Фрактальный подход при прогнозе качества прокатных валков

Abstract

RU: Постановка задачи. Для оценки механических свойств часто используются методы неразрушающего контроля. Перспективным направлением в области прогноза характеристик качества металла является применение математических методов прогноза, в частности, планирование экспериментов. Материал и методики. Для исследований выбирался валковый чугун СПХН–45. Механические испытания проводились на радиальных образцах рабочей зоны бочек валков (расстояние от поверхности до 10 мм). Фрактальная размерность вычислялась с помощью методики, основанной на сходимости клеточного и точечного способов. Результаты и их обсуждение. Установлены соотношения, описывающие влияния фрактальных размерностей перлитной матрицы, графита и карбидов на показатели механических свойств валкового чугуна (предел прочности на разрыв и изгиб, ударную вязкость и твердость). Получены уравнения регрессии, позволяющие прогнозировать механические свойства рабочей зоны прокатных валков СПХН–45 в зависимости от фрактальной размерности элементов их структуры. Выводы. Определено влияние фрактальной размерности структуры прокатных валков на их механические свойства, что позволяет использовать полученные модели для прогноза этих свойств.

UK: Постановка задачі. Для оцінки механічних властивостей часто використовуються методи неруйнівного контролю. Перспективним напрямком в області прогнозу характеристик якості металу є застосування математичних методів прогнозу, зокрема, планування експериментів. Матеріал і методики. Для досліджень вибирався валковий чавун СПХН–45. Механічні випробування проводилися на радіальних зразках робочої зони бочок валків (відстань від поверхні до 10 мм). Фрактальна розмірність обчислювалася за допомогою методики, заснованої на збіжності клітинного та крапкового способів. Результати та їх обговорення. Встановлені співвідношення, що описують вплив фрактальних розмірностей перлітної матриці, графіту і карбідів на показники механічних властивостей валкового чавуну (межу міцності на розрив і згин, ударну в'язкість та твердість). Отримані рівняння регресії, що дозволяють прогнозувати механічні властивості робочої зони прокатних валків СПХН–45 в залежності від фрактальної розмірності елементів їх структури. Висновки. Визначено вплив фрактальної розмірності структури прокатних валків на їх механічні властивості, що дозволяє використовувати отримані моделі для прогнозу цих властивостей.

EN: Formulation of the problem. Non-destructive testing methods are often used to evaluate mechanical properties. A promising direction in the field of predicting the characteristics of the quality of a metal is the use of mathematical methods of forecasting, in particular, planning experiments. Material and methods. For the research, СПХН–45 roller iron was selected. Mechanical tests were carried out on radial samples of the working area of the roll barrels (distance from the surface to 10 mm). The fractal dimension was calculated using a technique based on the convergence of cellular and point methods. Results and discussion. Relationships describing the effects of the fractal dimensions of the pearlite matrix, graphite and carbides on the mechanical properties of roll iron (tensile strength and bending strength, toughness and hardness) are established. The regression equations are obtained, which make it possible to predict the mechanical properties of the working area of the СПХН–45 mill rolls, depending on the fractal dimension of the elements of their structure. Conclusions. The influence of the fractal dimension of the structure of rolling rolls on their mechanical properties is determined, which makes it possible to use the obtained models to predict these properties.