АО «Северский трубный завод», Полевской, Россия:

О. А. Панасенко, начальник трубопрокатной лаборатории научно-исследовательского центра, эл. почта: PanasenkoOA@stw.ru

Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б. Н. Ельцина, Екатеринбург, Россия:
Д. Ш. Нухов, доцент кафедры «Обработка металлов давлением», канд. техн. наук, эл. почта: d.s.nukhov@urfu.ru
А. О. Халезов, аспирант кафедры «Обработка металлов давлением», эл. почта: alekssanja633@mail.ru

За последние десятилетия в технологии производства горячедеформированных труб получили широкое распространение высокопроизводительные агрегаты, активно модернизируются действующие трубопрокатные станы, значительно расширен сортамент продукции и повышены требования к ее качеству. Актуальными становятся задачи теоретического исследования и практической реализации новых технических решений при совершенствовании технологии бесшовной прокатки труб, особое место в которой занимает процесс винтовой прошивки непрерывнолитой заготовки. Основная сложность теоретического изучения процесса винтовой прошивки на косовалковых станах заключается в точном определении геометрических параметров очага деформации, которые оказывают заметное влияние на деформационно-скоростные и энергосиловые параметры процесса. Использование аналитических решений, разработанных на основе численных моделей, позволяет более оперативно получать искомые решения, в результате выполнения инженерных расчетов. Ранее под руководством профессора А. А. Богатова была разработана методика исследования формоизменения заготовки, которая учитывает сложности движения металла в продольном и поперечном направлениях очага деформации. Применение данной методики позволило получить распределения относительного обжатия заготовки (Δr/r₀), коэффициента овализации (ξ) и отношения радиуса заготовки к ширине контактной поверхности (r₀/b) для каждого номера шага винтовой линии. Установлено, что с увеличением угла подачи β уменьшается число шагов винтовой линии перед встречей с оправкой, а величина частного обжатия растет. Выявлено, что винтовая прошивка с пониженной частотой валков способствует уменьшению неравномерности истечения периферийных и центральных слоев заготовки, а также цикличности процесса в конечной стадии, что снижает кольцевое отслоение металла и вероятность образования дефектов.

Исследование выполнено в рамках проектной части государственного задания № 075-03-2023-006 от 16.01.2023.

1. Тетерин П. К. Теория поперечной и винтовой прокатки. — М. : Металлургия, 1983. — 270 с.
2. Данилов Ф. А., Глейберг А. З., Балакин В. Г. Горячая прокатка и прессование труб. — М. : Металлургия, 1972. — 576 с.
3. Осадчий В. Я., Вавилин А. С., Зимовец В. Г., Коликов А. П. Технология и оборудование трубного производства. — М. : Интермет Инжиниринг, 2007. — 560 с.
4. Коликов А. П., Романцев Б. А. Теория обработки металлов давлением. — М. : Изд. дом МИСиС, 2015. — 451 с.
5. Выдрин А. В. Развитие технологий горячей прокатки бесшовных труб // Черные металлы. 2012. № 9. С. 16–20.
6. Осадчий В. Я., Коликов А. П. Производство и качество стальных труб : учебн. пособие для вузов. – М. : Издательство МГУПИ, 2012. — 370 с.
7. Потапов И. Н., Коликов А. П. Теория трубного производства. — М. : Металлургия, 1991. — 424 с.
8. Шевакин Ю. Ф., Глейберг А. З. Производство труб. – М. : Металлургия, 1968. — 440 с.
9. Колмогоров В. Л. Напряжение, деформация и разрушение. — М. : Металлургия, 1970. — 229 с.
10. Голубчик Р. М., Меркулов Д. В. Оценка размеров прошиваемых заготовок по параметрам циклического формоизменения // Сталь. 2012. № 12. С. 37–40.
11. Богатов А. А. Механические свойства и модели разрушения металла. — Екатеринбург : УГТУ–УПИ, 2003. — 239 с.
12. Топоров В. А., Чепурин М. В., Парфенов В. А., Степанов А. И. Исследование винтовой прокатки при прошивке заготовок // Сталь. 2014. № 6. С. 63–66.
13. Богатов А. А., Павлов Д. А., Нухов Д. Ш. Винтовая прокатка непрерывнолитых заготовок из конструкционных марок стали : учебн. пособие. — Екатеринбург : Изд-во Урал. ун-та, 2017. — 164 с.
14. Goncharuk A. V., Fadeev V. A., Kadach M. V. Seamless pipes manufacturing process improvement using mandreling // Solid State Phenomena. 2021. Vol. 316. P. 402–407.
15. Орлов Д. А., Гончарук А. В., Кобелев О. А., Комарницкая О. Г., Буниц Н. С. Анализ особенностей процесса прошивки труб на ТПА 70–270 с применением метода конечных элементов // Известия вузов. Черная металлургия. 2020. Т. 63. № 10. С. 848–855.

16. Романцев Б. А., Алещенко А. С., Гусейнов Э. Р., Цюцюра В. Ю. Разработка метода и оборудования для испытаний материалов на знакопеременный изгиб при прошивке в станах винтовой прокатки // Черные металлы. 2020. № 11. C. 29–34.
17. Gamin Y. V., Skripalenko M. M., Romantsev B. A. et al. Prediction of billet fracture at two-high screw rolling piercing // Metallurgist. 2021. Vol. 64, Iss. 36. P. 1020–1028.
18. Topa A., Kim D. K., Kim Y. 3D numerical simulation of seamless pipe piercing process by fluid-structure interaction method // Paper Presented at the MATEC Web of Conferences. 2018. 06016.
19. Orlov D. A., Gamin Y. V., Goncharuk A. V., Romantscev B. A. Development and investigation of piercing process using cooled guide shoes // Metallurgist. 2021. Vol. 65, Iss. 3–4. P. 389–399.
20. Галкин С. П., Гамин Ю. В., Алещенко А. С., Романцев Б. А. Современное развитие элементов теории, технологии и мини-станов радиально-сдвиговой прокатки // Черные металлы. 2021. № 12. C. 51–58.
21. Nguyen Q., Aleshchenko A. S. Research on the mandrel wear of a screw rolling piercing mill by the finite element method // Key Engineering Materials. 2022. Vol. 910. P. 381–387.