Калибровка и усилия при холодной прокатке труб

Шевакин Ю.Ф.

Металлургия, 1963 г.

ОСНОВЫ ТЕОРИИПРОЦЕССАДЕФОРМАЦИИ МЕТАЛЛА

ПРИ ХОЛОДНОЙ ПРОКАТКЕ ТРУБ

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

Размеры очагаДЕФОРМАЦИИ и скоростныеусловиядеформацииметалла определяют силовые условия процесса, производительностьстанов 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 ОБЖАТИЯметалла в мгновенном очагеДЕФОРМАЦИИ 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 объемуподачи металла». К аналогичному выводу одновременно пришли А. И. Целиков и А. Н. Ирошников [2].

2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГРАНИЦочага ДЕФОРМАЦИИ

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

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

СИЛОВЫЕ условияПРОЦЕССА ХОЛОДНОЙ

ПРОКАТКИ ТРУБ

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

В ряде работ (4, 10, 14, 28, 29, 32, 33) исследовались силовые параметрыПРОЦЕССА 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 давленияметалла 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 измерениядавления на шейку валка был вмонтирован в клин нажимного устройства. Для измерениядавления на шейку были использованы датчики с номинальной нагрузкой 10, 25, 50 и 100 т, которые монтировались в клин нажимного устройства. Для сравнения результатов работыдатчиков различных конструкций давлениеметалла 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 ПРОКАТКЕтруб из цветныхметаллов — угольные. Показания месдоз регистрировались с помощью магнитоэлектрического осциллографа МПО-2.

При холодной ПРОКАТКЕтруб из цветныхметаллов и .сплавов большое значение имеет снижение дробности деформаций (уменьшение коэффициента пд.мив),    так как позволяет значительно

увеличить производительность станов.

На существующих станах ХПТ подачатрубы происходит в крайнем заднем положении клети, поворот трубы в крайнем переднем положении. Растягивающие дополнительные напряжения, возникшие во внеконтактных частях при ДЕФОРМАЦИИметалла 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 процессомпрокаткиредуцированиетруб 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 прокаткитруб 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 диаметратрубысоставило 7 мм, т. е. непосредственно со стана ХПТ был получены трубыразмером 12 X 1,1 мм.

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