blackmetИзвестия высших учебных заведений. Черная МеталлургияIzvestiya. Ferrous Metallurgy0368-07972410-2091National University of Science and Technology "MISIS"10.17073/0368-0797-2017-6-430-435blackmet-1094Research ArticleМЕТАЛЛУРГИЧЕСКИЕ ТЕХНОЛОГИИMETALLURGICAL TECHNOLOGIESИССЛЕДОВАНИЕ УСТАНОВКИ НЕПРЕРЫВНОГО ЛИТЬЯ И ДЕФОРМАЦИИ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ЛИСТОВ ИЗ СТАЛИ ДЛЯ СВАРНЫХ ТРУБ. Сообщение 1CONTINUOUS CASTING AND DEFORMATION INSTALLATION FOR THE PRODUCTION OF STEEL PLATES FOR WELDED PIPES. Report 1ЛеховО. С.LekhovO. S.

Доктор технических наук, профессор кафедры автомобилей и подъемно-транспортных машин 

(620012, Екатеринбург, ул. Машиностроителей, 11) 

Dr. Sci. (Eng.), Professor of the Chair of Cars and Industrial Machines

MXLehov38@yandex.ruМихалевА. В.MikhalevA. V.

Старший преподаватель кафедры металлургии, сварочного производства и методики профессионального обучения 

(620012, Екатеринбург, ул. Машиностроителей, 11) 

Senior Lecturer of the Chair of Metallurgy, Welding Production and Methods of Vocational Training

Российский государственный профессионально-педагогический университетРоссияRussian State Professional Pedagogical UniversityRussian Federation201701072017606430435Copyright © Лехов О.С., Михалев А.В., 20172017Лехов О.С., Михалев А.В.Lekhov O.S., Mikhalev A.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://fermet.misis.ru/jour/article/view/1094

Изложены недостатки современной технологии толстолистовой прокатки, приводящие к проблемам при получении сварных труб. Указаны преимущества технологии разливки тонких слябов, при которой сочетаются разливка и обжатие заготовки с жидкой фазой. Описана конструкция установки совмещенного процесса непрерывного литья и деформации и приведена технология получения листа из стали для сварных труб. Поставлена задача по определению напряженно-деформированного состояния металла при формировании полосы из стальной оболочки слитка с жидкой фазой путем гибки узких стенок оболочки с жидкой фазой. В качестве метода исследования использован вычислительный эксперимент на базе решения задач механики сплошной среды методом конечных элементов. Для расчетов была принята сетка конечных элементов для четверти модели и узкой стенки оболочки с длиной грани элемента0,5 мм. Решена упруго-пластическая контактная задача с учетом больших перемещений и деформаций и определено напряженно-деформированное состояние при формировании полосы в зоне гибки узких боковых стенок оболочки с жидкой фазой. Расчет выполнялся в плоской постановке (плоское деформированное состояние). Приведены исходные данные для решения поставленной задачи с использованием современного пакета ANSYS. Описаны постановка задачи и граничные условия. Представлены зависимости для расчета модуля упругости и сопротивления пластической деформации от температуры, степени и скорости деформации. Приведены эпюры перемещений, напряжений и деформаций металла в области узкой стенки оболочки с жидкой фазой при ее гибке. Описаны закономерности распределения растягивающих напряжений по внешней поверхности и по толщине узкой стенки оболочки с жидкой фазой. Изложены пути снижения растягивающих напряжений на боковых поверхностях оболочки с жидкой фазой. 

The shortcomings of modern technology of thick-plate rolling, leading to the problems in production of welded pipes, are described. Advantages of thin slab casting technology are indicated, in which casting and reduction of a billet with a liquid phase are combined. The design of the combined continuous casting and deformation installation is described and the technology of steel plate production for welded pipes is provided. The main task of the article was to determine the stress-strain state of metal during formation of a strip from the ingot steel coat with a liquid phase by the coat with a liquid phase narrow walls bending. Computational experiment based on the solution of continuum mechanics task by means of the finite element method was used as a method of investigation. For calculations, a grid of finite elements was taken for a quarter of the model and a coat narrow wall with a facet length of0.5 mm. The elastic-plastic contact task is solved considering large displacements and deformations, and a stress-strain state during formation of a strip in a zone of bending of a coat with liquid phase narrow walls is determined. The calculation was carried out in a flat setting (flat deformed state). The initial data for the solution of the task using advanced ANSYS software are presented. The task statement and the boundary conditions are described. Dependences for calculation of the modulus of elasticity and plastic deformation resistance on temperature, strain degree and strain rate are presented. Epures of displacements, stresses and deformations of metal in the bending zone of a coat with a liquid phase narrow wall are presented. The regularities of distribution of tensile stresses along the outer surface and along the thickness of a coat narrow wall with a liquid phase are described as well as the ways of reducing tensile stresses on the side surfaces of a coat with a liquid phase. 

