Калибровка инструмента для производства бесшовных труб

Раздел: Учебники

Еще в конце прошлого столетия были начаты работы по созданию прокатного стана, который позволил бы при непрерывном прохождении трубы через валки уменьшить ее диаметр в горячем состоянии. Первый патент на такой стан был выдан в 1889 г. Однако в то время процесс прокатки предусматривался только с применением длинной внутренней оправки, которая дала бы возможность при уменьшении диаметра трубы одновременно уменьшать и толщину ее стенки.

Лишь в 1920 г. был построен первый непрерывный прокатный стан, в котором труба прокатывалась без оправки, со свободным изменением толщины стенки, происходящим вследствие уменьшения наружного диаметра трубы. Ограничение свободной деформации, в особенности изменения толщины стенки, представляет значительные трудности. Однако в настоящее время можно сказать, что законы, по которым изменяется толщина стенки трубы в процессе редуцирования, уже известны. Поэтому имеется возможность заранее предусмотреть изменение толщины стенки и регулировать его в определенных пределах.

В процессе развития конструкций редукционных станов были созданы три типа этих станов: калибровочный, редукционный и редукционный с натяжением ( 59).

Назначением калибровочного стана является получение готовой трубы точных размеров без значительного уменьшения наружного диаметра задаваемой заготовки. В редукционном стане достигают значительного уменьшения наружного диаметра трубы при одновременном незначительном изменении толщины стенки. Основной же целью редукционного стана с натяжением является значительное уменьшение толщины стенки трубы при одновременном уменьшении ее наружного диаметра.

При редуцировании с натяжением выявились значительные технические преимущества этого способа для.

деформации трубы в калибре, образованном тремя валками. Создание трехвалкового стана представляло известные конструктивные трудности, которые длительное время задерживали распространение такого стана.

Калибровочные станы, как правило, содержат от двух до пяти двухвалковых клетей. Однако в последнее время появились станы, имеющие до 12 клетей.

Обжатие трубы по диаметру в калибровочных станах обычно составляет от 3 до 8% ; толщина стенки здесь несколько уменьшается, хотя ее можно выдержать постоянной.

В настоящее время калибровочные станы применяются для труб широкого диапазона диаметров как больших, так и малых.

Редукционные станы последних конструкций имеют до 18 клетей и позволяют уменьшать наружный диаметр трубы почти на 70%.

Зависимость между общим обжатием трубы по диаметру и требуемым для этого обжатия количеством клетей представлена на  60.

Изменение толщины стенки трубы в редукционном стане зависит от калибровки и числа оборотов валков.

Если раньше для каждого редукционного стана и для каждого заданного обжатия и требуемой толщины стенки готовой трубы приходилось определять толщину стенки заготовки чисто эмпирически, то в настоящее время при известных условиях имеется возможность сделать это расчетным путем, основанным на данных проведенных исследований. Таким образом, зная необходимую толщину стенки, мы можем соответствующими мероприятиями повлиять на ее изменение в процессе прокатки.

Обычно труба во время прохождения через стан не должна подвергаться усилиям натяжения. Однако практически для обеспечения надежности прохода трубы через редукционный стан некоторое натяжение бывает необходимо.

Благодаря применению натяжеГния в современных редукционных станах возможно уменьшить толщину стенки в определенной зависимости от уменьшения диаметра трубы. Обычно соотношение между ними равно 1 : 5, т. е. при уменьшении, например, диаметра трубы на 50% толщина стенки уменьшится приблизительно на 10%.

Следует отметить, что только применение , редукционных станов позволило изготовлять горячей прокаткой трубы малых размеров. Так, например, из заготовки диам. 2", полученной методом выдавливания, можно получить газовую трубу диам. 3/4/7.

Существенным преимуществом установки с редукционными станами является, кроме того, возможность прокатки на основном прокатном стане гильзы большого размера, одинакового при изготовлении готовых труб всех размеров. Такая возможность ведет к значительному повышению производительности установки. Возможность быстрой смены клетей в редукционном стане, вместо перевалки валков на основном прокатном стане, также повышает производительность.

Современные редукционные станы с натяжением позволяют при 18 клетях уменьшить диаметр трубы на 75% при одновременном уменьшении толщины стенки на 38%.

