Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б. Н. Ельцина, Екатеринбург, Россия:

С. О. Непряхин, доцент Института новых материалов и технологий, канд. техн. наук, эл. почта: s.o.nepriakhin@urfu.ru
М. Г. Мартынов, магистрант

Рассмотрен действующий режим калибровки круглой горячекатаной стали с целью повышения точности размеров. На основе размерного анализа установлено, что первоочередной причиной невозможности получения размеров, установленных нормативной документацией, на калиброванном прокате является недостаточная точность размеров заготовок, полученных на линейном стане горячей прокатки. Для обеспечения требуемой точности выполнен анализ и изменена геометрия волочильного канала. В результате установлено, что полуугол волоки 11 град. не является оптимальным для минимизации силы калибрования при обжатии с диаметра 82 до 80 мм. В связи с этим полуугол волоки уменьшен до 6 град., при котором, по расчетам по формуле Перлина, усилие калибрования снижается до значения 247 кН. На следующем этапе на основе учета практических рекомендаций увеличена длина калибрующего пояска с 4 до 8 мм, что теоретически должно обеспечить более стабильное формирование конечного размера. Для проверки работоспособности предложенных решений проведено моделирование при помощи программного комплекса DEFORM-3D. Для отладки модели подобрали значения упругих свойств материала заготовки на основе действующего режима и выполнили моделирование процесса деформации с новой геометрией волоки. По результатам моделирования установлена возможность получения размеров калиброванного проката в пределах допуска даже из горячекатаной заготовки, размер которой выходит за пределы верхнего поля допуска. Режим калибровки с новой геометрией волоки опробован при обработке 286 т металлопроката, при этом снижение расхода инструмента составило 40 %.

1. Калякулин С. Ю., Митин Э. В., Орлова Е. Д., Митина А. Э. Характеристика металлургического производства и технологических процессов как объектов управления // XLVI Огаревские чтения : материалы научной конференции: Часть 1. — Саранск : Национальный исследовательский Мордовский государственный университет им. Н. П. Огарева, 2018. С. 398–403.
2. Гугис Н. Н. Основные тенденции развития производства проката, труб и метизов в 2017–2019 гг. Часть 1. Производство листового, сортового проката и метизов // Черные металлы. 2020. № 1. С. 23–27.
3. Зайдес С. А. Технология изготовления стабилизированной калиброванной стали // Сталь. 2015. № 12. С. 50–53.
4. Корчунов А. Г., Пивоварова К. Г. Исследование изменения параметров шероховатости поверхности стали при калибровании // Современные достижения университетских научных школ : сборник докладов национальной научной школы-конференции, Магнитогорск, 25–26 ноября 2021 г. Вып. 6. — Магнитогорск : МГТУ им. Г. И. Носова, 2021. С. 41–45.
5. Родинков С. В., Павленко В. В., Дрозд В. Г., Кривенцов А. М. Тенденции развития конструкций рабочих клетей сортовых станов // Черная металлургия. Бюллетень научно-технической и экономической информации. 2015. № 8 (1388). С. 67–73.
6. Кривенцов А. М., Родинков С. В. Оптимизация соотношения радиальной и осевой жесткостей сортопрокатных клетей с целью повышения геометрической точности сортовых профилей // Тяжелое машиностроение. 2013. № 4–5. С. 25–28.
7. Арюлин С. Б., Олейников Н. А., Юдушкин И. Д. Бесстанинные ненапряженные клети в сортопрокатном производстве. Часть 1 // Заготовительные производства в машиностроении. 2022. Т. 20. № 8. С. 359–368.
8. ГОСТ 7417–75. Сталь калиброванная круглая. Сортамент. — Введ. 01.01.1976.

9. ГОСТ 2590–2016. Прокат сортовой стальной горячекатаный круглый. Сортамент. — Введ. 01.07.2009.
10. Зайдес С. А., Нгуен В. Х. Определение остаточных напряжений в калиброванных прутках // Известия вузов. Черная металлургия. 2017. Т. 60. № 2. С. 109–115.
11. ГОСТ 1050–213. Металлопродукция из нелегированных конструкционных качественных и специальных сталей. Общие технические условия. — Введ. 01.01.2015.
12. Massé T., Fourment L., Montmitonnet P. The optimal die semi-angle concept in wire drawing, examined using automatic optimization techniques // Int. J. Mater. Form. 2013. Vol. 6. P. 377–389.
13. Sas-Boca I. M., Tintelecan M., Pop M., Iluţiu-Varvara D.-A., Mihu A. M. The wire drawing process simulation and the optimization of geometry dies // Procedia Engineering. 2017. Vol. 181. P. 187–192.
14. Tintelecan M., Sas-Boca I. M., Iluţiu-Varvara D.-A. The influence of the dies geometry on the drawing force for steel wires // Procedia Engineering. 2017. Vol. 181. P. 193–199.
15. Xin Ying Liu, Shun Hu Zhang. The design of a drawing die based on the logistic function for the energy analysis of drawing force // Applied Mathematical Modelling. 2022. Vol. 109. P. 833–847.
16. Перлин И. Л., Ерманок М. З. Теория волочения. — Москва : Металлургия, 1971. — 448 с.
17. Коковихин Ю. И. Технология сталепроволочного производства. — Киев : Институт системных исследований образования, 1995. — 608 с.
18. Сметнева Н. Ю., Харитонов В. А. Анализ влияния технологических параметров на величину энергозатрат в процессе волочения и способы их определения в производственных условиях // Обработка сплошных и слоистых материалов. 2018. № 1. С. 8–20.
19. Рудской А. И., Лунев В. А., Шаболдо О. П. Волочение. — Санкт-Петербург : Издательство Политехнического университета, 2011. — 126 с.
20. Губкин С. И. Пластическая деформация металлов. Т. 3. — М. : Металлургиздат, 1960. — 306 с.
21. Колмогоров Г. Л., Чернова Т. В., Аверьянова Е. М., Снигирева М. В. Оптимальная геометрия технологического волочильного инструмента // Известия вузов. Черная металлургия. 2013. № 7. С. 51–53.
22. Тарнавский А. Л. Эффективность волочения с противонятяжением. — М. : Металлургиздат, 1959. — 152 с.
23. Должанский А. М. Определение тягового напряжения и оптимального угла волоки с учетом критерия формы очага деформации // Металлургическая и горнорудная промышленность. 2003. № 4. С. 61–63.
24. Гурьянов Г. Н. Взаимосвязь угла рабочего конуса волоки и коэффициента вытяжки при минимальной силе волочения проволоки из разных материалов // Упрочняющие технологии и покрытия. 2019. Т. 15. № 7. С. 291–303.
25. Shun Hu Zhang, Gang Liu, Dong Chen, Qing Yu Zhang et al. Plastic mechanical analysis of drawing force based on a twin elliptical die // Applied Mathematical Modelling. 2020. Vol. 77, Iss. 2. P. 1446–1459.
26. ГОСТ 3882–74. Сплавы твердые спеченные. Марки. — Введ. 01.01.1976.