Винтовая прошивка: исследование деформационного разогрева

Процесс винтовой прошивки применяется на трубопрокатных агрегатах для прошивки сплошных заготовок в гильзу, которая в дальнейшем подвергается раскатке и горячей отделке с целью получения горячекатаных труб. На современных прошивных станах применяют бочковидные, чашевидные и грибовидные валки [1-4]. Температура нагрева заготовки перед процессом прошивки зависит от марки стали, а также от деформационного разогрева металла заготовки в процессе прокатки [4]. Известно, что при чрезмерном нагреве заготовки возможно возникновение пережога металла, что приводит к резкому снижению пластичности металла и появлению дефектов на поверхности гильз в процессе прошивки.

В этой связи актуальной задачей является исследование деформационного разогрева металла заготовки при винтовой прошивке на станах с различными типами валков. Настоящий материал посвящен исследованию температуры заготовки в процессе винтовой прошивки заготовки при использовании бочковидных, чашевидных и грибовидных валков. Исследование выполнено с использованием российской программы QForm 10.2.4.

Условия задачи

• Диаметр заготовки составлял 150 мм.
• Материал заготовки – сталь 30ХГСА.
• Исходная температура заготовки составляла 1200 С°.
• Для всех моделей диаметр бочки валков принимался равным 910 мм, длина бочки – 630 мм.
• Диаметр и длина оправки составляли соответственно 110 мм и 260 мм.
• Диаметр и толщина стенки гильзы соответственно принимались равными 160,8 мм и 22 мм.
• Во всех задачах углы подачи были равны 12º.
• Для процессов прошивки с использованием грибовидных и чашевидных валков угол раскатки составлял 16,5º.

Поиск деформационного разогрева

На рис. 1 представлены 3D-модели с бочковидными (а), чашевидными (б) и грибовидными (в) валками. В ходе компьютерного моделирования производилось измерение максимальной температуры заготовки в процессе прошивки.

Рис. 1, а) 3D-модель с бочковидными валками

Рис.1, б) 3D-модель с чашевидными валками

Рис.1, в) 3D-модель с грибовидными валками

На рис. 2 представлена диаграмма, показывающая значения максимальной температуры заготовки при прошивке с использованием бочковидных, чашевидных и грибовидных валков. Из рис. 1 видно, что при использовании бочковидных валков наблюдается наибольший разогрев заготовки (Тmax = 1247 С°), на чашевидных валках получен промежуточный вариант (Тmax = 1237 С°), а наименьший разогрев имеет место при использовании грибовидных валков (Тmax = 1229 С°).

Рис. 2. Значения максимальной температуры заготовки при прошивке с использованием бочковидных, чашевидных и грибовидных валков

Вывод

На основании выполненных исследований можно сделать вывод о том, что для выбранных настроек и калибровки инструмента наибольший деформационный разогрев заготовки происходит при прокатке в бочковидных валках. На чашевидных валках получен промежуточный вариант, а наименьший разогрев имеет место при использовании грибовидных валков.

Список литературы

1. Тетерин П.К. Теория поперечной и винтовой прокатки. Изд. 2-е, перераб. и доп. – М. : Металлургия, 1983. – 270 с.
2. Данилов Ф.А. Горячая прокатка и прессование труб / А.Ф. Данилов, А.З. Глейберг, В.Г. Балакин. - Москва: Металлургия, 1972.
3. Данченко В.Н. Технология трубного произвосдтва: Учебник для вузов / В.Н. Данченко, А.П. Коликов, Б.А. Романцев, С.В. Самсуев. - Москва: Интермет Инжиниринг, 2002.
4. Романцев Б.А. Трубное производство: Учебник для вузов / Б.А. Романцев, А.В. Гончарук, Н.М. Вавилкин, С.В. Самсуев. – 2-е изд., испр. и доп. Москва: Изд. Дом МИСиС, 2011.