АО «РусНИТИ», Челябинск, Россия:

А. В. Выдрин, заместитель генерального директора по научной работе, докт. техн. наук, профессор, эл. почта: VydrinAV@rosniti.ru

АО «РусНИТИ», Челябинск, Россия¹ ; ФГАОУ ВО «Южно-Уральский государственный университет» (НИУ), Челябинск, Россия²:
Д. А. Ахмеров, младший научный сотрудник лаборатории моделирования технологических процессов¹, аспирант кафедры «Процессы и машины обработки металлов давлением»², эл. почта: AhmerovDA@rosniti.ru

ООО «Научно-технический центр ТМК» (ООО «ТМК НТЦ»), Москва, Россия:
Е. В. Храмков, заместитель заведующего лабораторией цифровизации технологий

Рассмотрены вопросы изменения продольных напряжений при прокатке труб на трехвалковом редукционно-растяжном стане. Представлена имитационная модель процесса редуцирования труб для определение продольных усилий, возникающих в трубной плети между рабочими клетями непрерывного редукционно-растяжного стана. Приведен алгоритм расчета имитационной модели, позволяющий производить расчеты напряжения от переднего и заднего продольного усилия, который основан на определении величины секундного объема как произведения площади поперечного сечения трубной плети, выходящей из редукционного стана, на среднюю по периметру калибра скорость вращения валков последней клети на основе уравнения баланса мощностей, записанного для всего стана, и затем последовательного определения продольных усилий в трубе между клетями. С помощью данной модели проведены расчеты тянущей способности валков в каждой клети, т. е. определены максимально возможные продольные усилия, которые они могут создавать на участках трубы между клетями. Данная модель может быть использована для определения оптимального скоростного режима с целью уменьшения длины обрезаемых концевых участков труб. Это позволит минимизировать убытки в виде уменьшения длины отрезаемых концов труб на 20–30 %. Показано влияние изменения числа вращения оборотов валков в последней и клети средней группы на влияние возникающих продольных усилий. Для оценки достоверности математической модели проведено сравнение полученных результатов расчета и результатов, выполненных с использованием программного продукта QForm 3D. В работе приводят результаты компьютерного моделирования прокатки труб в редукционном стане в программном комплексе QForm 3D, реализующем метод конечных элементов.

1. Коликов А. П., Романцев Б. А., Алещенко А. С. Обработка металлов давлением: теория процессов трубного производства : учебник. – М. : НИТУ «МИСиС», 2019. – 502 с.
2. Glaser T., Schwarz P., Fahle S. et al. Comparison on the processing of height deviations of disks from FEM and real rollings in radial-axial ring rolling // Lecture Notes in Production Engineering. 2021. P. 2947–2958.
3. Shishkin D. O., Petrov P. A. Modeling of the torsion test of a cylindrical specimen with the help of the inverse method // E3S Web of Conferences. 2021. Vol. 266. P. 09003.
4. Mikhalkin D. V., Korsakov A. A., Alyutina E. V., Khramkov E. V. et al. Improvement of the precision of pipes with the use of profiled pipe billets // Metallurgist. 2020. Vol. 64. No. 3. P. 315–321.
5. Ахмеров Д. А., Выдрин А. В. Исследование процесса образования концевых участков труб при продольной прокатке в калибрах, образованных разным число валков // Черные металлы. 2021. № 1. С. 44–48. DOI: 10.17580/chm.2021.01.06.
6. Zhernosek V. N., Yurkov I. V., Podtyagin V. E., Nikishkin A. E. Quality improvement and evaluation of stress-strain state of cylindrical shells during drawing with local wall thinning // Journal of Physics: Conference Series. 2021. Vol. 1889. No. 4. P. 042021.
7. Топоров В. А., Ибрагимо П. А., Панасенко О. А. и др. Численное моделирование непрерывной прокатки труб на стане FQM в программе Deform-3D // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Металлургия. 2020. Т. 20. № 1. С. 27–33.
8. Mapelli C., Montelatici L. Stretch-reducing mill: a new approach by neural networks // Metallurgical Research and Technology. 2001. Vol. 98. No. 10. P. 881–887.
9. Орлов Г. А., Орлов А. Г., Кунгуров Е. А. Обзор способов редуцирования труб с целью уменьшения концевой продольной разностенности // Черная металлургия. Бюллетень научно-технической и экономической информации. 2019. Т. 75. № 1. С. 86–94.
10. Буркин С. П., Исхаков Р. Ф. Редукционно-растяжной стан горячей прокатки труб в линии горизонтального гидравлического пресса // Материалы 6-й Междунар. науч.-практ. конф. «Инновационные технологии в металлургии и машиностроении». – Екатеринбург, 2012. С. 800–812.
11. Выдрин А. В., Храмков Е. В., Буняшин М. В. Энергетический баланс процесса прокатки труб нефтяного сортамента на редукционном стане // Металлург. 2016. № 1. С. 21–25.
12. Выдрин А. В., Аль-Джумаили М. Ж. М., Шкуратов Е. А. Алгоритм расчета энергосиловых параметров процесса раскатки гильзы в непрерывном стане // Вестник МГТУ им. Г. И. Носова. 2019. Т. 17. № 2. С. 32–37.