blackmetИзвестия высших учебных заведений. Черная МеталлургияIzvestiya. Ferrous Metallurgy0368-07972410-2091National University of Science and Technology "MISIS"10.17073/0368-0797-2018-4-268-273blackmet-1289Research ArticleМЕТАЛЛУРГИЧЕСКИЕ ТЕХНОЛОГИИMETALLURGICAL TECHNOLOGIESНАГРУЖЕННОСТЬ И НАПРЯЖЕННОЕ СОСТОЯНИЕ БОЙКОВ УСТАНОВКИ НЕПРЕРЫВНОГО ЛИТЬЯ И ДЕФОРМАЦИИ ПОЛОСЫ ПРИ ПОЛУЧЕНИИ ЛИСТОВ ИЗ СТАЛИ ДЛЯ СВАРНЫХ ТРУБ. СООБЩЕНИЕ 1LOAD AND STRAIN STATUS OF CCM BACKUPS AND STRIPE DEFORMATION AT PRODUCTION OF STEEL SHEETS FOR WELDED PIPES. REPORT 1ЛеховО. С.LekhovO. S.

д.т.н., профессор кафедры автомобилей и подъемно-транспортных машин

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

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

mialex@trubprom.comШевелевМ. М.ShevelevM. M.

начальник лаборатории неразрушающего контроля

Head of Nondestructive Testing Laboratory

MMShevelev@mail.ruРоссийский государственный профессионально-педагогический университетРоссияRussian State Professional Pedagogical University, EkaterinburgRussian FederationЗАО «Центр тепловизионной диагностики»РоссияJSC “Center of Thermal Imaging Diagnostics”, EkaterinburgRussian Federation201826042018614268273Copyright © Лехов О.С., Михалев А.В., Шевелев М.М., 20182018Лехов О.С., Михалев А.В., Шевелев М.М.Lekhov O.S., Mikhalev A.V., Shevelev M.M.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/1289

Рассмотрены перспективы развития совмещенных процессов непрерывного литья и деформации для производства листов из стали для сварных труб. Описана конструкция опытной установки совмещенного процесса непрерывного литья и деформации для получения стальных полос. Описаны технологические возможности установки совмещенного процесса непрерывного литья и деформации с позиции улучшения качества листов из стали для сварных труб, условия эксплуатации стенок-бойков сборного кристаллизатора установки совмещенного процесса литья и деформации при получении листов из стали для сварных труб. Приведена постановка задачи одновременного определения напряженно-деформированного состояния металла в очаге циклической деформации и напряжения в зависимости от усилия обжатия в стенках-бойках сборного кристаллизатора установки. Приведены исходные данные и граничные условия для определения напряженно-деформированного состояния металла в очаге циклической деформации с использованием пакета ANSYS. Представлены эпюры осевых напряжений при получении листов сечением 3×2250 мм из стали 09Г2С. Проведена оценка схемы напряженного состояния металла в очаге циклической деформации с позиции получения качественных листов из стали для сварных труб. Изложена методика определения осевых напряжений в зависимости от усилий обжатия при получении листов из стали для сварных труб на установке непрерывного литья и деформации. Приведена расчетная схема и характер нагружения стенки-бойка. Расчет напряженного состояния стенки-бойка выполнен в пяти сечениях, результаты представлены для характерных линий. Определены величины и закономерности распределения осевых напряжений в приконтактном слое и по высоте и ширине стенки-бойка в зависимости от усилий обжатия. Приведены величины наибольших сжимающих и растягивающих напряжений в зависимости от усилий обжатия и их распределение в стенках-бойках при получении листов из стали для сварных труб на установке совмещенного процесса непрерывного литья и деформации.

