Калибровка и усилия при холодной прокатке труб

ПРИ ХОЛОДНОЙ ПРОКАТКЕ ТРУБ

Отличительной особенностью пилигримового ПРОЦЕССА и, в частности, ПРОЦЕССА холодной прокатки труб является то, что радиус ручья калибров и величина ДЕФОРМАЦИИ непрерывно изменяются по длине хода клети.

Размеры очага ДЕФОРМАЦИИ и скоростные условия деформации металла определяют силовые условия процесса, производительность станов и стойкость рабочего инструмента.

Поэтому рассмотрение вопросов, связанных с процессом холодной прокатки труб, целесообразно начать с анализа параметров, определяющих очаг деформации.

1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЕЛИЧИНЫ ОБЖАТИЯ В МГНОВЕННОМ ОЧАГЕ ДЕФОРМАЦИИ

Определение величины ОБЖАТИЯ металла в мгновенном очаге ДЕФОРМАЦИИ имеет весьма большое значение в теории пилигримового процесса.

П. Т. Емельяненко [1] было сформулировано правило, определяющее величину ОБЖАТИЯ в пилигримовом процессе: «Величина ОБЖАТИЯ в периодической части пилигримовой головки равняется разности между высотою рассматриваемого сечения и высотою сечения, отстоящего от первого на таком расстоянии, при котором объем, заключенный между этими сечениями, равен объему подачи металла». К аналогичному выводу одновременно пришли А. И. Целиков и А. Н. Ирошников [2].

2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГРАНИЦ очага ДЕФОРМАЦИИ

Если известны передняя и задняя границы очага деформации, то можно определить контактную поверхность соприкосновения металла с валком. Передняя граница очага ДЕФОРМАЦИИ определяется углом захвата, который изменяется по высоте ручья и представляет собой пространственную кривую.

Как показал анализ, задняя граница очага ДЕФОРМАЦИИ также определяется (пространственной линией и не совпадает с линией центров. Если линия центров является задней границей очага деформации, то точка в — общая для образующей рабочего конуса и кривой гребня и к ним имеется одна общая касательная.

СИЛОВЫЕ условия ПРОЦЕССА ХОЛОДНОЙ

ПРОКАТКИ ТРУБ

Силовые условия ПРОЦЕССА являются важнейшим фактором, определяющим производительность станов, расход дорогостоящего рабочего инструмента и прочность основных узлов стана. Изучение силовых условий ПРОЦЕССА позволяет более глубоко понять явления, протекающие в ОЧАГЕ деформации. Количественные данные и знание зависимости усилий от основных параметров ПРОЦЕССА дают возможность научно подойти к разработке технологии прокатки труб и рациональному конструированию оборудования.

В ряде работ (4, 10, 14, 28, 29, 32, 33) исследовались силовые параметры ПРОЦЕССА холодной прокатки труб. Однако результаты этих исследований разобщены и в ряде случаев носят противоречивый характер.

В настоящей главе делается попытка обобщить имеющиеся в литературе данные по указанному вопросу и сделать выводы по результатам исследований, проведенных с участием автора.

1, ИССЛЕДОВАНИЕ   ПОЛНОГО ДАВЛЕНИЯ МЕТАЛЛА НА ВАЛОК

В качестве аппаратуры для измерения полного давления металла на валки применялись угольные датчики конструкции Г.И.Александрова (ЦНИИТМАШ), отличающиеся высокой чувствительностью, малой инерцией и небольшим гистерезисом при изменении характера нагружения, а также в некоторых случаях проволочные датчики. Общий вид угольного датчика показан на рис. 47. Датчик для измерения давления на шейку валка был вмонтирован в клин нажимного устройства. Для измерения давления на шейку были использованы датчики с номинальной нагрузкой 10, 25, 50 и 100 т, которые монтировались в клин нажимного устройства. Для сравнения результатов работы датчиков различных конструкций давление металла на валок было одновременно измерено как с помощью угольного, так и с помощью проволочного датчиков. Проведенное измерение показало хорошую сходимость результатов. Однако угольные месдозы более чувствительны и при частых перегрузках быстро выходят из строя. Поэтому при ПРОКАТКЕ стальных труб применялись проволочные датчики, а при ПРОКАТКЕ труб из цветных металлов — угольные. Показания месдоз регистрировались с помощью магнитоэлектрического осциллографа МПО-2.

При холодной ПРОКАТКЕ труб из цветных металлов и .сплавов большое значение имеет снижение дробности деформаций (уменьшение коэффициента пд.мив),    так как позволяет значительно

увеличить производительность станов.

На существующих станах ХПТ подача трубы происходит в крайнем заднем положении клети, поворот трубы в крайнем переднем положении. Растягивающие дополнительные напряжения, возникшие во внеконтактных частях при ДЕФОРМАЦИИ металла во время обратного хода клети, суммируются с растягивающими дополнительными напряжениями во время прямого хода клети. Уменьшение величины дополнительного растягивающего напряжения . соответственно позволяет снизить значение минимально допустимого пя. Второй поворот трубы, производимый во время подачи, позволяет более чем в полтора раза уменьшить величину дополнительного растягивающего напряжения; во столько же раз изменится значение ид. Кроме этого, применение двойного поворота трубы уменьшает величину развала ручья и улучшает качество прокатываемых труб.

Прокатка на оправках с малой конусностью позволила уменьшить длину калибрующего участка, среднее значение П2 = 1,5. Однако последующее уменьшение длины калибрующего участка невозможно из-за значительной овальности прокатываемых труб, превышающей допустимую. С целью дальнейшего уменьшения длины калибрующего участка (коэффициент калибровки Я2=1), увеличения срока службы калибров и улучшения качества прокатываемых труб на станах ХПТ было осуществлено одновременно с процессом прокатки редуцирование труб проталкиванием через матрицу, установленную в передней проводке стана. Проталкивание труб через матрицу осуществляется прерывисто, и при обычной ширине цилиндрического пояска при значительном уменьшении диаметра на трубах может возникать кольцеватость (в момент прекращения проталкивания происходит большее уменьшение диаметра трубы). Поэтому матрицы изготавливались с большей шириной цилиндрического пояска, равной 10— 15 мм. Опытные прокатки труб показали, что при этом можно осуществлять значительное уменьшение трубы по диаметру. Так, прокатывали медные трубы на размер 19 X 1,0 мм; при одновременном редуцировании уменьшение диаметра трубы составило 7 мм, т. е. непосредственно со стана ХПТ был получены трубы размером 12 X 1,1 мм.

Однако более целесообразно использовать матрицу для калибровки по диаметру при ПРОКАТКЕ готовых труб. При этом уменьшение диаметра трубы составляет 0,2—0,5 мм и усилие на подающий механизм увеличивается незначительно. При прокатке труб с толщиной стенки от 2 мм и более проталкивание заднего конца трубы через матрицу осуществляется следующей трубой. Однако при ПРОКАТКЕ труб с толщиной стенки от 2 мм и менее необходима установка специального приспособления для протягивания заднего конца трубы через матрицу.