Основная зависимость между суммарным обжатием по диаметру и необходимым количеством клетей сохраняется в этих станах так же, как и при обычных редукционных станах. Однако в данном случае следует учитывать дополнительную зависимость между определенным уменьшением трубы по диаметру и достигаемым при этом наибольшим уменьшением толщины стенки. Соответствующие зависимости приведены ниже.

Необходимо отметить, что уже при 10—12 клетях возможно достичь уменьшения толщины стенки около 7з от уменьшения диаметра трубы, т. е. при таком количестве клетей на каждые 30% обжатия по диаметру возможно уменьшить толщину стенки трубы на 10%. Такие редукционные станы нуждаются в приводе, который позволил бы осуществить индивидуальное регулирование чисел оборотов валков в каждой отдельной клети.

При редуцировании с натяжением получаются утолщенные концы трубы вследствие того, что передний и задний концы гильзы при прохождении через стан не подвергаются полному воздействию натяжения. Наличие утолщенных концов вызывает дополнительные отходы металла. Поэтому большие преимущества имеет установка редукционного стана с натяжением вслед за трубосварочным станом, позволяющим получить на нем трубу значительной длины (до 70 м) без каких- либо затруднений.

Одновременно такая комбинация станов позволяет на трубосварочном стане сваривать с большой скоростью трубу большого диаметра и большой толщиной стенки и получать, благодаря последующему пропусканию трубы через редукционный стан с натяжением, готовые трубы малых размеров.

Нагрев труб перед редуцированием служит в этом случае и нормализующим отжигом.

Трубоэлектросварочные станы, имеющие в своем составе редукционные станы с натяжением, достигают высокой производительности (20 ш час при производстве газовых труб диаметром от 3/8 до 3") и успешно конкурируют со станами печной сварки.

Очевидно, при дальнейшем развитии трубоэлектросвароч- ных станов редукционные станы с натяжением будут устанавливать так, что при этом обеспечится полное непрерывное прохождение трубы одновременно через сварочный и редукционные станы. В этом случае отходы металла, получающиеся вследствие утолщения концов трубы, возможны только при переходе с одного размера трубы на другой. Несомненно, современное состояние техники управления прокатными станами позволит достигнуть необходимой синхронизации между сварочным и редукционными станами.

При производстве бесшовных труб применение редукционных станов с натяжением экономично и в таком случае, когда длина задаваемых для редуцирования труб большая. Это осуществимо на станах непрерывной прокатки, производительность которых значительно выше, чем остальных, используемых для изготовления бесшовных труб.

При производстве бесшовных труб с применением редукционных станов могут :быть достигнуты такие скорости прокатки, которые до настоящего времени достигались лишь на установках для непрерывной печной сварки.

Отходы на обрезку концов труб, редуцированных с натяжением, составляют в этом случае около 1,5—2%, что вполне сопоставимо с расходом металла на трубоэлектросварочных установках.

Таким образом, применение редукционного стана с натя- жеизием для изготовления бесшовных труб делает редуцирование способным к конкуренции с производством труб сваркой.

Из перечисленных выше общих соображений следует, что использование редукционных станов с натяжением приводит к повышению экономичности редуцирования и увеличению производительности отдельных установок при производстве как сварных, так и бесшовных труб.

Исследования процессов истечения металла при редуцировании труб проводились Дж. С. Блэйром и В. Бётчером К Для рассмотрения вопросов истечения металла при редуцировании автором этой книги использованы и развиты далее теоретические работы Зибеля и Вебера [10, 11], относящиеся к вопросам волочения труб.

Полученные при этом уравнения представляют собой законы истечения металла при редуцировании в условиях действия растягивающего усилия и положены в основу для расчетов калибровки. Проведенные по такому методу расчеты хорошо подтверждаются результатами практики.

Здесь уже истечение металла совершается в равных частях при уменьшении диаметра и толщины стенки исключительно для создания удлинения.

Представленная общая картина течения металла несколько меняется из-за влияния конечной толщины стенки, так как нельзя полностью пренебрегать радиальными напряжениями.

Таким образом, основные уравнения деформации для редукционных станов можно считать найденными.

