Диссертация (Совершенствование технологии и конструкции стана для прокатки прецизионных труб малого диаметра), страница 3

Это вызывает определенные трудности прирасчете параметров очага деформации, в том числе и при определении обжатиязаготовки по толщине стенки. Абсолютное обжатие в любом сечении заготовкипо длине конуса деформации определяют, как разность между толщинамистенки в рассматриваемом сечении и в сечении, отстоящим от него на такомрасстоянии, при котором объем металла, заключенный между этими сечениями,равен объему Vm подаваемого металла за каждый ход клети.

Таким образом,абсолютное обжатие в сечении I-I (Рисунок 1.5), расположенном на расстояниих от конуса деформации, (обжатие в мгновенном очаге) равноS x  S x'  S x ,(1.6)где S x - толщина стенки в рассматриваемом сечении,S x' - толщина стенки в сечении, отстоящем от рассматриваемогонарасстоянии lx.Для точного определения обжатия должно быть известно уравнениеобразующей конуса деформации. В этом случае расстояние lx, определяющееобъем подачи металла, может быть найдено из равенства:16 lx F dx  FxЗm,(1.7)0где Fх – площадь поперечного сечения заготовки на расстоянии х отначала конуса деформации;Fз – площадь поперечного сечения исходной заготовки.Рисунок 1.5. Схема определения обжатия при периодической холоднойпрокаткой труб [76]Заменяя образующую конуса деформации на участке lx отрезком прямой,клоненной к оси заготовки под углом  х (Рисунок 1.5), можно приближеноопределить обжатие S x :S x  mSЗ(tg x  tg )  m x (tg x  tg ) ,Sx(1.8)Где  x - угол наклона образующей на участке х, - угол наклона образующей оправки.Из-за упругой деформации клети не весь поданный объем металлаобжимается во время прямого хода.

Часть его деформируется при обратномходе клети. Чтобы определить распределение обжатия между прямым иобратным ходами, необходимо знать упругую характеристику клети, т.е.17 зависимость упругой деформации клети (включая валковую систему) от силыпрокатки [74].Станы ХПТ принято классифицировать по типоразмерам готовой трубыили исходной заготовки [76].В РФ принято классифицировать станы помаксимальному наружному диаметру прокатываемых труб: ХПТ - 32, ХПТ - 55,ХПТ - 90 и тому подобное.В настоящее время постоянно ведутся разработки по совершенствованиюспособа холодной прокатки труб [5-7, 50,74,75,81,82,85]. Следует отметить, чтодля повышения производительности стана ХПТ были предложены решения вконструкции стана, которые делают возможным одновременную прокаткунескольких труб.

По количеству одновременно прокатываемых труб различаютоднониточные (для стальных труб), двухниточные и многониточные станы[76,84]. На многониточных как правило катают трубы из меди или другихлегкодеформируемых металлов.В зависимости от конструкции рабочего инструмента различаюткороткоходовые станы с полудисковыми калибрами (калибр занимает ровнополовину окружности валка) и длиноходовые станы с кольцевыми илиподковообразными калибрами (длина развертки калибр у таких станов большеполовины длины окружности валка).Станы ХПТ различают также по конструкции клети [49, 56, 71,72,76] ичислу рабочих валков. Основные разработки ведутся в направлении повышениянадежности и рационализации конструкции рабочей клети [18, 24, 95].Большинство станов оснащены двухвалковыми рабочими клетями. В настоящеевремя наблюдается тенденция к производству на станах ХПТ труб малогоразмера от 6мм до 45мм.

Рассмотрим двухвалковую рабочую клеть стана ХПТ10-45 конструкции АО АХК «ВНИИМЕТМАШ», в разработке которойучаствовал автор (Рисунок 1.6). Клеть состоит из станин 1 закрытого типа, узлаверхнего валка 2, узла нижнего валка 3, пружин уравновешивания 4 верхнеговалка и клиновых механизмов регулировки зазора между валками 5,18 Рисунок 1.6. Рабочая клеть стана ХПТ 10-45 конструкции АО «АХКВНИИМЕТМАШ»19 установленных между подушками верхнего валка и станины 1.

Клиновыемеханизмы прижаты к станине клети пружинами 6.Рабочие валки 2 и 3 смонтированы на сферических роликовыхподшипниках (подшипники качения) 14, установленных на конических втулках15 и в подушках. Верхний и нижний валок вместе со смонтированными на нихдеталями установлены в окна станины 1. Станина закрытого типа представляетсобой цельную отливку или вырезается из толстого листа, состоящую из двухстоек, соединенных между собой перемычкой.На валках 2 и 3 устанавливаются калибры 7 в соответствии с маршрутомпрокатки. На консольных концах верхнего и нижнего валков закрепленыведущие шестерни 8 и 9, которые входят в зацепление с рейками (на рисункерейка не показана), установленными в корпусе рабочей линии (на рисунке рейкане показана) стана ХПТ.Верхний валок пружинами уравновешивания 4 прижимается к клиновыммеханизмам 5, с помощью которых валок регулируется в вертикальнойплоскости.

В осевом направлении верхний валок регулируется с помощьюфиксаторов 12. Нижний валок неподвижен в клети. В осевом направлениизафиксирован планками 13.Рассмотрим, как работает стандартный механизм привода рабочей клетистана ХПТ. Клеть приводится в движение кривошипно-шатунным механизмом,кривошипные шестерни которого получают вращение от двигателя. Клетьсоединена с кривошипными шестернями двумя шатунами. Поступательноедвижение клети преобразуется во вращение валков рейками, находящимися взацеплении с ведущими шестернями, установленными на рабочем валке клети(Рисунок 1.2).Самый распространенный вариант такого привода клети состоит изнеподвижной рейки и круглой ведущей шестерни, имеющей постоянныйугловой шаг зубьев (Рисунок 1.7) [4].20 Рисунок 1.7. Привод клети стана ХПТ [101]21 Привод клети и валков клети осуществляется следующим образом. Отглавного привода стана вращение передается установленным на валу ведущимшестерням главного привода.Ведущие шестерни входят в зацепление скривошипными колёсами, которые при помощи пальцев соединены с шатунамис возможностью качательных движений.

