Выксунский завод ОМК, Выкса, Россия

А. В. Король, главный специалист Центра исследовательских лабораторий ИТЦ, канд. техн. наук, эл. почта: korol_av@omk.ru
Е. Н. Обыденнов, ведущий специалист Центра исследовательских лабораторий ИТЦ, эл. почта: Obydennov_en@omk.ru

Национальный исследовательский технологический университет МИСИС, Москва, Россия
А. С. Алещенко, заведующий кафедрой ОМД, канд. техн. наук, эл. почта: aleschenko.as@misis.ru

Д. Б. Ефремов, доцент кафедры ОМД, канд. техн. наук, эл. почта: defremov@list.ru

Представлены результаты конечно-элементного анализа процесса двухвалковой винтовой прокатки с прошивкой исходного круглого стального проката. Исследована конечная стадия этого процесса. Клеть винтовой прокатки оснащена направляющими приводными дисками. Момент завершения процесса прошивки круглого стального проката характеризуется потерей заготовкой правильной геометрической формы. Для моделирования процесса винтовой прошивки применен российский программный комплекс QForm 11-й версии. Методом трехмерного моделирования установлены закономерности кинематики процесса формоизменения заднего торца заготовки в очаге деформации прошивного стана. Описан механизм образования дефектов на заднем торце гильзы при использовании заготовки с плоским задним торцом. Причиной образования различных дефектов на заднем торце гильз типа «юбка», «пятак» и «серьга» является действие прошивной оправки на деформируемую заготовку и образование утяжины на торце заготовки в конечной стадии деформирования. При использовании задней центровки на торцевой поверхности гильз качество задней части гильзы получается лучше, повышается и точность задних концов труб, и стойкость оправок раскатных станов, что весьма актуально для трубопрокатных агрегатов с непрерывным раскатным станом, работающим на удерживаемой или частично удерживаемой и перемещаемой оправке. Моделированием показано, что и при задней центровке на внутренней поверхности гильз высока вероятность образования внутренних дефектов, указаны причины их образования.
Работа выполнена в рамках комплексного проекта по теме «Разработка и внедрение комплексных технологий производства бесшовных труб из сталей нового поколения с управляемой коррозионной стойкостью при осложненных условиях эксплуатации для топливно-энергетического комплекса Российской Федерации» в рамках Соглашения № 075-11-2023-011 от 10.02.2023 г. по Постановлению Правительства РФ № 218 от 09.04.2010 г.

1. Чекмарев А. П., Ваткин Я. Д., Ханин М. И. и др. Прошивка в косовалковых станах. — М. : Металлургия, 1967. — 240 с.
2. Данилов Ф. А., Глейберг А. З., Балакин В. Г. Горячая прокатка и прессование труб. — 3-е изд., перераб. и доп. — М. : Металлургия, 1972. — 591 с.
3. Фомичев И. А. Косая прокатка. — Харьков : Металлургиздат, 1963. — 262 с.
4. Богатов А. А., Павлов Д. А., Нухов Д. Ш. Винтовая прокатка непрерывно-литых заготовок из конструкционных марок стали : учебное пособие. — Екатеринбург : Изд-во Уральского ун-та, 2017. — 164 с.
5. Павлов Д. А. Разработка и моделирование нового способа обжатия непрерывно-литой заготовки при производстве труб нефтяного сортамента : дис. … канд. техн. наук. — Екатеринбург : УРФУ имени первого президента России Б. Н. Ельцина, 2013. — 123 с.
6. Курятников А. В., Король А. В., Топоров А. В. и др. Оценка эффективности зацентровки непрерывно-литой заготовки перед ее винтовой прошивкой в условиях ОАО «СТЗ» // Сталь. 2014. № 6. С. 71–73.
7. Выдрин А. В. Математические модели и процессы прокатки профилей высокого качества : монография. — Челябинск : Изд-во ЮУрГУ, 2002. — 215 с.
8. Король А. В., Мунтин А. В., Кавицян Л. М. Применение энергостатического метода определения усилий и моментов, действующих на инструмент при прошивке на двухвалковых станах поперечно-винтовой прокатки с приводными направляющими дисками // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Металлургия. 2020. № 1. С. 18–26.
9. Король А. В., Кавицян Л. М., Мунтин А. В. Анализ кинематики на контактных поверхностях прошиваемого металла с рабочим инструментом прошивного стана Дишера // Труды научно-технической конференции «Трубы-2021». Челябинск. ОАО «РусНИТИ», 2021. Часть II. C. 28–35.

10. Король А. В., Мунтин А. В., Кавицян Л. М. Особенности определения энергосиловых параметров процесса двухвалковой прошивки с направляющими приводными дисками // Труды XIII Конгресса прокатчиков. Москва, 25–27 октября 2022. Т. 2. С. 322–335.
11. Pater Z., Bartnicki J., Kazanecki J. 3D finite element method (FEM) analysis of basic process parameters in rotary piercing mill // Metalurgija. 2012. Vol. 51, Iss. 4. P. 501–504.
12. Pater Z., Kazanecki J., Bartnicki J. Three dimensional thermo-mechanical simulation of the tube forming process in Diescher’s mill // Journal of Materials Processing Technology. 2006. Vol. 177. P. 167–170.
13. Максимов В. М., Хлыбов О. С. Моделирование процессов прошивки в стане винтовой прокатки с использованием QForm // Кузнечно-штамповочное производство. Обработка металлов давлением. 2016. № 12. С. 17–22.
14. Bogatov A., Nukhov D., Toporov V. Simulation of rotary piercing process // Metallurgist. 2017. Vol. 61, Iss. 1-2. P. 101–105.
15. Jaouen O., Costes F., Lasne P. A new 3D simulation model for complete chaining casted and forged ingot // Proc. 1^st Int. Conf. on «Ingot Casting, Rolling and Forging», Aachen, Germany, 2012. P. 1–9.
16. Skripalenko M. M., Bazhenov V. E., Romantsev B. A., Skripalenko M. N. et al. Computer modeling of chain processes in the manufacture of metallurgical products // Metallurgist. 2014. Vol. 58. P. 86–90.
17. Романцев Б. А., Скрипаленко М. М., Юсупов В. С., Андреев В. А. Оценка напряженно-деформированного состояния в процессах прошивки на основе компьютерного моделирования // Тяжелое машиностроение. 2020 № 5-6. С. 46–49.
18. Скрипаленко М. М., Романцев Б. А., Галкин С. П., Капуткина Л. М., Скрипаленко М. Н. Исследование деформационных и структурных особенностей на разных стадиях двух- и трехвалковой винтовой прокатки // Сталь. 2019. № 10. С. 32–38.
19. Власов А. В., Стебунов С. А., Евсюков С. А. и др. Конечно-элементное моделирование технологических процессов ковки и объемной штамповки : учебное пособие. — М. : Издательство МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2019. — 383 с.
20. Zinyagin A. G., Borisenko N. R., Muntin A. V., Kruychkova M. O. Features of finite element modeling for hot rolling process of clad sheets and strips // CIS Iron and Steel Review. 2023. Vol. 26. P. 51–57.
21. Коновалов Ю. В., Остапенко А. Л., Пономарев В. И. Расчет параметров листовой прокатки. Справочник. — М. : Металлургия, 1986. — 430 с.