в подошве рельса; результаты промышленного исследования прокатки рельсов с использованием универсальных калибров;

4) результаты экспериментального исследования деформированного со стояния  трамвайного  рельса  при  разрезке  головки  профиля  в зависимости 

от диаметра и глубины внедрения разрезного ролика;

5) новые технические и технологические решения по усовершенствованию прокатки железнодорожных, трамвайных рельсов, швеллеров и производства новых фланцевых профилей сложной формы: монорельсов для подвесных монорельсовых дорог и скобы упорной для пружинных рельсовых скреплений;

6) методика расчета калибровки валков трехклетьевой непрерывно-реверсивной группы в составе двух универсальных и одной двухвалковой клетей для прокатки рельсов, основанная на равенстве коэффициентов вытяжек по элементам профиля в универсальных калибрах, и разработанные по этой методике калибровки железнодорожных и трамвайных рельсов.

Апробация работы. Основные результаты доложены и обсуждены на следующих конференциях: «Повышение эффективности производства и улучшение качества работы в свете решений XXV съезда КПСС» (г. Новокузнецк, 1976 г.); научно-техническое совещание в соответствие с программой ГКНТ «028 «Транспорт»» на 1986–90 г.г.; научно-технический совет МЧМ СССР по освоению технологии прокатки железнодорожных рельсов с использованием универсальных клетей и прокатки рельсов из непрерывнолитых заготовок (г. Новокузнецк, 1989 г.); III Международная конференция «Прочность и пластичность материалов в условиях внешних энергетических воздействий» (г. Николаев, 1993 г.); ежегодные заседания государственной рельсовой комиссии (1993–2010 г.г.); Международная конференция «Актуальные проблемы материаловедения в металлургии» (г. Новокузнецк, 1997 г.); Межгосударственная конференция «Проблемы развития металлургии Урала на рубеже XXI века» (г. Магнитогорск, 1996 г.); первом – пятом (1995–2003 г.г.) международных конгрессах прокатчиков; Международная конференция «Высокие технологии в современном материаловедении» (г. Санкт-Петербург, 1997 г.); Международная научно-техническая конференция «Современные проблемы и пути развития металлургии» (г. Новокузнецк, 1997 г.); первый Международный семинар «Актуальные проблемы прочности» (г. Новгород, 1997 г.); Всероссийская научно-практическая конференция «Металлургия на пороге XXI века» (г. Новокузнецк, 2000 г.); Межрегиональная конференция «Роль науки, новой техники и технологий в экономическом развитии регионов» (2001 г.); V Международный семинар «Современные проблемы прочности» (г. Старая Русса, 2001 г.); XXXVII семинар «Актуальные проблемы прочности» (г. Санкт-Петербург, 2001 г.); Всероссийская научно-практическая конференция «Инновации в машиностроении–2001» (г. Пенза, 2001 г.); Международная научно-техническая конференция «Научно-технический прогресс в металлургии» (г. Новокузнецк, 2001 г.); IX Международный семинар «Актуальные проблемы материалов: наука и технология» (г. Екатеринбург, 2002 г.); Всероссийские научно-практические конференции «Металлургия: Новые технологии, управление, инновации и качество» (г. Новокузнецк, 2005–2006 г.г.); Всероссийская научно-практическая конференция аспирантов и молодых ученых (г. Новокузнецк, 2008 г.).

Соответствие диссертации паспорту специальности. Диссертационная работа по своим целям, задачам, содержанию, методам исследования и научной новизне соответствует пункту 2 «Исследование процессов пластической деформации металлов, сплавов и композитов с помощью метода физического и математического моделирования» и пункту 6 «Разработка способов, процессов и технологий для производства металлопродукции, обеспечивающих экологическую безопасность, экономию материальных и энергетических ресурсов, повышающих качество и расширяющих сортамент изделий» паспорта специальности 05.16.05 – Обработка металлов давлением.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 34 печатные работы, в том числе 18 из перечня рецензируемых научных журналов, 3 монографии, а также 6 авторских свидетельств, 19 патентов.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, шести разделов, списка литературы из 236 наименований и 9 приложений. Содержит 367 страниц машинописного текста (342 страницы без приложения), включая 157 рисунков, 93 таблицы.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается важность и актуальность темы диссертации. Сформулированы основные научные положения, определен круг вопросов, обусловивших цели исследований для решения конкретных задач, которые рассмотрены в диссертационной работе; отмечена ее научная новизна и практическая значимость.

1 Современное состояние научной проблемы и

постановка задачи исследования

В первом разделе, являющемся литературным обзором, проведен анализ существующего состояния теории и технологии прокатки различных фасонных фланцевых профилей. Особое внимание уделено анализу прокатки в разрезных калибрах. Дан анализ теоретических исследований пластического деформирования на основе полей скоростей течения металла.

Проанализированы работы по исследованию деформации металла в калибрах при прокатке железнодорожных рельсов. Приведен обзор по производству проката из непрерывнолитых заготовок и обзор производства рельсовых профилей с использованием универсальных клетей. Рассмотрено современное состояние вопроса по прокатке трамвайных желобчатых рельсов, обобщен опыт и представлен анализ проектирования калибровок сложных фланцевых профилей.

Анализ опубликованных работ показал, что для теоретических исследований процессов пластической деформации на основе полей скоростей формоизменения металла, метод верхней оценки для расчетов процесса прокатки в калибрах использовался довольно редко. Одним из эффективных путей улучшения качества проката является производство его из непрерывнолитых заготовок. Однако систематических исследований прокатки рельсов из непрерывнолитой заготовки в направлении изучения влияния схем калибровок, формы калибров, режимов обжатий заготовок в черновых калибрах на трансформацию осевой пористости в процессе деформации металла в калибрах не проводилось.

Одним из перспективных путей развития технологии производства рельсов является их прокатка с использованием универсальных клетей.

На предприятиях России указанный способ прокатки рельсов до настоящего времени не используется, что является одной из причин низкого качества отечественных рельсов.

Как правило, в опубликованных статьях, касающихся производства трамвайных рельсов приведены обобщенные данные, касающиеся геометрических параметров, его характерные особенности, а также общие принципы прокатки желобчатых рельсов без анализа формоизменения и напряженно-деформированного состояния прокатываемого металла, как в целом, так и в проблемной области образования желоба и «губы» головки рельса.

Исследованию процессов формирования остаточного напряженно-деформированного состояния посвящено большое число работ, из которых следует, что одним из основных технологических факторов, определяющим прямолинейность рельсов, является режим прокатки. Применяемая на отечественных заводах технология прокатки рельсов в двухвалковых калибрах устарела и характеризуется рядом недостатков, основным из которых является большая неравномерность деформации по элементам профиля.

Большое разнообразие форм и размеров сложных фланцевых профилей не позволяет разработать единую общую методику расчета формоизменения в калибрах, поэтому путем теоретического решения или эксперимента приходится получать для сравнительно узкой группы профилей алгоритм или формулы для определения коэффициентов вытяжки, утяжки слабообжимных частей и уширения, используемых при расчете калибровок валков.





Таким образом, многие вопросы теоретического и экспериментального характера, посвященные исследованию процесса калибровки и прокатки сложных фланцевых профилей, в литературе отражены недостаточно и нуждаются в дальнейшем изучении. На основании выполненного анализа литературных данных сформулированы цель и задачи исследования.

2 Развитие теории проектирования калибровок фланцевых профилей

С использованием метода верхней оценки на основе полей скоростей из жестких областей впервые проведены теоретические исследования эффективности деформации металла при его разрезке в открытых симметричных и наклонных несимметричных разрезных калибрах.

Впервые разработана методика оптимизации положения рельсовых калибров в валках и проведена оптимизация положения чистового двухвалкового калибра при прокатке рельсового профиля.

В данной работе использованы поля скоростей, состоящие из жестких областей, когда изменение скоростей внутри каждой области принимается постоянной (V=const, Se=0) и в качестве варьируемых параметров, оптимизирующих процесс деформации, принимают значения координат расположения областей и значения разрыва скоростей.

Мощность деформации в этом случае определяется как сумма мощностей, затраченных на преодоление сдвига между отдельными областями и сил трения на поверхностях контакта заготовки с инструментом:

, (1)

где – мощность деформации, Ватт (Дж/с); – пластическая постоянная равная условному пределу текучести материала на сдвиг, МПа; и – площадь поверхности разрыва и величина разрыва скорости между смежными областями i и j, м2 и м/с; и – площадь контактной поверхности разрыва и величина разрыва скорости на ней, м2 и м/с; – коэффициент трения который характеризует состояние поверхности инструмента.

В случае пластической деформации, осуществляемой инструментом, движущимся поступательно со скоростью выражение (1) для мощности внешних сил можно записать:

,  (2)

где – удельное контактное усилие, Па; b – ширина проекции контактной поверхности на плоскость, перпендикулярную направлению движения инструмента, м; t – размер контактной поверхности в направлении, перпендикулярном плоскости движения, м; – скорость перемещения инструмента, м/с.

