Исследовательский центр ТМК (Москва, Россия)

Д. В. Михалкин, заведующий лабораторией винтовой прокатки, dmitriy.mikhalkin@tmk-group.com
Е. В. Алютина, младший научный сотрудник лаборатории винтовой прокатки, ekaterina.alyutina@tmk-group.com
А. А. Корсаков, начальник отдела бесшовных труб, канд. техн. наук, andrey.korsakov@tmk-group.com
Д. А. Балакин, младший научный сотрудник лаборатории винтовой прокатки, BalakinDA@tmk-group.com

Статья посвящена обсуждению актуальной задачи повышения стойкости оправок прошивных станов, которые являются критически важным элементом процесса винтовой прокатки. Основное внимание уделено малоизученному аспекту – влиянию калибровки оправки на ее износ и ресурс работы. Проанализированы различные типы калибровок и видов рабочих поверхностей оправок (сферические выпуклые/вогнутые, конические, со специальной профилировкой). Ключевая идея исследования – сопоставить характер и величину износа оправки с распределением частных степеней деформации (ЧСД) заготовки-гильзы по очагу прошивного стана и оценить их влияние на стойкость. Авторы разделили очаг деформации на два участка (прокатки сплошной заготовки и раскатки на оправке) и провели расчеты ЧСД. Результаты показали, что максимальный износ оправки соответствует максимальным значениям ЧСД, а использование оправки со специальной профилировкой рабочей поверхности позволяет снизить максимальное значение ЧСД и сместить его в сторону более массивного и устойчивого к износу калибрующего участка оправки. Таким образом, показано, что изменение калибровки рабочей поверхности оправки – наиболее управляемый параметр для оптимизации процесса прошивки. На примере четырех вариантов оправок (классической, с уменьшенным диаметром носка, с конической и специальной калибровкой рабочей поверхности) продемонстрировано влияние профиля на распределение ЧСД. Сделан вывод, что стойкость оправки повышается при снижении максимального значения ЧСД, расширении области их распределения и смещении пика деформации к массивной части оправки. Для подтверждения выявленных зависимостей запланировано продолжение исследований в части компьютерного моделирования и промышленных испытаний.

1. Пат. 2423194 РФ. Водоохлаждаемая оправка и стержень прошивного стана / Вавилкин Н. М., Бодров Д. В. ; заявл. 23.09.2009 ; опубл. 27.09.2011.
2. Пат. 2649598 РФ. Водоохлаждаемая оправка прошивного стана / Топоров В. А., Пьянков Б. Г. и др. ; заявл. 25.04.2017 ; опубл. 04.04.2018.
3. Данилов Ф. А., Глейберг А. З., Балакин В. Г. Горячая прокатка труб. 2–е изд., перераб. и доп. – М. : Изд-во лит-ры по черной и цветной металлургии, 1962. – 592 с.
4. Емельяненко П. Т. Теория косой и пилигримовой прокатки. – М. : Государственное научно-техническое издательство литературы по черной и цветной металлургии, 1949. – 491 с.
5. Герасимов Ю. Л., Авдеев С. В., Бобарикин Ю. Л. Совершенствование калибровки оправки диаметром 120 мм для прошивки заготовок в двухвалковом стане поперечно-винтовой прокатки // Металлург. 2015. № 9. С. 62–65.
6. Шапиро И. А., Хавкин Г. О., Бродский В. М. Повышение эффективности использования оправок прошивных станов // Сталь. 2009. № 9. С. 75–76.
7. Панов Е. И. Особенности прошивки гильз из заэвтектических силуминов на универсальном стане ПВП 20-60 // Металлург. 2006. № 2. С. 65–71.
8. Серин К., Пехле Х. Й. Повышенная стойкость инструмента горячей обработки при производстве бесшовных труб // Черные металлы. 2015. № 3. С. 59–67.
9. Чучвага А. П. Фискин Б. М. и др. Повышение стойкости оправок стана пресс–валковой прошивки на ТПА 159-426 // Сталь. 2000. № 2. С. 51–54.
10. Пумпянский Д. А., Пышминцев И. Ю., Выдрин А. В., Кузнецов В. И., Красиков А. В. Основы металловедения и технологии производства труб из коррозионно-стойких сталей : монография. – Москва : Металлургиздат, 2023. – 682 с.
11. Богатов А. А., Павлов Д. А., Нухов Д. Ш. Винтовая прокатка непрерывнолитых заготовок из конструкционных марок стали : учеб. пособие. – Екатеринбург : Изд–во Урал. ун–та, 2017. – 164 с.
12. Пат. 188305 РФ. Оправка косовалкового прошивного стана / Трутнев Н. В., Буняшин М. В., Ульянов А. Г., Никляев А. В., Благовещенский С. И. и др.; заявл. 02.10.2018 ; опубл. 05.04.2019.
13. Пат. 2496590 РФ. Технологический инструмент косовалкового прошивного стана / Пышминцев И. Ю., Ананян В. В., Лоханов Д. В., Никляев А. В., Благовещенский С. И. и др. ; заявл. 06.07.2012 ; опубл. 27.10.2013.
14. Пат. 2560482 РФ. Оправка стана винтовой прокатки / Топоров В. А., Толмачев В. С. и др. ; заявл. 28.02.2014 ; опубл. 20.08.2015.
15. Пат. 2372159 РФ. Оправка прошивного стана / Толмачев В. С., Дегай А. С. и др. ; заявл. 30.04.2008 ; опубл. 10.11.2009.
16. Пат. 2807155 РФ. Оправка стана винтовой прокатки для прошивки заготовок из легированных, высокохромистых и нержавеющих марок стали/ Трутнев Н. В., Тумашев С. В., Красиков А. В. и др. ; заявл. 30.05.2022; опубл. 09.11.2023.
17. Пат. 2378063 РФ. Оправка косовалкового прошивного стана / Пышминцев И. Ю., Курятников А. В. и др. ; заявл. 24.03.2009 ; опубл. 10.01.2010.
18. Корсаков А. А., Михалкин Д. В., Красиков А. В. и др. Исследование износостойкости оправок при прошивке заготовок из стали 20Х13 // Прокатное производство. Приложение к журналу Технология металлов. 2023. № 21. С. 3–10.
19. Красиков А. В., Корсаков А. А. Увеличение износостойкости прошивных оправок при производстве бесшовных труб из нержавеющих марок стали на ТПА с непрерывным станом // Труды XXIV Международной научно-практической конференции «Трубы-2021». Сборник докладов / под ред. И. Ю. Пышминцева. – Челябинск : АО «РусНИТИ», 2021. Часть II. – С. 19–22.
20. Чекмарев А. П., Ваткин Я. Л., Ханин М. И. и др. Прошивка в косовалковых станах. – М. : Металлургия, 1967. – 241 с.
21. Выдрин А. В., Король А. В., Корсаков А. А. и др. Экспериментальное исследование влияния формы оправок прошивного стана на их износостойкость // Труды XXI Международной научно–практической конференции «Трубы-2014». Сборник докладов. – Челябинск : АО «РусНИТИ», 2014. Часть II. – С. 156–159.