
книги из ГПНТБ / Производство труб на установках с пилигримовыми станами
..pdfпарат — пилигримовый стан, поскольку необходимая синхронизация этих кинематических звеньев возможна только при надлежащем профиле рабочих валков. Кро ме того, калибровка валков определяет качество труб, точность их размеров и профиля, расходные коэффици
енты и др. |
молено |
рассчитать по |
|
Идеальный диаметр валков |
|||
формулам Емельяненко: |
|
|
|
для малых станов D£= 2DT+ |
150 мм, |
|
|
для средних станов D£ = 1,25 Z)T+ |
450 |
мм, |
|
для больших станов D£ = 1,35 DT+ |
550 мм. |
Диаметр бочки валка D$=Di—А.
Зазор между бочками валков А (мм) устанавливают в следующих .пределах: дли малых станов 10—15 мм, для средних 20—25, для больших 25—30.
Длина бочки валка определяется но максимальной ширине калибра валка, необходимой для свободного про хождения гильзы максимального диаметра.
Из рис. 96 можно определить
L |
D |
+ Д' |
-JÆüü! -----+ 2 b, |
||
|
|
cos ce |
где Дг.шах — максимальный диаметр гильзы; |
||
А' — зазор |
между гильзой и калибром в холо |
стой части валка (А'=30-г-40 мм); ав — угол выпуска поперечного сечения калибра
в холостой части валка;
b — ширина реборды (Vin= 154-20 мм).
Длину бочки валка можно также определить по эмпи рическим формулам:
для малых станов L6 = 2,5 Dr,
для средних и больших Ьб = 1,54 DT+ 100 мм.
В практике обычно применяют следующие значения ѵглов, характеризующих протяженность указанных участков (рис. 96): Ѳг<60ц75°; Ѳп-< 105ч-120°; Ѳв<Ю-г- 4-20°; Ѳх=360— (Ѳг+Ѳп+Ѳв); Ѳ*=155^165°.
От формы .кривой пребня валков зависят производи тельность стана, износоустойчивость инструмента, каче ство продукции, расход энергии и д-р.
7* ЗаВ . J25 |
179 |
Рис. 96. Валок пилигрнмового стана:
/ — гребень (боек); 2 — полирующий участок; 3 — зона выпус ка; 4 — холостой участок
Кривую профиля гребня валка можно определить по формулам Емельяненко, Целикова, Тетерина, Пляцковского.
По формуле Тетерина переменный радиус гребня
еде RQ— номинальный радиус валка, мм; г — радиус дорна, мм;
Fr —(площадь поперечного сечения гильзы, мм2; p.s — суммарный коэффициент вытяжки;
Ѳ—переменный центральный угол, изменяющийся от нуля до значения 0Г, град.;
Ѳг— угол .гребня, град.;
п— коэффициент распределения деформации, опре деляемый из условий захвата :по соотношению:
|
|
Fr |
ln Цу |
|
п < 2 • |
|
Л г" |
Fг |
- . ( 182) |
'о *| Г |
F r |
|||
|
'Ä0 |
l + é ï - |
|
Br tg у |
|
- у |
Я г2 |
Здесь у — угол трения между поверхностью валка и ме таллом.
При п æ 0,5 профиль гребня соответствует оптималь ному.
Протяженность полирующего участка и его конфигу рация оказывают значительное влияние на производи тельность стана и качество труб, так как величина пода чи непосредственно зависит от длины этого участка.
Максимальная величина іподачи
|
т |
(Rj - |
гп) |
Ѳп |
(183) |
|
2 Hz соп |
||||
|
|
|
|||
где |
—расстояние между осью валка и осью прокатки; |
||||
|
гп —радиус калибра в 'полирующем участке: |
||||
|
гп = 0.5 (D£ |
Dn); |
|
||
|
Dn— диаметр трубы после пильгерования; |
||||
|
(Оп — среднее значение коэффициента |
опережения в |
|||
|
полирующем участке. |
|
|||
|
Для определения угла полирующего участка на прак |
||||
тике пользуются эмпирическим уравнением |
|
||||
|
0 = 1,24 |
тцѵ |
(184) |
||
|
----- |
||||
|
п |
|
R i- г к |
|
Для хорошей работы валков не следует резко умень шать радиус валка в продольном выпуске. Практикой установлено плавное уменьшение радиуса валка в преде лах угла продольного выпуска не более 1,5—2,0 мм.
