Дослідження впливу параметрів прокатки труб на стані PQF на умови роботи оправки
Loading...
Date
2025
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Донбаська державна машинобудівна академія
Abstract
UKR: Робота присвячена аналізу процесу виробництва сталевих безшовних труб гарячою прокаткою в умовах стану безперервної прокатки з тривалковими клітями, а саме стану PQF. Наводиться схема прокатки труб на утримуваних оправках у тривалкових безперервних станах. Досліджується вплив параметрів прокатки труб на стані PQF на умови роботи технологічного інструменту - оправки. Показано, що умови роботи оправки в процесі прокатки на стані PQF істотно залежать від чотирьох основних факторів: зусилля прокатки, що діє на валки, а отже і на оправку; умов тертя на поверхнях контакту металу труби із оправкою; часу контакту металу заготовки з поверхнею оправки в осередку деформації; швидкості ковзання металу труби відносно оправки. Дослідження проводиться за допомогою скінченно-елементного моделювання у програмі QForm UK за методикою повного факторного експерименту 23. Створено модель процесу для деформації суцільної сталевої циліндричної заготовки початковим діаметром 200 мм і довжиною 800 мм у перших двох клітях п’ятивалкового стану; наведено план експерименту. Визначено вхідні фактори – товщина стінки труби, коефіцієнт тертя, швидкість руху оправки. В якості вихідних факторів (функцій відклику) обрано нормальне напруження в осередку деформації, сила тертя, коефіцієнт витяжки, швидкість труби на виході з кліті, питома робота сил тертя. Результати розрахунків оброблено з отриманням коефіцієнтів регресії. За результатами дослідження зроблено висновок, що вплив вхідних факторів на цільові функції для першої та другої кліті стану відрізняються: якщо для першої кліті кожний з них приблизно однаково впливає на силу тертя, то у другій кліті найбільший вплив демонструють коефіцієнт тертя та швидкість переміщення оправки.
ENG: The work is devoted to the analysis of the process of seamless steel pipes production by hot rolling at continuous rolling mill with three-roll cages, namely the PQF. The scheme of rolling pipes on held mandrels in three-roll continuous mills is given. The influence of pipe rolling parameters at the PQF mill on the working conditions of the technological tool - the mandrel - is investigated. It is shown that the working conditions of the mandrel in the process of rolling on the PQF mill depend significantly on four main factors: the rolling forces acting on the rolls and on the mandrel; friction conditions on the contact surfaces of the pipe with the mandrel; time of the mandrel and billet contact in the deformation zone; speed of sliding metal of the pipe relative to the mandrel. The study is carried out using finite element simulation in the QForm UK program using the method of a full factorial experiment 23. A model of the deformation for a steel cylindrical workpiece with an initial diameter of 200 mm and a length of 800 mm in the first two cages of the five-roll mill was created; the plan of the experiment is given. The input factors are determined - the thickness of the pipe wall, the coefficient of friction, the speed of movement of the mandrel. Normal stress in the center of deformation, friction force, elongation coefficient, speed of the pipe at the exit from the cage, specific friction forces were selected as output factors (response functions). The results of calculations were processed to obtain regression coefficients. According to the results of the study, it was concluded that the influence of input factors on the target functions for the first and second cages of the mill differ: if for the first cage, the influence of each of them has approximately the same effect on the force of friction, then in the second cage the friction coefficient and speed of mandrel show the greatest influence.
ENG: The work is devoted to the analysis of the process of seamless steel pipes production by hot rolling at continuous rolling mill with three-roll cages, namely the PQF. The scheme of rolling pipes on held mandrels in three-roll continuous mills is given. The influence of pipe rolling parameters at the PQF mill on the working conditions of the technological tool - the mandrel - is investigated. It is shown that the working conditions of the mandrel in the process of rolling on the PQF mill depend significantly on four main factors: the rolling forces acting on the rolls and on the mandrel; friction conditions on the contact surfaces of the pipe with the mandrel; time of the mandrel and billet contact in the deformation zone; speed of sliding metal of the pipe relative to the mandrel. The study is carried out using finite element simulation in the QForm UK program using the method of a full factorial experiment 23. A model of the deformation for a steel cylindrical workpiece with an initial diameter of 200 mm and a length of 800 mm in the first two cages of the five-roll mill was created; the plan of the experiment is given. The input factors are determined - the thickness of the pipe wall, the coefficient of friction, the speed of movement of the mandrel. Normal stress in the center of deformation, friction force, elongation coefficient, speed of the pipe at the exit from the cage, specific friction forces were selected as output factors (response functions). The results of calculations were processed to obtain regression coefficients. According to the results of the study, it was concluded that the influence of input factors on the target functions for the first and second cages of the mill differ: if for the first cage, the influence of each of them has approximately the same effect on the force of friction, then in the second cage the friction coefficient and speed of mandrel show the greatest influence.
Description
А. Самсоненко: ORCID 0000-0001-6992-2327; О. Бобух: ORCID 0000-0001-7254-3854; О. Кузьміна: ORCID 0000-0003-0794-0583
Keywords
безперервна прокатка, безшовна гарячодеформована труба, тривалковий стан PQF, утримувана оправка, скінченноелементне моделювання, повний факторний експеримент, рівняння регресії, continuous rolling, seamless hot-rolled tube, three-roll mill PQF, held mandrel, finite element simulation, full-factorial experiment, regression equation, КОМТ
Citation
Кондратьєв А. С., Самсоненко А. А., Бобух О. С., Кузьміна О. М., Ревякін Д. О., Спектор С. С. Дослідження впливу параметрів прокатки труб на стані PQF на умови роботи оправки. Обробка матеріалів тиском. 2024. № 1 (53). С. 143–151. DOI: https://doi.org/10.37142/2076-2151/2024-1(53)143.