Московский политехнический университет, Москва, Россия:

Р. Л. Шаталов, профессор, докт. техн. наук, эл. почта: mmomd@mail.ru
Е. Е. Загоскин, аспирант, эл. почта: zagoskin86@yandex.ru

Богородский филиал АО «НПО «Прибор», Ногинск, Россия:
В. А. Медведев, технолог, эл. почта: 10-bmt@mail.ru

Приведены результаты исследования на трехвалковом винтовом прокатном стане 30–80 влияния температуры на твердость, структуру и дефекты, которые являются причиной повышенного износа прошивной оправки, изготовленной из жаропрочной стали 4Х5МФС. Проведенная при температуре 1160 °C опытная винтовая прокатка с неполной прошивкой 1000 сосудов из стали 50 на стане ТПА 30–80, входящем в состав прокатно-прессовой линии машиностроительного предприятия БФ АО «НПО «Прибор», позволила выявить количественные закономерности влияния неравномерности температуры на основные показатели качества оправки. Экспериментально установлено, что температура исходного прутка-заготовки в процессе формирования закрытой полости полуфабриката влияет на неравномерный разогрев частей оправки (температура носовой части ≥600 °C, хвостовой ~350 °C), в результате чего на поверхности оправки формируется ферритное кольцо толщиной около 0,6 мм. Показано, что высокая (около 600 °C) температура нагрева носовой части оправки из стали 4Х5МФС существенно влияет на изменение структуры — бейнита с размером зерна около 6 баллов, по сравнению с исходным состоянием — мартенсит с размером зерна 7–8 баллов. Приведены результаты изменений твердости по длине оправки после выпуска партии полуфабрикатов в количестве 1000 шт. На основании результатов исследований на винтовом стане предложено увеличить скорость прокатки на 15 % и сократить время извлечения сосудов с оправки, что привело к уменьшению времени контакта с вращающейся оправкой на 20 %. Снижение времени погружения оправки при формировании полости сосудов позволило уменьшить ее износ с 1 до 0,5 мм и увеличить срок службы.

1. Гамин Ю. В., Романцев Б. А. Особенности процесса прошивки коротких заготовок малого диаметра на мини-стане винтовой прокатки // Производство проката. 2015. № 11. С. 25–31.
2. Kabanov I. V., Sidorina T. N., Lisovskii A. V., Tokareva N. V., Logacheva A. I. Scheme for producing electrodes from a granular KhN51KVMTYuB (EP741NP) nickel super alloy // Metally. 2020. No. 12. P. 1355–1361.
3. Культешова В. В., Иванов А. В., Завора И. В., Липатов Р. Н. Микроструктура и механические свойства горячекатаных полых заготовок для корпусных деталей из среднеуглеродистых сталей после прошивки, калибровки и сорбитизации // Металлург. 2021. № 6. С. 37–42.
4. Chastel Y., Diop A., Fanini S., Bouchard P. O., Mocellin K. Finite element modeling of tube piercing and creation of a crack // International Journal of Material Forming. 2008. No. 1. P. 355–358.
5. Romantsev B. A., Gamin Y. V., Goncharuk A. V., Aleshchenko A. S. Innovative equipment for producing cost-effective hollow billets for mechanicalengineering parts of small diameter // Metallurgist. 2017. Vol. 61, Iss. 3-4. P. 217–222.
6. Культешова В. В., Иванов А. В., Завора И. В. Численное исследование процесса горячей поперечно-винтовой прокатки полых заготовок с дном малого диаметра // Металлург. 2020. № 8. С. 89–94.
7. Романцев Б. А., Морозова И. Г., Лисовский А. В., Алешин Н. Н. К вопросу формирования структуры и свойств металлических материалов при винтовой прокатке // Известия вузов. Черная металлургия. 2002. № 11. С. 28–30.

8. Zhang Z., Liu D., Yang Y., Wang J., Zheng Y. et al. Microstructure evolution of nickel-based superalloy with periodic thermal parameters during rotary tube piercing process // International Journal of Advanced Manufacturing Technology. 2019. Vol. 104, Iss. 9–12. P. 3991–4006. DOI: 10.1007/s00170-019-04126-x
9. Галкин С. П., Романцев Б. А., Та Динь Суан, Гамин Ю. В. Ресурсосберегающая технология производства круглого сортового проката из бывших в употреблении осей подвижного железнодорожного состава // Черные металлы. 2018. № 4. С. 20–27.
10. Komori K. Simulation of Mannesmann piercing process by the threedimensional rigid-plastic finite-element method // International Journal of Mechanical Sciences. 2005. Vol. 12, Iss. 47. P. 1838–1853.
11. Роменцев Б. А., Гончарук А. В., Вавилкин Н. М., Самусев С. В. Трубное производство. — 2-е изд., испр. и доп. — М. : МИСиС, 2011. — 970 с.
12. Романцев Б. А., Гончарук А. В., Хе Ч. С. Получение горячекатаных полых заготовок из легированных сталей // Производство проката. 2015. № 5. С. 23–26.
13. Вавилкин Н. М., Бухмиров В. В. Прошивная оправка. — М. : МИСиС, 2000. — 125 с.
14. Pater Z., Wójcik Ł., Walczuk P. Comparative analysis of tube piercing processes in the two-roll and three-roll mills // Advances in Science and Technology Research Journal. 2019. Vol. 1, Iss. 13. P. 37–45.
15. Zhao Y., Yu E., Yan T. Deformation analysis of seamless steel tube in cross rolling piercing process / 2010 International Conference on Computer Design and Applications, ICCDA. 2010. Vol. 3. P. 320–323. DOI: 10.1109/ICCDA.2010.5541258
16. Вавилкин Н. М., Будников А. С. Исследование теплового состояния длинных оправок трехвалкового раскатного стана // Известия вузов. Черная металлургия. 2022. Т. 65. № 3. с. 163–169.
17. Shatalov R. L., Medvedev V. A. Deformation temperature conditions providing prescribed property uniformity for steel vessels and a device for non-destructive control // Metallurgist. 2022. No. 1. P. 1117–1124. DOI: 10.1007/s11015-022-01254-w
18. Shatalov R. L., Medvedev V. A., Bogdanov S. V. Development and use of an electromagnetic unit for controlling the mechanical properties along the steel vessel height at the exit from a rolling-pressing line // Russian Metallurgy (Metally). 2022. No. 6. P. 628–633.
19. ГОСТ 5639–82. Стали и сплавы. Методы выявления и определения величины зерна. — Введ. 01.01.83.
20. ГОСТ 5640–68. Сталь. Металлографический метод оценки микроструктуры листов и ленты. — Введ. 01.10.1970.
21. ГОСТ 54566–2011. Сталь. Стандартные методы испытаний для оценки глубины обезуглероженного слоя. — Введ. 01.01.2013.
22. ГОСТ 9013–59. Металлы. Метод измерения твердости по Роквеллу. — Введ. 01.01.1960.