CC BY
7
Научная статья
УДК 621.774.353
DOI: 10.14529/met240206
ПРОКАТКА ТРУБ ИЗ СТАЛИ МАРКИ 08Х18Н10Т НА ТПА 70-270 С ДВУХВАЛКОВЫМ СТАНОМ ДЛЯ ПРОШИВКИ И РАСКАТКИ
А.Р. Шамилов13, [email protected] А.В. Король, [email protected] Е.Н. Обыденное, [email protected] А.С. Алещенко, [email protected] А.В. Гончарук, [email protected]
Национальный исследовательский технологический университет «МИСИС», Москва, Россия
Аннотация. Развитие производства бесшовных труб из нержавеющих марок стали для энергомашиностроительных компаний, которые поставляют комплексные решения для атомной и тепловой энергетики, газовой и нефтехимической отрасли, является сегодня одним из важных направлений развития технологии для производителей трубной продукции. А современные экономические реалии и санкционное внешнее давление на Россию делают эту задачу одной из приоритетных. Для изготовления горячекатаных труб из нержавеющих марок стали использование станов винтовой прокатки на сегодняшний день является наиболее перспективным направлением в сравнении с традиционным способом - прессованием. Данная технология позволяет существенно увеличить производительность, улучшить качество выпускаемых труб и снизить расходный коэффициент металла. Технология с использованием станов с двойной прошивкой и калиброванием на станах винтовой прокатки без использования станов продольной прокатки, реализованная на стане ТПА 70-270, является в настоящее время недостаточно изученной и применяемой на практике, так как данный стан является единственным в Российской Федерации. Основным недостатком технологии производства труб из «нержавейки» является низкая износостойкость прокатного инструмента, в частности оправок прошивного стана. Высокая интенсивность износа инструмента не позволяет обеспечить постоянства требуемого качества выпускаемой продукции. Одним из перспективных методов повышения износостойкости инструмента является использование смазок. В настоящее время потребность рынка в нержавеющих бесшовных трубах составляет 55 тыс. тонн в год, из которых на долю импорта приходится около 20 тыс. тонн. Используя современные технологии и возможности производства трубопрокатного инструмента, а также внедряя в технологические операции производства труб новые технические решения, возможно повысить износостойкость трубопрокатного инструмента, обеспечить стабильно высокое качество производимых труб и увеличить конкурентоспособность. В данной работе представлены результаты опытно-промышленного освоения прокатки труб из стали марки 08Х18Н10Т на стане ТПА 70-270, где прошивка заготовки и раскатка гильзы осуществляется на одном и том же стане винтовой прокатки.
Ключевые слова: бесшовная труба, прошивка заготовок, оправка, износостойкость
Благодарности. Работа выполнена в рамках комплексного проекта по теме «Разработка и внедрение комплексных технологий производства бесшовных труб из сталей нового поколения с управляемой коррозионной стойкостью при осложненных условиях эксплуатации для топливно-энергетического комплекса Российской Федерации» в рамках Соглашения № 075-11-2023-011 от 10.02.2023 по постановлению Правительства РФ № 218 от 09.04.2010.
Для цитирования: Прокатка труб из стали марки 08Х18Н10Т на ТПА 70-270 с двухвалковым станом для прошивки и раскатки / А.Р. Шамилов, А.В. Король, Е.Н. Обыденнов и др. // Вестник ЮУрГУ. Серия «Металлургия». 2024. Т. 24, № 2. С. 49-60. DOI: 10.14529/met240206
© Шамилов А.Р., Король А.В., Обыденнов Е.Н., Алещенко А.С., Гончарук А.В., 2024
Original article
DOI: 10.14529/met240206
ROLLING OF PIPE FROM STEEL GRADE 08X18H10T ON A TPA 70-270 WITH A TWO-ROLL MILL FOR SQUASHING AND ROLLING
A.R. Shamilov^, [email protected]
A.V. Korol, [email protected]
E.N. Obydennov, [email protected]
A.S. Aleshchenko, [email protected]
A.V. Goncharuk, [email protected]
National University of Science and Technology "MISIS", Moscow, Russia
Abstract. The development of the production of seamless pipes from stainless steel grades for power engineering companies that supply integrated solutions for nuclear and thermal energy, gas and petrochemical industries is today one of the important areas of technology development for manufacturers of pipe products. And modern economic realities and external sanctions pressure on Russia make this task a priority. The use of screw rolling mills for the production of hot-rolled pipes from stainless steel grades is today the most promising direction, in comparison with the traditional method - pressing. This technology can significantly increase productivity, improve the quality of manufactured pipes and reduce the metal consumption coefficient. The use of mills with double piercing and calibration on screw rolling mills, without the use of longitudinal rolling mills implemented on the TPA 70-270 mill, is currently insufficiently studied and used in practice, since this mill is the only one in the Russian Federation. The main disadvantage of the technology for producing stainless steel pipes is the low wear resistance of rolling tools, in particular piercing mill mandrels. The high rate of tool wear does not ensure consistency of the required quality of the products. One of the promising methods for increasing tool wear resistance is the use of lubricants. Currently, the market demand for stainless steel seamless pipes is 55 thousand tons per year, of which imports account for about 20 thousand tons. Using modern technologies and production capabilities of pipe rolling tools, as well as introducing new technical solutions into the technological operations of pipe production, it is possible to increase the wear resistance of pipe rolling tools, ensure consistently high quality of produced pipes and increase competitiveness. This paper presents the results of the pilot development of rolling pipes made of steel grade 08X18H10T on the TPA 70-270 mill, where the piercing of the workpiece and the rolling of the liner are carried out on the same screw rolling mill.
