blackmetИзвестия высших учебных заведений. Черная МеталлургияIzvestiya. Ferrous Metallurgy0368-07972410-2091National University of Science and Technology "MISIS"10.17073/0368-0797-2020-9-730-734blackmet-1982Research ArticleИННОВАЦИИ В МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОМ ПРОМЫШЛЕННОМ И ЛАБОРАТОРНОМ ОБОРУДОВАНИИ, ТЕХНОЛОГИЯХ И МАТЕРИАЛАХINNOVATIONS IN METALLURGICAL INDUSTRIAL AND LABORATORY EQUIPMENT, TECHNOLOGIES AND MATERIALSНапряженно-деформированное состояние металла в очаге деформации при получении сортовых заготовок из стали на установке совмещенного процесса непрерывного литья и деформации. Сообщение 2Stress-strain state of metal in deformation zone during production of steel section billets on the unit of combined continuous casting and deformation. Report 2ЛеховО. С.LekhovO. S.

д.т.н., профессор кафедры инжиниринга и профессионального обучения в машиностроении и металлургии

620012, Екатеринбург, ул. Машиностроителей, 11

Dr. Sci. (Eng.), Professor of the Chair of Engineering and Vocational Training in Machinery and Metallurgy

Ekaterinburg

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

к.т.н., старший преподаватель кафедры инжиниринга и профессионального обучения в машиностроении и металлургии

620012, Екатеринбург, ул. Машиностроителей, 11

Cand. Sci. (Eng.), Senior Lecturer of the Chair of Engineering and Vocational Training in Machinery and Metallurgy

Ekaterinburg

mialex@trubprom.comРоссийский государственный профессионально-педагогический университетРоссияRussian State Vocational Pedagogical UniversityRussian Federation202016112020639730734Copyright © Лехов О.С., Михалев А.В., 20202020Лехов 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/1982

Изложены результаты расчета напряженного состояния металла в очаге деформации при внедрении разделяющих буртов калиброванного бойка в стальной непрерывнолитой сляб при получении сортовых заготовок на установке совмещенного процесса непрерывного литья и деформации. Результаты расчета осевых, касательных и эквивалентных напряжений, возникающих в очаге деформации металла при получении трех сортовых заготовок, выполнены в четырех сечениях очага деформации. Показан вид сечения очага деформации и места расположения характерных точек. Напряженное состояние металла в очаге циклической деформации при формировании разделяющими буртами калиброванных бойков из непрерывнолитого сляба трех стальных сортовых заготовок на установке совмещенного процесса непрерывного литья и деформации определено путем решения объемной задачи упругопластичности методом конечных элементов с использованием пакета ANSYS. Результаты расчета осевых, касательных и эквивалентных напряжений по Мизесу в очаге деформации при формировании разделяющими выступами калиброванных бойков из непрерывнолитого сляба трех стальных сортовых заготовок представлены в виде графиков и таблиц по рабочим поверхностям в четырех поперечных сечениях. Определены величины и закономерности распределения осевых, касательных и эквивалентных напряжений по длине и ширине очага деформации при получении трех сортовых заготовок на установке совмещенного процесса непрерывного литья и деформации. Показан характер распределения осевых напряжений по характерным линиям, расположенным по длине очага деформации. Приведены значения наибольших сжимающих и растягивающих осевых напряжений, возникающих в очаге деформации при внедрении разделяющих буртов калиброванных бойков в стальной непрерывнолитой сляб, при получении трех сортовых заготовок на установке совмещенного процесса непрерывного литья и деформации.

Stress state of metal in deformation zone during introduction of the separating collars of the grooved die into continuously casted steel slab was calculated for production of section billets on the unit of combined continuous casting and deformation. Calculation of axial, tangential and equivalent stresses arising in deformation zone of metal was made in four sections of deformation zone and its results are presented in specific points and lines. View of the section of deformation zone and location of specific points are provided. The stress state of metal in zone of cyclic deformation at formation of three steel section billets from continuously cast slab by separating collars of grooved die on the unit of combined continuous casting and deformation was determined by solving extensive problem of elasticity with the finite element method using the ANSYS package. The results of calculation of axial, tangential and equivalent stresses according to Mises in deformation zone are given in form of graphs and tables for working surfaces in four cross sections. The values and regularities of distribution of these stresses along the length and width of deformation zone were determined. The character of axial stresses distribution by characteristic lines located along the length of deformation zone is shown. Values of the highest compressive and tensile axial stresses arising in deformation zone during introduction of separating collars of grooved were obtained for the unit of combined continuous casting and deformation.