Изменение радиуса валка принимают по параболи ческой кривой; в пределах продольного выпуска оно вы ражается уравнением:
/ г 1 |
(185) |
где Rx — текущий радиус валка;
Ru —радиус валка в полирующем участке;
А— суммарное уменьшение радиуса (Д=1,5-г 4- 2,0 мм) ;
Ѳжв —текущее значение угла выпуска.
Холостой участок характеризуется переменным значе нием радиусов, обеспечивающих плавное сопряжение кривых гребня и продольного выпуска. Рекомендуется некоторое уменьшение радиуса валка по направлению от гребня к выпуску для свободного прохода при
мерно на длине 30—35°, а затем постепенное увеличение его до плавного сопряжения с кривой продольного вы пуска.
Углы поперечных выпусков калибра выполняются пе ременными по длине периодической части валков. Обыч но в начале гребня угол поперечного выпуска составляет 34—37°.
Угол выпуска для любой части гребня
i f О,, |
(186) |
где Иг— максимальное значение угла поперечного вы
пуска в начале гребня; |
|
мш-шмаль- |
||||
Д а— разность |
между |
максимальным и |
||||
. ным |
значениями |
углов |
выпуска |
(величина |
||
«корреляции») ; |
|
|
|
|
||
Ѳх— текущий угол поворота валка; |
|
|
||||
Д а = 12 -г- |
14°. |
|
|
|
|
греб |
Угол выпуска в полирующем участке (в конце |
||||||
ня) : |
|
|
|
|
|
|
ап = |
« г -(1 2 -г 14°) |
|
|
|
||
или при максимальных значениях |
|
|
|
|||
а п = ( 3 4 ч- 3 7 ° ) — ( 1 2 -h 1 4 °) = 2 0 4 - 2 5 ° . |
|
|||||
Калибровка дорнов |
|
|
|
|||
Дорны |
в целях легкого |
извлечения |
из |
трубы |
после окончания прокатки изготовляют чаще всего кони ческими (рис. 97).
• Исходя из температурных условий средний диаметр дорна
. dn (\+ a tv)
где ip. — температура дорна, °С;
— температура трубы, °С.
При температуре трубы /т— Ю00°С и дорна ^Д~500°С
8 |
д.ср |
= 1,005 d , |
|
|
* |
п’ |
где da— внутренний диаметр трубы после пилигримового стана.
т |
|
|
h l |
Ir |
h |
II . |
JjL |
|
|
ІА |
|
Рис. 97. Дорн пилнгрнмового стана
Конусность дорна обычно принимают 1—2 мм. В этом случае:
диаметр переднего конца дорна
8д.« = |
8д.ср — |
( ° - 5 ^ 0 |
м м > |
диаметр заднего конца |
|
||
5д.з = |
8д . с р + |
(0 ,5 -1 ) |
лш. |
Дорн состоят обычно из нескольких участков.
Длину головки дорна Іѵ, крепящейся в подающем ап
парате принимают конструктивно. Длина |
переднего цен |
||||
трирующего конуса составляет /ц= 30ч - |
50 мм. |
|
|||
Рабочая часть дорна |
равна |
сумме |
максимальной |
||
длины гильзы Lr, длины |
участка |
дорна, необходимого |
|||
для «затравки» в начале процесса прошивки /а- |
и тол |
||||
щины упорного дорнового кольца |
/к |
(выбирают |
конст |
||
руктивно) . |
|
|
|
|
|
Длина участка затравки |
|
|
|
|
|
Ro + R„ |
Яп |
-I- Z.- |
|
||
ср |
Ѳг + |
|
где Мер— средний коэффициент опережения по пилишриімовой головке, равный 1,12—1,15;
Дг — путь торможения, равный 50—75 мм; радиусы гребня (начальный) и полирующего участка.
Полная длина дорна
Іи = К + к + h + К + К-
В последнее время используются дорны с малой ко нусностью, цилиндрические, двухжонусные и др.
5. КАЛИБРОВКА ВАЛКОВ КАЛИБРОВОЧНЫХ СТАНОВ
Габаритные размеры валков калибровочного
стана: диаметр бочки
Яб = Я т .шах + (240к-300) мм,
т.шах
длина бочки
L 6 = D x.max + (80 |
4- 150) ММ, |
т.піах |
|
где Пт.тах — максимальный |
диаметр трубы в сортамен- |
те установки. |
|
В калибровочных станах .применяют овальные калиб |
|
ры (рис. 98) и только в последней клети стана— 'круг |
лый.
