3.6. Примеры расчета энергосиловых параметров по методике ю.Ф. Шевакина при прокатке на станах хптр

Задача 3.4. Определить усилие металла на ролики при прокатке трубы из стали 1Х18Н9Т по маршруту: на стане ХПТР 30-60; величина подачи m = 10 мм.

Решение. Усилие металла на ролик определяем по формуле (3.35):

,

где R_к – катающий радиус ролика определяется по формуле (3.36): R_к = 52 мм.

Суммарный коэффициент вытяжки по стенке трубы

Длина обжимной зоны конуса

.

Принимаем коэффициент k = 1,62, а для стали 1Х18Н9Т из рис. 3.12 – равным 1000 Н/мм².

Таким образом, усилие прокатки:

.

Задача 3.5. Рассчитать осевое усилие, действующее со стороны роликов стана ХПТР 30-60 на заготовку из стали 1Х18Н9Т размером D_з x S_з = 51×1,5 мм при прокатке в готовую трубу D_т × S_т = 47×1,03 мм, подаче m = 10 мм.

Решение. 1. Из табличных данных (см. табл. 6.3) находим основные параметры роликов стана ХПТР 30-60: D_дна = 96 мм, D_ц = 65 мм, OA = l₄ = 552 мм, OB – OA = l₃ = 348 мм.

2. Определяем длину обжимной зоны на рабочем конусе:

,

где – длина обжимного участка на опорной планке (см. рис. 6.6).

3. Расчётное обжатие и профиль рабочей поверхности планки рассчитываем по методике Ю.Ф. Шевакина.

где .

Коэффициент вытяжки по стенке:

.

Коэффициент при

Отношение

Толщина стенки рабочего конуса в сечении x/l = 0,1 при :

;

в сечении x/l = 0,5 при :

.

Коэффициенты вытяжки по диаметру трубы в соответствующих сечениях:

Расчётные обжатия в мгновенном очаге деформации:

в сечении x/l = 0,1

в сечении x/l = 0,5

.

4. Коэффициент настройки рычажной системы определяем на основании табличных данных: , :

.

Относительное обжатие:

в сечении x/l = 0,1 при

;

в сечении x/l = 0,5

.

6. Рассчитываем углы , ₁, , :

в сечении x/l = 0,1:

(или 0,547 рад);

, (или 0,611 рад);

, или 0,547 рад;

в сечении x/l = 0,5:  = 0,547 рад;

7. Находим отношение площадей:

в сечении x/l = 0,1:

,

;

в сечении x/l = 0,5:

,

8. Определяем осевые усилия, действующие на заготовку: в сечении x/l = 0,1, при прямом ходе сепаратора:

;

при обратном ходе сепаратора:

;

в сечении x/l = 0,5, при прямом ходе сепаратора:

;

при обратном ходе сепаратора:

.

Глава 4. Оборудование и технологический инструмент валковых станов холодной периодической прокатки

Первые станы ХПТ типоразмера 1_1/2″ и 2_1/2″ были изготовлены в США фирмой «Wean Industries» («McRay Machine») по патенту Ньюберта 1927 г. и получили название «Рокрайт» (Rock-right). В СССР американские станы ХПТ «Рокрайт» были установлены в 1937 г. на Днепропетровском заводе им. В.И. Ленина и Никопольском Южнотрубном заводе. Практически одновременно на Уральском заводе тяжелого машиностроения были созданы первые отечественные станы ХПТ для Первоуральского Новотрубного и Синарского трубного заводов.

Наиболее интенсивно холодная периодическая прокатка развивалась в 1990–1995 годах, что было связано с большой потребностью как в России, так и за рубежом в холоднодеформированных трубах.

Первые модели станов ХПТ32, ХПТ55, ХПТ75 были спроектированы на УЗТМ в 1955 г, а изготовлены в ГДР; уже в 1957 г. на УЗТМ спроектировали и изготовили станы ХПТ120П и ХПТ90П оригинальной конструкции; индекс «П» обозначает, что они снабжены устройствами, обеспечивающими прокатку труб с переменной толщиной стенки по длине трубы.

