Гипотеза о характере искажения формы поперечного сечения ручья калибра в станах при безэмульсионной прокатке труб

Представлены результаты по развитию метода расчета тепловыделений в ходе пластической деформации в ее мгновенном очаге при холодной прокатке труб (ХПТ), которые влияют на искажение формы деформирующего инструмента в станах ХПТ и изменение физических характеристик деформируемого металла труб. Определено, что уменьшение глубины поперечного сечения ручья калибра стана ХПТ из-за термических искажений (теплового эффекта), вызванных пластической деформацией трубы в мгновенном очаге деформации, прямо пропорционально расстоянию рассматриваемого продольного сечения ручья калибра до края бочки калибра. Выявлено, что сечения, лежащие ближе к бочке ручья, получают меньшие термические искажения. Предложен метод компенсации термических искажений в ходе расчета калибровки ручья калибра. Эксперименты по нанесению рисок на поверхности бочки валка рядом с выпуском калибра показали, что максимальное их истирание происходит непосредственно вблизи выпусков. Это указывает на локальный характер теплового расширения. Приведены зависимости, позволяющие определить величину изменения геометрических параметров инструмента как функцию температуры нагрева. Указанные зависимости были протестированы экспериментально и положены в основу развития метода расчета параметров поперечного ручья калибра стана ХПТ с учетом термического локального расширения в районе мгновенного очага деформации. Предложенный закон позволяет учесть влияние особенностей процесса ХПТ на изменение геометрических параметров поперечного сечения проходного паза в стане холодной прокатки труб и рабочих параметров ведения процесса.

1. Balakin V.F., Pilipenko S.V. Influence of the parameters of the process of the cold pilger tube rolling on the Q-factor distribution along the cone of deformation. ITAtube Journal. 2016. No. 1. С. 94—97.

2. Abe H., Furugen M. Method of evaluating workability in cold pilgering. J. Mater. Proces. Technol. 2012. Vol. 212. No. 8. P. 1687—1693.

3. Пилипенко С.В. Исследование влияния параметров процесса ХПТ на распределение Q-фактора вдоль конуса деформации. В сб.: Инновационные технологии в машиностроении: Матер. науч.-техн. конф. с междунар. участием (г. Новополоцк, 19—20 апр. 2018 г.). Новополоцк: Полоцкий гос. ун-т, 2018. С. 247—251. Pilipenko S.V. Investigation of the influence of the parameters of the HPT process on the distribution of the Q-factor along the deformation cone. In: Innovative technologies in mechanical engineering: Mater. Sci. Tech. Conf. (Novopolotsk, April 19—20, 2018). Novopolotsk: Polotsk State University, 2018. P. 247—251 (In Russ.).

4. Abe H., Furugen M. Method of evaluating workability in cold pilgering of zirconium alloy tube. Mater. Trans. 2010. Vol. 51. No. 7. P. 1200—1205.

5. Ажажа В.М., Вахрушева В.С., Дергач Т.А., Ковтун К.В., Малыхин Д.Г., Петельгузов И.А., Соколенко В.И. Технология изготовления изделий из циркониевых сплавов для атомной энергетики и некоторые свойства сплавов циркония: Обзор. Харьков: ННЦ ХФТИ, 1999. Azhazha V.M., Vakhrusheva V.S., Dergach T.A., Kovtun K.V., Malykhin D.G., Petel’guzov I.A., Sokolenko V.I. Manufacturing technology of products from zirconium alloys for atomic energy and some properties of zirconium alloys: Overview. Kharkiv: NSC KhIFT, 1999 (In Russ.).

6. Boriskin O.I., Larin S.N., Yamnikov A.S., Nuzhdin G.A., Blagoveshchenskiy D.I. Thin-walled steel billets production quality management. J. Chem. Technol. Metal. 2019. No. 6. P. 1305—1311.

7. Grigorenko V.U., Pilipenko S.V. Variation in wall thickness of cold-rolled pipe. Steel Trans. 2008. No. 9. P. 775—776.

8. Matveyev I.A., Yamnikov A.S., Yamnikova O.A. Accuracy of turning of the base surfaces of pipe-type thin-walled body parts. J. Modern Technol. 2016. No. 6. P. 56—62.

9. Yamnikov A.S., Boriskin O.I., Yamnikova O.A., Matveyev I.A. Technological inheritance of the properties of the initial billet in the accuracy parameters of extended axisymmetric parts. Chernye Metally (Ferrous Metals). 2017. No. 12. Р. 50—56.