Keywords: seamless pipe, piercing of work pieces, plug, wear resistance
Acknowledgments. The work was carried out as part of a comprehensive project on the topic "Development and implementation of integrated technologies for the production of seamless pipes from new generation steels with controlled corrosion resistance under difficult operating conditions for the fuel and energy complex of the Russian Federation" within the framework of Agreement No. 075-11-2023-011 dated 02/10/2023 by decree of the Government of the Russian Federation No. 218 of 04/09/2010.
For citation: Shamilov A.R., Korol A.V., Obydennov E.N., Aleshchenko A.S., Goncharuk A.V. Rolling of pipe from steel grade 08X18H10T on a TPA 70-270 with a two-roll mill for squashing and rolling. Bulletin of the South Ural State University. Ser. Metallurgy. 2024;24(2):49-60. (In Russ.) DOI: 10.14529/met240206
Развитие производства бесшовных труб из нержавеющих марок стали, потребителями которых являются энергомашиностроительные компании, поставляющие современные комплексы для атомной и тепловой энергетики, газовой и нефтехимической отрасли, является сегодня одним из важных направлений экономического роста промышленности, а санкционное внешнее давление на Россию делают эту задачу одной из приоритетных.
Производство бесшовных труб из нержавеющих марок стали на станах винтовой про-
катки служит альтернативой технологии прессования, для которого характерны: низкая износостойкость инструмента, использование дорогостоящих технологических смазок, повышенная разностенность, значительный РКМ (из-за необходимости в операции сверления заготовки и образования пресс-остатка) и низкая производительность [1, 2]. Следовательно, исследования и совершенствование технологии прошивки и раскатки гильз из нержавеющих марок стали на агрегатах со станами винтовой прокатки являются актуальной задачей.
Вопросом изготовления труб из нержавеющих марок стали методом прошивки на станах винтовой прокатки начали заниматься в середине прошлого столетия на АО «Перво-уральский новотрубный завод» на ТПА-140 и ТПА-220, а также на АО «Синарский трубный завод» на ТПА-140 и других заводах бывшего СССР.
Главными недостатками производства труб таким способом, выявленными в результате освоения технологии, стали:
- плены на внутренней поверхности готовых труб;
- неудовлетворительная износостойкость прошивной оправки и направляющего инструмента;
- возможность производить только короткие трубы из-за низкой износостойкости инструмента.
В данной работе представлены результаты опытно-промышленного освоения производства труб из стали марки 08Х18Н10Т на ТПА 70-270. Главной особенностью производства труб на данном агрегате является то, что операция прошивки и раскатки осуществляется на одном и том же стане винтовой прокатки с чашевидными валками и направляющими линейками при одинаковых расстояниях между валками и линейками, с последующим калиброванием черновой трубы в трех-валковом стане винтовой прокатки. Данный ТПА 70-270, разработанный АО «ЭЗТМ» и введенный в эксплуатацию в 2009 году, является единственным агрегатом такого типа в РФ. Разработка технологии двойной прошивки заготовок из стали марки 08Х18Н10Т была осуществлена без изменений конструкции оборудования [1-6].
Для определения принципиальной возможности получения труб из нержавеющих марок стали предложена опытная технология
получения труб двух типоразмеров, а именно 159 х 18 и 134 х 14 мм из заготовок диаметром 180 и 130 мм соответственно. Типоразмер труб выбран из условий ограничения существующего оборудования: 159 х 18 мм - из условия ограничения по энергосиловым параметрам процессов прошивки и раскатки; 134 х 14 мм - из условия ограничения по обеспечению жесткости оправки со стержнем во время прошивки и раскатки.
Исходя из опыта прокатки труб на данном стане можно заключить, что при определенных технологических режимах на наружной и внутренней поверхности трубы может образовываться дефект - винтовой след (волнистость) (рис. 1).