После 1957 г. производство станов ХПТ организовали на ЭЗТМ – Электростальском заводе тяжелого машиностроения с использованием эвакуированного оборудования НКМЗ – Новокраматорского машиностроительного завода, начали с выпуска серии станов ХПТ32, ХПТ55, ХПТ75 (вторая модель) усовершенствованной конструкции; затем были спроектированы и изготовлены станы ХПТ третьей модели ХПТР32-3, ХПТ55-3, ХПТ90-3 для холодной и теплой прокатки труб, а также уникальные станы ХПТ160, ХПТ250 и ХПТ450-3 (табл. 4.1). Станы третьей модели – короткоходовые с повышенной быстроходностью за счет пневматических устройств уравновешивания инерционных сил подвижных масс от станов второй модели отличаются только наличием пневматических уравновешивающих устройств. Третья модель станов ХПТ получила наибольшее распространение в отечественной трубной промышленности. Всего с 1958 по 1996 г. на ЭЗТМ было произведено более 200 станов ХПТ второй и третьей модели, как для отечественной трубной промышленности, так и в зарубежные страны – Японию, Италию, Индию и др.

Другой мировой лидер в производстве станов ХПТ – Германия (фирма «Mannesmann Demag-Meer» ныне «SMS-Meer»), которая начала производство станов ХПТ по американской лицензии в 1935 г. В дальнейшем конструкции станов «KPW Kalt Pilger Walsen» были усовершенствованы, до 1996 г. было изготовлено свыше 400 станов KPW одно-, двух и трехниточных (табл. 4.2). В настоящее время станы ХПТ производства этой фирмы технологически совершенны и занимают лидирующее положение на мировом рынке.

Таблица 4.1. Характеристика современных моделей станов ХПТ производства ЭЗТМ

Параметры	ХПТ32-3	ХПТ55-3	ХПТ-90-3	ХПТ120П	ХПТ-250	ХПТ-450
Размеры заготовки
Наружный диаметр, мм	22–46	38–73	57-102	89–140	104–273	219–480
Толщина стенки, мм	1,35–6	1,75–12	2,5-20	4–24	3–45	4–40
Длина, м	1,5–5/8	1,5–5/8	1,5–5/8	2,5–8,5	2–6	3–8
Размеры готовой трубы
Наружный диаметр, мм	16–32	25–55	40–90	80–120	90–250	170–450
Толщина стенки, мм	0,4–5	0,5–10	0,75–18	1,5–20	1–35	1,5–35
Длина (после резки), м	4–10/18	4–10	4–0/18	4,5–20	4–10	6–25
Технологические параметры
Уменьшение поперечного сечения заготовки при прокатке из сталей (max), %:
углеродистых	88	88	88	80	85	75–85
коррозионностойких	70	70	70	—	60	60–75
то же при теплой прокатке	85	85	85	—	—	—
Уменьшение наружного диаметра заготовки (max), мм	24	33	32	40	70	70
Уменьшение толщины стенки (max), %	70	70	70	70	75	80
Число двойных ходов клети в минуту	150	130	100	60	60–70	20–40
Подача, мм	2–30	2–30	2–30	2–25	4–40,5	2–25
Производительность, (м/ч), при прокатке сталей:
углеродистых	270	260	215	—	160	—
коррозионностойких	230	210	180	—	—	—
Конструктивные параметры
Диаметр валка ,мм	300	364	434	550	800	950
Диаметр ведущих шестерен, мм	280	336	406 и 378	476	640; 680; 720	950
Ход клети или обоймы, мм	452	625	708	755	1008	1300
Угол поворота валка, град	185	213	199 и 213	187,6	180; 170; 160	160
Инструмент:
количество рабочих валков	2	2	2	2	2	3
диаметр валов, мм	300	364	434	550	800	950
диаметр оправки (max), мм	42	67	92	—	255	135–468
Мощность двигателя главного привода, кВт	67	95	140	2×125	1000	2150

Таблица 4.2. Техническая характеристика станов ХПТ «Mannesman Meer»

Параметры	KPW 25 VMR	КРW 50 VMR	КРW 75 VMR	KРW 100 VMR	SKW 125 VMR	КРW 75 DMR
Максимальный диаметр заготовки, мм	30	51	76	102	133	75
Диаметр готовых труб, мм	10–25	12–38	20–40	10–80	48–113	20–60
Диаметр калибров (валков), мм	205	310	370	450	520	375
Длина рабочей части ручья калибров, мм	360	610	760	890	1050	1023
Максимальное число двойных ходов клети, мин–1	240	210	180	160	115	190
Год начала выпуска	1967	1970	1968	1968	1989	1995

Примечание: Числа после букв в обозначении станов – максимальный диаметр труб, прокатываемых на данном стане; VMR – стан длинноходовой, быстроходный с вертикальным грузовым уравновешиванием и кольцевыми калибрами; SKW – стан длинноходовой, быстроходный с двойной подачей и поворотом; DMR – стан длинноходовой, быстроходный с двойной ротационной системой уравновешивания.