Другой конец шатунов закреплен напальцах рабочей клети. Вращение кривошипного колеса через шатуны передаетвозвратно-поступальное движение клети. Возвратно-поступательное движениеклети за счет передачи шестерня – рейка преобразуется в возвратно –вращательное движение валков рабочей клети. Узлы реек размещаются по обестороны от рабочей клети, причем одна из реек входит в зацепление сшестерней верхнего валка, в другая рейка – в зацепление с шестерней нижнеговалка [99].Как говорилось выше, на рабочих станах ХПТ обычно установленысъемные калибры.

В настоящее время применяют три типа калибров:полудисковые (Рисунок 1.8, а), кольцевые (Рисунок 1.8, б), подковообразные(Рисунок 1.8, в). Изначально применялись только полудисковые калибры, онииспользовались в короткоходовых станах. В настоящее время в основномиспользуются кольцевые калибры, которые устанавливаются в длиноходовыхстанах. Подковообразные калибры применяют в основном при модернизациикороткоходовых станов.Полудисковый калибр занимает половину окружности валка и тем самымопределяют размеры валка, массу рабочей клети, а также длину ее хода.Стремление повысить протяженности зоны деформации станов ХПТ безувеличениядиаметравалков,а,следовательно,кувеличениюпроизводительности привело к созданию калибров нового типа и прежде всегок кольцевым калибрам.22 Рисунок 1.8.

Рабочие валки станов ХПТ со съемными калибрами.1- болт, 2клин, 3-съемный калибр, 4 – тело валка, 5 – коническая втулка, 6 –гайка, 7 – контргайка [76]Кольцевыекалибрыпозволяютзначительноповыситьпроизводительность в результате увеличения длины ручья (значит и хода клети)по сравнению с полудисковыми на 50% и более. Они просты в изготовлении, нодля из замены требуется демонтаж рабочих валков.Подковообразныекалибрызначительнопрощезаменить,ихустанавливают, как и полудисковые калибры, в пазах рабочих валков.Применение подковообразных валков по сравнению с полудисковымипозволило увеличить длину ручья на 20% и повысить производительность станана 14...17% [46,76].

Также большое внимание уделяется качеству валков [1].Долгое время на станах ХПТ не прокатывались трубы малого диаметра.Минимальный диаметр получаемой трубы составлял 16мм (Таблица 1). Трубы23 Таблица 1.Технические характеристики станов ХПТ [76]меньшего диаметра получали на станах ХПТР. При прокатке тонкостенныхтруб малого диаметра на станах ХПТ возросло значение осевых сил,действующих на прокатываемую трубу и нарушающих нормальное течениетехнологическогопроцесса.Этиосевыесилыухудшаюткачествопрокатываемых труб и не позволяют интенсифицировать режим обжатий.Вопросу возникновения и снижения сил всегда уделялось большоевнимание. Определение численных значений осевых сил - это только частьзадачи. Основная же задача состоит в изучении факторов, влияющих на24 величину осевых сил, и максимальном уменьшении этих значений, чтоочень важно для ведения процесса холодной периодической прокатки.Прорывом в решении этой задачи было создание под руководствомАкадемика А.И.

Целикова способа роликовой периодической прокатки [12]. Этистаны были внедрены во всех развитых странах и до сих пор повсеместноиспользуются для производства особотонкостенных труб из специальныхсталей и сплавов. Конструкция этих станов позволяет решить две основныезадачи, обеспечивающие производство особотонкостенных труб — увеличениежесткости стана и уменьшение осевых сил, возникающих в процессе прокатки.1.2 Станы ХПТР Станы ХПТР применяются для прокатки тонкостенных и особотонкостенных прецизионных труб диаметром от 4 до 120 мм и толщиной стенкиот 0,08 до 3 мм.

При прокатке на таких станах деформация трубы 4 (Рисунок1.9) осуществляется на цилиндрической оправке 3 тремя или более роликами 2.На роликах 2 нарезан ручей постоянного сечения, соответствующий размеруготовой трубы. Ролики опираются на опорные планки 3, рабочая поверхностькоторых выполнена согласно калибровке [26, 28]. Профиль планок обеспечиваетформирование готовой трубы из трубы-заготовки. Инструмент станов ХПТР(ролики, опорные планки) имеет простую конструкцию и несложен визготовлении (профиль опорных планок может быть изготовлен с высокойточностью).25 Рисунок 1.9.

Рабочий инструмент трёхроликого стана ХПТР. 1опорнаяпланка,2–ролики,3-оправка,4-прокатываемая трубаОстановимся на том, почему именно на станах ХПТР можно получатьособо тонкостенные трубы, а на существующих станах ХПТ – нет. Для началанеобходимо рассмотреть конструкцию рабочей клети стана ХПТР (Рисунок1.10). Были предложены различные варианты конструкции клети роликовогостана [9, 70, 91]. Рассмотрим клеть конструкции АО АХК «ВНИИМЕТМАШ».Рабочие ролики 1 (Рисунок 1.11) [3] передают на станину силу прокатки черезопорные – калибровочные планки 2 и регулировочные клинья 3.