Наличие волнистости на поверхностях гильз и труб снижает их точность, особенно по толщине стенки [7]. Поскольку на ТПА 70-270 нет последующего передела (связанного со значительной пластической деформацией), обеспечивающего устранение винтового следа, было принято решение производить обточку и расточку труб. При определении величины расточки и обточки задавались исходной овальностью (допустимые отклонения по диаметру ±1 %) и разнотолщиностью труб (допустимые отклонения по толщине стенки ±10 %).
С учетом овальности наружного диаметра труб минимальный и максимальный диаметры трубы с учетом припусков составляют:
Ашп = 0,99 • Япот; (1)
Ятах = 1,01 • Япот, (2)
где - минимальный диаметр труб с учетом припуска на обточку, мм;
Ошах - максимальный диаметр труб с учетом припуска на обточку, мм;
Опот - номинальный диаметр труб с учетом припуска на обточку, мм.
Рис. 1. Винтовой след на поверхности труб: а - на наружной поверхности; b - на внутренней поверхности Fig. 1. Screw mark on the surface of the pipes: а - on the outer surface; b - on the inner surface
С учетом допустимого отклонения по толщине стенки минимальная и максимальная толщины стенки труб равны:
^тт • ^пот, (3)
^тах !Д • ^пот, (4)
где £т;п - минимальная толщина стенки труб с учетом припуска на обточку и расточку, мм;
£тах - максимальная толщина стенки труб с учетом припуска на обточку и расточку, мм;
£пот - номинальная толщина стенки труб с учетом припуска на обточку и расточку, мм.
Съем металла трубы по наружному радиусу при обточке наружного диаметра определяется по следующим выражениям:
Съем металла трубы по внутреннему радиусу при расточке внутреннего диаметра равен:
Ср . =
min
(D0 2-t0) (Dmax 2^tmjn)
-р _ (P0-2-t0)-(Dmin-2-tmax)
max -P
(7)
(8)
С° ■ =
^min
co =
,-Dn
(5)
(6)
где С^п - минимальный съем металла по наружному радиусу трубы при обточке наружного диаметра, мм;
Стах - максимальный съем металла по наружному радиусу трубы при обточке наружного диаметра, мм;
И0 - номинальный наружный диаметр трубы после обточки наружного диаметра, мм.
где - минимальный съем металла по
внутреннему радиусу трубы при расточке внутреннего диаметра, мм;
Стах - максимальный съем металла по внутреннему радиусу трубы при расточке внутреннего диаметра, мм;
£0 - номинальная толщина стенки трубы после обточки наружного диаметра и расточки внутреннего, мм.
С учетом выражений (1)-(8) были определены размеры получаемых труб с учетом припусков на обточку и расточку труб на ТПА 70-270. При этом главным ограничением является обеспечение минимального съема металла как при обточке, так и при расточке.
Для трубы 159 х 18 мм предложены два варианта типоразмера с учетом обточки и расточки. Два варианта выбраны для исследования степени тонкостенности труб на технологию проката нержавеющей марки стали, а также влияние на качество поверхностей. Схема обточки представлена на рис. 2. В табл. 1
Рис. 2. Схемы обточки и расточки для получения требуемых труб Fig. 2. Schemes of turning and boring to obtain the required pipes
Геометрические параметры труб (размеры в мм) Geometric parameters of pipes (dimensions in mm)
Таблица 1 Table 1
D0 to ®nom ^nom -^min ®max ^min ^max С° ■ ^min co ^max cp. min Ср ^max t° íp
159 18 168 28 166,32 169,68 25,2 30,8 3,66 5,34 1,86 9,14 4,5 5,5
165 24,5 163,35 166,65 22,05 26,95 2,175 3,825 0,225 6,775 3 3,5
133 14 140 21,5 138,6 141,4 19,35 23,65 2,8 4,2 1,15 6,85 3,5 4
приведены данные по геометрическим параметрам получаемых труб и по схемам обточки
и расточки.
На рис. 3 показана схема деформирования заготовки диаметром 180 мм для получения труб 168 х 28 и 165 х 24,5 мм. Здесь Dз - диаметр заготовки; Dг - диаметр гильзы; Sг -толщина стенки гильзы; Sp - толщина стенки трубы после раскатки; Dр - диаметр трубы после раскатки; Sк - толщина стенки трубы после калибрования; Dк - диаметр трубы после калибрования, Sт - толщина стенки трубы после охлаждения; Dт - диаметр трубы после раскатки.
В табл. 2 представлена схема деформирования заготовки диаметром 180 мм в трубы 168 х 28 и 165 х 24,5 мм.
