ФГБОУ ВО «Сибирский государственный индустриальный университет», Новокузнецк, Россия:
А. А. Уманский, канд. техн. наук, доцент, директор Центра коллективного пользования «Материаловедение», эл. почта: umanskii@bk.ru

АО «ЕВРАЗ Объединенный Западно-Сибирский металлургический комбинат», Новокузнецк, Россия:
В. В. Дорофеев, докт. техн. наук, главный калибровщик
А. В. Головатенко, канд. техн. наук, директор по рельсовому производству

А. В. Добрянский, старший калибровщик рельсобалочного цеха

Практический опыт освоения новых профилей в условиях универсального рельсобалочного стана АО «ЕВРАЗ ЗСМК», введенного в эксплуатацию в 2013 г., свидетельствует, что наибольшие трудности возникают в процессе отработки режимов прокатки рельсов, имеющих ярко выраженную асимметричную форму. К таким профилям, в частности, относятся остряковые и усовиковые рельсы. Рассмотрены этапы разработки и совершенствования режимов прокатки остряковых и усовиковых рельсов. Значительные недостатки схемы прокатки остряковых рельсов, представленной поставщиком оборудования рельсобалочного стана, обусловили необходимость разработки нового режима прокатки, основными отличительными особенностями которого явились: использование интенсифицированного режима обжатий в первой обжимной клети; снижение числа проходов во второй обжимной клети; применение во второй обжимной клети разрезного рельсового наклонного калибра с разъемами по диагонали вместо разрезного рельсового калибра закрытого типа. Технологичность использования нового режима прокатки предварительно обоснована расчетами усилия прокатки, проведенными с использованием ранее разработанной авторами методики. В процессе разработки схемы прокатки усовиковых рельсов в качестве основного объекта для улучшений выбрали финишную стадию прокатки рельсов в универсальных клетях. Согласно разработанной схеме производства усовиковых рельсов, прокатка осуществляется последовательно в четырехвалковом универсальном калибре, предчистовом вспомогательном открытом двухвалковом калибре и четырехвалковом чистовом калибре. На основании результатов моделирования процессов течения металла, подтвержденных практическими результатами прокатки усовиковых рельсов, получены данные об оптимальных интервалах изменения вертикального и горизонтального обжатий головки формируемого рельсового профиля, обеспечивающие выполнение требуемой величины внешних радиусов сопряжения поверхностей. Опытно-промышленное опробование и внедрение новых режимов прокатки остряковых и усовиковых рельсов показало значительное улучшение технико-экономических показателей. Применительно к остряковым рельсам зафиксировано повышение производительности стана на 39,8 т/ч и снижение отбраковки готовых рельсов по дефекту «плена» на 0,5 %, что выразилось в суммарном экономическом эффекте 30 млн. руб/год. Для усовиковых рельсов отмечено повышение качества выполнения элементов профиля и снижение скручивания раската при выходе из чистового калибра.

Работа выполнена в СибГИУ в рамках базовой части Государственного задания Минобрнауки РФ № 11.6365.2017/8.9 с использованием оборудования ЦКП «Материаловедение».

1. Stammbach R. Das Walzen von Tragern und Shinen ant Triogerusten der Kontintraseum Universalwalzmverfahren // Kalibreur. 1968. № 9.
2. Lassent A. Le train a’poutrelles et a’rails de l’usine d’hagauge (SASILOR) // Revue de metallurge. 1974. Vol. 11, Iss. 10. P. 733–748.
3. Mennel G. Schienenwalzung in Universal Gerust der Modernisienung der Strap Hagange // Der Kalibreur. 1981. № 35. P. 15–16.
4. Kinoshita K., Hattozi M., Hagashiga H., Isozumi K. On reconctraction of Rail Mill and Newly — developed rails of Nippon Steel Corporation // Nipon: Steel Technical Report Overseas. 1973. № 3.
5. Свейковски У., Нерзак Т. Производство рельсов высокого качества с использованием компактных универсальных клетей и технологий Rail Cool // Металлургическое производство и технология (МРТ). 2006. № 2. С. 50–56.
6. Shvarts D. L. Rolling of rail profi les in a universal groove. Part 1 // Steel in Translation. 2015. Vol. 45, Iss. 6. P. 430–435.
7. Shvarts D. L. Rolling of rail profi les in a universal groove. Part 2 // Steel in Translation. 2015. Vol. 45, Iss. 7. P. 499–502.
8. Shilov V. A., Shvarts D. L., Skosar’ E. O. Aspects of the rolling of long rails on a universal rail-beam mill // Metallurgist. 2016. Vol. 60, Iss. 3. P. 260–266.
9. Shilov V. A., Shvarts D. L., Litvinov R. A. Shaping of metal when rolling rails in universal grooves // Steel in Translation. 2008. Vol. 38, Iss. 3. P. 214–216.
10. Stalinskii D. V., Rudyuk A. S. Production and Quality of Rails // Steel in Translation. 2011. Vol. 41, Iss. 5. P. 73–77.
11. Samoilovich Yu. A. Possibility of producing railway rails with increased strength and minimum buckling // Metallurgist. 2012. Vol. 55, Iss. 11. P. 903–911.
12. Former F. E. Steel Dynamics Commissions Its New Structural and Rail Division // AISE Steel Technology. 2002. No. 11-12. P. 27–35.
13. Chen R., Wang P., Wei X. Track-Bridge Longitudinal Interaction of Continuous Welded Rails on Arch Bridge // Mathematical Problems in Engineering. 2013. Vol. 2013. 8 p. DOI: 10.1155/2013/494137
14. Kozan E., Burdett R. A railway capacity determination model and rail access charging methodologies // Transportation Planning and Technology. 2005. Vol. 28, Iss. 1. P. 27–45.
15. Коган А. Г., Шур Е. А. Перспективы повышения качества остряковых рельсов // Сб. тр. юбилейной рельсовой комиссии ОАО «КМК». 2002. С. 42–48.
16. Дорофеев В. В., Уманский А. А., Головатенко А. В., Кадыков В. Н., Добрянский А. В. Анализ и разработка калибровки прокатных валков для производства асимметричных рельсовых профилей в условиях универсального рельсобалочного стана // Известия вузов. Черная металлургия. 2017. Т. 60. № 12. С. 941–947.
17. Головатенко А. В. Исследование и разработка энергоэффектив-ных режимов прокатки длинномерных железнодорожных рельсов на универсальном рельсобалочном стане : дисс. … канд. техн. наук : спец. 05.16.05. — Новокузнецк, 2015. — 139 с.
18. Umansky A. A., Golovatenko A. V., Kadykov V. N., Dumova L. V. Development of mathematical models and methods for calculation of rail steel deformation resistance of various chemical composition // IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering. 2016. Vol. 150. P. 012029.
19. Уманский А. А., Головатенко А. В., Кадыков В. Н. Совершенствование режима прокатки железнодорожных рельсов в обжимных клетях универсального рельсобалочного стана // Черные металлы. 2016. № 11. С. 16–21.
20. Пат. 2627140 РФ: МПК51 В 21 В 1/08. Способ прокатки рельсов / Г. Н. Юнин, А. В. Головатенко, В. В. Дорофеев, А. В. Добрянский, С. В. Степанов; заявитель и патентообладатель АО «ЕВРАЗ Объединенный Западно-Сибирский металлургический комбинат». № 2016139929; заявл. 10.10.2016; опубл. 03.08.2017, Бюл. № 22.