DOI: 10.52150/2522-9117-2022-36-240-253

Мазур Валерій Леонідович, чл.-кор. НАН України, д.т.н., проф., Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України, бульвар Академіка Вернадського, 34, Київ, Україна, 03142

Тимошенко Валерій Іванович, чл.-кор. НАН України, д.ф.-м.н., проф., Інститут технічної механіки НАНУ України і Державного космічного агентства України, вул. Лешко-Попеля, 15, Дніпро, Україна, 49005. ORCID 0000-0001-8588-2468

Приходько Ігор Юрійович, д.т.н., с.н.с., Інститут чорної металургії ім. З. І. Некрасова НАН України, площа Академіка Стародубова, 1, Дніпро, Україна, 49107. ORCID: 0000-0001-5651-8106. E-mail: isi@ukr.net

РЕАЛІЗАЦІЯ МЕТОДІВ РОЗРАХУНКУ В СПЕЦІАЛІЗОВАНІЙ КОМПʼЮТЕРНІЙ СИСТЕМІ НАПРУЖЕНО-ДЕФОРМОВАНОГО І ТЕМПЕРАТУРНОГО СТАНУ РУЛОНІВ СТАЛЕВИХ ШТАБ

Анотація. Розроблено теорію формування та трансформації напружено-деформованого та температурного стану рулонів гарячекатаних та холоднокатаних сталевих штаб при їх змотуванні-розмотуванні у процесах прокатки, термічної обробки, дресирування, транспортування, складування, виконання інших виробничих операцій на металургійних комбінатах. Запропоновано математичні моделі, алгоритми та компʼютерна система, що їх реалізуює. Наведено опис можливостей використання цієї системи при вирішенні різних завдань. В компʼютерній системі розглянуто підхід до оцінки впливу параметрів процесу холодної прокатки та змотування штаб у рулони, температурно-швидкісних режимів їх нагрівання і охолодження при відпалі у ковпакових печах. Вперше розкрито методологію виявлення закономірностей впливу міжвиткових зазорів у рулонах на їх напружено-деформований стан. Показано процедуру виявлення ефектів швидкості холодної прокатки, температури, натягу штаб, що прокатуються і змотуються в рулони, шорсткості їх поверхні на напружено-деформований стан рулонів. У деталях показано реалізацію в компʼютерній системі нових ідеології та підходів до вирішення ключової в технології листопрокатного виробництва задачі визначення напружено-деформованого стану (НДС) рулонів. Моделі та алгоритми розрахунку НДС, що покладені в основу компʼютерної системи, розроблені на основі класичних рішень у галузі матеріалознавства, теорій пружності, обробки металів тиском, теплотехніки, газової динаміки, чисельних методів та інших сфер знань. У компʼютерній системі розкрито механізми формування температурного та напружено-деформованого стану рулонів сталевих штаб у процесах прокатки, нагріву, ізотермічної витримки та охолодження під час відпалу в ковпакових печах; враховано вплив температурно-швидкісних режимів прокатки та відпалу на виникнення критичних міжвиткових тисків у рулонах, що призводять до дефектів поверхні штаб «лінії перегину» (злами) та дефектів форми рулонів. Розкрито можливості впливу на НДС рулонів при прокатуванні регулюванням натягу штаби, а при відпалі регулюванням тривалості ізотермічної витримки та швидкості подальшого охолодження рулонів. Надані посилання на літературні джерела, в яких детально викладені результати досліджень науково-технічних задач, що реалізуються у компʼютерній системі. В компʼютерній системі використані способи змотування холоднокатаних штаб у рулони, що виключають втрату їх стійкості та утворення дефектів «перегини», просідання, «пташка» при виробництві тонколистової сталі в промислових умовах. Дано рекомендації щодо вибору раціональної технології виробництва рулонним способом гарячекатаних та холоднокатаних штаб, жерсті. Розроблені рішення реалізовані в компʼютерній системі «CoilTemper3D» і використовуються на виробництві.

Ключові слова: металургія, сталь, виробництво штаб, якість, рулони, напружений стан, розрахунки, алгоритми, компʼютерні системи, запобігання дефектам.