10. Пилипенко С.В., Дудан А.В. Развитие метода расчета тепловыделений от пластической деформации при холодной пильгерной прокатке труб из титановых сплавов. Вестник Полоцкого гос. ун-та. Сер. B. Промышленность. Прикладные науки. 2018. No. 3. С. 13—17. Pilipenko S.V., Dudan A.V. Development of a method for calculating heat from plastic deformation during cold pilger rolling of pipes from titanium alloys. Vestnik Polotskogo gosudarstvennogo universiteta. Seriya B. Promyshlennost’. Prikladnye nauki. 2018. No. 3. P. 13—17 (In Russ.).

11. Пилипенко С.В. Об учете величины термического эффекта при расчете параметров процесса ХПТ. В сб.: Стратегия качества в промышленности и образовании. Варна: ТУ-Варна, 2015. No. 1. С. 95—99. Pilipenko S.V. On taking into account the magnitude of the thermal effect when calculating the parameters of the CPR process. In: Quality strategy in industry and education. Varna: TU-Varna, 2015. No. 1. P. 95—99 (In Russ.).

12. Григоренко В.У., Пилипенко С.В., Головченко А.П. Розвиток методу розрахунку параметрів процесу холодної пільгерної прокатки труб і калібровки інструмента. Днепропетровск: Пороги, 2015. Grigorenko V.V., Pilipenko S.V., Golovchenko A.P. Development of a method for calculating the parameters of the process of cold pilger tube rolling and tool calibration. Dnepropetrovsk: Porogi, 2015 (In Ukr.).

13. Пилипенко С.В., Григоренко В.У. Об изменении геометрических размеров поперечного сечения ручья калибров станов ХПТ под влиянием теплового расширения. Системные технологии. 2015. No. 5. С. 146—150. Pilipenko S.V., Grigorenko V.U. On the change in the geometric dimensions of the cross-section of calibers of HPT mills under the influence of thermal expansion. Systemnye Technologii. 2015. No. 5. P. 146—150 (In Russ.).

14. Frolov I., Schaper M., Grydin O., Andreiev V., Tereschenko A. Propagation of surface defects at cold pilger rolling of tubes and pipes. Metallurgical and Mining Industry. 2018. No. 9. P. 72—79.

15. Данченко В.Н., Фролов Я.В., Фролов В.Ф. Холодная пильгерная прокатка труб. Днепропетровск: Пороги, 2005. Danchenko V.N., Frolov Ya.V., Frolov V.F. Cold pilger tube rolling. Dnepropetrovsk: Porogi, 2005 (In Russ.).

16. Шевакин Ю.Ф. Калибровка и усилия при холодной прокатке труб М: Металлургиздат, 1963. Shevakin Yu.F. Calibration and effort during cold rolling of pipes. Moscow: Metallurgizdat, 1963 (In Russ.).

17. Mazur V. Lubrication in cold rolling and drawing of pipe. Steel Trans. 2018. No. 48. P. 663—671.

18. Петраков Ю.В., Пасичник В.А. Система автоматизированной подготовки производства для изготовления оснастки станов холодной прокатки труб. В сб.: Прогрессивные технологии и системы машиностроения. Донецк: ДонНТУ, 2007. No. 33. С. 189—200. Petrakov Yu.V., Pasichnik V.A. Automated pre-production system for the manufacture of tooling for cold pipe rolling mills. In: Progressivnye tekhnologii i sistemy mashinostroeniya. Donetsk: DonNTU, 2007. No. 33. P. 189— 200 (In Russ.).

19. Петраков Ю.В., Панькив К.М. Формирование геометрических моделей ручья калибров станов холодной прокатки труб. Вестник Нац. техн. ун-та Украины «Киевский политехнический институт». Сер. Машиностроение. 2009. No. 57. С. 63—70. Petrakov Yu.V., Pankiv K.M. The formation of geometric models of the stream of calibers of cold rolling mills. In: Vestnik Natsional’nogo tekhnicheskogo universiteta Ukrainy «Kievskii politekhnicheskii institut». Seriya Mashinostroenie. 2009. No. 57. P. 63—70 (In Russ.).

20. Курмачев Ю.Ф. Профиль холостой зоны калибра станов холодной прокатки труб. Вестник МГТУ им. Г.И. Носова. 2016. No. 4. C. 61—65. Kurmachev Yu.F. The profile of the non-working zone of the caliber of cold pipe rolling mills. Vestnik MGTU im. G.I. Nosova. 2016. No. 4. P. 61—65 (In Russ.).

21. Krishna Aditya Y.V. Complexity of pilgering in nuclear applications. J. Eng. Res. Appl. 2014. Vol. 4. No. 11. P. 41—46.

22. Григоренко В.У., Нагний А.С. Экспериментальное исследование деформации при холодной пильгерной прокатке труб. Системные технологии. 2007. No. 2. С. 41—43. Grigorenko V.U., Nagny A.S. An experimental study of deformation during cold pilger tube rolling. Systemnye Technologii. 2007. No. 2. P. 41—43 (In Russ.).