The prospects of development of combined continuous casting and deformation processes in production of steel sheets for welded pipes are considered. Design of a pilot plant for combined continuous casting and deformation process for production of steel strips is described. Technological possibilities of installation of combined continuous casting and deformation process are described from the point of improving the quality of steel sheets for welded pipes as well as operating conditions of comb mold backup-walls of combined casting and deformation plant in production of them. Problem of simultaneous determination of stress-strain state of metal with focus on cyclic deformation and stress is posed, depending on compression force in walls of the comb molds of the installation. Initial data and boundary conditions for determination of stress-strain state of metal in focus of  cyclic deformation are given using the ANSYS package. Diagrams of axial stresses are presented for preparation of sheets with section of  3×2250  mm made of 09G2S steel. Evaluation of the scheme of stressed state of  metal with focus on cyclic deformation from the position of high-quality steel sheets production for welded pipes was carried out. Technique of determination of axial stresses is described depending on compression forces in steel sheets production for welded pipes in continuous casting and deformation plant. Design scheme and loading pattern of the backup-wall are given. Stress state of the backupwall is calculated in five sections, the results are presented for typical lines. The values and regularities of distribution of axial stresses in contact layer, in height and width of the backup-wall were determined depending on compression forces. Values of the greatest compressive and tensile stresses are given in relation to compression forces and their distribution in the backup-walls during production of steel sheets for welded pipes in combined continuous casting and deformation plant.

