ОАО «Исследовательский центр ТМК», Москва, Россия

И. К. Фарукшин, младший научный сотрудник лаборатории моделирования технологических процессов, эл. почта: ilya.farukshin@tmk-group.com

Д. А. Ахмеров, заместитель заведующего лабораторией моделирования технологических процессов, эл. почта: akhmerovda@tmk-group.com

Южно-Уральский государственный университет (национальный исследовательский университет), Челябинск, Россия
А. В. Выдрин, заведующий кафедрой процессов и машин обработки металлов давлением, докт. техн. наук, профессор, эл. почта: vydrinav@susu.ru
Б. А. Чаплыгин, профессор кафедры процессов и машин обработки металлов давлением, докт. техн. наук, эл. почта: chaplyginba@susu.ru

Обоснована актуальность проведения исследований, направленных на оптимизацию формы калибра при непрерывной безоправочной прокатке труб, что представляет собой важную задачу повышения качества трубной продукции. Особое внимание уделено проблеме рационального выбора геометрической конфигурации калибра с целью снижения как продольной, так и поперечной разнотолщинности стенки трубы. Для количественной оценки качества проката предложен обобщенный критерий оптимизации, основанный на совместном учете уровней продольной и поперечной разностенности. В рамках исследования разработана система ограничений на управляющие параметры процесса, в качестве которых выбраны эксцентриситет и угол выпуска калибра, при фиксированном межвалковом зазоре. Оптимизация выполнена с использованием компьютерного моделирования в программном комплексе QForm. Последовательный поиск оптимальных значений параметров проведен градиентным методом на основе полного факторного эксперимента. Полученные результаты показали, что предложенная оптимальная калибровка валков обеспечивает снижение обобщенного показателя разнотолщинности на 10 % по сравнению с действующей промышленной формой калибра, а также способствует более равномерному распределению толщины стенки как по длине раската, так и по окружности поперечного сечения трубы. Таким образом, применение разработанного подхода позволяет повысить стабильность технологического процесса и улучшить качество готовой продукции без проведения промышленных экспериментов. Результаты могут быть непосредственно использованы при разработке новых систем калибров для непрерывных безоправочных прокатных станов.

1. Коликов А. П., Романцев Б. А., Алещенко А. С. Обработка металлов давлением. Теория процессов трубного производства : учебник. — Москва : МИСИС, 2019. — 502 с.
2. Смирнов В. К., Шилов В. А., Игнатович Ю. В. Калибровка прокатных валков : учебное пособие. — М. : Теплотехник, 2008. — 490 с.
3. Шкуратов Е. А. Оптимизация процесса непрерывной раскатки гильз с целью повышения точности горячекатаных бесшовных труб : дис. … канд. техн. наук. — Ч., 2017. — 166 c.
4. Ериклинцев В. В., Блинов Ю. И., Фридман Д. С., Грабарник Л. М. Теория редуцирования труб: Новые исследования процесса. — Свердловск : Сред.-Урал. кн. изд-во, 1970. — 230 с.
5. Kvitka N., Koriaka N. Roll calibers for plugless rolling of pipes // ITAtube. 2020. Vol. 1. 24. — URL: Nataliia_Kvitka_Roll_calibers_for_plugless_rolling_of_pipes_0120.pdf (дата обращения: 03.02.2026)
6. Гуляев Г. И. Влияние формы калибров непрерывных безоправочных станов на качество труб : автореф. дис. … канд. техн. наук. — Днепропетровск, 1955. — 16 с.
7. Phaniraj M. P., Behera B. B., Lahiri A. K. Thermo-mechanical modeling of two phase rolling and microstructure evolution in the hot strip mill. Part-I. Prediction of rolling loads and finish rolling temperature // J. Mater. Process Technol. 2005. Vol. 170. P. 323–335.
8. Ахмеров Д. А., Выдрин А. В., Фарукшин И. К. и др. Исследование процесса формирования геометрических параметров бесшовных труб: анализ кинематико-силового взаимодействия на извлекательно-калибровочном стане // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Металлургия. 2025. Т. 25, № 1. С. 37–43.
9. Дукмасов В. Г., Выдрин А. В. Математические модели и процессы прокатки профилей высокого качества. — Челябинск : Изд-во ЮУрГУ, 2002. — 214 с.
10. Беклемишев Д. В. Курс аналитической геометрии и линейной алгебры : учебник. — Санкт-Петербург : Лань, 2020. — 448 с.
11. Матвеев Ю. М., Ваткин Я. Л. Калибровка инструмента трубопрокатных станов. — Москва : Металлургия, 1970. — 480 с.
12. Александрова О. В., Мацеевич Т. А., Кирьянова Л. В. и др. Статистические методы решения технологических задач : учебное пособие. — Москва : МГСУ, 2015. — 160 с.
13. Белова И. М., Манаенкова Т. А., Кессельман В. М. Теория поля. Математически анализ : учебно-методическое пособие. — М. : МИРЭА — Российский технологический университет, 2020. — 68 с.