На  62 представлена зависимость логарифмических коэффициентов деформации срг, Фi и ср* как функций среднего коэффициента натяжения гш для различных значений коэффициента v толщины стенки.

Из диаграммы для определения значений гш и v могут быть непосредственно найдены отношения логарифмических коэффициентов деформации и, таким образом, при определенном уменьшении диаметра возможно определить изменение толщины стенки как функцию среднего коэффициента натяжения.

Средний коэффициент натяжения гш является среднеарифметической величиной из коэффициентов натяжения до и после прокатной клети. Он дает хорошее представление о фактическом натяжении трубы в рассматриваемой клети. Фактическое суммарное относительное натяжение в случае деформации в нескольких клетях можно определить как среднеарифметическое из коэффициентов zm для отдельных клетей.

Более правильно вычислять средний коэффициент натяжения как средневзвешенный, учитывая обжатия по диаметру в каждой клети. При более точных расчетах необходимо учитывать также изменение коэффициента v толщины стенки.

Средний суммарный коэффициент натяжения 2 s зависит прежде всего от количества клетей, между которыми распределено обжатие, а также от того, насколько быстро возрас- 86 тают или уменьшаются коэффициенты натяжения в клетях, в которых начинается и заканчивается прокатка.

В редукционных станах с натяжением, имеющих индивидуальное регулирование чисел оборотов каждой клети, пред- > етавляется возможность создать полное соответствие натяжения как различным диаметрам трубы, так и необходимым соотношениям скоростей. В этом случае для создания требуемого натяжения величиной от нуля и до его практически максимального значения, а также для создания последующего уменьшения натяжения, достаточно иметь лишь 3-^4 клети. Это значит, что при общем количестве 6—8 клетей суммарный коэффициент натяжения достигнет значения 0,5, если есть возможность осуществить соответствующее уменьшение диаметра. При таком значении суммарного коэффициента натяжения г s уже начинается соответствующее уменьшение толщины стенки трубы, как это и следует из  62.

В качестве примера на  62 показано, что при обжатии по диаметру 65% и среднем значении коэффициента толщины стенки v = ОД для случая использования 14 клетей с индивидуальным регулированием чисел оборотов достигается коэффициент натяжения 0,67. Этому коэффициенту соответствует отношение логарифмических деформаций 2,7, позволяющее произвести уменьшение толщины стенки приблизительно на 24%.

Изменение толщины стенки, которое может быть осуществлено практически без разрывов трубы при наибольших значениях коэффициента натяжения, зависит также от трения между трубой и валком.

Вертикальные составляющие давления взаимно уравновешиваются. В осевом направлении действует сила, представляющая собой разность между горизонтальной составляющей давления металла на валки и результирующей равных между собой усилий натяжений от соседних клетей. Эта сила не должна по своей величине превосходить произведения вертикальной составляющей Pw давления металла на валки на максимальное значение условного коэффициента трения \х.

Для всех промежуточных клетей редукционного стана с одинаковым по обе стороны клети напряжением натяжения ви т. е. при одинаковом с обеих сторон клети коэффициенте натяжения 2, усилие натяжения ограничивается максимальным условным коэффициентом трения \xw в сочетании с вертикальной составляющей Pw давления металла на валки. Так как при одинаковых напряжениях осевые усилия Ра и Р'а до и после клети при одинаковых натяжениях зависят от величины поперечного сечения трубы, то величина их разности тем больше, чем больше обжатие по диаметру и, следовательно, чем больше разница в поперечных сечениях трубы до и после клети. Из того, что именно эта разность осевых усилий должна быть равна произведению вертикальной составляющей Рю давления металла на валки на условный коэффициент трения jiuj, следует, что допустимое обжатие по диаметру зависит от коэффициента натяжения.

На  64 показана зависимость максимального обжатия р по диаметру от максимально возможного условного коэффициента трения \i9 диаметра трубы d и коэффициентов натяжения z до и после клети.

Эта зависимость, действительная только при определенном диаметре валка, является основанием для вычисления необходимого количества клетей при заданном общем обжатии. Вследствие ограничения величины обжатия в каждой клети трубы большого диаметра требуют обычно большего количества клетей, чем трубы малого диаметра при относительно равных деформациях.