На рис. 4 показана схема деформирования заготовки диаметром 130 мм для получения трубы 140 х 21,5 мм. Здесь Dз - диаметр заготовки; Dг - диаметр гильзы; Бг - толщина стенки гильзы; Бк - толщина стенки трубы после калибрования; Dк - диаметр трубы по-
сле калибрования, Бт - толщина стенки трубы после охлаждения; Dт - диаметр трубы после раскатки.
В табл. 3 представлена схема деформирования заготовки диаметром 130 мм в трубу 140 х 21,5 мм.
На основе разработанных схем деформирования были рассчитаны требуемые настройки технологического оборудования. При этом стоит отметить, что для труб 168 х 28 и 165 х 24,5 мм использовался штатный инструмент, а для трубы 140 х 21,5 мм были разработаны новая калибровка прошивной оправки и направляющих линеек [8-10].
На стане применяются стальные валки, стальные водоохлаждаемые оправки (прошивные и раскатные) и стальные восстанавливаемые (наплавка жаростойких сплавов [11]) направляющие линейки [3, 4]. Освоение производства труб из коррозионностойкой марки стали (в частности 08Х18Н10Т) в значительной мере зависит от стойкости трубопрокатного инструмента, который влияет на произ-
Рис. 3. Схема деформирования заготовки диаметром 180 мм для получения труб 168 х 28 и 165 х 24,5 мм Fig. 3. Scheme of deformation of a workpiece with a diameter of 180 mm to obtain pipes 168 х 28 mm and 165 х 24.5
Таблица 2
Схема деформирования заготовки диаметром 180 мм в трубы 168 х 28 мм и 165 х 24,5 мм (размеры в мм)
Table 2
Diagram of deformation of a workpiece with a diameter of 180 mm into pipes 168 х 28 mm and 165 х 24.5 mm (dimensions in mm)
DT St Dk Sk Dp Sp Sr Dr D3
168 28 169,5 28,5 173,5 28,5 40 174 180
165 24,5 166,5 25 170,5 25 39 172 180
D3 Прошивка ОгХЗг Калибрование DkXSk Охлаждение DmXSm
Рис. 4. Схема деформирования заготовки диаметром 130 мм для получения трубы 140 х 21,5 мм Fig. 4. Diagram of deformation of a workpiece with a diameter of 130 mm to obtain a pipe 140 х 21.5 mm
Таблица 3
Схема деформирования заготовки диаметром 130 мм в трубу 140 х 21,5 мм (размеры в мм)
Table 3
Diagram of deformation of a workpiece with a diameter of 130 mm into a pipe 140 х 21.5 mm (dimensions in mm)
Dt St Dk Sk Sr Dr D3
140 21,5 141 22 22 145 130
водительность стана и качество выпускаемой продукции, а в некоторых случаях и на возможность принципиальной организации такого технологического процесса. Особое внимание следует уделить износостойкости прошивной оправки.
Низкая стойкость прошивных оправок приводит к образованию на внутренней поверхности гильзы таких дефектов, как плены, порезы, раковины. А с увеличением длины прокатываемой заготовки возрастает риск «закатать» оправку, т. е. стойкость оправки является фактором, ограничивающим длину прошиваемой заготовки.
Одним из самых распространённых способов повышения стойкости оправок является нанесение на рабочую поверхность оправки слоя окислов при термической обработке. При его отсутствии происходит сваривание материалов заготовки и оправки при первой же прошивке. Слой окислов является в первую очередь изолирующим покрытием, которое препятствует свариванию между собой заго-
товки и инструмента, а также из-за своей структуры выступает в качестве теплового барьера и снижает риск перегрева поверхности оправки. Самой нагруженной и разогреваемой частью оправки является торец носика оправки (рис. 5). В качестве одного из способов повышения его износостойкости предлагается металлизация или наплавка тугоплавким материалом.
В некоторых случаях из-за сваривания материалов процесс прошивки может остановиться (рис. 6). По этой причине при прокатке труб из нержавеющих марок сталей для прошивки использовалась новая оправка (при прошивке относительно коротких заготовок могла использоваться повторно).
Еще одним способом повышения износостойкости оправки прошивного стана является ее эффективное охлаждение. Действующая конструкция оправки имеет внутреннюю полость с выходом воды в основании носика оправки. В связи с тем, что прошивка нержавеющих марок сталей с выходом воды недопусти-
Рис. 5. Результаты моделирования условий эксплуатации прошивной оправки Fig. 5. Results of modeling the operating conditions of the piercing mandrel
Рис. 6. «Закат» оправки в заднем конце гильзы из-за сваривания материала оправки с прошиваемой заготовкой Fig. 6. "Rolling" of the mandrel at the rear end of the liner due to welding of the mandrel material with the workpiece being stitched
ма из-за риска возможного переохлаждения прошиваемого материала, отверстия необходимо заварить или не изготавливать [12-14].