DOI: https://doi.org/10.52150/2522-9117-2022-36-240-253

Посилання для цитування: Mazur V. L., Tymoshenko V. I., Prykhodko I. Yu. Implementation of calculation methods in a specialized computer system of the stress-deformation and temperature state of steel bar coils. Фундаментальні та прикладні проблеми чорної металургії. 2022. Вип. 36. [In English]. C. 240-253. https://doi.org/10.52150/2522-9117-2022-36-240-253

References

1. Mazur V. L., Nogovitsyn O. V. Theory and Technology of Sheet Rolling. Numerical Analysis and Applications. London – New York. CRC Press.Taylor and Francis Group, 2019. 479 p.
2. Mazur V. L., Timoshenko V. I., Prihod’ko I.Yu. Theory and technology of rolling (stress-strain state of steel strip coils). Kyiv: Phoenix Publishing House, 2021. 416 p. [in Russian].
3. Mazur V. L., Timoshenko V. I. Stress-strain state of rolls of cold-rolled strips. Message I. Izvestiya vuzov. Ferrous Metallurgy. 1979. No. 4. P. 55–59 [in Russian].
4. Mazur V. L., Timoshenko V. I. Stress-strain state of rolls of cold-rolled strips. Message II. Izvestiya vuzov. Ferrous Metallurgy. 1979. No. 6. P. 52–55 [in Russian].
5. Mazur V. L., Timoshenko V. I. Calculation of the stress state of rolled cylinders. Mechanics of Composite Materials. Riga: Zinatne, 1982. No. 5, P. 880–886 [in Russian].
6. Timoshenko M. V. Numerical simulation of heat transfer in multilayer structures with a generalized non-ideal contact. Inzhenerno-fizicheskij zhurnal (IFZH). 1996. Vol. 69. No. 5. P. 773–778 [in Russian].
7. Mazur V. L., Prihod’ko I. Yu. Influence of Pulling Modes and Temperature of Coiling Cold-Rolled Strips. Steel in Translation, 2020. Vol. 50. Issue 9. P. 618–628.
8. Mazur V. L., Timoshenko V. I., Prihod’ko I. Yu. Efficient Cold Rolling and Coiling Modes. Steel in Translation. 2019. Vol. 49, Issue 8. P. 548–558.
9. Mazur V. L., Timoshenko V. I., Prihod’ko I. Yu. Influence of Annealing Modes in Bell Furnaces on the Stress-Strain State of Rolls of Cold Rolled Steel. Steel in Translation. 2021. Issue 9. P. 648–657.
10. Mazur V. L., Timoshenko V. I., Prikhod’ko I. Yu. Regulating the Coil Stress by Adjusting the Rigidity of the Winding Drum. Steel in Translation. 2018. Vol. 48. Issue 8. P. 528–535. DOI: 10.3103/S0967091218080090
11. Mazur V. L. (2018). Ensuring Specified Surface Roughness in the Production of Thin Cold-Rolled Steel Sheet. Steel in Translation. 2018. Vol. 48. No. 1. P. 49–54. DOI: 10.3103/S0967091218010102
12. Mazur V. L., Timoshenko V. I. Theory and technology of rolling (hydrodynamic effects of lubrication and surface microrelief). Kyiv: ID “ADEF Ukraine”, 2018. 560 p. [in Russian].
13. On the mechanism of influence of the rough surface of coldrolled strips on the conditions of sticking of coils during annealing and the formation of surface defects / I. Yu. Prihod’ko et al. Metallurgical and mining industry, 2002. No. 8-9. P. 92–101 [in Russian].
14. Investigation of the influence of the temperature of winding strips into rolls during cold rolling on the formation of defects in the surface of strips / P. P. Chernov et al. Metallurgical and mining industry. 2002., No. 8-9. P. 101–108 [in Russian].
15. Mazur V. L. Preventing Surface Defects in the Uncoiling of Thin Steel Sheet. Steel in Translation. Vol. 45. No. 12. P. 959–966. DOI: 10.3103/S0967091215120062
16. Mazur V. L., Pargamonov E. A. Formation and Prevention of Flexure Defects at the Surface of Cold-Rolled Steel Strip. Steel in Translation. Vol. 46, No. 8. P. 595–601. DOI: 10.3103/S096709121608012X
17. Mazur V. L. Quality problems of thin sheet steel: prevention of surface defects. On Coll. “Materials Science: Achievements and Prospects”. In 2 vols. Vol. 2 / Editor L. M. Lobanov (head) et al; Kyiv: Akademperiodyka, 2018. P. 51–75 [in Russian].
18. Mazur V. L., Timoshenko V. I., Prikhod’ko I. Yu. Stability Loss and Defects in Coils of Cold-Rolled Strip. Steel in Translation. 2019. Vol. 49. No. 1. P. 58–65. DOI: 10.3103/S096709121901011X [in Russian].