Сравнительное исследование теплового состояния длинной и укороченной оправок трехвалкового раскатного стана методом конечных элементов

Проведенная реконструкция ТПА 200 «ВТЗ» позволила расширить сортамент выпускаемых труб. Стало возможно получать трубы с D/S до 25 и длиной до 13 метров на укороченной цилиндрической оправке, удерживаемой в очаге деформации трехвалкового раскатного стана. Укороченные цилиндрические оправки быстро изнашиваются из-за жестких условий их эксплуатации. Для решения данной проблемы, поставлена задача по исследованию теплового состояния длинной и укороченной цилиндрических оправок.

Расчёт теплового состояния проводится с помощью метода конечных элементов для раскатки на длинной оправки по традиционной схеме, и укороченной с некоторыми особенностями: оправка перемещается вдоль очага деформации со скоростью 0,02 – 0,1 скорости прокатки; процесс прокатки заканчивается после выхода заднего конца гильзы из очага деформации клети стана; в зоне очага деформации и за нею теплообмен между оправкой и горячим металлом происходит через слой окалины и смазки; контакт оправки с горячим металлом осуществляется в очаге деформации раскатного стана; длина укороченной оправки составляет 2 – 3 длины очага деформации.

В результате сравнительного анализа температурных полей укороченной и длинной оправок выяснено, что максимальная температура на поверхности укороченной  достигает 755 °С, а длинной 645 °С. Изменение температуры поверхности укороченной оправки на 120 °С обусловлено увеличенным временем контакта, и изменением условия трения на контактной поверхности с металлом. В центре оправок их температура приблизительно одинакова и равна 100 °С. Укороченная оправка подвергается большему износу в связи с большим нагревом ее центральной части.

Научный руководитель - д.т.н. доц. Вавилкин Н.М.