АО «Северский трубный завод», Полевской, Россия

О. А. Панасенко, начальник трубопрокатной лаборатории научно-исследовательского центра, эл. почта: PanasenkoOA@stw.ru

Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б. Н. Ельцина, Екатеринбург, Россия
А. О. Халезов, аспирант кафедры обработки металлов давлением (ОМД), эл. почта: alekssanja633@mail.ru
Д. Ш. Нухов, доцент кафедры ОМД, канд. техн. наук, эл. почта: d.s.nukhov@urfu.ru
Г. А. Орлов, профессор кафедры ОМД, докт. техн. наук, эл. почта: g.a.orlov@urfu.ru

Значительное влияние на стабильность ведения процесса винтовой прошивки заготовки оказывает состояние рабочей поверхности оправки прошивного стана. Износ оправки является причиной появления на внутренней поверхности гильзы различного рода поверхностных дефектов, которые при последующих операциях не только не устраняются, а еще больше деградируют и приводят к отбраковке готовых труб. Существенно повысить износостойкость оправок можно применением систем водоохлаждения. Для этого внутреннюю поверхность оправки растачивают для подачи в нее охлаждающей жидкости. Недостатком известных конструкций водоохлаждаемых оправок является попадание охлаждающей среды на внутреннюю поверхность гильзы, что при прошивке некоторых легированных марок сталей является недопустимым и вызывает образование дефектов на внутренней поверхности труб. Технической задачей, поставленной специалистами ОА «Северный трубный завод», являлось повышение износостойкости оправок, снижение их растрескивания за счет охлаждения оправки на посадочном конусе и повышение качества внутренней поверхности труб. Разработана конструкция внутренней полости оправки, которая по форме близка к профилю наружной поверхности оправки прошивного стана и обеспечивает равномерное течение охлаждающей жидкости вдоль внутренней расточки оправки. Также изменили профиль наконечника оправки с целью более интенсивного охлаждения внутренней поверхности оправки. Для оценки эффективности работы системы внутреннего охлаждения усовершенствованных оправок провели численное моделирование в программном комплексе SolidWorks. При ходе испытаний опытных оправок диаметром 272 мм новой конструкции получили, что износ первой оправки наступил после 980 прошитых гильз, а второй оправки, которая эксплуатировалась при производстве труб из стали марки 09Г2С, — после 876.

1. Потапов И. Н. Теория трубного производства. — М. : Металлургия, 1991. — 424 с.
2. Данилов Ф. А. Горячая прокатка и прессование труб. — М. : Металлургия, 1972. — 591 с.
3. Тетерин П. К. Теория поперечной и винтовой прокатки. — М. : Металлургия, 1983. — 270 с.
4. Осадчий В. Я. Производство и качество стальных труб : учебное пособие для вузов. — М. : Издательство МГУПИ, 2012. — 370 с.
5. Liu H., Li Q., Gui H., Li Sh. et al. Technology optimization analysis of threeroll rotary piercing process for seamless steel pipe // Journal of the Minerals Metals & Materials Society. 2024. Vol. 76. P. 3465–3475.
6. Yang Sh., Liu H., Wang D., Wang G. et al. Analysis of the varying thickness rolling process based on the principle of pre-displacement // Metals. 2023. Vol. 13, Iss. 11. 1799.
7. Богатов А. А. Винтовая прокатка непрерывно-литых заготовок из конструкционных марок стали : учебное пособие. — Екатеринбург : Издательство УрФУ, 2017. — 164 с.
8. Lezhnev S., Naizabekov A., Tolkushkin A., Panin E. et al. Choosing the design of a radial-shear rolling mill for obtaining a screw profile // Modelling. 2024. Vol. 5. P. 1101–1115.
9. Pater Z., Tomczak J., Bulzak T., Wójcik Ł. et al. Prediction of ductile fracture in skew rolling processes // Int. J. Mach. Tools Manuf. 2021. Vol. 163. 103706.
10. Выдрин А. В., Нерозников В. Л., Звонарев Д. Ю., Трубников К. В. Анализ влияния настроечных параметров прошивного стана на изменение диаметра и толщины стенки гильзы // Вестник ЮУрГУ. Серия «Металлургия». 2022. Т. 22. № 1. С. 42–52. DOI: 10.14529/met220105
11. Звонарев Д. Ю., Нерозников В. Л., Выдрин А. В. Определение настроек прошивного стана с помощью цифровых технологий // Черные металлы. 2019. № 9. С. 24–30.
12. Романцев Б. А., Матыко О. К. Повышение износостойкости оправок прошивного стана // Известия вузов. Черная металлургия. 2008. № 11. С. 16–20.
13. Алещенко А. С., Лакиза В. А., Романцев Б. А., Король А. В. Исследование стойкости оправок при прошивке заготовок из стали 20х13 на стане винтовой прокатки МИСиС-130Д // Черные металлы. 2023. № 12. С. 70–74.
14. Аргунов Д. А., Громов В. А., Гайнанов В. Р. Исследование и промышленное опробование способов повышения стойкости оправок прошивного стана на Первоуральском новотрубном заводе // Черные металлы. 2024. № 4. С. 42–45.
15. Гамин Ю. В., Скрипаленко М. М., Романцев Б. А., Кадач М. В. Прогнозирование разрушения заготовок при прошивке в двухвалковом стане винтовой прокатки // Металлург. 2020. № 10. С. 36–42.
16. Solidworks – это проверенное решение для 3D-проектирования и разработки изделий. — URL: https://www.solidworks.com/ru (дата обращения: 19.02.2025).
17. Пат. 2649598 C1 РФ. Водоохлаждаемая оправка прошивного стана / Топоров В. А., Пьянков Б. Г., Панасенко О. А. и др. ; заявл. 26.01.2017; опубл. 04.04.2018.
18. Пат. 2650218 C1 РФ. Оправочный узел стана винтовой прокатки / Топоров В. А., Пьянков Б. Г., Панасенко О. А. и др. ; заявл. 10.05.2017; опубл. 11.04.2018.
19. Orlov D. A., Gamin Y. V., Goncharuk A. V., Romantscev B. A. Development and investigation of piercing process using cooled guide shoes // Metallurgist. 2021. Vol. 65, Iss. 3-4. P. 389–399.
20. Nguyen Q., Aleshchenko A. S. Research on the mandrel wear of a screw rolling piercing mill by the finite element method // Key Engineering Materials. 2022. Vol. 910. P. 81–387.