ПРОКАТКА ТРУБЫ НА НЕПРЕРЫВНОМ СТАНЕ

 

  Вся электронная библиотека >>>

 Трубы  >>>

  

 

Производство труб


Раздел: Производство

   

Глава VI. ПРОКАТКА ТРУБЫ НА НЕПРЕРЫВНОМ СТАНЕ

1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРОЦЕССА

  

Непрерывная прокатка трубы на непрерывном многоклетевом стане, схема которой показана на  68, получила в последние годы широкое распространение и является наиболее перспективным способом производства труб с высокой производительностью. Прокатка осуществляется на длинной цилиндрической оправке, что позволяет получать трубы большой длины (в два с лишним раза большей, чем, например, при прокатке на автомат-стане, где длина трубы ограничивается малой величиной деформации).

Деформация металла в каждой двухвалковой клети, если рассматривать этот процесс вне зависимости от соседних клетей, во многом аналогична прокатке на автомат-стане. Очаг деформации в клетях непрерывного стана также можно условно разделить на две зоны — зону редуцирования и зону обжатия стенки ( 69).

Протяженность всего /0 очага деформации, определяемая формулой (77), в первой клети непрерывного стана и на автомат- стане нри разных толщинах стенки до и после прокатки мало различается. Между тем длина /2 зоны обжатия на непрерывном: стане заметно больше. Это означает, что очаг деформации в первой клети непрерывного стана характеризуется относительно* меньшей протяженностью /г зоны редуцирования по сравнению с автомат-станом. Чтобы не ухудшать условий втягивания металла в кольцевой зазор, образуемый ручьями валков первой клети и оправкой, которые определяются возникающими в зоне редуцирования силами трения, обжатие стенки в первой клети непрерывного стана ограничиваю? меньшими величинами, нежели на автомат-стане, так что коэффициент вытяжки обычно не превышает 1,30—1,35. В последующих клетях непрерывного стана по всей длине очага деформации происходит обжатие стенки.

Непрерывность процесса прокатки и одновременное нахождение обрабатываемого металла в нескольких клетях усложняет процесс деформации, тем более что соседние клети могут качественно и количественно по-разному влиять на прокатку в рассматриваемой клети в зависимости от того, протекает ли процесс с натяжением или подпором и какова величина натяжения или подпора. Натяжение или подпор при непрерывной прокатке возникает тогда, когда две соседние клети в единицу времени могут пропустить по расчету разный объем металла.

Бели последующая клеть может пропустить в единицу времени больший объем металла, чем предшествующая, то, будучи связанными между собой деформируемой трубой, эти клети воздействуют одна на другую: в предшествующей клети прокатка ведется с передним натяжением, а в последующей — с задним. В случае, когда предшествующая клеть может пропустить в единицу времени больший объем металла, чем последующая, прокатка ведется с подпором: передним — для предшествующей клети и задним — для последующей. Таким образом,,в любой клети не

прерывного стана (кроме первой и последней) прокатка может протекать с передним или задним натяжением или подпором в различных сочетаниях. В первой клети может быть только переднее натяжение или подпор, а в последней — только заднее натяжение или подпор.

Очевидно, если коэффициент кинематического натяжения С > 1,0, то прокатка протекает с натяжением, а при С < 1,0 имеется подпор. Коэффициент кинематического натяжения является расчетной величиной, определяющей меру отклонения процесса от свободной прокатки, когда расчетные секундные объемы металла во всех клетях одинаковы. В действительности, если даже коэффициент кинематического натяжения не равен единице, постоянство секундных объемов сохраняется. Уравнивание секундных объемов металла происходит благодаря воздействию одной клети на другую через деформируемый металл и изменению катающих диаметров валков. При чрезмерно больших натяжениях, когда такое выравнивание не может быть осуществлено, происходит разрыв трубы, а при большей величине подпора труба собирается в «гармошку».

Наличие подпора или натяжения даже при сравнительно небольших их величинах вносит значительное изменение в процесс прокатки. Установлено, что при переднем или заднем натяжении изменяется средний диаметр трубы, выходящей из валков. Это, изменение связано с большим или меньшим уширением металла и заполнением калибра. Особенно значительное влияние оказывает заднее натяжение или задний подпор. Заднее натяжение уменьшает уширение и препятствует заполнению калибра, а при. больших натяжениях вызывает даже утяжку металла (уменьшение толщины стенки трубы в местах выпусков калибра). Задний подпор резко увеличивает уширение гильзы-трубы и даже при небольших величинах обеспечивает полное заполнение калибра, а при увеличении заднего подпора металл легко переполняет калибр и затекает в зазоры между валками.

Переднее натяжение или подпор в этом отношении имеют значительно меньшее значение. Таким образом, если рассматривать две смежные клети, работающие с натяжением, то влияние этого натяжения в основном распространяется на последующую клеть, деформация в которой происходит с задним натяжением.

Уменьшение среднего диаметра трубы при выходе из валков при прокатке с натяжением означает неполное заполнение калибра и, следовательно, уменьшенный зазор между трубой и оправкой в местах выпусков калибра. Этот зазор обычно желателен, так как при соответствующей профилировке валков непрерывного стана обеспечивает отставание металла от оправки, что значительно облегчает последующее извлечение оправки из трубы. Поэтому, чтобы сохранить зазор между трубой и оправкой в местах выпусков калибра на достаточном уровне, процесс ведут с очень незначительным отклонением от свободной прокатки, т. е. натяжение или подпор не должны превышать С = 0,99-г 1,02. В старых станах, когда натяжение не поддавалось регулировке и достигало значительных величин, отставание металла от оправки по всему периметру не достигалось и извлечение оправки требовало значительных усилий. Современные станы имеют индивидуальный привод каждой клети с тонкой регулировкой скоростей, что обеспечивает необходимый режим натяжений.

