|
Валки первого типа (а),
представляющие собой два усеченных конуса, приложенных друг к другу большими
основаниями, при меняют при прошивке заготовок, а второго (б) — с
дополнительными участками для калибровки наружного диаметра гильзы —
используют при прошивке слитков большого диаметра. При выборе диаметра
рабочих валков учитывают, что с ростом их диаметра увеличиваются усилия при
прокатке, рабочая клеть становится более громоздкой, но прочность валка и
жесткость конструкции возрастают. Вместе с тем увеличение диаметра валка
улучшает условия захвата, что позволяет при необходимости вести процесс с
меньшим обжатием перед оправкой.
Увеличение длины бочки валка прошивного стана,
прокатывающего слитки, обусловлено дополнительными участками для калибровки
гильзы. Длина участков конуса прошивки и конуса раскатки может быть
определена, исходя из приведенной формулы (30). Необходимая для расчетов
величина расстояния между валками в пережиме d0 может быть найдена для гильзы
с толщиной стенки Sr, зная обжатие перед носком оправки е0, по зависимости
Расчет ведут с учетом случая прошивки гильз наибольшего
диаметра и с минимальной толщиной стенки, когда процесс осуществляется с
максимальным обжатием, а длина очага деформации имеет наибольшую
протяженность.
Углы конусности валков являются наиболее характерными,
параметрами калибровки. Особенно большое Влияние на процесс оказывает угол
входного конуса валка, величиной которого определяется обжатие перед оправкой
и в пережиме.
Этот угол существенно влияет на условия первичного и
вторичного захвата и с этой точки зрения его целесообразно принимать возможно
меньшим. Вместе с тем уменьшение угла входного конуса удлиняет очаг
деформации, повышая напряжения в сердцевине обрабатываемого металла и
способствуя более раннему вскрытию полости.
Наиболее оптимальные величины угла ах входного конуса
валков находятся в пределах аг = 3 — 4 , которые чаще всего и используют в
практике.
Угол а2 раскатного (выходного) конуса валков обычно принимают
а2 = 3°30'^6°. Меньший угол выходного конуса удлиняет зону раскатки стенки на
оправке, что способствует получению более ровной гильзы, а также уменьшает
подъем диаметра, и это благоприятно отражается на качестве наружной
поверхности. Поэтому чаще всего пользуются меньшими значениями угла
а2 и делают его равным углу входного конуса валка.
Верхними значениями пользуются в тех случаях, когда,необходимо при прошивке
значительное увеличение диаметра гильзы по сравнению 9 диаметром заготовки. В
частности, это требуется при прошивке гильз большого диаметра из катаной
заготовки, диаметр которой ограничен трудностями сортового проката.
Валки изготовляют из стали (обычно из низкоуглеродистой)
для улучшения условий захвата. В целях восстановления размеров валка после
износа его поверхности последнюю наплавляют электродами из стали ЗОХГСА или
18ХГСА, а затем валок калибруют на токарном станке.
Смену валков обычно производят через каждые 6—9 суток; при
прокатке труб из труднодеформируемых сталей валки меняют чаще.
Диаметр оправки в сочетании с диаметром валка в каждом
сечении очага деформации определяет размер щели, от которой зависят режим
деформации и конечные размеры гильзы.
Диаметр оправки вследствие овализации гильзы в процессе
деформации всегда меньше среднего внутреннего диаметра гильзы й может быть
ориентировочно определен по эмпирической зависимости
Оправка прошивного стана имеет четыре участка: носик /,
рабочий конус //, конус раскатки III и цилиндрический поясок (обратный конус)
IV. Носийхоправки несколько изменяет процесс течения металла в очаге
Деформации так, что в непосредственной близости к нему деформируемый металл
неплотно или вовсе не соприкасается с оправкой, что значительно снижает ее
разогрев в процессе деформации и повышает ее стойкость. Диаметр носика Ап
принимают равным 25—35 мм, а длину 1г = = 20—30 мм. Оправки больших диаметров
часто выполняют без носика, так как в этом случае влияние его на стойкость
оказывается малозаметным.
Профиль рабочего конуса предопределяет режим основной
деформации при прошивке, и поэтому правильный выбор размеров этого участка
способствует снижению осевого скольжения и улучшению энергетических условий процесса.
Чем больше отношение длины /2 этого участка.к диаметру Дп, тем более
остроносой является оправка и снижается осевое скольжение металла. Правда,
при этом возможно некоторое уменьшение стойкости оправки. Чрезмерно большая
длина оправки может привести к ее застреванию (защемлению) в гильзе к концу
прошивки. Длину рабочей зоны /2 принимают на 20—30 мм больше ее номинального
диаметра. Профиль этого участка может быть прямолинейным (такие оправки
называют коническими) или очерчиваться радиусом
Основные размеры некоторых оправок в зависимости от их
диаметра Лп приведены в 2 (обозначения см. на 28, а). Иногда применяют
оправки, рабочий конус которых очерчивается кривой, рассчитанной по
определенной закономерности.