В разделе представлены сравнительные расчеты эффективности деформации в рассматриваемых калибрах. Было принято допущение, что формально доля энергии, затрачиваемая на удлинение заготовки, пропорциональна относительному удлинению ее длины. Принимая одинаковые суммарные деформации металла в рассматриваемых калибрах, различия силовых характеристик в процессах деформации в них определялись только в плоскости установившегося процесса деформации, перпендикулярной направлению заготовки с изменением размеров только в направлении уширения, размер в выражении (2) принимается за единицу.

Значения линий разрыва скоростей определялись по физической картине поля линий разрыва скоростей в калибре, а величины разрыва скорости на них – из годографа.

На рисунке 1 показано поле линий разрыва скорости половины симметричного калибра (а) и соответствующий годограф скоростей (б). Координаты точек А, В и С приняты варьируемыми и должны находиться из условия минимума мощности деформирования, а для сокращения параметров было принято Ya=Yb. Изменение положения границы АВ формально описывает степень заполнения калибра. Изменение положения границы С–С определяет вытеснение металла в зазор между валками.

  С учетом симметрии процесса условная мощность деформирования вычисляется суммой мощностей, затрачиваемых на поверхности разрыва скорости:

ω=4k(f12V12+f24V24+f34V34+f45V45+f56V56+f15V15), (3)

где f12, f24,  f34,  f45,  f56, f15 – величины поверхностей разрыва, м2;

V12, V24, V34, V45, V56, V15 – величины разрыва скорости, м/с.

Рисунок 1 – Поле линий разрыва скорости для половины симметричного

калибра (а) и соответствующий годограф скоростей (б)

При определении мощности сил трения на поверхностях контакта заготовки с инструментом коэффициент трения –, который характеризует состояние поверхности инструмента, принят равным 0,5.

При решении задачи по определению эффективности деформации были введены следующие упрощения: и b приняты за единицу; , и , – определялись в относительных величинах и являются безразмерными.

Установлено, что условная мощность деформирования металла в симметричном разрезном калибре рассчитывается по следующей выведенной аналитической зависимости:

. (4)

Для несимметричного калибра предлагается поле линий разрыва скорости, показанное на рисунке 2,а. Если считать калибр заполненным, то мощность деформации для данного процесса будет определяться на границах ОА, АВ, АС и ОС. На рисунке 2,б представлен соответствующий годограф скоростей. Здесь координаты точек В и С по оси абсцисс приняты варьируемыми и должны рассчитываться из условия минимума мощности деформирования, причем Хb=Хс. Изменение положения границы ВС формально определяет вытеснение металла в зазор между валками.

В окончательном виде условная мощность деформирования металла в несимметричном разрезном калибре вычисляется суммой мощностей затрагиваемых на поверхностях разрыва скоростей по следующей зависимости:

  ω= 2k (f13V13+f23V23+f34V34+f14V14), (5)

где f13, f23, f34, f14 – величины поверхностей разрыва; скорости: V13, V23, V34, V14 – величины разрыва скорости, которые определялись по следующим аналитическим зависимостям:

, (6)

, (7)

,  (8)

,  (9)

,  (10)

, (11) 

Рисунок 2 – Поле линий разрыва скорости (а) и соответствующий

  годограф скоростей (б) для несимметричной разрезки 

  ,  (12)

. (13)

Для сравнения эффективности формоизменения металла в разрезных калибрах определили величину . Подставляя в выведенные зависимости (4); значения (6–13), были получены следующие результаты: при прокатке в симметричном разрезном калибре, величина составила 334, а при прокатке в несимметричном наклонном разрезном калибре – 282. Таким образом, с энергетической точки зрения несимметричный разрезной калибр на 18% более эффективно производит формоизменение металла, чем симметричный разрезной калибр.

Для оптимизации положения чистового рельсового калибра в валках клети дуо методом верхней оценки проведено деление зоны деформации калибра на простые блоки для кинематически возможного поля скоростей при его наклоне, равном 8% (рисунок 3).

Существенно различные геометрические размеры по высоте очага деформации предполагают дифференцированное задание граничных скоростей для различных участков профиля в соответствии с размерами диаметра валков. Необходимо учесть, что скорость перемещения инструмента, является пропорциональной радиусу валка и в значительной степени определяет неравномерность деформирования по сечению профиля.

Для принятой схемы разбиения очага деформации чистового рельсового калибра на простые блоки для кинематически возможного поля скоростей, за единичную скорость перемещения инструмента была принята скорость нижнего валка в точке Р. Скорости на контактных поверхностях определяются как средние между значениями скоростей в характерных точках сечения, определяющих поверхности контакта металла с инструментом .

Рисунок 3 – Поле линий разрыва скоростей и граничные  В качестве

условия для наклона врезки калибра 8% параметра

оптимизации была введена безразмерная величина, характеризующая относительное контактное давление:

,  (14)

где – скорость обжатия в точке Р, м/с; – ширина профиля калибра, м; t – размер контактной поверхности в направлении, перпендикулярном плоскости движения (t=1), м.

После преобразований получим:

.  (15)

При принятой схеме кинематического поля скоростей очага деформации рельсового чистового калибра, когда угол врезки чистового калибра составляет 8%, в соответствии с принятыми обозначениями получим:

q/2K=((VAJfAJ+VATfAT+VBTfBT+VBWfBW+VCWfCW+VPWfPW+VGWfGW+

VGUfGU+VUQfUQ+VHUfHU+VMUfMU+VCPfCP+VPDfPD+VDRfDR+VSEfSE+

  VDEfDE+VERfER+VRKfRK+VRLfRL+VRZfRZ+VVZfVZ)/2+  (16)

(Vв1fNU+Vв2fUW+Vв3fTW+Vв4fTJ+Vв5fJA+Vв6fAB+Vв7fBC+

Vв0fCD+Vв8fDS+Vв9fSE+Vв10fEK+Vн1(fMH+fHQ)+Vн2fQG+Vн3fGP

+Vн0fPR+Vн4fRV+Vн5fVZ+Vн6fZL))/(VPBк).

Рассматриваемый процесс имеет неопределенную кинематику, то есть формально при воздействии инструмента в области шейки рельса перемещение металла в направлении головки и подошвы является неопределенным. Поэтому значение горизонтальной компоненты скорости области 17 принималось в качестве варьируемого параметра, оптимизирующего принятое поле скоростей и мощность деформации.

Горизонтальная скорость этой области имеет вполне определенную геометрическую интерпретацию и характеризует степень заполнения калибра и, соответственно, вероятность отклонения от требуемых размеров головки рельса. Оптимальным, с точки зрения правильного формирования профиля головки рельса, является отсутствие скорости области 17 в горизонтальном направлении в зазор между валками.

Принятая схема разбиения очага деформации отражает реальную картину течения металла. При этом изменение координат вершин отдельных областей, не нарушающих детализацию поля скоростей, будет соответствовать изменению (варьированию) мощности деформации. Таким образом, варьируемыми параметрами, кроме компоненты скорости u17, могут быть одна из координат точек T, W и U. Для каждой из них, если варьируется координата Y, координата X будет определяться из соотношения:

x=(y-yN)(xJ-xN)/(yJ-yN)+xN .

Обозначая (xJ-xN)/(yJ-yN)=tgв, и учитывая, что xN  =0, получим 

x=(y-yN) tgв, где в – угол врезки калибра, град.

Использование варьируемых параметров геометрического и кинематического характера позволяет решить задачу оптимизации угла врезки калибра.

Расчеты производились для значений углов наклона врезки чистового рельсового калибра в валки 8%, 16% и 19%.

На рисунке 4 графически показано изменение зависимости параметра q/2K от наклона врезки калибра.

Как видно из рисунка, минимальное значение энергетического параметра формоизменения металла в чистовом рельсовом калибре соответствует его наклону 16%, что обеспечивает его снижение на 4% по сравнению с энергетическим параметром формоизменения

  Рисунок 4 – Зависимость параметра  металла в калибре с существующим

q/2K от угла наклона калибра  наклоном 8%.

По результатам теоретического определения эффективности деформации металла в симметричном и несимметричном разрезных калибрах при прокатке балок и швеллеров средних и малых размеров была разработана и запатентована (патент №2103078 РФ) новая технология прокатки фланцевых профилей в черновых калибрах.

Для оптимизации положения чистового двухвалкового рельсового калибра в валках была разработана новая конструкция калибра со смещением разъема со стороны головки профиля за пределы толщины шейки (А.с. №1731305 СССР).

3 Экспериментальные исследования прокатки фланцевых профилей

В третьем разделе изложена методика лабораторных исследований.