Известно, что помимо снижения свариваемости и теплоизолирующих свойств окалина снижает коэффициент трения. Но наиболее эффективным средством для снижения негативного воздействия сил трения являются технологические смазки, которые вводятся между деформируемой заготовкой и рабочей поверхностью инструмента. Технологические смазки должны удовлетворять следующим основным требованиям:
- создавать на контактной поверхности надежную и прочную пленку;
- обеспечивать низкий коэффициент трения при обработке и минимум усилий деформации;
- иметь определенную вязкость, выдерживать высокие удельные нагрузки и деформироваться вместе с металлом без разрушения образованной пленки;
- не менять своих свойств в условиях высоких давлений и температуры;
- не влиять на деформируемый металл;
- быть технологичной, легко наноситься;
- легко удаляться с изделия после деформации;
- обладать хорошим теплоизолирующими свойствами и снижать риск перегрева поверхности инструмента;
- обеспечивать повышение износостойкости трубопрокатного инструмента.
Наиболее эффективный смазочный материал, применяемый для горячей обработки, а в частности прессования труб, - это стекло-смазка (стеклянный порошок). Применение стеклосмазки приводит к значительным изменениям силовых и скоростных условий процесса прошивки нержавеющих марок сталей. Усилие на оправку уменьшается в среднем на 20-25 %, а скорость прошивки увеличивается на 20-24 % в результате снижения величины осевого скольжения. При этом отмечается снижение (до 15 %) давления на валки и потребляемой мощности. Данные результаты подтверждаются при экспериментальных про-шивках на лабораторных станах [15].
Таким образом, применение стеклосмазки меняет силовые и тепловые условия работы прошивной оправки, что благоприятно сказывается на ее износостойкости и качестве выпускаемой продукции. На основании сказанного выше, исходя из особенностей оборудова-
ния прошивного/раскатного стана ТПА 70-270, предложены следующие решения.
1. Перед прокаткой отверстия для выхода воды на оправках должны быть заварены, а поверхность покрыта слоем окислов.
2. Во время прошивки/раскатки в полость оправки должна подаваться охлаждающая жидкость (вода) под максимальным давлением (до 20 атм).
3. Использование стеклосмазки в виде порошка, засыпанного в центровочное отверстие. Для того чтобы стеклосмазка на высыпалась (или не вытекла при нагреве), отверстие необходимо заварить заглушкой из углеродистой марки стали толщиной 2,5 мм.
Разработка режима нагрева заготовок проводилась с использованием математической модели печи с шагающим подом, где нестационарная теплопроводность по сечению заготовки круглого сечения рассчитывалась методом Кранка - Николсона для конечно-разностной двумерной расчетной схемы при граничных условиях третьего рода. Целевая среднемассовая температура нагрева заготовок на выходе из печи принята 1200 °С [16].
Для проведения исследований были приобретены заготовки диаметрами 180 и 130 мм. Заготовки получены горячей деформацией из слитков: три заготовки диаметром 180 мм (суммарный коэффициент вытяжки равен 13,31); одна заготовка диаметром 130 мм (суммарный коэффициент вытяжки равен 26,38). Заготовки поставлены в обточенном состоянии. Перед опытными прокатками заготовки были порезаны на мерные длины. Три заготовки диаметром 180 мм порезаны на шесть штук длиной по 2000 мм. Две заготовки диаметром 130 мм порезаны на четыре штуки длиной по 2100 мм.
Исходные заготовки имели зацентровоч-ные углубления с переднего и заднего торцов, выполненные засверливанием в холодном состоянии. Зацентровка на заднем торце применяется для исключения возможности заката оправки задним концом гильзы, снижает уровень разностенности заднего конца гильзы и исключает возможность образования дефекта типа «серьга».
На переднем торце зацентровочное углубление помимо функции повышения точности гильз/труб и улучшений условий вторичного захвата выполняет функцию «доставки» стеклосмазки в очаг деформации при прошивке. Для обеспечения необходимого объе-
ма стеклосмазки в очаге деформации выполнили зацентровку глубиной 100 мм и диаметром углубления 40 мм. В полученное зацен-тровочное углубление на переднем торце заготовки помещали стеклопорошок в целлофановом пакете при условии полного заполнения пространства зацентровочного углубления. Для предотвращения вытекания расплавленного стеклопорошка при нагреве заготовки в нагревательной печи, а также при последующей транспортировке заготовки от печи до входного желоба прошивного/раскатного стана к основанию зацентровочных отверстий со стеклопорошком были приварены заглушки из углеродистой марки стали размерами 50 х 50 мм толщиной 2-3 мм (рис. 7).
