Исследование технологии производства длинномерных рельсов с использованием программного комплекса DEFORM 3D.

В соответствии со стратегией развития холдинга "РЖД" на период до 2030 года планируется создание высокоскоростных магистралей. В связи с этим перед производителями железнодорожного проката стоит задача по повышению качества продукции транспортного назначения.

На сегодняшний день ведущие производители рельсового проката в России, произвели модернизацию основного оборудования  для производства рельсов. В результате строительства новых прокатных станов включающих в себя универсальные группы клетей, появилась возможность выпуска длинномерных, дифференцированно термоупрочненных рельсов. Подобная технология реализована на двух Российских предприятиях ОАО «ЕВРАЗ ЗСМК» и ОАО «ЧМК» (ОАО «Мечел»).

Дли изучения особенностей производства длинномерных рельсов, был смоделирован процесс прокатки рельса Р65 из марки стали Э78ХСФ, в программном комплексе Deform 3D. За основу был взят «Сверхсовременный рельсовый стан, оснащенный непрерывной реверсивной трехклетьевой группой в составе двух универсальных и одной двухвалковой эджерной клети» ОАО «ЕВРАЗ ОЗСМК».

На основании расчета в программном комплексе удалось установить, что при прокатке перепад температур по длине готового раската, в среднем составляет 150 ˚С. Температурное поле в поперечных сечениях раската после чистовой клети может достигать 50-90˚С (рис. 1).

Рисунок 1 – Распределение температурных полей в поперечном сечении рельсовой заготовки после прокатки в чистовом калибре.

Такой перепад температур оказывает влияние на прямолинейность рельсов, а так же на неоднородность структуры и механических свойств по длине раската  после термоупрочнения.

Одним из способов устранения неравномерности распределения температур по длине прокатываемого металла является применение теплоизоляционных экранов. 

Для устранения температурного клина в расчет модели были внесены корректировки процесса охлаждения рельсовой заготовки на участке рольганга непрерывно-реверсивной группы клетей и перед входом в установку дифференцированного термоупрочнения. Таким образом, удалось смоделировать процесс охлаждения металла соответствующий охлаждению под теплоизоляционным экраном.

Так же разработана методика эксперимента, позволяющая получить данные о изменении температур в процессе охлаждения рельса с применением экранирования и без него. Таким образом, появлась возможность сопоставить экспериментальные данные процесса охлаждения рельса с данными полученными из расчета в программном комплексе Deform  3D.     

Научный руководитель - к.т.н., проф. Чередников В.А.

Научный консультант - асп. Новожилов И.С.