Расчет давления металла на валки на непрерывном стане может производиться по той же методике, которая приведена для определения усилий на автомат-стане. Поскольку при непрерывной прокатке зона редуцирования относительно меньше, а прокатывают в основном тонкостенные трубы, когда усилия в этой зоне невелики, можно для приближенных расчетов пользоваться формулой

При прокатке с натяжением удельное давление заметно уменьшается и, наоборот, при прокатке с подпором — увеличивается. Однако вследствие того, что применяемые величины натяжения незначительны, эти изменения обычно не учитывают. Расчетные величины давления хорошо совпадают с данными экспериментальных работ, которые подтвердили широкое изменение величины удельного давления в зависимости от степени деформации, температуры прокатки, натяжения или подпора и химического состава металла. При малых величинах деформации удельное давление находится на уровне 98—117 Мн/м2 (10—12 кПмм2)\ при больших коэффициентах вытяжки (jx  1,3) удельное давление достигает 196—245 Мн1м2 (20—25 кГ/мм2). Удельное давление при входе трубы в валки обычно несколько ниже, чем при выходе, что объясняется некоторым понижением температуры трубы к концу прокатки. Распределение давлений по клетям стана характеризуется большой неравномерностью. Обычно наиболее высокие давления отмечаются в средних клетях стана. Наименее нагруженными являются две последние клети, где деформация по стенке не производится, а изменение диаметра невелико. Давление металла на валки при прокатке труб из углеродистых сталей размером 108x4-f-6 мм в среднем составляет в первых клетях 0,6—1,0 Мн (60—100 Г), а для более нагруженных клетей 1,0—1,6 Мн (100—160 Т).

Таким образом, поверхность контакта металла с оправкой можно разделить на две зоны: зона, где вначале металл отстает от оправки, а затем зона, где он опережает оправку. Если же прокатка ведется одновременно в двух или большем числе клетей, то благодаря взаимному влиянию скорость оправки будет отличаться от скорости металла в каждой клети еще в большей степени. В результате в некоторых клетях металл по всей контактной поверхности будет опережать оправку, а в других клетях, наоборот,, отставать от оправки. В зависимости от этого силу Q, входящую в равенство (105), нужно принимать со знаком плюс или минус. По абсолютной величине эта сила (в расчете на один валок)

Такое определение силы Q является весьма приближенным, так как оно совершенно не учитывает влияния трения между оправкой и металлом в межклетевом пространстве.

Оюдует иметь в виду, что при работе стана с отсутствием кинематического натяжения (С = 1) вследствие разных скоростей металла и оправки и воздействия возникающих при этом сил трения фактически процесс протекает с некоторым натяжением или подпором. Например, в последних клетях оправка, имеющая меньшую скорость, чем труба при входе и выходе из клети, оказывает тормозящее действие и вызывает дополнительный передний подпор и заднее натяжение; в первых клетях характерно обратное соотношение скоростей металла и оправки, благодаря чему возникают переднее натяжение и задний подпор.

Как показали исследования, наличие натяжения и воздействие оправки могут изменять величину момента на 30—50%.

Как показали исследования М. Ф. Столетнего и А. 3. Глей- берга, коэффициент v зависит от величины вытяжки, длины npo-v катываемой трубы и от коэффициента трения между трубой и оправкой, обусловленного типом применяемой смазки и состоянием поверхности оправки и трубы. Практически коэффициент v находится в пределах 1,45—1,55. Сравнительно небольшие колебания этого коэффициента позволяют достаточно точно определять оптимальные значения выдвижения оправки и сползания трубы. Кроме того, зная скорость выхода трубы из последней клети й всех других клетей стана и рассчитав среднюю скорость оправки, можно определить, в каких клетях стана оправка опережает трубу, а в каких труба опережает оправку. Тем самым может быть определен знак силы Q для решения уравнения (105).

 

СОДЕРЖАНИЕ:  Производство труб

 

Смотрите также:

 

Непрерывные станы. Конструкция непрерывных станов.

Станы непрерывной прокатки имеют семь-девять одинаковых рабочих клетей, хотя есть станы, в которых первые клети имеют валки несколько большего
Особенностью прокатки в непрерьюном стане является утонение концевых частей трубы.

 

Редукционно-растяжной стан. Состав и расположение...

Применение схемы непрерывной прокатки с подвижной удерживаемой оправкой позволило прокатать трубы большого
Коэффициент вытяжки на непрерывном стане достигает 6,5. Максимальная скорость прокатки на выходе из стана - 4,5 м/с.

 

ПРОКАТКА ТРУБ. Горячая прокатка бесшовных труб...

Горячая прокатка бесшовных труб на установках с автоматическим станом. На этих установках прокатывают трубы диаметром 38—529 мм со стенками толщиной более 3 мм.
Прокатка листовой стали на непрерывных и полунепрерывных ...

 

ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ РАСКАТКИ ГИЛЬЗ. Станы...

Поэтому для непрерывных станов большого типоразмера используют удерживаемые оправки, длина которых примерно в два раза меньше. Прокатка на удерживаемой оправке повышает точность труб...

 

Станы продольной прокатки труб подразделяют...

Прокатку труб на автоматическом стане, как правило, осуществляют за два прохода.7) холодная правка трубы в косовалковом правильном стане.
Прокатка листовой стали на непрерывных и полунепрерывных... Современные непрерывные станы горячей...