Диссертация (Совершенствование технологии и конструкции стана для прокатки прецизионных труб малого диаметра), страница 2

Увеличениезначения осевых сил не позволяет повысить величину обжатия по диаметру запроход и оказывает влияние на качество труб при прокатке с более тонкимистенками. Величину осевых сил принято определять процентным отношениемот силы прокатки. Однако при прокатке труб с толщиной стенки менее 1ммнезависимо от того, являются эти трубы тонкостенными, особотонкостеннымиили нет, процентное отношение величины осевых сил относительно силыпрокатки возрастает более чем в два раза [98], чтоограничивает повышениепроизводительности.

Кроме того увеличение осевых сил приводит к налипаниюметалла на рабочий инструмент, подаче в очаг деформации дополнительногоколичества металла, изгибу стержня оправки, а при прокатке труб с тонкимистенками наблюдается стыкование – это врезание торцов докатываемой трубыи трубы, подающейся за ней к рабочим валкам прокатного стана.

Так же8 следует отметить, что большое влияние осевые силы оказывают на стойкостьрабочего инструмента прокатного стана и на узлы механизма подачи тубы крабочей клети. Одной из основных причин возникновения осевых сил являетсяособенность прокатки на станах холодной периодической прокатки.В данной главе приведен анализ обоих способов холодной периодическойпрокатки и приведены конструктивные решения по снижению осевых сил,используемых ранее.1.1 Станы холодной периодической прокатки труб валкового типа(ХПТ) Прокатка на станах ХПТ трубы 1 осуществляется на конической оправке3 двумя или тремя валками 2 с нарезанным ручьем переменного сечения,Рисунок 1.1.

Рабочий инструмент стана ХПТ. 1 –оправка, 2 – калибр с ручьемпеременного сечения, 3 – труба [101]9 Рисунок 1.2. Привод клети стана ХПТ. 1- шатун, 2-рейка, 3- ведущаяшестерня [76]расположенными в рабочей клети стана (Рисунок 1.1). Клеть, вместе срасположенными в ней рабочими валками, совершает возвратно- поступальноедвижение. Возвратно-поступательное движение валков и клети сообщаетсякривошипно-шатунным механизмом 1 (Рисунок 1.2). Помимо возвратнопоступательногодвижениявалкисовершаютвозвратно-вращательноедвижение, которое осуществляются при помощи ведущей шестерни 2,находящейся в зацеплении с неподвижной рейкой 3.Во время прокатки клеть вместе с валками перемещаются вдоль осипрокатки на определенную величину, называемую ходом клети и ходом валковсоответственно.

Двигаясь поступательно, рабочие валки поворачиваютсявокруг своей оси на угол, который называют углом разворота валков. Уголразворота валков определяет рабочую часть валков, на которой располагаетсязев подачи I (Рисунок 1.3), конус деформации II (участок, на которомпроисходит формообразование трубы), калибровочный участок III, зевповорота IV. После перемещения из одного крайнего положения в другое валкиреверсируются и возвращаются в исходное положение.10 Крайнее положение клети, при котором валки находятся в положении,соответствующем зеву поворота, называется передним положением рабочейклети станов ХПТ. Заднее положение клети – это положение клети, прикотором валки находятся в положении зева подачи.

В зависимости оттипоразмера стана и материала прокатываемых труб число двойных ходовстана (переход из одного крайнего положения клети в другое) в минутуизменяется от 20-200 [76].Рисунок 1.3. Схема холодной прокатки труб на стане валкового типа(ХПТ) 1 - калибр; 2 - валок; а - положение калибра передрабочим ходом клети (подача заготовки); б – положениекалибра перед обратным ходом клети (поворот трубы иоправки); I – зев подачи; II – конус деформации; III калибровочный участок; IV – зев поворота [76]11 В большинстве конструкций станов ХПТ валки совершают возвратнопоступательноедвижениевместесрабочейклетью.Рабочаяклетьпредназначена для осуществления деформации трубы-заготовки в готовуютрубу с заданными размерами по наружному диаметру и толщине стенки.Главной особенностью прокатки на станах ХПТ является то, что накалибрах, установленных на валки рабочей клети, нарезан ручей переменногосечения.При перемещении рабочей клети валки, расположенные в ней,поворачиваясь на определенный угол, уменьшают радиус ручья, формируяготовую трубу.

В заднем положении валков рабочая часть ручья образуетокружность, равную диаметру прокатываемой заготовки. При положении клетив крайнем переднем положении диаметр рабочей части ручья уменьшается дорадиуса готовой трубы. Для изменения внутреннего диаметра трубы припрокатке на станах ХПТ довольно часто применяются конусные оправки.Диаметр оправки изменяется по длине хода клети на участке, соответствующемконусу деформации.Очаг деформации в первом приближении можно представить в видеусеченного конуса, диаметры оснований которого равны диаметрам заготовки иготовой трубы, а высота - ходу валков. Этот конус называется конусомдеформации и является разверткой переменного ручья калибра.