Обжатия по клетям калибровочного стана распреде
ляются следующим образом: |
|
|
|
а) |
в клетях от второй до предпоследней — равномер |
||
но, составляя примерно 3% на каждую клеть, т. е. |
|
||
б) |
в первой клети (для надежности захвата) |
и в |
|
предпоследней (для получения труб хорошего качества) |
|||
равны половине величины обжатия |
в средних клетях, |
||
т. е. |
|
.... |
л.'*?; |
|
.в) |
в последней клети |
Тпроизводится только ка либровка поперечного се чения, обжатие по диа метру не предусматрива ется (Ôn= 0).
Сучетом такого рас пределения обжатий сред нее относительное обжа тие в клети
а
Рис. 98. Калибр калибровочного стана
где |
п — число .клетей стана; |
|
|
Дт.г — диаметр трубы в горячем состоянии; |
|
|
Dp — диаметр трубы перед станом. |
|
|
Средний дна,метр калибров, равный |
|
можно определить как |
|
|
|
ài = dt_ x( 1 - 8 , / Ю О ) , |
|
.где і — номер клети. |
аі |
|
|
Овальность калибров |
|
|
Ѳ, = — рассчитывается по |
формуле
где q — показатель |
степени. Для углеродистой |
стали |
||
<7= 1,5. |
|
2d, |
|
|
Высота калибра |
|
, |
|
|
Ь. = -------- |
|
|||
|
|
1+ ѳ, |
|
|
ширина калибра а. = b. Ѳ., |
|
|
||
|
„2 |
а 2 |
|
|
эксцентриситет е. |
аі |
- bi |
|
|
4b. |
|
|
||
|
|
|
||
|
|
b. |
e£- |
|
радиус калибра R£ = -D + |
|
Зазор между валками А=3 мм, а радиус закругления
г—3 -т- б мм.
Внепрерывно,м калибровочном стане соблюдается закон постоянства секундных объемов:
F(+\ D |
n.+l — F£DK п£ш |
(187) |
|
п |
(+і 1 |
« |
|
где Fi, DК£, Пі — площадь поперечного сечения |
трубы, |
||
|
катающий диаметр валка и число |
||
|
оборотов валков в і-той клети; |
|
|
Fi+ь Дк j-tti+i — то же в (t-H'l) -той клети; |
|
||
Юі+і — коэффициент кинематического |
натя |
||
|
жения. |
|
|
При прокатке без натяжения FI. DК. п.I = const.
Катающий диаметр валка
Як = 0 в + Д - 0 ,7 6 к,
где D(, — диаметр бочки валка; Л — зазор между валками; Ьк — высота калибра.
Площадь поперечного сечения трубы в каждой клети:
= * ( £ > ,- S,)S,. |
(188) |
Принимая скорость выхода трубы из стана ѵп, мож но определить число оборотов валков последней клети:
р„во |
(189) |
пП я Д, |
Зная число оборотов валков последней клети и зада ваясь необходимым коэффициентом кинематического на тяжения, обеспечивающим нужный режим, можно опре делить числа оборотов каждой клети стана:
Fn Dк„па |
(190) |
||
Пп-1 = |
“«-1 |
||
|
|||
Fn- . |
|
6. ИЗГОТОВЛЕНИЕ И ЭКСПЛУАТАЦИЯ
ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ИНСТРУМЕНТА
Прошивкой пресс
В состав сменного технологического инстру мента входят матрица, прошивной пуансон, головка про шивного пуансона, опорный пуансон, головка опорного
пуансона.
М а т р и ц ы изготовляют из кованой стали 5ХНВ и обрабатывают по режиму: закалка — отпуск до получе ния твердости 35—40 HRC.
Характер выработки матрицы— уменьшение внутрен ней конусности за счет интенсивного износа ее задней части. Кроме того, на внутренней поверхности появляет ся грубая сетка разгара и продольные трещины. Стой кость матрицы составляет 8—10 тыс. прошивок.
Г о л о в к и п у а н с о'Ноів изготовляют из кованой стали марок 5ХНВ и 4ХВ2С и после механической обра ботки подвергают закалке с отпуском на твердость 40—45 HRC.
Износ голов-ш пуансона неравномерный. Наиболее интенсивно изнашивается участок перехода от торговой поверхности к цилиндрической. Причина повышенного износа связана с характером истечения металла. Стой кость головки пуансона без смазки составляет 30—50 прошивок.