Как правило, для осуществления заданного обжатия на практике стремятся иметь возможно малое количество клетей. С этой целью желательно использовать тянущее усилие каждой клети до его максимального значения при соответствующем числе оборотов валков. Однако в случае нарушения равновесия между тянущими силами валков и приложенными внешними усилиями нормальный процесс прокатки нарушается. Поэтому практически усилие натяжения всегда должно быть несколько меньше тянущего усилия валков.

Из рассмотренных выше основных закономерностей процесса редуцирования с натяжением следует, что для осуществления заданного уменьшения толщины стенки и создания соответствующего растяжения трубы требуется определенное, максимальное количество клетей. При этом необходимо индивидуальное регулирование чисел оборотов валков в каждой клети, что позволит в случае некоторого изменения коэффициента трения металла соответственно отрегулировать процесс в каждой клети.

Приведенные выше зависимости относятся к промежуточным клетям, в которых уже полностью установился процесс редуцирования с натяжением. Для первых и последних клетей, где коэффициент натяжения меняется, характерны другие зависимости.

На  65 и 66 приведены графики для определения начальных и конечных коэффициентов натяжения, соответствующие графику на  64 для промежуточных клетей.

По  66 необходимо добавить, что последняя клеть в данном случае работает как клеть калибровочного стана, т. е.

без существенного уменьшения диаметра трубы, и поэтому в этой клети невозможно создать никакого натяжения.

Из указанных соображений и графиков можно установить следующие основные направления калибровки. Для быстрого создания натяжения необходимо обжатие по диаметру в первой клети принимать незначительным (около 3—5%) с тем, чтобы уже в первой клети стенка трубы испытывала среднее натяжение, равное zm = (2г-1 + Zi):2. Так как, однако, г0 = О, повышение коэффициента натяжения происходит только до половины значения среднего коэффициента натяжения гт вследствие большого обжатия по диаметру. Из  62 в то же время следует, что даже при малом значении среднего коэффициента натяжения увеличение толщины стенки довольно значительно. Поэтому и следует принять небольшое обжатие по диаметру в целях возможно меньшего увеличения толщины стенки. При этом необходимо иметь в виду и то, что при поступлении в первую клеть трубы, подаваемой вспомогательными механизмами, может быть разница между осевыми усилиями, действующими на металл, и осевыми усилиями, создаваемыми валками, вследствие чего труба будет тормозиться, а не ускоряться.

Во второй клети производят большое обжатие по диаметру (8—12%) в целях возможно быстрого уменьшения наружного

диаметра трубы, так как в соответствии с  64 в средних клетях большее обжатие возможно создать лишь при значительном натяжении. Кроме того, практически условный коэффициент трения в этой клети не ограничивает возможного обжатия по диаметру, так как обычно первая клеть как бы заталкивает трубу во вторую, а третья клеть создает тянущее усилие при выходе металла из второй клети.

Если условный коэффициент трения в первой клети отрицателен, то, начиная с третьей клети, или, самое позднее, с четвертой, он является уже положительным. Величина условного коэффициента тления во второй или третьей клети приблизительно равна нулю, так как разность в осевых усилиях при большом обжатии по диаметру и при значительном усилии натяжения очень мала. Это, однако, требует дополнительных объяснений.

Первая часть данного выражения соответствует обычному значению горизонтальной составляющей РТ давления прокатки. Вторая же часть зависит от абсолютной разницы усилий в осевом направление получающейся вследствие различия величин поперечных сечений трубы, умноженных на соответствующее осевое напряжение gj.

Первая часть выражения всегда положительна и для промежуточных клетей обычно составляет около 7з от величины второй части.

Если во второй части выражения первый член внутри скобок меньше второго (это соответствует нормальному протеканию процесса в промежуточных клетях), то вся эта часть положительна.

Если же здесь, однако, первый член больше, чем второй, что может иметь место в первой, а также во второй клетях (во второй клети только при соответственно высоком значении коэффициента натяжения), то второй член выражения внутри скобок будет отрицательный. Поэтому фактический коэффициент трения уменьшится и даже может дойти до нуля.