Целью лабораторных исследований являлось изучение условий деформирования металла в различного рода калибрах. Исследования совмещают в себе два метода: метод моделирования и метод делительных (координатных) сеток.

В качестве материала для лабораторных исследований прокатки рельсов использовали свинец с 5% сурьмы, имеющей аналогичные реологические свойства с высокоуглеродистыми марками стали при температуре 9001100°C. Для анализа формоизменения металла в калибрах при прокатке железнодорожных рельсов координатную сетку получали методом слоистых моделей, для которого использовали составные образцы, которые получали путем прессования брусков квадратной формы со стороной 8 мм или 12 мм на гидравлическом прессе из специально спроектированной и изготовленной пресс-формы с прокладками из легкоплавкого сплава, который расплавлялся после выдержки пресс-формы в печи при температуре 200°С. Таким образом, были получены свинцовые образцы с размещенной внутри пространственной координатной сеткой из другого металла, который на шлифе отличается по цвету от основного металла. Для исследования деформированного состояния металла в процессе прокатки рельсов в зависимости от величины уширения в рельсовых калибрах использовались цельные образцы, на торцы которых наносилась делительная сетка с шагом S=4±0,2 мм.

Для исследования деформированного состояния металла при прокатке трамвайного рельса с разрезкой головки рельса профиль свинцового образца получался путем прямого выдавливания из специально спроектированной и изготовленной пресс-формы на гидравлическом прессе при комнатной температуре. Координатную сетку на исследуемую поверхность головки исходного профиля трамвайного рельса наносили при помощи специальной плиты с насечками, шаг насечек составил 2 мм, с высотой зуба 3 мм.

Исследования деформационного и деформированного состояния металла в калибрах при прокатке рельсов Р65 проводили на полупромышленном стане «250», в валках которого были размещены калибры, которые в масштабе 1:5

моделировали промышленную калибровку рельсов.

Исследование деформированного состояния металла в чистовом калибре при прокатке трамвайного рельса выполнялось на лабораторном стане дуо «175». Для стана был спроектирован и изготовлен универсальный калибр в масштабе 1:4, моделирующий промышленный чистовой универсальный калибр клети «850» рельсобалочного стана ОАО «ЕВРАЗ ЗСМК». Расчет основных параметров деформации осуществляли с помощью компьютерной программы, которая была оптимизирована под конкретные условия прокатки трамвайного рельса.

Для исследования формоизменения металла в калибрах для прокатки рельсов, после каждого пропуска из середины составного образца вырезали темплет для замера искаженной координатной сетки. По результатам замеров рассчитывалась деформация металла в каждом калибре. По результатам расчетов построены графики распределения деформаций в калибрах.

Исследование формоизменения металла в черновых ящичных калибрах с предварительной разрезкой поверхностей заготовки, предназначенных для формирования головки и подошвы рельса, выпуклостями валков и последующей раскаткой врезов показал, что поверхностный слой, расположенный посередине раската при разрезке и раскатке врезов, получает суммарную высотную деформацию примерно на 10% больше, чем боковые поверхностные слои.

Анализ полученных темплетов и результатов обработки координатной сетки при деформации раската в трапецеидальных калибрах показал, что обжатия в нижнем горизонтальном слое раската в 2 раза превышают обжатия в верхнем слое, образующем рабочую поверхность головки. Это означает, что существующие трапецеидальные калибры в основном улучшают качество подошвы рельсов, а головка в них обрабатывается весьма слабо.

Исследования формоизменения в разрезном рельсовом калибре показали, что в нем происходит значительная неравномерная деформация металла, где наибольшую деформацию получают ячейки под воздействием разрезающих гребней. За счет местной деформации металла вынужденный коэффициент уширения центральной ячейки достигает 1,7.

С целью изучения изменения размеров осевой пористости и центральной ликвации в процессе прокатки рельсов из непрерывнолитой заготовки, было рассмотрено формоизменение центральной ячейки составного образца с размерами HоBо=1212 мм, что соответствовало размерам HзBз=6060 мм на непрерывнолитой заготовке 300330 мм. Обработка результатов исследований показала, что суммарная высотная деформация ячейки в рельсовых калибрах по отношению к последнему трапециевидному калибру составляет 7,94 и суммарная деформация в направлении оси симметрии профиля за счет уширения – 2,75. В готовом рельсовом профиле центральная ячейка приняла вид узкой полоски, которая смещена в сторону подошвы и ее габариты не выходят за пределы шейки.

При исследовании деформированного состояния металла в процессе про-

катки рельсов Р65 в зависимости от величины уширения в рельсовых калибрах, результаты лабораторных экспериментов представлены в виде распределения интенсивности деформаций по сечению темплетов. Значения интенсивности деформации рассчитывались по значениям главных деформаций:

.  (17)

На полях с выделялись зоны с различной схемой деформации. Деформированное состояние определяли по параметру:

,  (18)

где – значения главной деформации в очаге деформации по высоте;

– значения главной деформации в очаге деформации по ширине;

– значения главной деформации в очаге деформации по длине.

Параметр деформированного состояния изменяется от –1 до +1 в зависимости от существующих схем деформации (рисунок 5).

Рисунок 5 – Схемы деформации

При , , а . При , , а . При , , а .

Из анализа формул 17 и 18 следует:

– при , т.е. чем больше значение , тем больше деформация вдоль прокатки (и наоборот);

– при – чем больше значение , тем большая доля деформированного объема идет на уширение.

Было установлено, что при прокатке рельсов с уменьшенным суммарным уширением в рельсовых калибрах, равным в образцах двух первых по ходу прокатки рельсовых калибрах, где осуществляется наибольшая деформация толщины шейки и основное формирование рельсового профиля, зона с параметрами деформированного состояния расположена в шейке калибра и значительно шире, а величина интенсивности деформации в ней больше, чем у образцов, прокатанных по действующей калибровке с суммарным уширением в рельсовых калибрах . 

На рисунке 6 показано распределение интенсивности деформации по сечению профиля после прокатки во втором рельсовом калибре при суммарном уширении металла в рельсовых калибрах равном (а) и (б). На рисунках 6,а и 6,б в зонах с параметром деформированного состояния линии проведены тонкими сплошными, а в зонах с – сплошными основными линиями. Разделение зон с различной схемой деформации осуществлено штриховыми линиями.

Анализ распределения интенсивности деформации и расположения зон с различными параметрами деформированного состояния в первых двух рельсовых калибрах показал, что за счет большей зоны уширения и значительных величин интенсивности деформации в ней у образцов, прокатанных по калибровке с уменьшенным уширением, происходит перераспределение металла в области головки рельса, что приводит к значительному увеличению интенсивности деформации ( 2 раза) в приконтактной зоне и повышению проработки металла, что создает условия для выкатываемости дефектов на поверхности профиля.

  а б

Рисунок 6 – Распределение интенсивности деформации по сечению

профиля после прокатки в четвертом рельсовом калибре линии «800»:

калибровка с уменьшенным уширением (а); действующая калибровка (б)

Однако, большая зона уширения и большие значения интенсивности деформации этой зоны в первых рельсовых калибрах, где происходит более 70% вынужденного уширения центральной области шейки профиля при прокатке рельсов с уменьшенным уширением, увеличивают вероятность распространения осевой пористости и центральной ликвации в головку и подошву профиля при прокатке рельсов из непрерывнолитой заготовки, по сравнению с прокаткой по действующей калибровке.

Исследования формоизменения и деформационного состояния металла в области образования «губы» трамвайного рельса при разрезке головки профиля осуществлялись с применением разрезных роликов разного диаметра 75 и 120 мм и с различными степенями деформации желоба, составляющими 25, 50, 75 и 100% от общей глубины желоба. В процессе исследования были построены изолинии деформации и интенсивности деформации по сечению головки рельса от обжатия разрезным роликом. На рисунке 7 представлены два сечения головки рельса с изолиниями интенсивности деформации при полной разрезке желоба роликами диаметрами 75 мм (рисунок 7,а) и 120 мм (рисунок 7,б).

Анализ распределения интенсивности деформации по оси желоба при его разрезке показал, что при использовании разрезного ролика меньшего диаметра в 1,6 раза, интенсивность деформации в поверхностных слоях увеличивается на 18,8%, а интенсивность деформации во внутренних слоях, наоборот, уменьшается на 40,4%.

а  б

Рисунок 7 – Изолинии интенсивности деформации:

(на линиях-выносках показаны значения деформации)

а – для ролика диаметром 75 мм; б – для ролика диаметром 120 мм

Анализ распределения величины деформации при разрезке желоба роликами различного диаметра показал аналогичную картину. Значение деформации в поверхностных слоях от разрезки разрезным роликом меньшего диаметра больше на 10,3%, чем при использовании разрезного ролика большего диаметра, в центральных слоях величина деформации при использовании разрезного ролика меньшего диаметра меньше на 11,5%.