Согласно разработанной технологии была проведена опытная прокатка по получению труб 168 х 28, 165 х 24,5 и 140 х 21,5 мм из стали 08Х18Н10Т. Поскольку данные типоразмеры труб не являются штатными для данного трубопрокатного агрегата, в начале проводили эксперимент (для отработки режимов деформации на стане) с использованием заготовки диаметром 180 и 130 мм из стали Д. Заготовки из стали Д согласно действующей технологии имели зацентровочное углубление только на переднем торце заготовки.
Среднее отклонение полученных труб по диаметру от номинального изменяется от
-0,29 до +0,61 %. А толщина стенки относительно номинального размера изменяется от -2,0 до +9,6 %. Средняя кривизна труб не более 0,2 % от общей длины трубы.
Глубина винтового следа по наружной поверхности трубы не более 0,2 мм, а глубина винтового следа на внутренней поверхности составила не более 2,5 мм. При прокатке стали 08Х18Н10Т происходит увеличение диаметра и толщины стенки гильзы (по сравнению со сталью Д) из-за повышения сопротивления деформации и большего уширения металла при деформации, приводящего к более позднему сходу деформированного металла с поверхности оправки и большей «усадке» металла при охлаждении.
Во время проведения эксперимента при прошивке заготовки из стали 08Х18Н10Т пиковая нагрузка больше в 1,47-1,81 раза по сравнению с прошивкой стали Д.
Средняя стойкость прошивных оправок во время опытных прокаток труб из нержавеющих марок стали на ТПА 70-270 составила:
- 3 прохода - при прокатке трубы 0168 х 28;
- 1 проход - при прокатке трубы 0168 х 24;
- 1.. .2 прохода - при прокатке трубы 0140 х 21,5.
Рис. 7. Зацентрованная заготовка со стеклопорошком: а - зацентрованная заготовка со стеклопорошком; b - заготовки с приваренной заглушкой Fig. 7. Centered workpiece with glass powder: a - centered blank with glass powder;
b - blank with a welded plug
Рис. 8. Оправки после прошивки третьей и четвертой заготовок для трубы 140 х 21,5 из нержавейки Fig. 8. Mandrels after flashing the third and fourth blanks for a 140 х 21.5 stainless steel pipe
Стоит отметить, что средняя общая стойкость прошивных оправок составила 1,43 прохода.
Фактическая стойкость раскатных оправок в данном эксперименте не определена, так как оправки после окончания опытно-промышленной прокатки пригодны для дальнейшей эксплуатации, и составляет не менее 4 проходов.
Износостойкость линеек прошивного стана - неудовлетворительная.
Средняя износостойкость линеек прошивного стана при прокатке труб 0168 х 28 и 0168 х 24 составляет 2 мм толщины рабочего слоя на одну прокатанную заготовку (прошивка и раскатка). Средняя износостойкость линеек при прокатке труб 0140 х 21,5 составила 1 мм толщины рабочего слоя на одну прокатанную заготовку (прошивка).
Интенсивный износ рабочей поверхности линейки приводит к необходимости корректировки положения линеек для компенсации износа (рис. 8, 9).
Заключение
Разработана технология получения труб из нержавеющих марок стали (в данной ра-
Рис. 9. Внешний вид и внутренний винт на трубах 168 х 28 мм Fig. 9. Appearance and internal screw on pipes 168 х 28 mm
боте 08Х18Н10Т) на ТПА со станами винтовой прокатки. Проведённая опытно-промышленная прокатка показала принципиальную возможность производства труб на данном ТПА 70-270, где операция прошивки и раскатки осуществляется на одном и том же стане винтовой прокатки с чашевидными валками и направляющими линейками при одинаковых расстояниях между валками и линейками, а последующее калибрование черновой трубы выполняется в трехвалко-вом стане винтовой прокатки. Установлена возможность производства труб из коррози-онностойких сталей за две операции: прошивка и калибрование на станах винтовой прокатки.
Недостаточная износостойкость оправок требует дальнейшего исследования технологического процесса и материалов оправок. Возможными вариантами решения данной проблемы могут быть:
- использование жаростойких сплавов (в том числе наплавка рабочей поверхности);
- изменение конструкции внутренней полости оправки для улучшения охлаждения;
- подбор смазок и их количества (за счет размеров зацентровочного отверстия).
Список литературы
1. Получение горячекатаных труб из стали Х18Н10Т на станах винтовой прокатки / Б.А. Ро-манцев, А.В. Гончарук, А.С. Алещенко, М.А. Минтаханов // Производство проката. 2014. № 8. С.14-17.
