Модернизация технологии винтовой прокатки в многовалковом стане

Анализ процесса винтовой прокатки показал, что изменение осевой скорости валка по длине калибра косовалкового стана не соответствует требуемому характеру изменения скорости деформируемой заготовки. Процесс протекает при интенсивном осевом сжатии, в результате чего значительная часть обжимаемого в контактной зоне металла вытесняется в межвалковую зону. Показано, что от величины угла наклона образующей рассматриваемого участка валка к оси прокатки зависит направление осевой силы в соответствующей зоне прокатного калибра. Предложена модернизация технологии винтовой прокатки, позволяющая осуществить деформацию заготовки под воздействием внутриочагового осевого растяжения. Поставленная задача осуществляется путем применения калибровки валков, при которой в начале расположен гребневой участок валка, на котором осевая сила направлена против направления прокатки, а за ним – тянущий, на котором направление осевой силы совпадает с направлением прокатки. Такая схема действия осевых сил в зоне интенсивного обжатия заготовки создает наиболее благоприятные условия для течения металла в осевом направлении. Предложено техническое решение для осуществления стадии захвата заготовки валками, приведено описание указанной стадии и стационарной фазы процесса. Осуществленное в результате модернизации кардинальное изменение условия деформации заготовки позволяет снизить силовую нагрузку на рабочие валки, повысить их работоспособность и уменьшить энергетические затраты при прокатке. Это обеспечит прокатку сплошной заготовки в обжимном стане с большей вытяжкой, создаст предпосылки для расширения размерного и марочного сортамента при получении прутков в станах радиально-сдвиговой прокатки, а при производстве труб в прокатных линиях со станом Ассела диапазон готовой продукции может быть существенно расширен за счет изготовления тонкостенных, высокоточных труб.

1. Ротенберг Ж.Я. Скорость подачи валка стана винтовой прокатки. Реферат рукописи // Библиографический указатель ВИНИТИ «Депонированные научные работы». 1988. № 10. С. 187.

2. Bellman M., Kümmerling R. Optimierung des Spreizwinkels von Lochschrägwalzwerken für die Herstellung nahtloser Rohre // Stahl und Eisen. 1993. Vol. 113. No. 9. P. 111–117.

3. Алещенко А.С., Будников А.С., Харитонов Е.А. Исследование формоизменения металла в процессе редуцирования труб на трехвалковом стане // Известия вузов. Черная металлургия. 2019. Т. 62. № 10. С. 756–762. https://doi.org/10.17073/0368-0797-2019-10-756-762

4. Романцев Б.А., Харитонов Е.А., Будников А.С., Ле В.Ч., Чан Б.Х. Исследование процесса винтовой раскатки труб в четырехвалковом стане // Известия вузов. Черная металлургия: 2019. Т. 62. № 9. С. 686–690. https://doi.org/10.17073/0368-0797-2019-9-686-690

5. Скрипаленко М.М., Чан Б.Х., Романцев Б.А., Галкин С.П., Самусев С.В. Исследование особенностей напряженно-деформированного состояния заготовок при разных схемах винтовой прокатки с помощью компьютерного моделирования // Сталь. 2019. № 2. С. 35–39.

6. Зиновьев А.В., Кошмин А.Н., Часников А.Я. Влияние параметров процесса непрерывного прессования на формирование микроструктуры и механические свойства прутков круглого сечения из сплава М1 // Металлург. 2019. № 4. С. 94–98.

7. Фомин А.В., Алещенко А.С., Масленников И.М., Галкин С.П., Никулин А.Н. Структурно-аналитическая оценка интенсивности деформации и ее составляющих в процессе винтовой прошивки заготовки при различных углах подачи // Металлург. 2019. № 5. С. 48–54.

8. Patent DE 102010047868. MPK B21B 19/04. Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen eines Hohlblocks aus einem Block / Pehle H.J., Krahn M.V., Horst Ch.A. Опубликовано 07.10.2010.

9. Ротенберг Ж.Я., Осадчий В.Я., Нодев Э.О., Урин Ю.Л. Аналитическая модель процесса винтовой прошивки // Совершенствование процессов обработки металлов давлением: Межвузовский сборник научных трудов ВЗМИ. Москва: 1982. С. 78–92.