На рисунке 8 представлены результирующие графики деформации по оси желоба на его поверхности в зависимости от глубины внедрения и диаметра разрезного ролика. В графиках по горизонтали – величина глубины желоба соответствующая 25, 50, 75 и 100% его деформации разрезным роликом в мм; по вертикали – значения деформации. Видно, что значения интенсивности деформации и деформации в поверхностных слоях желоба с увеличением обжатия возрастают по прямолинейной зависимости.

  а б

Рисунок 8 – Результирующие зависимости деформации от глубины

внедрения и диаметра разрезного ролика: а – интенсивность деформации;

б – деформация от обжатия разрезным роликом

На рисунке также приведены математические зависимости значений деформаций в поверхностных слоях от глубины внедрения и диаметра разрезного ролика.

В работе было определено теоретическое и экспериментальное усилие для разрезки желоба головки трамвайного рельса при прокатке по существующей технологии за 2 прохода и при условии разрезки желоба за один проход. Расчет усилий разрезки желоба в горизонтальном направлении за один проход осуществляется при разрезке роликами диаметрами 650 мм и 325 мм.

По полученным экспериментальным значениям усилий разрезки, переведенным через масштабные и поправочные коэффициенты, были получены действительные значения усилий, необходимых для образования желоба головки рельса для существующего разрезного ролика – диаметром 650 мм и предлагаемого разрезного ролика диаметром 325 мм, которые представлены в таблице 1.

Таблица 1 – Значения действительных усилий разрезки головки рельса

Глубина внедрения разрезного ролика, мм

Усилие разрезки, Н

разрезной ролик–650 мм

разрезной ролик–325 мм

10 (25%)

129600

32290

20 (50%)

251640

117450

30 (75%)

365040

222720

40 (100%)

924480

690780

Полученные значения усилий разрезки головки рельса за один проход в зависимости от глубины внедрения и диаметра разрезного ролика из проведенных исследований показали следующие различия:

– для ролика 650 мм усилие расчетное 0,86 МН, усилие, полученное по экспериментальным данным – 0,92 МН. Разность в значениях 6,52%;

– для ролика 325 мм усилие расчетное 0,68 МН, усилие, полученное по экспериментальным данным – 0,69 МН. Разность в значениях 1,45%.

Экспериментальные данные по определению усилия разрезки в зависимости от глубины внедрения и диаметра

Рисунок 9 – Зависимости усилий по  разрезного ролика, представленные на

образованию желоба в головке рисунке 9.

трамвайного рельса от глубины внедрения

Видно, что при разрезке желоба в диапазоне величин от 10 до 30 мм усилия разрезки увеличиваются по экспоненциальной зависимости, а при увеличении разрезки свыше 30 мм усилия резко возрастают. При образовании желоба головки рельса с уменьшением диаметра разрезного ролика в два раза с 650 до 325 мм усилие разрезки уменьшается:

– по расчетным данным на 20,9%;

– по экспериментальным данным на 25,3%. 

4 Совершенствование существующих технологий прокатки

фланцевых профилей

В четвертом разделе представлены результаты промышленных исследований, усовершенствованных технологий прокатки фланцевых профилей, улучшающих качество продукции и уменьшающих издержки производства.

Промышленные исследования при прокатке фланцевых профилей осуществляли на стане «450» цеха сортового проката и в рельсобалочном цехе ОАО «ЕВРАЗ ЗСМК».

Для исключения разрушения рельсов при копровых испытаниях, прокатанных из непрерывнолитой заготовки, разработан и внедрен способ прокатки рельсов из НЛЗ (патент №2254941 РФ), в котором глубина разрезки раската со стороны подошвы в первом трапециевидном калибре, равная высоте гребня этого калибра, определялась в зависимости от минимальной протяженности периферийной зоны и зоны столбчатых кристаллов заготовки по выражению:

(hгр.под.раз + hгр.трап) =(0,5–0,6)(Е1+ Е2 ), (19)

где hгр.под.раз – высота гребня со стороны подошвы рельса в калибре для предварительной разрезки, м; h гр.трап – высота гребня в трапециевидном калибре, м; Е1 – минимальная протяженность периферийной зоны кристаллов в НЛЗ, м; Е2 – минимальная протяженность столбчатых кристаллов в НЛЗ, м.

Данный способ позволил уменьшить разброс значений ударной вязкости по ширине подошвы рельсов и увеличить ее в средней части подошвы за счет ликвидации формирования этой части из металла зоны развитой транскристаллизации НЛЗ (таблица 2), что исключило разрушение рельсов при копровых испытаниях.

Таблица 2 – Значения ударной вязкости в подошве рельсов Р65

Вариант

калибровки

Средний уровень KCU в подошве, Дж/см2

Отношение

по всей

ширине

в средней части

по краям

Опытная

17,9

16,1

20,6

1,28

Существующая

18,6

14,6

21,7

1,49

При промышленной апробации разработанной технологии прокатки рельсов в непрерывной двухклетьевой группе по схеме: предчистовая универсальная клеть – чистовая двухвалковая клеть была проведена научно-исследовательская работа по определению энергосиловых параметров, оптимальных скоростных режимов прокатки и степени проработки и качества поверхности металла при прокатке рельсов Р65 по существующей калибровке и с применением предчистовой универсальной клети.

Для этого была спроектирована и изготовлена силоизмерительная и электротензометрическая аппаратура для замера силовых и скоростных параметров прокатки.

Проведенные исследования при общей вытяжке в универсальном предчистовом калибре , показали следующие результаты: усилие прокатки на горизонтальные валки в универсальной клети под обоими нажимными винтами приблизительно одинаково и составляет в среднем 180190 кН (макс. 240260 кН); усилие прокатки на вертикальном ролике со стороны подошвы рельса составляет 660 кН, со стороны головки 475 кН; наиболее благоприятным скоростным режимом прокатки (в силовом отношении) при удовлетворительном выполнении профиля является 100/120 об/мин (соответственно предчистовая – чистовая клеть) степень выработки искусственных дефектов выше по головке рельса на 1,87% и по подошве на 10,48% по сравнению с традиционной схемой.

Экспериментально найденные значения усилий при прокатке рельсов Р65 в универсальном четырехвалковом калибре более сопоставимы с расчетными значениями сил, полученными при решении упрощенных дифференциальных уравнений равновесия и уравнения пластичности, предложенного Д.Л. Шварцем и В.А. Шиловым, по сравнению с расчетными значениями сил, определенных по методу соответствующей полосы В.С. Смирнова (таблица 3). Это обусловлено тем, что применение метода совместного решения дифференциальных уравнений равновесия и уравнения пластичности для определения сил при прокатке рельсов в универсальных калибрах позволяет учесть основные кинематические и силовые условия течения металла в очаге деформации и повысить точность расчета.

Таблица 3 – Экспериментальные и расчетные значения сил при прокатке

  рельсов Р65 в универсальном калибре ()

Метод

получения

данных

  Коэффициент

  вытяжки

Значение силы, кН

на

горизонтальный

  валок

на вертикальный валок со стороны

  подошвы

на вертикальный валок со стороны

головки

Эксперимент

1,085

520 (макс.)

660 (сред.)

475 (сред.)

Расчет методом

Д.Л. Шварца-В.А. Шилова

1,077

1119

726,4

438,1

Расчет методом

В.С. Смирнова

1,077

1388

1085,0

621,4

Одной из основных причин, ухудшающих качество рельсов, является повышенная концевая кривизна.

Стрела прогиба концов рельса после порезки и охлаждения в среднем составляет от 0,7 до 1,0 мм на расстоянии 370470 мм. В качестве причины искривления раската в концевой зоне было рассмотрено влияние неравномерности пластической деформации по элементам и высоте профиля в чистовом двухвалковом калибре, которая приводит к возникновению остаточных напряжений в рельсах после прокатки.

Расчет остаточных напряжений осуществляли по уравнениям В.С. Смирнова, позволяющим оценить значение нормальных напряжений. Условием ограничения действия уравнений является параметр , где – длина дуги захвата, м; – средняя высота очага деформации, м.

В общем виде эти уравнения имеют вид:

– после прокатки низких полос ():

, ;        (20)

– после прокатки высоких полос ():

, .        (21)

В этих уравнениях ось Х ориентирована вдоль направления прокатки, ось Y – перпендикулярно шейке профиля, ось Z направлена вдоль оси сечения рельса. Осевая составляющая вдоль ширины профиля рельса определяется из соотношения:

,

где – коэффициент текучести материала при температуре прокатки, МПа; – коэффициент Пуассона (при условии постоянства объема ); и – нормальные компоненты тензора напряжений, МПа; – постоянная, зависящая от характера упрочнения материала (); – угол захвата,

рад; и – высота полосы до и после прокатки, соответственно, м; – координаты вдоль оси Y (расстояние до исследуемой оси от нейтральной оси сечения профиля), м.

Средняя высота определяется из соотношения:

.