2. Гуляев Г.И. Прессование стальных труб и профилей. М.: Металлургия, 1977. 192 с.
3. Разработка и исследование процесса прошивки с использованием охлаждаемых направляющих линеек / Д.А. Орлов, Ю.В. Гамин, А.В. Гончарук, Б.А. Романцев // Металлург. 2021. № 4. С. 26-32. DOI: 10.52351/00260827_2021_04_26
4. Анализ особенностей процесса прошивки труб на ТПА 70-270 с применением метода конечных элементов / Д.А. Орлов, А.В. Гончарук, О.А. Кобелев и др. // Известия высших учебных заведений. Черная металлургия. 2020. Т. 63, № 10. С. 848-855. DOI: 10.17073/03680797-2020-10-848-855
5. Трубное производство: учеб. / Б.А. Романцев, А.В. Гончарук, Н.М. Вавилкин, С.В. Саму-сев. 2-е изд., испр. и доп. М.: Издат. Дом МИСиС, 2011. 97 с.
6. Освоение производства бесшовных труб в ОАО «Выксунский металлургический завод» / Б.А. Романцев, А.В. Гончарук, В.Я. Зимин и др. // Производство проката. 2009. № 6. С. 32-34.
7. Клемперт Е.Д., Столетний М.Ф. Точность труб. М.: Металлургия, 1975. 240 с.
8. Обработка металлов давлением / Б.А. Романцев, А.В. Гончарук, Н.М. Вавилкин, С.В. Са-мусев. М.: МИСиС, 2008. 960 с.
9. Чекмарев А.П., Матвеев Ю.М., Выдрин В.Н. Интенсификация поперечно-винтовой прокатки. М.: Металлургия, 1970. 184 с.
10. Потапов И.Н., Полухин П.И. Новая технология винтовой прокатки. М: Металлургия, 1975. 343 с.
11. Материаловедение: учебное пособие / И.М. Жарский, Н.П. Иванова, Д.В. Куис, Н.А. Сви-дунович. Минск: Вышейшая школа, 2015. 557 с.
12. Вавилкин Н.М., Бухмиров В В. Прошивная оправка. М.: МИСИС, 2000. 128 с.
13. Бодров Д.В. Исследование теплового состояния водоохлаждаемых оправок для увеличения их износостойкости при прошивке заготовок из легированных сталей: дис. ... канд. техн. наук: 05.16.05 / Бодров Даниил Валерьевич. Москва, 2012. 159 с.
14. Сазоненко И.О., Земцов В.А., Юрчак А.Н. К вопросу повышения стойкости оправок прошивных станов // Литье и металлургия. 2012. № 4 (68). С. 135-138. DOI: 10.21122/1683-60652012-4-135-138
15. Манегин Ю.В. Стеклосмазки и защитные покрытия для горячей обработки металлов. М.: Металлургия, 1978. 223 с.
16. Остапенко А.Л., Забира Л.А. Сопротивление деформации сталей при прокатке и методики его расчета // Черная металлургия. Бюллетень научно-технической и экономической информации. 2009. № 3. С. 54-79.
References
1. Romantsev B.A., Goncharuk A.V., Aleshchenko A.S., Mintakhanov M.A. [Production of hot-rolled pipes from steel Х18Н10Т on screw rolling mills]. Rolling. 2014;(8): 14-17. (In Russ.)
2. Gulyaev G.I. Pressovanie stal'nykh trub i profiley [Pressing steel pipes and profiles]. Moscow: Metallurgiya; 1977. 192 p. (In Russ.)
3. Orlov D.A., Gamin Yu.V., Goncharuk A.V., Romantsev B.A. Development and investigation of piercing process with using cooled guide shoes // Metallurg. 2021;(4):26-32. (In Russ.) DOI: 10.52351/00260827_2021_04_26
4. Orlov D.A., Goncharuk A.V., Kobelev O.A., Komarnitskaya O.G., Bunits N.S. Analysis of pipe piercing on PRP 70-270 with FEM modeling. Izvestiya. Ferrous Metallurgy. 2020;63(10):848-855. (In Russ.) DOI: 10.17073/0368-0797-2020-10-848-855.
5. Romantsev B.A., Goncharuk A.V., Vavilkin N.M., Samusev S.V. Trubnoe proizvodstvo: ucheb. [Pipe production: textbook]. 2nd ed., revised. and additional. Moscow: Publishing House MISiS; 2011. 97 p. (In Russ.)
6. Romantsev B.A., Goncharuk A.V., Zimin V.Ya., Mintakhanov M.A., Pakhomov V.P. [Mastering the production of seamless pipes at OJSC Vyksa Metallurgical Plant]. Rolling. 2009;(6):32-34. (In Russ.)
