ПАО «Северсталь», Череповец, Россия

И. Л. Контиевский, специалист 1-й категории конструкторского центра, эл. почта: igor.kontievskij@yandex.ru
Е. Д. Коряковский, ведущий эксперт по оборудованию, эл. почта: ed.koriakovskii@severstal.com

Череповецкий государственный университет, Череповец, Россия
Н. Л. Болобанова, доцент кафедры металлургии, машиностроения и технологического оборудования, канд. техн. наук, эл. почта: nlbolobanova@chsu.ru

Институт металлургии и материаловедения им. А. А. Байкова РАН, Москва, Россия
К. Э. Акопян, научный сотрудник лаборатории пластической деформации металлических материалов, канд. техн. наук, эл. почта: kaakopyan@yandex.ru
В. С. Юсупов, заведующий лабораторией пластической деформации металлических материалов, докт. техн. наук, эл. почта: vsyusupov@mail.ru

Использование профильных труб треугольного сечения равносторонней формы по сравнению с квадратным обеспечивает существенную экономию материала при изготовлении изделий, снижая их металлоемкость и себестоимость. Представлены результаты разработки технических и технологических решений по получению электросварной трубы треугольного сечения с размером стороны 60 мм, толщиной стенки 2 мм и радиусом скругления 6 мм в профилирующих клетях трубоэлектросварочного агрегата 21–89 (ТЭСА 21–89) ПАО «Северсталь» на основе компьютерного моделирования. Обоснована целесообразность профилирования трубы треугольного сечения из круглой трубной заготовки в трехвалковых калибрах за счет обеспечения высокой точности по геометрии и получения требуемых радиусов закругления. Определен диаметр исходной трубной заготовки из производимых профилеразмеров на ТЭСА 21–89. Предложен метод определения деформационных режимов и калибровок валков при профилировании трубы треугольного сечения в трехвалковых калибрах на основе применения системы автоматизированного проектирования конструкций и чертежей. Представлены результаты численного исследования процесса профилирования круглой трубной заготовки с различной величиной деформаций по проходам. Установлено, что максимальная деформация в начале процесса профилирования позволяет повысить точность калибровки конечного треугольного профиля. Разработано техническое решение новой конструкции валкового узла для каждой из четырех профилирующих клетей ТЭСА 21-89 ПАО «Северсталь». По результатам исследования предложен деформационный режим, калибровки валков и новое устройство валкового узла профилирующей клети для получения треугольного профиля с длиной стороны 60 мм и толщиной 2 мм на ТЭСА 21-89 из трубной заготовки диаметром 51 мм. Практическая реализация разработанных решений позволит получить экономический эффект 25,3 млн руб/год.