При максимально допустимом натяжении, соответствующем значению г2 натяжения за второй клетью, коэффициент z тг будет достаточно больше коэффициента Z\ после первой клети, что вполне обеспечит возможность уменьшения толщины стенки уже во второй клети.

Калибровка валков третьей клети должна разрабатываться в соответствии с графиком на  64 так, чтобы после этой клети можно было достигнуть верхнего предела допустимого натяжения.

Как известно, при редуцировании с натяжением происходит утолщение концов труб вследствие того, что эти концы не воспринимают полностью натяжения, проходя через клети стана. Величина утолщения может быть найдена по  62, если принять, что коэффициент натяжения равен нулю.

Для выяснения экономичности редуцирования с натяжением большое значение имеет определение общей длины утолщенных концов. Длина утолщенных участков, зависит, очевидно, от обжатия в первой клети, где отсутствует натяжение, и от расстояния между первой и второй клетями, так как при нахождении трубы в этих двух клетях уже имеются условия для уменьшения толщины стенки.

Несомненно, при последовательном прохождении трубы через редукционный стан длина утолщенных участков телескопически увеличивается, а вес их остается первоначальным.

Анализируя эту формулу, легко видеть влияние расстояния между клетями и количества клетей. Так как расстояние между клетями фактически невозможно изменить, а в своем минимальном значении оно зависит от конструктивных требований размещения валков, уменьшение длины утолщенных концов может быть достигнуто только за счет уменьшения количества используемых клетей.

Требование возможно меньшего количества клетей для осуществления определенного желаемого обжатия приводит к выводу, что удлинение Vi в каждой клети при наличии натяжения необходимо иметь возможно большим, по сравнению его с удлинением V\ без натяжения. Однако успех от этого мероприятия теоретически очень незначителен, так как, как уже указывалось выше, вес утолщенных концов остается постоянным. Практически толщина стенки имеет определенные допуски, и существенная разница между Vi и V \ имеет следствием то, что при прохождении через стан часть трубы превосходит свой плюсовой допуск на стенку.

Выражение для определения длины утолщенных концов следовало бы также дополнить величиной, которая учитывала бы участок трубы с несколько большей толщиной стенки, находящейся между второй и третьей клетями. Однако эта величина незначительна и ею можно пренебречь.

Приведенные выше основные зависимости для процесса редуцирования труб относятся ко всем редукционным станам. Рассмотрение особенностей процесса редуцирования свидетельствует о том, что выполнение задач, стоящих перед калибровочными редукционными станами без натяжения, вполне возможно при имеющихся типах этих станов, которые разрабатывались в течение последних десятков лет. Однако редукционные станы с натяжением требуют обязательно такой их конструкции, которая обеспечила бы максимальное обжатие трубы по диаметру в каждой клети, чему в наибольшей степени соответствуют трехвалковые клети, позволяющие лучше приспосабливаться к изменению различных величин, влияющих на процесс прокатки.

Из теоретического рассмотрения процесса редуцирования с натяжением также следует, что для использования преимуществ этого метода совершенно необходим привод редукционного стана, позволяющий в определенных пределах иметь индивидуальное регулирование числа оборотов каждой клети при значительных нагрузках и скоростях.

Редукционные станы со свободно выбираемым числом оборотов валков

Рассмотрим метод расчета калибровки валков и определения числа оборотов валков каждой клети для обычных редукционных станов и редукционных станов с натяжением, который будет пригоден для редукционных станов всех типов. Основной задачей расчета является выбор требуемого числа оборотов валков каждой клети для прокатки трубы из заданной заготовки строго определенного размера при принятых обжатиях по диаметру.

Приведенные выше уравнения главных деформаций (7) и закона постоянства объема (8) дают вместе три уравнения для определения пяти неизвестных cpr, cpz, ср/, 2, и v. Поэтому для расчета калибровки валков должны быть заданы двэ величины, которые в принципе могут быть выбраны произвольно.

При использовавшихся ранее методах расчета рекомендовалось задаваться величинами р и <рi для каждой клети. При этом обжатие трубы по диаметру подставляли в уравнение вместо неизвестной <р*. Так как средний диаметр трубы dm включает в себя и неизвестную толщину стенки s, здесь, однако, не было возможности определить точно необходимое обжатие.

