INCREASING THE USE RELIABILITY OF A WORK ROLL ASSEMBLY WITH INTERNAL HEATING BY PREDICTING THE THERMAL STRESS STATE
DOI:
https://doi.org/10.32782/3041-2080/2025-3-21Ключові слова:
надійність, тепла прокатка, валковий вузол, внутрішній нагрів, термонапружений стан, температурне поле, математична модельАнотація
Прокатні валки є одним із вирішальних факторів формування показників якості плоского прокату. Для можливості оперативної оцінки їх експлуатаційної надійності з погляду отримання стабільних показників якості готової продукції розроблено модель термонапруженого стану робочих валків з внутрішнім джерелом нагрівання. Ураховуючи, що під час процесу теплої прокатки для валків характерні високі рівні деформувальних сил і наявність підвищених температур в осередку деформації, у них виникає складний напружений стан, викликаний спільною дією обертових моментів, залишкових напружень, контактних сил, згинальних моментів та теплових навантажень. Максимальний вплив на стійкість робочих валків мають контактні напруження. Модель ґрунтується на розв’язанні диференціального рівняння теплопровідності та використовує елементи теорії пружності. Валок розглядається як товстостінна труба із симетричним по поздовжній осі розподілом температур, яка навантажена повною силою прокатки, реакцією від опорних валків та температурними навантаженнями, які викликані невідповідністю температури внутрішньої та зовнішньої поверхонь. Розроблена математична модель виконує завдання визначення термонапруженого стану робочого валка, що дає змогу прогнозувати експлуатаційну надійність валків під час процесу прокатки. Так, результат числової реалізації моделі показав, що за певного співвідношення зовнішнього й внутрішнього радіусів валка напруження у верхній точці осьового каналу змінюються з порівняно безпечних напружень стиснення на більш небезпечні напруження розтягування. Також аналіз результатів показав, що збільшення діаметра внутрішнього отвору призводить до відносного зменшення температурних напружень на поверхні осьового каналу та водночас зменшення температурних напружень і на зовнішній, і на внутрішній поверхні робочого валка. Загалом, розроблена математична модель може використовуватися як для оптимізації конструктивних параметрів валкового вузла, так і для прогнозування показників експлуатаційної надійності.
Посилання
Effect of Temperature Field and Stress Field of Different Crack Behavior on Twins and Dislocations under Mg Alloy Rolling / J. Tian et al. Materials. 2021. Vol. 14, no. 19. P. 56–68. URL: https://doi.org/10.3390/ma14195668
Novel online prediction model for thermal convexity of work rolls during hot steel rolling based on machine learning algorithms / J. Lu et al. Expert Systems with Applications. 2024. P. 124–384. URL: https://doi.org/10.1016/j.eswa.2024. 124384
On the Evolution of Temperature and Combined Stress in a Work Roll under Cyclic Thermo-Mechanical Loadings during Hot Strip Rolling and Idling / K. Hu et al. Materials, 2020. Vol. 13, no. 21, P. 50–54. https://doi.org/10.3390/ ma13215054
Thermal stress analysis in hot rolling process / T. Hazeezet et al. Engineering Today. 2023. Vol. 2(4). P. 41–58. https://doi.org/10.5937/ engtoday2300017H
Кулік Т. О. Виробництво листового металопрокату з використанням режимів теплого деформування. Перспективи розвитку, розширення сфери використання та удосконалення технологій і обладнання : монографія. Краматорськ : ДДМА, 2020. 180 с.
Кулік Т. О. Математичне моделювання температурного поля валків станів теплої прокатки з внутрішнім джерелом нагріву. Збірник наукових праць дніпровського державного технічного університету (технічні науки). 2020. Т. 2 (37).С. 53–57. https://doi.org/10.31319/2519-2884.tm.2020.11