установкасовмещенный процесснепрерывное литьестенка-боеккристаллизаторнапряжениеусилиеочаг деформациилисткачествоinstallationcombined processcontinuous castingbackupwallcasting moldtensionforcedeformation centersheetqualityReferencesЛехов 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 [Combined processes continuous casting and deformation for rolling stock production]. Ekaterinburg: UGTU-UPI, 2009, 411 p. (In Russ.). Вюнненберг К. Производство непрерывнолитых заготовок отвечающих высшим требованиям качества.– В кн.: Труды шестого международного конгресса железа и стали. Т. 3. – М.: Машиностроение, 1990. С. 364 – 376.Vyunnenberg K. Production of continuously cast billets meeting the  highest quality requirements. In: Trudy shestogo mezhdunarodnogo kongressa zheleza i stali. T. 3 [Proceedings of the Sixth International Congress of Iron and Steel. Vol. 3]. Moscow, Mashinostroenie,  1990, pp. 364–376. (In Russ.). Кох Г., Копп Р. Прогресс в области деформаций с большими обжатиями // Черные металлы. 1979. № 21. С. 3 – 11.Kokh G., Kopp R. Progress in the field of deformations with large  compression. Chernye metally. 1979, no. 21, pp. 3–11. (In Russ.).Ямада К., Ватанабе Т., Абе К., Функда Т. Непрерывная разливка заготовок малого сечения // Черные металлы. 1981. № 10. С. 18 – 23.Yamada K., Vatanabe T., Abe K., Funkda T. Continuous casting of  small pieces. Chernye metally. 1981, no. 10, pp. 18–23. (In Russ.). Эренберг Х.-Ю. Литье и обжатие с разливки тонких слябов на заводе фирмы «Маннесман реренверке АГ». – В кн.: Металлургическое производство и технология металлургических процессов. – М.: Металлургия, 1990. С. 46 – 56.Erenberg  Kh.-Yu.  Casting  and  rolling  from  the  casting  of  thin  slabs at the factory of “Mannesman Rhenen-Verke AG” Company.  In:  Metallurgicheskoe proizvodstvo i tekhnologiya metallurgicheskikh protsessov [Metallurgical production and technology of  metallurgical processes]. Moscow: Metallurgiya, 1990, pp. 46–56.  (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 of combined process of continuous casting and deformation. Theory and design]. Ekaterinburg: URFU, 2014, 112 p. (In Russ.).Лехов О.С., Гузанов Б.Н., Лисин И.В., Билалов Д.Х. Исследование совмещенного процесса непрерывной разливки и цикличес-кой деформации для получения листов из стали // Сталь. 2016. № 1. С. 52 – 62.Lekhov O.S., Guzanov B.N., Lisin I.V., Bilalov D.Kh. Investigation of the combined process of continuous casting and cyclic deformation for production of steel sheets. Stal’. 2016, no. 1, pp. 52–62. (In Russ.).Sorimachi K., Emi T. Elastoplastic stress analysis of bulging as a major cause of internal cracks in continuously cast slabs // Tetsu to Hagane. 1977. Vol. 63. No. 8. P. 1297 – 1304.Sorimachi K., Emi T. Elastoplastic stress analysis of bulging as a  major cause of internal cracks in continuously cast slabs. Tetsu to Hagane. 1977, vol. 63, no. 8, pp. 1297–1304.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 combined  with rolling. Chernye metally. 1981, no. 22, pp. 9–13. (In Russ.).Fujii H., Ohashi T, Hiromoto T. On the formation of the internal cracks in continuously cast slabs // Transact. Iron and Steel Inst. Japan. 1978. Vol. 18. No. 8. P. 510 – 518.Fujii H., Ohashi T, Hiromoto T. On the formation of the internal  cracks in continuously cast slabs. Transact. Iron and Steel Inst. Japan. 1978, vol. 18, no. 8, pp. 510–518.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 “big” metallurgy. Pipe Steel]. Moscow: Metallurgizdat, 2012, 696 p. (In Russ.).Норри Д., Фриз Ж. Введение в метод конечных элементов. – М.: Мир, 1981. – 304 с.Norrie D. H., de Vries G. An introduction to finite element analysis. New York: Academic Press, 1978. (Russ.ed.: Norrie D., de  Vries  G.  Vvedenie v metod konechnykh elementov.  Moscow:  Mir,  1981,  304  p.).Зенкевич О., Морган К. Конечные элементы и аппроксимация. – М.: Мир, 1986. – 318 с.Zienkiewicz O.C., Morgan K. Finite Elements and Approximation. New York: Wiley, 1983, 328 p. (Russ.ed.: Zienkiewicz O.C., Morgan K. Konechnye elementy i approksimatsiya. Moscow: Mir, 1986,  318 p.).Галлагер Р. Метод конечных элементов. Основы. – М.: Мир, 1984. – 432 с.Gallagher R.H. Finite Element Analysis: Fundamentals. Prentice-Hall,  New  Jersey,  1975,  420  p.  (Russ.ed.:  Gallagher  R.  Metod konechnykh elementov. Osnovy. Moscow: Mir, 1984.).Matsumia Т., Nakamura Y. Mathematical model of slab bulging during continuous casting. – In: Applied Mathematical, and Physical Models in Iron and Steel Industry Proceedings of the 3rd Process Technological. Conference, Pittsburgh, Pa, 28-31 March 1982. – New York, 1982. P. 264 – 270.Matsumia  Т.,  Nakamura  Y.  Mathematical  model  of  slab  bulging  during continuous casting. In: Applied Mathematical and Physical Models in Iron and Steel Industry Proceedings of the 3rd Process Technological Conference, Pittsburgh, Pa, 28-31 March 1982. New  York, 1982, pp. 264–270.ANSYS. Structural Analysis Guide. Rel. 12.0. http//www.cadfern.ru.ANSYS. Structural Analysis Guide. Rel. 12.0. Available  at  URL:  http//www.cadfern.ru.Лехов О.С. Исследование напряженно-деформированного состояния системы валки-полоса при прокатке широкополочной балки в клетях универсально-балочного стана. Сообщение 1 // Изв. вуз. Черная металлургия. 2014. № 10. С. 37 – 41.Lekhov O.S. Study of stress-strain state of the rolls during rolling of  band-beam in the stands of universal beam mill. Report 1. Izvestiya VUZov. Chernaya metallurgiya = Izvestiya. Ferrous Metallurgy.  2014, no. 10, pp. 37–41. (In Russ.). Работнов Ю.И. Механика деформируемого твердого тела. – М.: Наука, 1979. – 744 с.Rabotnov  Yu.I.  Mekhanika deformiruemogo tverdogo tela [Mechanics of the deformable solid]. Moscow: Nauka, 1979, 744 p. (In  Russ.).Мазур Д.Д., Хижняк В.Л. Сопротивление деформации низколегированных сталей // Сталь. 1991. № 8. С. 41 – 43.Mazur D.D., Khizhnyak V.L. Low-alloyed steels resistance to deformation. Stal’. 1991, no. 8, pp. 41–43. (In Russ.).Хензель А., Шпиттель Т. Расчет энергосиловых параметров в процессах обработки металлов давлением: Справочник. – М.: Металлургия, 1982. – 360 с.Hensel A., Spittel T. Rationeller Energieeinsatz bei Umformprozessen.  Leipzig:  Deutscher  Verlag  für  Grundstoffindustrie,  1983.  (Russ.ed.: Hensel A., Spittel T. Raschet energosilovykh parametrov v protsessakh obrabotki metallov davleniem.  Moscow:  Metallurgiya, 1982, 360 p.).

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