Задаваясь величиной cpz, далее определяли удлинение от одной клети до следующей.

Для нахождения указанных величин требуется иметь опре» деленный опыт калибровки и известные эмпирические данные. Кроме того, необходимо также произвести предварительные теоретические расчеты. Существенным преимуществом описанного ниже метода  расчета является то, что по заданным величинам щ и р можно непосредственно определить число оборотов валков. Калибровщик может при этом найти удлинения <рi и ряд последовательных диаметров валков на основе выбранных заранее эмпирических или найденных теоретически соотношений обеих величин, принятых для всех клетей, и получить потом точные значения числа оборотов валков.

В случае необходимости возможно также для каждой клети проверить по уравнениям, приведенным ниже, условия равновесия сил, а также соотношения толщины стенки и коэффициенты натяжения.

При калибровке валков обычно заданы наружные диаметры dQ или dey а также толщины стенок s0 или se заготовки и готовой трубы. По ним находят поперечные сечения Fq исходной заготовки и Fe готовой трубы. Далее определяют средние диаметры dmo и d те и коэффициенты толщины стенки v0 и ve; затем вычисляют суммарный коэффициент вытяжки va и частные коэффициенты вытяжки для каждой клети.

Расчет калибровки начинают с определения необходимого числа клетей. Для этого, однако, не существует общего правила, поскольку число клетей в значительной степени зависит от обжатия по наружному диаметру, возможному для каждой клети, и зависимостей, представленных на  64, 65 и 66. Кроме того, оно зависит также от абсолютной величины диаметров трубы и валка.

Задавшись количеством клетей и зная суммарное обжатие по диаметру, по данным указанных рисунков производят первоначальное (грубое) распределение обжатия трубы по клетям.

Далее распределяют суммарный логарифмический коэффициент деформации ;по количеству клетей. Общих правил для соответствующего вычисления не существует, так как значения логарифмического коэффициента и относительного обжатия по диаметру численно не совпадают. Поэтому приходится пользоваться многократным подбором чисел. Использование логарифмического коэффициента деформации имеет преимущество перед пользованием коэффициентами вытяжки в том, что отдельные значения этого коэффициента можно складывать, в то время как частные коэффициенты требуют их перемножения.

Очевидно, относительная скорость Vi равна суммарному коэффициенту вытяжки Vi по закону сохранения постоянства объема. Аналогично величина Vi соответствует также теоретической окружной скорости валков в клети z, если считать, что окружная скорость валков v0 = 1.

При расчете теоретического числа оборотов необходимо иметь в виду, что в то время как удельный диаметр валков dw остается постоянным, катающий диаметр валков меняется вследствие изменения диаметра прокатываемой трубы. Если принять, что катающим диаметром является диаметр по вершине калибра, то теоретически необходимое относительное число оборотов клети

Практически в первых клетях производится известное уменьшение числа оборотов валков по сравнению с расчетным. В последних же клетях происходит обратное.

Необходимость уменьшения числа оборотов валко в по сравнению с расчетным в первых клетях зависит от того, какой величины и в какой промежуток времени требуется создать натяжение. При условии возможно быстрого создания натяжения изменение числа оборотов для первой клети

Аналогично увеличивают число оборотов валков во второй и третьей клетях. Начиная с четвертой клети, число оборотов валков принимается равным теоретическому

Начиная с клети п — 1 увеличение числа оборотов производится на 1%. Последняя клеть имеет обычно число оборотов пп на 0,7 -5- 1% больше, чем предпоследняя, причем обе клети работают как калибровочные

Полученный таким образом ряд теоретических чисел оборотов позволяет вычислить требуемое число оборотов валков, задавшись им вначале для случая входа гильзы в первую клеть.

В дальнейших расчетах, исходя из заданного наружного диаметра трубы, находят обжатие по диаметру и значение коэффициента щ логарифмической деформации и толщины стенки для каждой клети. Затем определяют средний диаметр dm и соответствующий коэффициент толщины стенки. По этим величинам можно определить обжатие cp ti по диаметру и значение коэффициента натяжения Zu Далее проверяют, не превышен ли в этих расчетах допустимый коэффициент трения.