7. Klempert E.D., Stoletniy M.F. Tochnost' trub [Pipe accuracy]. Moscow: Metallurgiya; 1975. 240 p. (In Russ.)
8. Romantsev B.A., Goncharuk A.V., Vavilkin N.M., Samusev S.V. Obrabotka metallov davleniem [Pressure processing of metals]. Moscow: MISIS; 2008. 960 p. (In Russ.)
9. Chekmarev A.P., Matveev Yu.M., Vydrin V.N. Intensifikatsiya poperechno-vintovoy prokatki [Intensification of cross-helical rolling]. Moscow: Metallurgiya; 1970. 184 p. (In Russ.)
10. Potapov I.N., Polukhin P.I. Novaya tekhnologiya vintovoy prokatki [New technology of screw rolling]. Moscow: Metallurgiya; 1975. 343 p. (In Russ.)
11. Zharskiy I.M., Ivanova N.P., Kuis D.V., Svidunovich N.A. Materialovedenie: uchebnoeposobie [Materials science: textbook]. Minsk: Vysheyshaya shkola; 2015. 557 p. (In Russ.)
12. Vavilkin N.M., Bukhmirov V.V. Proshivnaya opravka [Stitching mandrel]. Moscow: MISIS; 2000. 128 p. (In Russ.)
13. Bodrov D.V. Issledovanie teplovogo sostoyaniya vodookhlazhdaemykh opravok dlya uveliche-niya ikh iznosostoykosti pri proshivke zagotovok iz legirovannykh staley: dis. kand. tekhn. nauk [Study of the thermal state of water-cooled mandrels to increase their wear resistance when piercing workpieces made of alloy steels. Cand. sci. diss.]. Moscow; 2012. 159 p. (In Russ.)
14. Sazonenko I.O., Zemtsov V.A., Yurchak A.N. To the matter of stabilization of saddles of punch mills. Litiyo i Metallurgiya (Foundry Production and Metallurgy). 2012;4(68): 135—138. (In Russ.) DOI: 10.21122/1683-6065-2012-4-135-138
15. Manegin Yu.V. Steklosmazki i zashchitnye pokrytiya dlya goryachey obrabotki metallov [Glass lubricants and protective coatings for hot metal processing]. Moscow: Metallurgiya; 1978. 223 p. (In Russ.)
16. Ostapenko A.L., Zabira L.A. [Resistance to deformation of steels during rolling and methods of its calculation]. Ferrous metallurgy. Bulletin of Scientific, Technical and Economic Information. 2009;3:54-79. (In Russ.)
Информация об авторах
Шамилов Альберт Рамильевич, старший преподаватель кафедры технологии и оборудования обработки металлов давлением, Национальный исследовательский технологический университет «МИСИС», Москва, Россия; [email protected].
Король Алексей Валентинович, канд. техн. наук, доц. кафедры технологии и оборудования обработки металлов давлением, Национальный исследовательский технологический университет «МИСИС», Москва, Россия; [email protected].
Обыденнов Евгений Николаевич, старший преподаватель кафедры технологии и оборудования обработки металлов давлением, Национальный исследовательский технологический университет «МИСИС», Москва, Россия; [email protected].
Алещенко Александр Сергеевич, канд. техн. наук, доц., заведующий кафедрой обработки металлов давлением, Национальный исследовательский технологический университет «МИСИС», Москва, Россия; [email protected].
Гончарук Александр Васильевич, д-р техн. наук, проф., проф. кафедры обработки металлов давлением, Национальный исследовательский технологический университет «МИСИС», Москва, Россия; [email protected].
Information about the authors
Albert R. Shamilov, Senior Lecturer of the Department of Technology and Equipment for Metal Forming, National University of Science and Technology "MISIS", Moscow, Russia; [email protected].
Aleksey V. Korol, Cand. Sci. (Eng.), Ass. Prof. of the Department of Technology and Equipment for Metal Forming, National University of Science and Technology "MISIS", Moscow, Russia; [email protected].
Evgeniy N. Obydennov, Senior Lecturer of the Department of Technology and Equipment for Metal Forming, National University of Science and Technology "MISIS", Moscow, Russia; vfmisis@ misis.ru.
Alexander S. Aleshchenko, Cand. Sci. (Eng.), Ass. Prof., Head of the Department of Metal Forming, National University of Science and Technology "MISIS", Moscow, Russia; aleschenko.as@ misis.ru.
Alexander V. Goncharuk, Dr. Sci. (Eng.), Prof., Prof. of the Department of Metal Forming, National University of Science and Technology "MISIS", Moscow, Russia; [email protected].
Статья поступила в редакцию 30.04.2024
The article was submitted30.04.2024