1. Ушаков А. С., Кондратов Л. А. О производстве стальных труб // Сталь. 2020. № 10. С. 34–44.
2. Данченко В. Н., Сергеев В. В., Никулин Э. В. Производство профильных труб. — М. : Интермет инжиниринг, 2003. — 224 с.
3. Романцев Б. А., Гончарук A. B., Вавилкин Н. М., Самусев С. В. Трубное производство : учебник. — 2-е изд., испр. и доп. — М. : Изд. дом МИСиС, 2011. — 970 с.
4. Новокшонов Д. Н., Соколова О. В. Качество предварительной формовки трубной заготовки как критерий эффективности процесса производства электросварных прямошовных труб // Сталь. 2021. № 8. С. 37–43.
5. Забара А. С., Плеснецов Ю. А. Совершенствование процесса формообразования тонкостенных профильных труб // Моделирование и развитие процессов ОМД. 2014. № 20. С. 215–222.
6. Юсупов В. С., Колобов А. В., Акопян К. Э., Селезнев М. С. и др. Совершенствование технологии производства электросварных прямошовных труб (Сообщение 3. Профилирование) // Сталь. 2016. № 2. С. 43–47.
7. Шестаков В. В., Колобов А. В., Селезнев М. С., Жуков А. И. и др. Новая технология производства сварных профильных труб // Сталь. 2010. № 3. С. 75–77.
8. Акопян К. Э., Колобов A. B., Селезнев М. С., Трусов B. C. и др. Математическое моделирование профилирования круглой сварной стальной трубы в квадратный профиль в четырехвалковых калибрах // Металлы. 2012. № 3. С. 25–30.
9. Новокшонов Д. Н., Соколова О. В., Лепестов А. Е. Разработка рационального режима деформации трубной заготовки при непрерывной валковороликовой формовке // Заготовительные производства в машиностроении. 2020. № 3. С. 119–124.
10. Моисеев А., Соколова О., Лепестов А. Особенности получения сложных замкнутых профилей из круглой трубы методом непрерывной валковой формовки // CADmaster. 2019. № 1 (89). С. 37–39.
11. Данченко В. Н., Бояркин В. В., Дыя X. Разработка технологической схемы производства прямоугольных труб высокой точности на основе математического моделирования // Производство проката. 2005. № 2. С. 17–20.
12. Коликов А. П., Звонарев Д. Ю., Таупек И. М. Применение математического моделирования для расчета режимов пластического формоизменения толстолистовой заготовки и повышения качества труб большого диаметра // Черные металлы. 2018. № 11. С. 60–66.
13. Коликов А. П., Ти С. О., Сидорова Т. Ю. Экспериментальные и математические методы расчета остаточных напряжений при производстве сварных труб // Черные металлы. 2021. № 7. C. 41–49.
14. Галкин В. В., Чебурков А. С., Пачурин Г. В. Оценка напряженно-деформированного состояния металла трубных заготовок, изготовленных пошаговой формовкой, методом математического моделирования // Современные проблемы науки и образования. 2013. № 2. — URL: https://www.elibrary.ru/download/elibrary_21285484_52825753.pdf (дата обращения: 13.07.2023).
15. Fang M., Li T. On the geometry design of the stiffened pipe structure: A finite element model // Engineering Structures. 2018. Vol. 173. P. 853–869.
16. Sun B.-F., Jin Y.-H. Simulation analysis of shaping process of high frequency longitudinal electric resistance welded pipe // Journal of China University of Petroleum. 2010. Vol. 34, Iss. 4. P. 123–126.
17. Li J.-X., Xie L.-Y., Wang J.-J., Xiong J.-H. Numerical study of the forming process of high frequency welded pipe // Journal of Shanghai Jiaotong University. 2010. Vol. 15, Iss. 2. P. 236–240.
18. Iguchi K., Kuriyama Y., Moroi N, Hama T. et al. Deformation behavior of high strength steel sheet during roll forming of electric resistance welded pipe // Steel Research International. 2012. SPL. ISSUE. P. 927–930.
19. Crutzen Y., Boman R., Papeleux L., Ponthot J.-P. Lagrangian and arbitrary lagrangian euleriansimulations of cold roll forming processes // IOP Conf. Ser. Mater. Journal of Physics. 2016. Vol. 734. 032037. DOI: 10.1088/1742-6596/734/3/032037
20. Crutzen Y., Boman R., Papeleux L., Ponthot J.-P. Continuous roll forming including in-line welding and post-cut within an ALE formalism // Finite Elem. Anal. Des. 2018. Vol. 143. P. 11–31. DOI: 10.1016/j.finel.2018.01.005
21. Murugesana M., Sajjad M., Jung D. W. Experimental and numerical investigation of cold roll forming process // IOP Conf. Ser. Mater. Sci. Eng. 2020. Vol. 758. 12067. DOI: 10.1088/1757-899X/758/1/012067
22. Woo Y. Y., Han S. W., Hwang T. W., Park J. Y. et al. Characterization of the longitudinal bow during flexible roll forming of steel sheets // Journal of Materials Processing Technology. 2018. Vol. 252. P. 782–794. DOI: 10.1016/j.jmatprotec.2017.10.048
23. Данченко В. Н., Коликов А. П., Романцев Б. А., Самусев С. В. Технология трубного производства : учебник для студентов вузов, обучающихся по специальности «Обработка металлов давлением». — М. : Интермет инжиниринг, 2002. — 638 с.