По формуле П. К. Тетерина, например, диаметр оправки,
определяемый исходя из условия постоянства частных коэффициентов вытяжек в
очаге деформации, может быть подсчитан по формуле
Поскольку оправка одного и того же диаметра может
применяться при прошивке гильз как тонкостенных, так и толстостенных, расчет
длины конуса раскатки /3 следует вести для случая прошивки заготовки большего
диаметра, когда шаг подачи имеет наибольшую величину
Коэффициент 1,2—1,5 учитывает возможные колебания осевого
скольжения.
Длину /4 цилиндрического пояска или обратного конуса
выбирают из конструктивных соображений, но не менее 10—20 мм.
Оправки работают в тяжелых условиях, подвергаясь
длительному воздействию высоких температур и большим давлениям. Даже при
высокой прочности материала, но при низкой его теплопроводности, носик
оправки быстро разогревается, теряет форму, и оправка выходит из строя.
Заметно повышает стойкость оправок металлизация носика. Для водоохлаждаемых
оправок большое значение имеет наличие в носике боковых отверстий, резко
улучшающих условия теплообмена, что предотвращает образование паровых пробок
во внутренней полости оправки.
Водоохлаждаемую оправку крепят к наконечнику стержня (см.
28, б) самотормозящим конусом, что обеспечивает ее легкую замену.
Наиболее распространенным материалом для оправок является
сталь, содержащая 0,15—0,30% С; 0,2—0,5% Мп; 0,2—0,5% Si; 0,8—1,2% Сг;
3,0—3,5% Ni. Для водоохлаждаемых оправок применяют также сталь 20ХН4ФА.
Стойкость оправок из этой стали примерно в 1,5 раза выше, чем из первой,
особенно при прошивке легированной стали.
Оправки изготовляют литьем или ковкой. После шлифовки их
подвергают термической обработке и металлизации носика. При металлизации
толщина покрытия составляет 1,5—2,0 мм. Водо- охлаждаемые оправки можно
изготовлять из труб путем ковки в специальных штампах. Толщина стенки таких
труб должна быть в 4,3—4,7 раза меньше их номинального диаметра.
Линейки прошивных станов, основное назначение которых
заключается в ограничении поперечной деформации, имеют форму, показанную на
35. По ходу движения гильзы на линейке можно выделить три участка: входной с
наклоном рабочей поверхности под углом <olf наиболее высокую часть
линейки, называемую гребнем, имеющую поверхность, параллельную оси прокатки,
и, наконец, выходной участок с наклоном рабочей поверхности под углом со2.
Входной участок иногда отсутствует, так как участия в
деформации не принимает и служит лишь в качестве направляющего. В этом случае
входную воронку делают брльшей длины. Угол его (ох выбирают из такого
расчета, чтобы линейки не препятствовали захвату заготовки валками. Обычно
этот угол принимают на 2—3° больше угла ах входного конуса валка.
Гребень валка обычно начинается в сечении, соответствующем
носику оправки, и заканчивается под пережимом, т. е. протяженность гребня
равна выдвижению носика оправки за пережим валков. Иногда гребень делают
меньшей длины, но не менее 20—30 мм. Выходной участок линеек делают с
наклоном под углом со2, равным углу выходного конуса валков а2.
Иногда размеры бокового профиля линейки определяют
графическим путем, используя методы начертательной геометрии.
Линейки рассчитывают для каждого стандартного диаметра
заготовки, используемой на стане. Расчет производят на случай прокатки
наиболее тонкостенных труб, когда расстояние между валками оказывается
наименьшим. На линейках рассчитанных размеров ведут прошивку и более
толстостенных труб. В этом случае расстояние между валками возрастает, и хотя
щель между линейкой и валками соответственно увеличивается, повышенная
жесткость профиля гильзы устраняет возможность затекания металла в эту щель.
Материалом для изготовления линеек является высокохромистый чугун, содержащий
1,7—2% С; 29—33% Сг; 4—6% Ni. Линейки, изготовленные из такого материала,
можно применять для прошивки как углеродистой, так и высоколегированной
сталей. Средняя стойкость линеек составляет 800—1200 проходов. Заменяют их один-два
раза в рабочую смену. При прошивке коррозионностойкой стали средняя стойкость
линеек значительно снижается: для заготовок малых размеров она составляет до
200—250 проходов, а для крупных 50—100.
|