установканепрерывное литьедеформациястальнапряжениеоболочка с жидкой фазойэпюраinstallationcontinuous castingdeformationsteelstraincoat with a liquid phaseepureReferencesЭренберг Х.-Ю. Литье и обжатие с разливки тонких слябов на заводе фирмы «Маннесман ререн-верке АГ» // Металлургическое производство и технология металлургических процессов. – М.: Металлургия, 1990. С. 46 – 56.Erenberg Kh.-Yu. Casting and casting reduction of thin slabs at “Mannesmannrohren-Werke AG” plant. In: Metallurgicheskoe proizvodstvo i tekhnologiya metallurgicheskikh protsessov. Moscow: Metallurgiya, 1990, pp. 46–56. (In Russ.).Лехов О.С., Комратов Ю.С. Совмещенные процессы непрерывного литья и деформации для производства проката. – Екатеринбург: изд. УГТУ-УПИ, 2009. – 411 с.Lekhov O.S., Komratov Yu.S. Sovmeshchennye protsessy nepreryvnogo lit’ya i deformatsii dlya proizvodstva prokata [Continuous casting and deformation integrated processes for rolled stock production]. Ekaterinburg: UGTU-UPI, 2009, 411 p. (In Russ.).Лехов О.С. Пат. 2077407 РФ. Способ непрерывного литья заготовок и устройство для его осуществления. Заявл. 15.02.1994. Опубл. 20.04.1997.Lekhov O.S. Sposob nepreryvnogo lit’ya zagotovok i ustroistvo dlya ego osushchestvleniya [Continuous casting and installation for its implementation]. Patent 2077407 RF. Publ. 20.04.1997. (In Russ.).Лехов О.С., Гузанов Б.Н., Лисин И.В., Билалов Д.Х. Исследование совмещенного процесса непрерывной разливки и циклической деформации для получения листов из стали // Сталь. 2016. № 1. С. 52Lekhov O.S., Guzanov B.N., Lisin I.V., Bilalov D.Kh. Study of the integrated process of continuous casting and cyclic deformation for steel plate production. Stal’. 2016, no. 1, p. 52. (In Russ.).Лехов О.С., Турлаев В.В., Лисин И.В. Установка совмещенного процесса непрерывного литья и деформации. Теория и расчет. – Екатеринбург: Изд. УРФУ им. первого Президента России Б.Н. Ельцина, 2014. – 112 с.Lekhov O.S., Turlaev V.V., Lisin I.V. Ustanovka sovmeshchennogo protsessa nepreryvnogo lit’ya i deformatsii. Teoriya i raschet [Installation for the integrated process of continuous casting and deformation. Theory and calculations]. Ekaterinburg: URFU, 2014, 112 p. (In Russ.).Хойяс Г., Хайн О. Конструкции и применение ковочно-прокатных агрегатов // Черные металлы. 1980. № 25-26. С. 15 – 21.Khoiyas G., Khain O. Forging and rolling plant design and application. Chernye metally. 1980, no. 25-26, pp. 15–21. (In Russ.).Кох Г., Копп Р. Прогресс в области деформаций с большими обжатиями // Черные металлы. 1979. № 21. С. 3 – 11.Kokh G., Kopp R. Development of Metal Forming Techniques. Advances in deformation with heavy reduction. Stahl Eisen. 1979, vol. 99, no. 21, pp. 1139–1148.Тетерин П.К., Маторин В.И., Скорняков А.Н. Прокатка с высокими обжатиями – новое перспективное направление в обработке металлов давлением // Сталь. 1982. № 3. С. 15 – 21.Teterin P.K., Matorin V.I., Skornyakov A.N. Rolling with a heavy reduction – the new advanced technology in pressure metal treatment. Stal’. 1982, no. 3, pp. 15–21. (In Russ.).Рауер Г., Бертрам К., Кеницеридр Н. Вторая слябовая МНЛЗ на заводе в Бенкерверте фирмы Тиссен // Черные металлы. 1981. № 23. С. 32 – 43.Rauer G., Bertram K., Kenitseridr N. Second slab caster of the Benkerwert plant of the Thyssen enterprise. Chernye metally. 1981, no. 23, pp. 32–43. (In Russ.).Печке Ю, Ноймнетц Д. Способы непрерывного литья, совмещенного с прокаткой // Черные металлы. 