Використання зносостійких покриттів для зміцнення трубного інструменту для виробництва труб пресуванням з високолегованих сталей
Loading...
Date
2023
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Інститут чорної металургії ім. З. І. Некрасова НАН України, Дніпро
Abstract
UKR: В Україні виробництво труб є однією з найбільш важливих галузей промисловості. Це нафтова, газова промисловості, харчова, хімічна, машинобудівельна, авіаційна, промисловість будівельних матеріалів. Особливо широко використовуються труби з високолегованих, корозійностійких сталей. Широке поширення одержав процес виробництва сталевих труб методом пресування на гідравлічних пресах. При пресуванні метал випробовує трьохстороннє стискання, тому він проявляє високу пластичність, що особливо важливо для високолегованих сталей, які важко деформуються. На відміну від трубопрокатних установок, на пресах можна одержати труби з більш тонкою стінкою й меншого діаметра, особливо, коли на трубопресових установках застосовують редукційні й калібрувальні стани. Трубопресовий інструмент піддається інтенсивному зносу. За умовами експлуатації прес-голки і матриці відносяться до важко навантаженого інструменту, оскільки контактують з металом, що пресується. Можливість одержання при пресуванні високого коефіцієнта витяжки, обумовлена сприятливою схемою напруженого стану металу в процесі деформації, внаслідок чого метал зазнає великих ступенів деформації без руйнування. Однак для реалізації процесу пресування з великою величиною витяжки, необхідно додати великий тиск, регламентований опором металу пластичній деформації і величиною сили тертя на межі контакту деформованого металу з інструментом. Виробництво стальних труб пресуванням здійснюють на трубопресових агрегатах з вертикальним механічним пресом (ВМП) або з гідравлічним горизонтальним пресом (ГГП). Робочий інструмент трубопрофільних пресів працює в умовах високих температур, ударних і знакозмінних навантажень, значного питомого тиску, тому матеріал для виготовлення інструменту повинен мати підвищену міцність, в’язкість, теплостійкість. При пресуванні труб з високолегованих, корозійностійких сталей має місце низька стійкість трубного інструменту, що потребує частих переналадок обладнання і зупинок пресу. Звичайні технології термозміцнення (загартування з відпуском) не забезпечують достатніх властивостей трубопресового інструменту. Тому пошук раціональних технологій термозміцнення і нанесення зносостійких мікроструктурних покриттів значно підвищує експлуатаційні властивості і ресурс роботи трубопресового інструменту, що підтверджено результатами промислових випробувань на діючих підприємствах України. Метою роботи є удосконалення зміцнюючих технологій трубного інструменту для пресування труб з високолегованих сталей, які важко деформуються, і дослідження закономірностей структуроутворення в металі основного трубопресового інструменту – матричних кілець для пресування труб на трубопресових установках та їх вплив на механічні властивості для підвищення якості і працездатності інструменту.
ENG: In Ukraine, the production of pipes is one of the most important branches of industry. These are the oil, gas, food, chemical, machine-building, aviation, and construction materials industries. Pipes made of highly alloyed, corrosion-resistant steels are especially widely used. The process of producing steel pipes by pressing on hydraulic presses has become widespread. When pressed, the metal undergoes three-way compression, so it exhibits high plasticity, which is especially important for highly alloyed steels that are difficult to deform. In contrast to pipe rolling plants, it is possible to obtain pipes with a thinner wall and smaller diameter on presses, especially when reducing and calibrating mills are used on pipe pressing plants. The tube press tool is subject to intensive wear. According to the conditions of operation, press needles and matrices belong to a heavily loaded tool, since they are in contact with the metal being pressed. The possibility of obtaining a high coefficient of extraction during pressing is due to a favorable scheme of the stressed state of the metal in the process of deformation, as a result of which the metal undergoes large degrees of deformation without destruction. However, to implement the pressing process with a large amount of extraction, it is necessary to add a large pressure, regulated by the resistance of the metal to plastic deformation and the amount of friction force at the contact boundary of the deformed metal with the tool. Production of steel pipes by pressing is carried out on pipe press units with a vertical mechanical press (VMP) or with a hydraulic horizontal press (HGP). The working tool of pipe-profile presses works in conditions of high temperatures, impact and sign-changing loads, significant specific pressure, therefore the material for making the tool must have increased strength, viscosity, and heat resistance. When pressing pipes made of highly alloyed, corrosion-resistant steels, there is a low stability of the pipe tool, which requires frequent adjustments of the equipment and stops of the press. Conventional thermosetting technologies (hardening with tempering) do not provide sufficient properties of the pipe press tool. Therefore, the search for rational technologies of thermal strengthening and application of wear-resistant microstructural coatings significantly increases the operational properties and service life of the pipe press tool, which is confirmed by the results of industrial tests at the operating enterprises of Ukraine. The purpose of the work is to improve the strengthening technologies of the pipe tool for pressing pipes made of high-alloy steels, which are difficult to deform, and to study the patterns of structure formation in the metal of the main pipe press tool - matrix rings for pressing pipes on pipe press installations and their effect on the mechanical properties to improve the quality and performance of the tool.
