ISSN 1995-2732 (Print), 2412-9003 (Online)
УДК 621.774.35.016.2
DOI: 10.18503/1995-2732-2023-21-4-140-147
Аннотация
Постановка задачи (актуальность работы). Для технологии получения горячедеформированных труб на трубопрокатных установках с раскаткой труб способом продольной прокатки на короткой оправке в диапазоне номинальных диаметров к толщине стенке D/S = 25-35 характерно появление продольных концевых дефектов. Попадание труб с данными дефектами после автоматического стана (или тандемного стана) в дальнейшие станы сопровождается ростом энергосиловых параметров процессов, а следовательно, ударными нагрузками на элементы клетей и привода станов. Цель работы. Оценка характера нагрузок, возникающих при разглаживании продольных концевых дефектов труб в обкатных машинах, посредством выполнения математического моделирования данного процесса, которое позволило определить нагрузки в течение процесса и получить окончательное формоизменение трубы после выхода из обкатной клети в зависимости от режимов обкатки. Используемые методы. Для объемной постановки задачи по определению напряженно-деформированного состояния материала трубы в очаге деформации используется программный комплекс трехмерного моделирования DEFORM, основанный на применении метода конечных элементов для задач пластического течения. Новизна. Разработка математической модели процесса обкатки труб после автоматического стана способом поперечно-винтовой прокатки на конической оправке, которая учитывает геометрию дефектного заднего конца трубы, образованного при раскатке на предыдущей стадии и напряженно-деформированном состоянии заготовки перед обкаткой, а также позволяет варьировать режим обкатки, выполнять моделирование для различных материалов (в том числе сталей групп повышенной прочности). Результат. Впервые получены данные по нагрузкам на инструмент для всех стадий процесса – от задачи заготовки в рабочую клеть, при установившемся режиме, а также в момент выхода трубы с попаданием дефектного конца между валками и оправкой, что приводит к пиковому возрастанию нагрузок. Практическая значимость. Модель может быть использована для получения новых данных о процессе обкатки.
Ключевые слова
горячедеформированные трубы, трубопрокатная установка, обкатная машина, тонкостенные трубы, продольные дефекты
Для цитирования
Моделирование процесса обкатки дефектных концов горячедеформированных труб при производстве на установках с автоматическим станом / Федулов А.А., Беляев С.Ю., Булганина М.Ю., Раскатов Е.Ю. // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова. 2023. Т. 21. №4. С. 140-147. https://doi.org/10.18503/1995-2732-2023-21-4-140-147
1. Технология и оборудование трубного производства: учеб. пособие для вузов / Осадчий В.Я., Вавилин А.С., Зимовец В.Г., Коликов А.П. М.: Интермет Инжиниринг, 2007. 560 с.: ил.
2. Изучение трансформации дефектов поверхности при производстве труб в условиях ТПА-80 / Черных И.Н., Устьянцев В.Л., Литвинов М.А., Кривоногов И.Н. // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия «Металлургия». 2019. Т.19. №4. С. 27-36. DOI: 10.14529/met190404
3. Аль-Джумаили М.Ж.М., Выдрин А.В., Шкуратов Е.А. Влияние условий непрерывной раскатки гильз на технологические параметры процесса // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия «Металлургия». 2020. Т. 20. №1. С. 60-67. DOI: 10.14529/met200107
4. Выдрин А.В., Аль-Джумаили М.Ж.М., Шкуратов Е.А. Алгоритм расчета энергосиловых параметров процесса раскатки гильзы в непрерывном стане // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова. 2019. Т.17. №2. С. 32-37. DOI: 10.18503/1995-2732-2019-17-2-32-37
5. Checulin Y.B., Morgunov V.A., & Fedulov A.A. Increasing the stability of the pipe rolling process on an automatic mill. Materials Today: Proceedings, 2019, 19, pp. 2234-2238. https://doi.org/10.1016/j.matpr. 2019.07.541
6. Fedulov A.A., Belyaev S.Y., Morgunov V.A., Bulganina M.Y., & Khasenov R K. Exclusion of the pipe rear end defects in the process of the PRP 220 rolling using the FE modeling. В I. V. Kovalev, A.A. Stupina, & A.A. Voroshilova (Ред.), Proceedings of the III International Conference on Advanced Technologies in Materials Science, Mechanical and Automation Engineering, MIP: Engineering-III 2021 [070010] (AIP Conference Proceedings; Том 2402). American Institute of Physics Inc. https://doi.org/10.1063/ 5.0071420
7. Belyaev S.Y., Fedulov A.A., Bulganina M.Y., & Kuznetsov V.I. Studying the process of pipe reeling based on the monitoring of the drive's loading parameters. Materials Today: Proceedings, 2021, vol. 38, pp. 1813-1816. https://doi.org/10.1016/j.matpr.2020. 08.425
8. Роговой А.А., Салихова Н.К. Численное моделирование технологического процесса горячей обработки слитка давлением // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Механика. 2022. №3. С. 135-146. DOI: 10.15593/perm.mech/2022.3.14
9. Ларин С.Н., Пасынков А.А., Бессмертная Ю.В. К оценке предельных возможностей многооперационной вытяжки // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2022. Вып. 5. С. 302-306. DOI: 10.24412/2071-6168-2022-5-302-306
10. Железков О.С., Лактюшин А.А., Макаров Б.Б. Силовые параметры и формоизменение при радиальной локальной осадке цилиндрической заготовки // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2021. Вып. 3. С. 42-46. DOI: 10.24412/2071-6168-2021-3-42-46
11. Вяткина Д.В., Звонов С.Ю. Моделирование процесса отбортовки при разной геометрии инструмента // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. 2021. T. 23. №6. С. 42-46. DOI: 10.37313/1990-5378-2021-23-6-42-46
12. Zinger A.A., Zhakupov A.N., Bogomolov A.V. Predicting steel mechanical properties using computer modeling in deform 3D // Наука и техника Казахстана. 2022. № 1. C. 71-80. DOI: 10.48081/RLYO5699