В качестве исходной была принята схема обжатий элементов профиля в чистовом двухвалковом калибре при прокатке рельсов Р65, применяемая в настоящее время на рельсобалочном стане ОАО «ЕВРАЗ ЗСМК» (рисунок 10).

При существующей схеме обжатий в чистовом двухвалковом калибре элементы профиля деформируются по-разному: головка и подошва являются высокими полосами , а шейка – низкой . В результате этого по головке и подошве наблюдается значительная неоднородность по деформации и, как следствие,

Рисунок 10 – Схема обжатий в чистовом высокие остаточные напряжения.

  двухвалковом рельсовом калибре  Для данной схемы характерно неравновесное напряженное состояние, которое по завершению деформирования перераспределяется так, чтобы выполнялось условие равновесия. Исходя из этого остаточные напряжения в рельсах вдоль направления прокатки (ось Х) распределяются таким образом, что нормальное остаточное усилие в каждом сечение рельса рано 0. Тогда значения напряжений на единицу ширины сечения вдоль оси Z принимают вид:

.  (22)

Расчеты остаточных напряжений после прокатки рельсов в чистовом двухвалковом калибре выполнялись по методу приведенной полосы. Установлено, что в первом приближении значения остаточных напряжений , наведенных по осям действия нормальных напряжений за счет неравномерности деформации по элементам профиля, изменяются от поверхности элемента до его середины в направлении действия деформации в следующих диапазонах:

· по оси X от –5,1 до +5,1; от –0,000173 до

+0,000087; от –4,3 до +4,3;

· по оси Y от 0 до –94,9; от 0 до –0,00274;

  от 0 до –95,7;

· по оси Z от –2,55 до –44,9; от –0,00009 до

–0,00133; от –2,15 до –45,7.

Можно полагать, что в реальной системе элементов профиля большие остаточные напряжения в головке и подошве уравновешиваются сравнительно небольшими остаточными напряжениями в шейке. Остаточные напряжения вдоль рельса (ось Х) практически не изменяются по длине, максимального значения достигают в середине полосы, а на свободных концах отсутствуют.

По окончании процесса прокатки полоса подвергается порезке пополам и удалению концов. Происходит перераспределение всего напряженного состояния в теле полосы вблизи реза. При этом напряжения должны перейти от 0 до расчетных остаточных напряжений в теле полосы непрерывным образом вдоль оси прокатки. Изменение напряженного состояния влечет упругую деформацию рельса вблизи реза. Существенную роль в изгибе концов рельса может играть изгибающий момент, возникающий в результате перераспределения остаточных напряжений после прокатки.

Прокатка в универсальных калибрах дает согласованную схему деформаций по элементам профиля, при которой различия в напряженном состоянии элементов рельса минимальные.

Был разработан новый способ прокатки рельсов с использованием двух универсальных калибров: предчистового трехвалкового и чистового четырехвалкового (патент №2241556 РФ), в котором при сохранении характера деформирования шейки вдоль оси Y формирование головки и подошвы осуществляется по оси Z вертикальными валками. Расчет значений остаточных напряжений после прокатки рельсов в чистовом универсальном калибре осуществлялся аналогично прокатке рельсов в двухвалковом калибре. Были получены следующие диапазоны значений:

· по оси X от –3,9 до +3,9; от –0,000173 до

+0,000087; от –0,00017 до +0,000086;

· по оси Y от 0 до –96,1; от 0 до –0,00274;

  от 0 до –0,0033;

· по оси Z от –1,95 до –46,1; от –0,00009 до

–0,00133; от –0,00008 до –0,00161.

После прокатки рельсов в чистовом универсальном четырехвалковом калибре, в котором соблюдалось условие равномерности деформации по элементам профиля, величина остаточных напряжений в подошве профиля уменьшилась на четыре порядка по осям Y и Z, т.е. в направлении деформации и вдоль оси сечения профиля, и на пять порядков по оси X, т.е. вдоль направления прокатки. В головке профиля продольные остаточные напряжения по оси X уменьшились в 2 раза, при незначительном их увеличении в направлениях осей Y и Z.

Полагая, что продольные остаточные напряжения оказывают основное влияние на параметры изгиба концов рельса после порезки раската, их уменьшение в элементах профиля при прокатке в чистовом универсальном калибре должно приводить к уменьшению кривизны концов рельсов. Это подтвердилось результатами замеров прямолинейности рельсов, прокатанных в универсальной и двухвалковой чистовой клетях из заготовок одной плавки и при одной настройке роликоправильных машин. Улучшение прямолинейности рельсов по длине в горизонтальной и вертикальной плоскостях составило 2535% по сравнению с прокаткой в чистовой клети «дуо». Концевая кривизна в горизонтальной плоскости составила 0,250,35 мм, что в 1,52,0 раза меньше допустимого по стандарту и в 2,03,0 раза меньше чем при прокатке рельсов в чистовой клети «дуо».

5 Разработка новых технических и технологических решений для

прокатки фланцевых профилей и внедрение их в производство

В пятом разделе представлены новые технические решения, повышающие эффективность технологии прокатки железнодорожных рельсов, фланцевых профилей швеллерной и сложной формы. Для решения задачи по освоению прокатки нового вида профиля для монорельсовых дорог со швеллерообразным утолщением по краям полосы с использованием только одной чистовой универсальной клети разработан способ прокатки симметричных профилей сложной формы для подвесных дорог (патент №2288045 РФ) и алгоритм расчета калибровки валков.

На  рисунке 11,а представлена  схема  прокатки  профиля по разработано-

му способу. Его оригинальность заключается в последовательности формирования профиля, которая начинается в четырех калибрах из раската балочной формы за счет интенсивной деформации стенки, наращивания высоты верхних закрытых фланцев и образования нижних боковых фланцев в закрытых фасонных калибрах. В последующих по ходу прокатки трех фасонных калибрах осуществляют постепенный разворот фланцев и сворачивание образованных нижних за счет выпрямления стенки при незначительном ее обжатии и свободном уширении, а верхние и нижние фланцы из предчистового калибра ориентируют соответственно в верхние и нижние фланцы швеллерообразной формы утолщений по концам чистового калибра.

  б  в

 

  а 

Рисунок 11 – Схема прокатки профиля для монорельсовых дорог (а), профиль монорельса М200 (б), коэффициент высотной деформации стенки (в)

В основу метода расчета калибровки профиля положен принцип различных коэффициентов вытяжек по элементам профиля в двухвалковых калибрах, где основным коэффициентом деформации принят коэффициент высотной деформации стенки . Закономерность изменения коэффициента высотной деформации стенки в двухвалковых калибрах представлена на рисунке 11,б. Расчет обжатий по элементам профиля в универсальном калибре основан на равенстве коэффициентов вытяжки по элементам профиля.

Разработанный новый способ прокатки симметричных профилей сложной формы для подвесных дорог типа – монорельс с использованием в схеме прокатки только одной универсальной клети, расширяет возможности прокатного производства и обеспечивает высокие прочностные характеристики при меньшей металлоемкости.

В разделе представлены новые технические решения, используемые в технологии производства рельсов специального назначения повышенного качества: а) рельсы Р65К из заэвтектоидной стали Э90АФ повышенной износостойкости и контактной выносливости, увеличивающие эксплуатационную стойкость по сравнению с рельсами Р65 в кривых малого радиуса; б) рельсы Р65У усовершенствованного профиля, повышающие конструкционную прочность и эксплуатационную стойкость по сравнению с рельсами Р65 за счет перераспределения остаточных напряжений в головке и снижения их градиента; в) рельсы Р65 низкотемпературной надежности, обеспечивающие высокие и стабильные значения ударной вязкости при отрицательных температурах; г) рельсы железнодорожные для скоростного совмещенного движения с улучшенными геометрическими параметрами по сравнению с магистральными рельсами категории Р65 «Т1» по поверхности катания и боковой грани головки; д) рельсы из хромистой стали Э76ХГФ для высокоскоростных магистралей с повышенными требованиями по отклонениям от прямолинейности катания головки в вертикальной плоскости, предназначенные для высокоскоростного пассажирского движения поездов со скоростью 300 км/ч.

6 Перспективы развития рельсобалочного производства

Накопленный опыт прокатки рельсов с использованием универсальных калибров был использован при модернизации рельсобалочного стана Объединенного Западно-Сибирского металлургического комбината.

Для перехода от обычной двухвалковой калибровки рельсов к самой современной универсальной калибровке была разработана компактная планировка расположения оборудования рельсобалочного стана, показанная на рисунке 12 с использованием на последнем этапе прокатки компактной группы клетей называемой – «стан-тандем».