По этим данным определяют коэффициент натяжения гт

Так как коэффициент натяжения гш связан с растягивающим напряжением Oi в трубе и с коэффициентом сопротивления деформации kfy естественно, что величина Z\ не должна быть больше единицы. Обычные допускаемые значения этого коэффициента, зависящего от материала трубы, составляют 0,7—0,85

Приведенные уравнения пригодны для трехвалковых редукционных станов с натяжением при идеальном диаметре валков 270 мм и температуре прокатываемой трубы 700— 1000° (материал валков — твердый чугун).

Для редукционных станов других типов численные значения этих уравнений будут другими.

Необходимо отметить также, что указанные выражения являются приближенными, так как для получения фактического среднего коэффициента zmi требуется находить не среднеарифметическое значение, как это принято для этих формул, а интегрировать величину всех действующих сил, включая силы натяжения.

Редукционные станы с фиксированным числом оборотов

Для станов с фиксированным числом оборотов метод расчета калибровки валков по клетям сохраняется таким же, как и для станов со свободно выбираемым числом оборотов за исключением того, что по найденным обжатиям трубы в данном случае вычисляют не ряд относительных чисел оборотов, а ряд коэффициентов диаметров валков. Далее производят все необходимые проверочные расчеты для определения готовой толщины стенки трубы в соответствии с толщиной стенки заданной заготовки.

Исходными величинами здесь также являются наружный диаметр de и толщина стенки se готовой трубы и наружный диаметр d0 исходной заготовки.

По величинам <p ys zm равным от 0,2 до 0,25 (это соответствует нормальной работе редукционного стана без натяжения), находят величину <р и проверяют изменение толщины стенки, которое должно соответствовать отношению — и выбранной исходной толщине стенки. Следует отметить, что такой метод также носит приближенный характер.

Определив суммарное обжатие по диаметру и требуемое число рабочих клетей, вычисляют далее обжатие и диаметр трубы по отдельным клетям.

Если в соответствии с обычной практикой принять, что диаметр валков постепенно повышается на 1% в целях обеспечения надежности работы стана (это соответствует среднему значению натяжения гт = 0,20 -4- 0,25), то для определения толщины стенки может быть использовано выражение. Используя это уравнение, проверяют правильность выбранной исходной толщины стенки заготовки. В случае если при расчетах по этой формуле окончательная толщина стенки будет иметь значительное отклонение от требуемой величины, то выбирают скорректированную исходную толщину стенки и повторяют расчет.

Толщина стенки готовой трубы при одной и той же толщине стенки исходной заготовки может несколько колебаться в зависимости от того, как распределено общее обжатие по клетям.

Как известно, при обжатии трубы по диаметру в круглых калибрах требуются так называемые выпуски калибра, чтобы избежать попадания металла в зазор между валками и возникновения вследствие этого пороков на наружной поверхности трубы. Выпуск калибра осуществляется либо в виде тангенциальной прямой, либо в виде соответствующей дуги окружности.

Рассмотрим некоторые из практически применяемых методов создания необходимых выпусков.

В трехвалковых клетях выпуск создается путем построения калибра дугой эллипса, имеющей тот же периметр, что и расчетный наружный периметр трубы (^гл;).

Из  67 и 68 следует, что малая полуось bi каждого ка

либра при прокатке попадает в учалок, соответствующий большой полуоси эллипса ai+\ последующего калибра, что и обеспечивает требуемое обжатие по диаметру.

Строго говоря, приведенные выше выражения для последующих клетей пригодны при условии, если обжатия по диаметру одинаковы. Однако при небольших корректировках эти формулы могут применяться даже в тех случаях, когда имеется разница в обжатиях последующих клетей.

Обработка калибров валков производится круглой фрезой, закрепленной в осевой плоскости. Валки обрабатываются уже установленными в рабочей клети, которая вместе с ними ставится на специальные стенки.

Схемы обработки калибра и установки рабочего инструмента показаны на  69 и 70. На  69 показано также, что обработка последних калибрующих калибров производится инструментом, диаметр которого равен диаметру калибра.