1981. № 22. С. 9 – 13.Pechke Yu, Noimnetts D. Methods of continuous casting integrated with rolling. Chernye metally. 1981, no. 22, pp. 9–13. (In Russ.).Богатов А.А., Нухов Д.Ш., Пьянков К.П. Конечно-элементное моделирование процесса толстолистовой прокатки // Металлург. 2015. № 2. С. 14 – 16.Bogatov A.A., Nukhov D.Sh., P’yankov K.P. Finite-element modeling of plate-rolling. Metallurgist. 2015, vol. 59, no. 1, pp. 113–118.Ямада К., Ватана-ве Т., Абе К., Функда Т. Непрерывная разливка заготовок малого сечения // Черные металлы. 1981. № 10. С. 18 – 23.Yamada K., Vatana-ve T., Abe K., Funkda T. Continuous casting of ingots of small section. Chernye metally. 1981, no. 10, pp. 18–23. (In Russ.).Салганик В.М., Шмаков Д.О., Пустовойтов С.А. Особенности формирования напряженно-деформированного состояния раската в черновых проходах применительно к стану 5000 ОАО «ММК» // Производство проката. 2009. № 11. С. 10 – 14.Salganik V.M., Shmakov D.O., Pustovoitov S.A. Specific features of stress-strain state formation in rough pass feed in the mill 5000 of OJSC “MMP”. Proizvodstvo prokata. 2009, no. 11, pp. 10–14. (In Russ.).Эфрон Л.И. Металловедение в «большой» металлургии. Трубные стали. – М.: Металлургиздат, 2012. – 696 с.Efron L.I. Metallovedenie v “bol’shoi” metallurgii. Trubnye stali [Metal science in “heavy” metallurgy. Pipe steels]. Moscow: Metallurgizdat, 2012, 696 p. (In Russ.).Погоржельский В.И. Контролируемая прокатка непрерывнолитого металла. – М.: Металлургия, 1986. – 151 с.Pogorzhel’skii V.I. Kontroliruemaya prokatka nepreryvnolitogo metalla [Controlled rolling of continuously cast metal]. Moscow: Metallurgiya, 1986, 151 p. (In Russ.).Еберле А., Воллнер Г., Габел Д. и др. Непрерывная разливка и прокатка тонких слябов // Сталь и железо. 1990. № 1. С. 81 – 88.Eberle A., Vollner G., Gabel D. etc. Continuous casting and rolling of thin slabs. Stal’ i zhelezo. 1990, no. 1, pp. 81–88. (In Russ.).Вюнненберг К. Производство непрерывнолитых заготовок отвечающих высшим требованиям качества // Труды шестого международного конгресса железа и стали. 1990. Т. 3. С. 364 – 376.Vyunnenberg K. Production of continuously cast ingots of the highest quality. In: Trudy shestogo mezhdunarodnogo kongressa zheleza i stali [Proceedings of the 6th Congress of Iron and Steel]. 1990, vol. 3, pp. 364–376. (In Russ.).Вюнненберг К., Якоби Х. Внутренняя структура непрерывнолитых заготовок // Черные металлы. 1981. № 14. С. 30 – 39.Vyunnenberg K., Yakobi Kh. Inner structure of the continuous cast ingots. Chernye metally. 1981, no. 14, pp. 30–39. (In Russ.).Дорожко Г.К., Хлестов В.М., Соколов К.Н. Влияние деформации на кинетику превращения аустенита, структуру и свойства стали 10ХСНД // Металловедение и термическая обработка металлов. 1977. № 12. С. 24 – 28.Dorozhko G.K., Khlestov V.M., Sokolov K.N. Effect of deformation on the kinetics of the transformation of austenite and the structure and properties of steel 10KhSND. Metal Science and Heat Treatment. 1977, vol. 19, no. 12, pp. 1029–1032. (In Russ.).Хензель А., Шпиттель Т. Расчет энергосиловых параметров в процесса обработки металлов давлением. – М.: Металлургия, 1982. – 360 с.Hensel Arno, Spittel Thilo. Kraft- und Arbeitsbedarf bildsamer Formgebungsverfahren. Leirzig: Verlag, 1978. (Russ.ed.: Hensel A., Spittel T. Raschet energosilovykh parametrov pri protsessakh obrabotki metallov davleniem: Sprav. Moscow: Metallurgiya, 1982, 360 p.). (In Russ.).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.