Рисунок 12 – Компактная планировка расположения оборудования

рельсобалочного стана ОАО «ЕВРАЗ ЗСМК»: 1 – участок холодильника;

2 – участок дифференцированной закалки; 3 – клеймитель; 4 – лазерный

измеритель профиля; 5 – чистовая клеть; 6 – пилы горячей резки; 7 –

стан-тандем; 8 – обжимная клеть BD2; 9 – черновая обжимная клеть BD1; 10 – устройство гидросбива окалины; 11 – нагревательная печь

Стан-тандем состоит из компактной группы клетей в составе двух универсальных и одной горизонтальной вспомогательной клети. Рельсы, швеллеры и балки в компактной группе клетей предусмотрено прокатывать с использованием универсальных клетей в непрерывно-реверсивном режиме, остальные профили в двухвалковом реверсивном режиме.

Предложена методика расчета калибровки в непрерывно-реверсивной группе клетей при прокатке рельсов, основанная на равенстве коэффициентов вытяжек элементов профиля в универсальных калибрах. В предложенной методике расчет режима обжатий в универсальных калибрах производится с учетом величины уширения шейки. В калибрах без уширения шейки коэффициент вытяжки ее принимается равным коэффициенту обжатия , в калибрах с предусмотренным уширением шейки коэффициент вытяжки определяется по формуле:

,

где – длина шейки в предыдущем по ходу прокатке калибре, м;

– уширение шейки в расчетном калибре, м.

Первоначальный расчет обжатий толщины фланцев универсальных калибров осуществляется без учета приращения фланцев головки и подошвы при деформации профиля ( и ). Уклоны внутренних граней фланцев (боковых граней горизонтальных валков) постоянны, т.е. и во всех калибрах универсальных клетей.

Расчет толщины фланцев в предыдущих по ходу прокатки калибрах (рисунок 13) по предложенной в работе методике осуществляется по следующим зависимостям:

,  (23)

, (24)

,  (25)

, (26)

,  (27)

,  (28)

, (29)

. (30)

Рисунок 13 – Схема деформации рельсового профиля в универсальном

калибре (пунктирными линиями показан контур задаваемой полосы)

Величины высотного обжатия головки и подошвы профиля в горизонтальных двухвалковых калибрах должны учитывать приращение этих элементов в универсальных калибрах ( и ), которое рекомендуется определять по формулам, полученным для уширения фланцев головки и подошвы в универсальных калибрах.

В разделе представлены рекомендации по проектированию форм и выбору величин деформации элементов профиля в калибрах непрерывно-реверсивной группы клетей, разработанные на основе обобщения результатов исследования прокатки рельсов в универсальных калибрах. С использованием разработанной методики и рекомендаций разработана калибровка валков для прокатки железнодорожных рельсов в непрерывно-реверсивной группе клетей реконструируемого рельсобалочного стана. Новая технология прокатки на модернизируемом рельсобалочном стане позволяет при прокатке трамвайных рельсов разрезку желоба головки осуществлять за четыре прохода в универсальных клетях.

В разделе представлены разработки двух вариантов калибровок для прокатки трамвайных рельсов Т62 в трехклетьевой реверсивной группе с различными схемами разрезки желоба профиля в универсальных калибрах: с дифференцированными величинами разрезки в четырех универсальных калибрах, соответственно равными 50, 25, 15 и 10% от его высоты в готовом профиле (рисунок 14,а) и с разрезкой в двух универсальных калибрах (первом и финишном) с величиной разрезки соответственно равной 90 и 10% от его высоты (рисунок 14,б).

 

а  б

Рисунок 14 – Схема прокатки трамвайных рельсов в непрерывно-

реверсивной группе клетей (стан-тандем): с дифференцированной

величиной разрезки желоба в каждом универсальном калибре (а);

с разрезкой желоба в первом и финишном универсальных калибрах (б)

Анализ калибровок прокатки трамвайных рельсов показал, что прокатка с максимальной разрезкой желоба головки профиля в первом проходе универсальной клети в большей степени соответствует условию достижения равенства коэффициентов вытяжек по элементам профиля в универсальных калибрах. Прокатка по данной схеме позволяет получить качественное оформление элементов головки профиля за счет одинаковой величины обжатия катающей поверхности головки и желоба в последующих двух универсальных калибрах

1-ой универсальной клети.

Для проверки ограничений по условиям захвата раската при значительных обжатиях в 1-ом проходе универсальной клети, связанных с разрезкой головки трамвайного рельса исходя из условия равновесия сил в очаге деформации, было получено математическое выражение этого ограничения:

,  (31)

где – угол захвата раската горизонтальными валками, рад; , , – абсолютные обжатия шейки, головки и подошвы, м; – коэффициент трения на контакте шейки с горизонтальными валками; и – радиус горизонтальных и вертикальных валков, м; – коэффициент трения в цапфах вертикальных валков; – радиус цапфы вертикальных валков, м; – угол пересечения нормали к касательной радиуса, образующего вершину разрезного гребня, с горизонтальной осью, рад.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате выполненной диссертационной работы достигнута поставленная цель и получены следующие результаты:

1. Впервые разработаны математические модели расчетов энергетического параметра формоизменения в открытых симметричных и наклонных несимметричных разрезных калибрах и рельсовых двухвалковых калибрах в зависимости от наклона в валках. На основе метода верхней оценки установлено, что с энергетической точки зрения несимметричный разрезной калибр на 18% эффективней производит формоизменение металла, чем симметричный разрезной калибр; определен оптимальный угол наклона чистового калибра для рельсов Р65 равный 16%, которому соответствует минимальный энергетический параметр деформирования. Разработана технология прокатки балок и швеллеров средних и малых размеров с использованием наклонных несимметричных разрезных калибров повышающих эффективность формоизменения металла в калибрах за счет снижения мощности деформирования.

2. Установлены закономерности формоизменения и деформированного состояния металла в калибрах при прокатке железнодорожных рельсов Р65. Выявлено, что предварительная разрезка граней заготовки в ящичном калибре увеличивает проработку металла в средней части разрезаемых поверхностей по сравнению с крайними частями; в трапециевидных калибрах проработка поверхностного слоя со стороны подошвы в 2 раза выше, чем со стороны головки, уменьшение уширения в рельсовых калибрах увеличивает распространение осевой рыхлости в головку и подошву профиля. На базе полученных новых знаний разработаны новые технические решения для прокатки железнодорожных магистральных рельсов и рельсов специального назначения повышенного качества для улучшения качества и расширения сортамента прокатываемой рельсовой продукции.

3. Изучен процесс деформации элементов трамвайного рельса в калибрах при оформлении желоба профиля, изучено влияние глубины разрезки и диаметра разрезного ролика на деформированное состояние головки; получены математические зависимости по распределению значений деформаций на поверхностных слоях по оси желоба от обжатия разрезным роликом; теоретически и экспериментально определены усилия разрезки головки рельса в зависимости от диаметра и глубины внедрения разрезного ролика. Установлено, что использование ролика с двукратным уменьшением диаметра уменьшает усилие разрезки по расчетным данным на 21%, по экспериментальным на – 25%. Разработаны технические решения для уменьшения величины усилия при разрезке желоба в головке трамвайного рельса и улучшения точности выполнения геометрии профиля.

4. Проведена оценка остаточных напряжений в рельсах от неравномерности пластической деформации по элементам и высоте профиля. Выявлено влияние остаточных напряжений на концевую кривизну. Разработана новая технология прокатки рельсов, уменьшающая концевую кривизну за счет снижения остаточных напряжений наводимых во время прокатки.

5. Разработаны новые технические решения для прокатки профилей швеллерной формы, позволившие улучшить качество и эффективность их производства, разработаны технологии прокатки новых фланцевых профилей сложной формы для подвесных монорельсовых дорог и верхнего строения железнодорожного пути, позволившие освоить производство этих профилей в соответствии с требованиями стандарта.

6. Разработана рациональная методика расчета калибровки валков для прокатки рельсов в трехклетьевых непрерывно-реверсивных группах в составе двух универсальных и одной горизонтальной клетях в условиях современных рельсопрокатных станов. Разработаны рекомендации для построения элементов калибров с целью создания оптимального режима формирования высококачественного профиля. На основе разработанной методики расчета калибровки валков для прокатки рельсов в трехклетьевой непрерывно-реверсивной группе клетей разработаны калибровки валков для прокатки железнодорожных и трамвайных рельсов при реконструкции рельсобалочного стана «ЕВРАЗ ЗСМК» с последовательным расположением обжимной, черновой дуо-реверсивных клетей и трехклетьевой непрерывно-реверсивной группы.

7. В условиях производства внедрены технические и технологические решения для прокатки фланцевых профилей, позволившие обеспечить повышение эффективности производства за счет снижения энергетических и материальных затрат, улучшения качества и расширения сортамента прокатываемой продукции. Суммарный годовой эффект от внедрения технических и технологических решений составил 53,4 млн.руб. при долевом участии автора 10,7 млн. руб.