П р о ш и в н о й п у а н с о н имеет ступенчатую форму, изготавливается из кованой стали 35ХНМ. После меха нической обработки его .подвергают закалке с отпуском на твердость 35—40 HRC.
Стан-элонгатор В состав основного сменного технологическо
го инструмента входят рабочие валки, оправка, |
дорнш- |
|
тан'га, направляющие линейки. |
|
|
Р а б о ч и е в а л к и изготовляют из кованой |
стали |
|
55Х. После обработки их твердость должна |
составлять |
|
не менее 230 НВ. Оправка изготовлена из литой |
стали |
|
20ХН4Ф. После механической обработки ее |
подвергают |
отжигу в окислительной атмосфере, цель котоірого — по лучение равномерного слоя окислов на поверхности оп
равки с целью повышения стойкости ее. |
|
мм |
|||
Д о р н ш т а н г а |
стана-элонгатора длиной 7000 |
||||
сборная, состоит из трубы, соединительной части, |
нако |
||||
нечника и хвостовика. Материал элементов |
дорнштан- |
||||
пи— сталь 45 (ГОСТ 1050—60). |
изготовля |
||||
Н а п р а в л я ю щ и е |
линейки элонсатора |
||||
ют из бидулоидного |
сплава состава 1 ,'8—2,1% С; |
30— |
|||
34% |
Сг; 0,3—0,6% |
Si; |
0,3—0,6% Mn; |
4—6% |
Ni; |
<0,045% S; C0.045 |
P. |
|
|
|
|
Основной профиль линейки приобретают после шли |
|||||
фовки литой поверхности. |
|
вклю |
|||
Вспомогательный |
технологический инструмент |
||||
чает: |
приемный желоб |
(сталь 45Л), вводной желоб |
Деталь 25Л), выводной желоб (сталь 25Л).
Нормы расхода основного и вспомогательного инст румента за счет выработки и поломок при эксплуатации составляют: рабочие валки 0,77 кг/т, направляющие ли-
немой 0,40 кг/т, оправки 0,30 кг/т, дорнштанга 0,15 кг/т, желоба 0,15 кг/т.
Нормы расхода указаны ко отношению к 1 т гото вых труіб.
Характер износа основного инструмента следующий: основная выработка рабочих валков происходит в ко нусе захвата, оправка изнашивается в месте перехода сферической части в цилиндрическую — образуются про дольные трещины. Выработка линейки в зоне макси
мальной раскатки стакана часто приводит |
к ее полом |
|||
кам. |
|
|
|
|
Прошивной стан |
|
|
||
К |
основному |
технологическому |
инструменту |
|
прошивного стана относятся рабочие валки, |
направля |
|||
ющие валки, оправки, дорвштанги. |
|
55Х, твер |
||
Р а б о ч и е |
в а л к и |
изготовляют из стали |
||
дость после обработки |
не менее 210 НВ. |
На установке |
6—12" применяют винтовую ленточную нарезку на ци линдрической части валка (винтовая калибровка) с ша гом 90 мм. Угол подъема резьбы 2°30/, глубина 5 мм. На
резку изготовляют специальным резцом, профиль |
кото |
|
рого соответствует профилю нарезки. |
|
|
Н а п р а в л я ю щ и е в а л к и |
изготовляют из стали |
|
55Х или стали 38ХА с твердостью |
после обработки |
не |
менее 210 НВ.
Для прошивки гильз основного сортамента применя ют литые оправки прошивного стана. Материал для изго
товления оправок имеет |
состав: |
0,43—0,53% |
С; |
0,7— |
||
1,1% Мп; 0,17—0,37% Si; |
Д 0,045% Р ;ч< 0,045 |
%S. |
|
|||
При прошивке толстостенных гильз для труб специ |
||||||
ального назначения применяются |
оправки |
из |
стали А |
|||
имеющей состав: 0,45—0,55% С; |
0,5—0,8% Мп; |
0,2— |
||||
0,4% Si; 0,8—1,2% |
Cr; |
0,6—1,0% |
Ni; |
х< 0,035% |
S; |
|
,< 0,035% P. |
прошивного стана изготовлены |
так |
||||
Д о р н ш т а н г и |
||||||
же из стали D. Поверхность дорнштанг |
после обточки |
|||||
шлифуют. |
учитывающие |
потребность |
инстру |
|||
Нормы расхода, |
||||||
мента на производство 1 |
т готовой продукции, для рабо |
чих и направляющих валков составляют 0,26 кг, опра вок 0,040 кг, дорнштанг 0,05 кг.