установканепрерывное литьесортовая заготовкаслябкалиброванный боекочаг деформацииконечный элементнапряжениеinstallationcontinuous castingbilletslabgrooved diedeformation zonefinal elementstressReferencesЛехов О.С., Михалев А.В. Напряженно-деформированное состояние металла в очаге деформации при получении сортовых заготовок из стали на установке совмещенного процесса непрерывного литья и деформации. Сообщение 1 // Изв. вуз. Черная металлургия. 2020. Т. 63. № 7. С. 548 – 553.Lekhov O.S., Mikhalev A.V. Stress-strain state of metal in deformation zone during production of steel section billets on the unit of combined continuous casting and deformation. Report 1. Izvestiya. Ferrous Metallurgy. 2020, vol. 63, no. 7, pp. 548–553. (In Russ.).Лехов О.С., Михалев А.В. Установка совмещенного процесса непрерывного литья и деформации для производства листов из стали для сварных труб. Теория и расчет. – Екатеринбург: Изд-во УМЦ УПИ, 2017. – 151 с.Lekhov O.S., Mikhalev A.V. Ustanovka sovmeshchennogo protsessa nepreryvnogo lit’ya i deformatsii dlya proizvodstva listov iz stali dlya svarnykh trub. Teoriya i raschet [Unit of Сombined Сontinuous Сasting and Deformation for Production of Steel Sheets for Welded Pipes. Theory and Design]. Ekaterinburg: Izd-vo UMTs UPI, 2017, 151 p. (In Russ.).Лехов О.С., Билалов Д.Х. Технологические возможности установок совмещенных процессов непрерывного литья и деформации для производства металлопродукции // Производство проката. 2016. № 7. С. 24 – 26.Lekhov O.S., Bilalov D.Kh. Technological capabilities of combined continuous casting and deformation units for production of metal products. Proizvodstvo prokata. 2016, no. 7, pp. 24–26. (In Russ.).Пат. № 2658761 РФ. Способ непрерывного литья заготовок и устройство для его осуществления / О.С. Лехов, И.В. Ухлов, А.В. Михалев. 2018. Бюл. № 18.Lekhov O.S., Ukhlov I.V., Mikhalev A.V. Sposob nepreryvnogo lit’ya zagotovok i ustroistvo dlya ego osushchestvleniya [Method for continuous casting of billets and device for its implementation]. Patent RF no. 2658761. Byulleten’ izobretenii. 2018, no. 18. (In Russ.).Мазур Д.Д., Хижняк В.Л. Сопротивление деформации низколегированных сталей // Сталь. 1991. № 8. С. 41 – 43.Mazur D.D., Khizhnyak V.L. Resistance of low-alloyed steels to deformation. Stal’. 1991, no. 8, pp. 41–43. (In Russ.).Хензель А., Шпиттель Т. Расчет энергосиловых параметров в процессах обработки металлов давлением. – М.: Металлургия, 1982. – 360 с.Khenzel’ A., Shpittel’ T. Raschet energosilovykh parametrov v protsessakh obrabotki metallov davleniem [Calculation of Power Parameters in Metal Forming Processes]. Moscow: Metallurgiya, 1982, 360 p. (In Russ.).Fujii H., Ohashi T, Hiromoto T. On the formation of the internal cracks in continuously cast slabs // Transactions of the Iron and Steel Institute of 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. Transactions of the Iron and Steel Institute of Japan. 1978, vol. 18, no. 8, pp. 510–518.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.Takashima Y., Yanagimoto I. Finite element analysis of flange spread behavior in H-beam universal rolling // Wiley in Steel research international. 2011. Vol. 82. P. 1240 – 1247.Takashima Y., Yanagimoto I. Finite element analysis of flange spread behavior in H-beam universal rolling. Wiley in Steel Research International. 2011, vol. 82, pp. 1240–1247.Kobayashi S., Oh S-I, Altan T. Metal forming and finite-element method. – New York: Oxford University Press, 1989. – 377 p.Kobayashi S., Oh S-I, Altan T. Metal forming and finite-element method. New York: Oxford University Press, 1989, 377 p.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 3 rd 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 3 rd Process Technological Conference, Pittsburgh, Pa, 28-31 March 1982. New York, 1982, pp. 264–270.Сегерлинд Л. Применение метода конечных элементов. – М.: Мир, 1979. – 393 с.Segerlind Larry J. Applied finite element analysis. New York etc., 1976. (Russ. ed.: Segerlind L. Primenenie metoda konechnykh elementov. Moscow: Mir, 1979, 393 p.).Норри Д., Фри Ж. Введение в метод конечных элементов. – М.: Мир, 1981. – 304 с.Norrie D. H., de Vries G. An introduction to finite element analysis. Academic Press, New York, 1978. (Russ. ed.: Norrie D., de Vries G. Vvedenie v metod konechnykh elementov. Moscow: Mir, 1981, 304 p.).Галлагер Р. Метод конечных элементов. Основы. – М.: Мир, 1984. – 432 с.Gallagher R.H. Finite Element Analysis: Fundamentals. PrenticeHall, New Jersey, 1975, 420 p. (Russ. ed.: Gallagher R. Metod konechnykh elementov. Osnovy. Moscow: Mir, 1984.).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.).Pervez T., Seibi A., Karrech A. Simulation of solid tubular expansion in well drilling using finite element method // Journal of Petroleum Science and Technology. 2005. Vol. 23. No. 7-8. P. 775 – 794.Pervez T., Seibi A., Karrech A. Simulation of solid tubular expansion in well drilling using finite element method. Journal of Petroleum Science and Technology. 2005, vol. 23, no. 7-8, pp. 775–794.Zienkiewicz O., Taylor R. Finite Element Method: 5 th ed. Vol. 1-3. – Butterworth and Heinemann, 2000. – 659 p.Zienkiewicz O., Taylor R. Finite Element Method: 5 th ed. Vol. 1-3. Butterworth and Heinemann, 2000, 659 p.Park C.Y., Yang D.Y. A study of void crushing in large forgings II. Estimation of bonding efficiency by finite-element analysis // Journal of Materials Processing Technology. 2004. Vol. 157-158. P. 496 – 501.Park C.Y., Yang D.Y. A study of void crushing in large forgings II. Estimation of bonding efficiency by finite-element analysis. Journal of Materials Processing Technology. 2004, vol. 157-158, pp. 496–501.Duan H., Velay X., Sheppard T. Application of finite element method in the hot extrusion of aluminium alloys // Materials Science and Engineering A. 2004. Vol. 369. P. 66 – 75.Duan H., Velay X., Sheppard T. Application of finite element method in the hot extrusion of aluminium alloys. Materials Science and Engineering A. 2004, vol. 369, pp. 66–75.ANSYS. Structural Analysis Guide. Rel. 15.0.ANSYS. Structural Analysis Guide. Rel. 15.0.

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