10. Shurkin P.K., Akopyan T.K., Galkin S.P., Aleshchenko A.S. Effect of radial shear rolling on the structure and mechanical properties of a new-generation high-strength aluminum alloy based on the Al – Zn – Mg – Ni – Fe system // Metal Science and Heat Treatment. 2019. Vol. 60. No. 11–12. P. 764–769. http://doi.org/10.1007/s11041-019-00353-x

11. Akopyan T.K., Gamin Y.V., Galkin S.P., Prosviryakov A.S., Aleshchenko A.S., Noshin M.A., Koshmin A.N., Fomin A.V. Radial-shear rolling of high-strength aluminum alloys: Finite element simulation and analysis of microstructure and mechanical properties // Materials Science and Engineering A. 2020. Vol. 786. Article 139424. https://doi.org/10.1016/j.msea.2020.139424

12. Карпов Б.В., Скрипаленко М.М., Галкин С.П., Скрипаленко М.Н., Самусев С.В., Чан Б.Х., Павлов С.А. Исследование нестационарных стадий радиально-сдвиговой прокатки заготовок с профилированными торцами // Металлург. 2017. № 4. С. 18–24.

13. Goncharuk A.V., Fadeev V.A., Kadach M.V. Seamless pipes manufacturing process improvement using mandreling // Solid State Phenomena. 2021. Vol. 316. P. 402–407.

14. Naizabekov A., Arbuz A., Lezhnev S., Panin E. Study of technology for ultrafine-grained materials for usage as materials in nuclear power // New Trends in Production Engineering. 2019. Vol. 2. No. 2. P. 114–125.

15. Лежнев С.Н., Найзабеков А.Б., Панин Е.А., Волокитина И.Е., Арбуз А.С. Получение градиентной микроструктуры в нержавеющей аустенитной стали при радиально-сдвиговой прокатке // Металлург. 2020. №11. С. 46–54.

16. Wang F.-J., Shuang Y.-H., Hu J.-H., Wang Q.-H., Sun J.-C. Explorative study of tandem skew rolling process for producing seamless steel tubes // Journal of Materials Processing Technology. 2014. Vol. 214. No. 8. P. 1597–1604. https://doi.org/10.1016/j.jmatprotec.2014.03.002

17. Mashekov S., Nurtazaev E., Mashekova A., Abishkenov M. Extruding aluminum bars on a new structure radial shear mill // Metalurgija. 2021. Vol. 60. No. 3–4. P. 427–430.

18. Mashekov S.A., Absadykov B.N., Mashekova A.S. Investigation of the kinematics of rolling ribs and pipes on a continuous radialshifting mill of a new construction // News of the National Academy of Sciences of the Republic of Kazakhstan, Series of Geology and Technical Sciences. 2018. Vol. 3. No. 430. P. 98–109.

19. Pater Z., Tomczak J., Bulzak T. Numerical analysis of the skew rolling process for main shafts // Metalurgija. 2015. Vol. 54. No. 4. P. 627–630.

20. Patent DE 10107567. МПК B21B19/06. Verfahren zum Kaltwalzen von nahtlosen Kupferrohren / Roller E. Опубликовано 29.08.2002.

21. Lü C.Q., Guo D., Gao H.F., Yang Z.L., Ju Y.H. Effect of helical deformation on fatigue life of torsion shaft by rolling // Suxing Gongcheng Xuebao Journal of Plasticity Engineering. 2019. Vol. 26. No. 2. P. 177–184. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2019.02.023

22. Cao Q., Hua L., Qian D. Finite element analysis of deformation characteristics in cold helical rolling of bearing steel-balls // Journal of Central South University. 2015. Vol. 22. No. 4. P. 1175–1183. https://doi.org/10.1007/s11771-015-2631-6

23. Шевакин Ю.Ф., Глейберг А.З. Производство труб. Москва: Металлургия, 1968. 440 с.

24. Тетерин П.К. Теория поперечно-винтовой прокатки. Москва: Металлургия, 1971. 368 с.

25. Patent DE 102012007379. MPK B 21 B 27/037. Verfahren zum Schrägwalzen von zylindrischen Erzeugnissen / Rotenberg Zh. Опубликовано 29.12.2016.