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ДИССЕРТАЦИИ

ОПУБЛИКОВАНЫ В СЛЕДУЮЩИХ РАБОТАХ:

  1. Павлов В.В. Разработка прогрессивных калибровок и технологий прокатки на станах Новокузнецкого металлургического комбината: монография [Текст] / В.В. Павлов, В.В. Дорофеев, Е.М. Пятайкин [и др.]. – Новосибирск: Наука, 2006. – 224 с.
  2. Громов В.Е. Градиентные структурно-фазовые состояния в рельсовой стали: монография [Текст] / В.Е. Громов, В.А. Бердышев, В.В. Дорофеев [и др.]. – Москва: «Недра коммюникейшинс ЛТД», 2000. – 176 с.
  3. Громов В.Е. Актуальные проблемы производства рельсов: монография [Текст] / В.Е. Громов, Н.М. Кулагин, В.В. Дорофеев [и др.]. – Новокузнецк: СибГИУ, 2001. – 260 с.
  4. Критинин И.А. Прокатка двутавровых балок с применением чистовой универсальной клети [Текст] / И.А. Критинин, А.Ф. Кузнецов, В.В. Дорофеев [и др.] // Сталь. – 1978. – № 8. – С. 722–726.
  5. Осокин В.А. Производство профиля промежуточной клеммы на стане «450» [Текст] / В.А. Осокин, В.С. Марамзин, В.В. Дорофеев [и др.] // Сталь. – 1982. – № 4. – С. 49–51.
  6. Кузнецов А.Ф. Производство рельсов с использованием универсальной клети в качестве предчистовой [Текст] / А.Ф. Кузнецов, И.А. Шарапов, В.В. Дорофеев [и др.] // Сталь. – 1990. – № 7. – С. 64–67.
  7. Шарапов И.А. Калибровка несимметричных рельсовых профилей [Текст] / И.А. Шарапов, Е.Л. Кравченко, В.В. Дорофеев // Сталь. – 1990. – № 12. – С. 47–51.
  8. Марамзин В.С. Совершенствование прокатки профиля промежуточной клеммы [Текст] / В.С. Марамзин, И.А. Шарапов, В.В. Дорофеев // Сталь. – 1991. – № 2. – С. 52–53.
  9. Марамзин В.С. Усовершенствование калибровки профилей П-образной формы [Текст] / В.С. Марамзин, И.А. Шарапов, В.В. Дорофеев // Сталь. – 1991. № 3. – С. 47–49.
  10. Дорофеев В.В. Усовершенствование технологии прокатки железнодорожных рельсов [Текст] / В.В. Дорофеев, В.А. Бердышев, И.А. Шарапов, В.Е. Громов // Изв. вузов. Чер. металлургия. – 1997. – № 4. – С. 39–42.
  11. Шарапов И.А. Рациональная система калибров для прокатки рельсов в черновых пропусках [Текст] / И.А. Шарапов, В.В. Дорофеев, В.А. Бердышев [и др.] // Изв. вузов. Чер. металлургия. – 1997. – № 6. – С. 61–62.
  12. Шарапов И.А. Рациональная расточка  четырехвалкового комплекта валков для прокатки рельсов [Текст] / И.А. Шарапов, В.В. Дорофеев, В.А. Бердышев [и др.] // Сталь. – 1998. – № 5. – С. 45–46.
  13. Дорофеев В.В. Новый способ прокатки фланцевых профилей в черновых калибрах [Текст] / В.В. Дорофеев, Е.М. Пятайкин, В.С. Марамзин // Производство проката. – 1998. – № 6.
  14. Ерастов В.В. Оптимизация процесса прокатки рельсов в чистовом калибре на основе полей скоростей течения металла [Текст] / В.В. Ерастов, С.Г. Литвин, В.В. Дорофеев [и др.] // Материалы юбилейной рельсовой комиссии. – Сборник докладов. Новокузнецк. – 2002. – С. 130–139.
  15. Литвин С.Г. Новый способ прокатки рельсов в черновых пропусках [Текст] / Литвин С.Г., Ерастов В.В., Дорофеев В.В. [и др.] // Материалы юбилейной рельсовой комиссии 2002. Сб. докл. Новокузнецк – март – 2002. – С. 126–130.
  16. Ерастов В.В. Оптимизация процесса прокатки рельсов из непрерывнолитой заготовки [Текст] / В.В. Ерастов, С.Г. Литвин, Е.М. Пятайкин, В.В. Дорофеев // Изв. вузов. Чер. металлургия. – 2002. – № 8. – С. 20–22.
  17. Перетятько В.Н. Влияние сечения непрерывнолитой заготовки на качество железнодорожных рельсов Р65 [Текст] / В.Н. Перетятько, С.Г. Литвин, В.В. Дорофеев, Е.М. Пятайкин // Изв. вузов. Чер. металлургия. – 2002. – № 12. – С. 28–30.
  18. Ерастов В.В. Совершенствование технологии прокатки рельсов из непрерывнолитой заготовки [Текст] / В.В. Ерастов, С.Г. Литвин, В.В. Павлов, Е.М. Пятайкин, В.В. Дорофеев // Сталь. – 2003. – № 1. – С. 75–76.
  19. Перетятько В.Н. Предварительная разрезка раската при прокатке рельсов Р65 [Текст] / В.Н. Перетятько, С.Г. Литвин, Е.М. Пятайкин, В.В. Дорофеев // Изв. Вузов. Чер. Металлургия. – 2003. – № 2. – С. 21–23. 
  20. Дорофеев В.В. Особенности калибровки двутавровой балки М155 для шахтных монорельсовых дорог на стане «500» [Текст] / В.В. Дорофеев, В.С. Марамзин, А.Ю. Каретников // Производство проката. – 2003. – № 11. – С. 16–18.
  21. Дорофеев В.В. Новая технология прокатки рельсов из непрерывнолитой заготовки в черновых калибрах [Текст] / В.В. Дорофеев, В.В. Кузнецов, А.В. Дорофеев // Перспективные промышленные технологии и материалы: Научн. труды СибГИУ. – Новосибирск. – 2004. – С. 93–110.
  22. Дорофеев В.В. Новые конструкции для прокатки трамвайных желобчатых рельсов: (ОАО «НКМК») [Текст] / В.В. Дорофеев, Е.Л. Кравченко, А.А. Иванов, С.П. Гришин // Труды 5 Конгресса прокатчиков, Череповец, 21–24 октября 2003 г. – М. : Черметинформация, 2004. – С. 239–243. // РЖ Металлургия. – 2005. – № 08–15Д.64.
  23. Дорофеев В.В. Производство новых прокатных профилей для ОАО «Российские железные дороги [Текст] / В.В. Дорофеев, Е.Л. Кравченко, А.В. Дорофеев, А.Ю. Каретников // Производство проката. – 2004. – № 12. – С. 22–25.
  24. Дорофеев С.В. Уменьшение концевой кривизны рельсов при прокатке [Текст] / С.В. Дорофеев, В.Н. Перетятько, А.Б. Юрьев [и др.] // Металлургия: Новые технологии, управление, инновации и качество: тр. Всерос. науч.-практ. конф. / под ред. Е .В. Протопопова; Сиб. гос. индустр. ун-т. – Новокузнецк, 2008. – С. 174–176. 
  25. Перетятько В.Н. Исследование технологии прокатки трамвайных рельсов в рельсобалочном цехе ОАО «НКМК» [Текст] / В.Н. Перетятько, С.В. Сметанин, В.В. Дорофеев; Сиб. гос. индустр. ун-т // Вестник горно-металлургической секции РАЕН. Отделение металлургии: сб. научн. тр. – Вып. 21 – М. : Новокузнецк. – 2008. – С. 78–82.
  26. Дорофеев В.В. Исследования причин образования концевой кривизны при прокатке и разработка способов ее уменьшения [Текст] / В.В. Дорофеев, С.В. Дорофеев, А.Б. Юрьев // Проблемы черной металлургии и материаловедения. – 2008. – № 3. – С. 72–77.
  27. Дорофеев С.В. Разработка новых способов прокатки и правки железнодорожных рельсов из непрерывнолитых заготовок на ОАО «НКМК» [Текст] / С.В. Дорофеев, В.В. Дорофеев, А.Б. Юрьев [и др.] // Изв. вузов. Черная металлургия. – 2008. – № 12. – С. 32–35.
  28. Дорофеев С.В. Усовершенствование прокатки железнодорожных рельсов [Текст] / С.В. Дорофеев, В.В. Дорофеев, А.Б. Юрьев, В.Е. Громов, В.Н. Перетятько // Изв. вызов. Черная металлургия. – 2009. – № 6. – С. 18–20.