Ход клети встанах ХПТ определяет длину очага деформации.За каждый двойной ход валков, соответствующий их перемещению изодного крайнего положения в другое и обратно, в зону деформации подаетсяновая порция металла. Подача металла (m) - осевое перемещение заготовкивперед. Подача определяет объем металла, деформируемого за один двойнойход валков.Подача возможна только в случае, если валки не касаютсязаготовки. Для этого на калибрах предусмотрен “зев”, когда диаметр ручьяоказываетсянесколькобольшимдиаметразаготовки(крайнеезаднееположение валков) или несколько больше диаметра готовой трубы (крайнеепереднее положение валков), что позволяет беспрепятственно подавать12 заготовку вперед.

Как говорилось ранее, это зев подачи и поворотасоответственно.Для получения высокого качества проката необходимо при каждомдвойном ходе валков осуществлять поворот заготовки, что возможно лишьтогда, когда валки не зажимают прокатываемую трубу, то есть также в моментобразования“зева”[76].Следуетотметить,чтопостоянноведутсяисследования влияния способа подачи и поворота заготовки при прокатке [2, 8,52].При холодной прокатке труб очаг деформации постоянно меняется.Поэтомуанализосновныхтехнологическихпараметровдеформацииприводится к анализу мгновенного очага деформации.

При этом рассматриваютнекоторое сечение по длине конуса деформации, в котором в данный моментвремени происходит прокатка.Обычно при определении формы очага деформации в качестве исходныхданных принимают теоретические параметры рабочего конуса в соответствии скалибровкой, учитывая смещение его сечений на величины подачи и вытяжки.Вреальныхусловияхпараметрырабочегоконусанесоответствуюттеоретическим. Это объясняется изменением расстояния между осями рабочихвалков и осью прокатки, вследствие упругой деформации рабочей клети инеточностями настройки стана, а также относительным смещением сеченийрабочего конуса, которое зависит от величины зазоров в зубчатых зацепленияхмеханизма привода валков и осевых перемещений оправки и заготовки впроцессе прокатки.Рассмотрим деформацию заготовки при установившемся процессепрокатки на традиционном стане ХПТ с подвижной рабочей клетью.Висходном положении клети (Рисунок 1.4, а) механизм подачи перемещаетзаготовку в сторону выхода готовой трубы на величину подачи m, при этомсечение I-I занимает положение I1-I1.

Следовательно, сечение II-II сместитьсяна такую же величину и займет положение II1-II1. Объем металла, заключенный13 Рисунок 1.4. Схема прокатки труб на валковом стане ХПТ [76]14 между сечениями I-I и I1-I1 называется объемом подачи. Он равенпроизведению площади поперечного сечения заготовки на величину подачи m.Поскольку прокатку ведут на конической оправке, то во время подачиобразуется зазор между внутренней поверхностью заготовки и оправкой. Помере продвижения клети вперед валок сначала редуцирует заготовку подиаметру до соприкосновения с оправкой, а уже после обжимает трубу постенке.Таким образом, мгновенный очаг деформации состоит из двух зон(Рисунок 1.4, б): зоны редуцирования трубы по диаметру, ограниченнойцентральным углом θр и зоны обжатия трубы по стенке, определяемой углом θо.Оба эти угла образуют угол захвата θз.Совокупность этих деформаций можно характеризовать коэффициентомвытяжки:   d  S ,где(1.1)d - вытяжка от деформации по диаметру;t -вытяжка от деформации по толщине стенки.Для готовой трубы диаметром DТ с толщиной стенки SТ, полученной иззаготовки с размерами DЗ и SЗ соответственно, вытяжки d и t суммарнаявытяжка равны:d DЗ  S ЗS (D  S З )S (D  S З ); t  З Т;   З З.DT  STST ( DT  S T )S T ( DT  ST )(1.2)По мере продвижения рабочей клети участки рабочего конуса,расположенного впереди калибров, смещаются вперед, и сечение II1-II1занимает промежуточное значение IIх-IIх.

Расстояние между сечениями будетравно произведению х  m , где  х - текущее значение коэффициента вытяжки.Отрезок между сечениями II1-II2 и IIх-IIх, определяемый величиной смещенияметалла за счет обжатия, равен m( x  1) [46, 76, 80, 99].15 При достижении крайнего переднего положения (Рисунок 1.4, в) клетьвозвращается назад в исходное положение. Таким образом, следует говорить осмещенном объеме заготовки за один двойной ход клети, который равен:V з    S з  D з  S з   m(1.3)Этот объем образует участок длинной LT , объем которого, в своюочередь, равен:VT  Vз    ST  DT  ST   LT(1.4)Отсюда длина готовой трубы [74]: LT S з  D з  S з   m   m ,S T  DT  S T (1.5)Особенностью холодной периодической прокатки является то, чтоопределение основных технологических параметров проводят применительно кмгновенному очагу деформации.