ENG: In Ukraine, the production of pipes is one of the most important branches of industry. These are the oil, gas, food, chemical, machine-building, aviation, and construction materials industries. Pipes made of highly alloyed, corrosion-resistant steels are especially widely used. The process of producing steel pipes by pressing on hydraulic presses has become widespread. When pressed, the metal undergoes three-way compression, so it exhibits high plasticity, which is especially important for highly alloyed steels that are difficult to deform. In contrast to pipe rolling plants, it is possible to obtain pipes with a thinner wall and smaller diameter on presses, especially when reducing and calibrating mills are used on pipe pressing plants. The tube press tool is subject to intensive wear. According to the conditions of operation, press needles and matrices belong to a heavily loaded tool, since they are in contact with the metal being pressed. The possibility of obtaining a high coefficient of extraction during pressing is due to a favorable scheme of the stressed state of the metal in the process of deformation, as a result of which the metal undergoes large degrees of deformation without destruction. However, to implement the pressing process with a large amount of extraction, it is necessary to add a large pressure, regulated by the resistance of the metal to plastic deformation and the amount of friction force at the contact boundary of the deformed metal with the tool. Production of steel pipes by pressing is carried out on pipe press units with a vertical mechanical press (VMP) or with a hydraulic horizontal press (HGP). The working tool of pipe-profile presses works in conditions of high temperatures, impact and sign-changing loads, significant specific pressure, therefore the material for making the tool must have increased strength, viscosity, and heat resistance. When pressing pipes made of highly alloyed, corrosion-resistant steels, there is a low stability of the pipe tool, which requires frequent adjustments of the equipment and stops of the press. Conventional thermosetting technologies (hardening with tempering) do not provide sufficient properties of the pipe press tool. Therefore, the search for rational technologies of thermal strengthening and application of wear-resistant microstructural coatings significantly increases the operational properties and service life of the pipe press tool, which is confirmed by the results of industrial tests at the operating enterprises of Ukraine. The purpose of the work is to improve the strengthening technologies of the pipe tool for pressing pipes made of high-alloy steels, which are difficult to deform, and to study the patterns of structure formation in the metal of the main pipe press tool - matrix rings for pressing pipes on pipe press installations and their effect on the mechanical properties to improve the quality and performance of the tool.
Description
В. Cтолбовий: ORCID 0000-0001-7734-0642; Л. Дейнеко: ORCID 0000-0002-1177-3055; В. Пінчук: ORCID 0000-0001-8257-9252; Л. Кривчик: ORCID 0000-0002-7769-3808; Т. Хохлова: ORCID 0000-0002-6683-4572
Keywords
технологія, покриття, зміцнення, міцність, мікротвердість, інструментальні сталі, technology, coating, hardening, strength, microhardness, tool steels, КМТОМ
Citation
Cтолбовий В. О., Дейнеко Л. М., Пінчук В. Л., Кривчик Л. С., Хохлова Т. С. Використання зносостійких покриттів для зміцнення трубного інструменту для виробництва труб пресуванням з високолегованих сталей. Фундаментальні та прикладні проблеми чорної металургії. Дніпро, 2023. № 37. С. 490–504. DOI: 10.52150/2522-9117-2023-37-490-504.