  29. А.с. 1445823 СССР, МКИ4 В 21 В 1/08. Способ калибровки рельсов [Текст] / Кузнецов А.Ф., Лысенко И.К., Шарапов И.А., Кравченко Е.Л., Дорофеев В.В. – №4251369/28–02; заявл. 01.06.87; опубл. 23.12.88, Бюл. № 47. – 3 с.: ил.
  30. А.с. 1607985 СССР, МКИ4 В 21 В 1/08. Валковый узел универсального калибра для прокатки рельсов [Текст] / Кузнецов А.Ф., Осокин В.А., Дорофеев В.В. [и др.] – №4390005/27–02; заявл. 10.03.88; опубл. 23.11.90, Бюл. № 43. 
  31. А.с. 1614869 СССР, МКИ4 В 21 В 1/08. Способ прокатки рельсов [Текст] / Кузнецов А.Ф., Шарапов И.А., Дорофеев В.В. [и др.] –  №4404236/27–02; заявл. 06.04.88; опубл. 23.12.90, Бюл. № 47.
  32. А.с. 1731305 СССР, МКИ4 В 21 В 1/08. Чистовой двухвалковый калибр для прокатки рельсов [Текст] / Кузнецов А.Ф., Шарапов И.А., Дорофеев В.В. [и др.] – №4828123/27; заявл. 02.04.90; опубл. 07.05.92, Бюл. №17.
  33. Пат. 2103078 Российская Федерация, МПК6 В21В1/08 Способ прокатки фланцевых профилей в черновых калибрах [Текст] / Марамзин В.С., Шарапов И.А., Пятайкин Е.М., Дорофеев В.В., Ащеулов Д.Х.; патентообладатель «Кузнецкий металлургический комбинат». – №93001974/02; заявл. 12.01.93; опубл. 27.01.98, Бюл. №3 с. 172.
  34. Пат. 2103077 Российская Федерация, МПК6 В 21 В 1/08. Система калибров для прокатки рельсов в черновых пропусках [Текст] / Шарапов И.А., Дорофеев В.В., Юнин Г.Н.; заявитель и патентообладатель Кузнецкий металлургический комбинат им. В.И. Ленина. – №93001973/02; заявл. 12.01.94; опубл. 27.01.98, Бюл. № 3 (II ч.). – 12 с.: ил.
  35. Пат. 2100107 Российская Федерация, МПК6 В 21 В 1/08. Четырехвалковый комплект в прокатной клети трио [Текст] / Шарапов И.А., Кравченко Е.Л., Дорофеев В.В.; заявитель и патентообладатель АО «Кузнецкий металлургический комбинат». – №95111677/02; заявл. 06.07.96; опубл. 27.12.97, Бюл. № 36. – 5 с.: ил.
  36. Пат. 2132247 Российская Федерация, МПК6 В 21 В 1/08. Способ прокатки швеллеров [Текст] / Юнин Г.Н., Кравченко Е.Л., Шарапов И.А., Дорофеев В.В., Марамзин В.С., Дорофеев С.В.; заявитель и патентообладатель АО «Кузнецкий металлургический комбинат». – №98100643/02; заявл. 06.01.98; опубл. 27.06.99, Бюл. № 18 (II ч.). – 6 с.: ил.
  37. Пат. 2223156 Российская Федерация, МПК7 В 21 В 1/08, В 21 В 108:02. Способ прокатки рельсов [Текст] / Дорофеев В.В., Литвин С.Г., Пятайкин Е.М., Павлов В.В.; заявитель и патентообладатель ОАО «Кузнецкий металлургический комбинат». – №2001131270/02; заявл. 19.11.01; опубл. 10.02.04, Бюл. № 4 (III ч.). – 7 с.: ил.
  38. Пат. 2233716 Российская Федерация, МПК7 В 21 В 1/08, В 21 В 108:02. Валковый узел универсального четырехвалкового калибра [Текст] / Дорофеев В.В., Кравченко Е.Л., Кочетков А.Г., Прибытков В.И., Дорофеев А.В.; патентообладатель ООО «Рельсы Кузнецкого металлургического комбината». – №2003100261/02; заявл. 04.01.03; опубл. 10.08.04, Бюл. № 22 (III ч.). – 7 с. ил.
  39. Пат. 2241556 Российская Федерация, МПК7 В 21 В 1/08, В 21 В 108:02. Способ прокатки рельсов [Текст] / Павлов В.В., Дорофеев В.В., Кравченко Е.Л., Пятайкин Е.М., Юнин Г.Н., Ерастов В.В.; патентообладатель ООО «Рельсы Кузнецкого металлургического комбината». – №2003124405/02; заявл. 04.08.03; опубл. 10.12.04, Бюл.№34(IVч.).–7с.:ил.
  40. Пат. 2254941 Российская Федерация, МПК7 В 21 В 1/08, В 21 В 108:02. Способ прокатки рельсов из непрерывнолитой заготовки [Текст] / Дорофеев В.В., Пятайкин Е.М., Кравченко Е.Л., Гришин С.П.; патентообладатель ОАО «Новокузнецкий металлургический комбинат». 4 – №2003136327/02; заявл. 15.12.03; опубл. 27.06.05,Бюл.№18(IIIч.).–8 с.:ил.
  41. Пат. 2254178 Российская Федерация, МПК7 В 21 В 1/08, В 21 В 108:10. Способ прокатки асимметричных профилей швеллерной формы [Текст] / Дорофеев В.В., Пятайкин Е.М., Марамзин В.С., Нюняев Е.А., Королев В.Е.; патентообладатель ОАО «Новокузнецкий металлургический комбинат». – №2004105761/02; заявл. 25.02.04; опубл. 20.06.05, Бюл. № 17 (II ч.). – 6 с.: ил.
  42. Пат. 2268788 Российская Федерация, МПК8 В 21 В 1/08. Способ калибровки швеллеров [Текст] / Дорофеев В.В., Кравченко Е.Л., Гришин С.П., Дорофеев А.В.; патентообладатель ОАО «Новокузнецкий металлургический комбинат». – №200412512/02; заявл. 13.07.04; опубл. 27.01.06, Бюл. №3 (IV ч.). – 9 с.: ил.
  43. Пат. 2288045 Российская Федерация, МПК8 В 21 В 1/088. Способ прокатки симметричных профилей сложной формы [Текст] / Пятайкин Е.М., Кравченко Е.Л., Шарапов И.А., Дорофеев В.В., Каретников А.Ю., Марамзин В.С.; патентообладатель ОАО «Новокузнецкий металлургический комбинат». – №2005112379; заявл. 25.04.05; опубл. 27.11.06, Бюл. № 33 (I ч.). – 7 с.: ил.
  44. Пат. 2294246 Российская Федерация, МПК В 21 В 1/088. Способ прокатки крупных швеллеров в черновых калибрах [Текст] / Гришин С.П., Кравченко Е.Л., Дорофеев В.В. [и др.]; заявитель и патентообладатель ОАО «Новокузнецкий металлургический комбинат». – №2005123833; заявл. 27.07.05; опубл. 27.02.07, Бюл. №6.
  45. Пат. 2293615 Российская Федерация, МПК В 21 В 1/085. Способ прокатки несимметричных рельсовых профилей в черновых калибрах [Текст] / Кравченко Е.Л., Дорофеев В.В., Гришин С.П. [и др.]; заявитель и патентообладатель ОАО «Новокузнецкий металлургический комбинат». – №2005123884/02; заявл. 27.07.05; опубл. 20.02.07, Бюл. №5.
  46. Пат. 2299250 Российская Федерация, МПК. С 21 Д 9/04, В 21 Д 3/02. Способ обработки рельсов [Текст] / Павлов В.В., Бедарев Н.И., Дорофеев В.В. [и др.]; заявитель и патентообладатель ОАО «Новокузнецкий металлургический комбинат». – №2005135395/02; заявл. 14.11.05; опубл. 20.05.07, Бюл. №14.
  47. Пат. 2394660 Российская Федерация, МПК В 21 В 1/08. Способ прокатки рельсов [Текст] / Дорофеев В.В., Юрьев А.Б., Каретников А.Ю. [и др.]; заявитель и патентообладатель ОАО «Новокузнецкий металлургический комбинат». – №2008135537/02; заявл. 01.09.08; опубл. 20.07.10, Бюл. №20.
  48. Пат. 2403108 Российская Федерация, МПК В 21 В 31/00. Кассета универсальной четырехвалковой клети для прокатки трамвайных рельсов [Текст] / Юрьев А.Б., Степанов С.В., Дорофеев В.В. [и др.]; заявитель и патентообладатель ОАО «Новокузнецкий металлургический комбинат». – №2009101561/02; заявл. 19.01.09; опубл. 10.11.10, Бюл. №31.

Подписано в печать 2011 г. Формат бумаги 6084 1/16

Усл. печ. л. 1.33  Уч.–изд. л. 1.50 Тираж 100 экз. Заказ

ФГБОУ ВПО «Сибирский государственный индустриальный университет»

654007, г. Новокузнецк, ул. Кирова, 42, Типография СибГИУ






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.