|
Пилигримовая (пильгерная)
прокатка относится к периодическим процессам и предназначена для
производства труб с заданной толщиной стенки. В отличие от обычной продольной
прокатки, к которой относится и прокатка труб на автомат-стане, при
пилигримовой прокатке радиус ручья валков переменный.
валок пилигримового стана. Ручей пилигри- мового валка
имеет две основные части: рабочую, определяемую углом <вр, и холостую,
определяемую углом вх.
Рабочая часть калибра делится на три участка: 1) участок
6б, называемый бойком или передним конусом. На этом участке происходит
основная деформация металла и радиус гребня валка изменяется здесь от р0
(начальный радиус, равный идеальному радиусу валка Rt за вычетом радиуса
гильзы гг) до рп (радиус полирующего или калибрующего учас/гка, равный
идеальному радиусу валка Rf за вычетом радиуса трубы
2) участок GK, называемый калибрующим или
полирующим. На этом участке труба получает окончательные размеры по диаметру
и толщине стенки. На участке ©к радиус гребня валка не изменяется;
3) участок плавного перехода от калибрующего к
холостому участкам, определяемый углом ©в.
На холостой части калибра вх происходит постепенное
уменьшение радиуса гребня валка от рп до р3 (радиус зева валка, равный
идеальному радиусу валка R{ за вычетом радиуса гильзы гг и зазора А между
гильзой и валком).
Кинематика пилигримовой прокатки при установившейся стадии
процесса. Первое соприкосновение валка с металлом после очередной подачи
гильзы на величину т происходит в точке С ( 78, а). Радиус валка рс,
соответствующий этой точке, называется радиусом захвата. При дальнейшем
вращении валков обжатие гильзы осуществляется непрерывно возрастающим
радиусом бойка ( 78, б). За время прохождения бойка через линию центров
происходит обжатие гильзы с одновременным откатом ее. Скорость перемещения
гильзы в данный момент соответствует катающему радиусу ручья. Последний
является величиной переменной, так как переменен и радиус ручья.
С выходом радиуса рп бойка на линию центров осуществляется
конечная стадия процесса: калибровка трубы по диаметру и по стенке ( 78, в).
За время прохождения калибрующего участка валка происходит обжатие гильзы и
продолжается ее откат, который заканчивается в момент выхода холостого
участка валка на линию центров. За время прохождения холостого участка через
линию центров происходит возврат гильзы в исходное положение, подача и
поворот гильзы ( 78, г). За этот период направление движения гильзы
противоположно направлению вращения валков. После этого процесс вновь
повторяется .
При неустановившейся стадии процесса (период затравки)
первое и третье условия отсутствуют. С точки зрения обеспечения нормального
процесса прокатки период затравки является очень важным. В этот период
возможны все три режима захвата. Однако наиболее типичным при пилигримовой
прокатке труб является затравочный режим захвата. В этом режиме нормаль к
поверхности валка в точке соприкосновения с заготовкой отклонена от вертикали
в сторону отката заготовки на угол q> ( 79 и 80).
Для того чтобы в процессе перемещения заготовки могла
осуществляться деформация, необходимо, чтобы равновесие сил
восстанавливалось. Сила Рх = Psin<p при повороте валков непрерывно
увеличивается из-за роста контактной поверхности и угла ф. Силу Qn для
упрощения анализа можно считать неизменной.
Таким образом, равновесие сил может восстанавливаться
только благодаря изменению величины и направления силы Тх. Последнее может
происходить только вследствие разделения контактной поверхности на две зоны,
отличающиеся по направлению удельных сил трения, и изменения соотношения
между ними. Зона, в которой силы трения направлены в сторону вращения валков,
называется зоной отставания, а зона, где силы трения направлены
противоположно, — зоной опережения.
Процесс, происходящий за время от первоначального
соприкосновения заготовки с валками до выхода нулевого радиуса на осевую линию
валков, в общем случае может состоять из трех стадий:
1) деформация заготовки при отсутствии отката. На
этой стадии силы трения направлены в сторону вращения валков, на контактной
поверхности имеется сплошная зона отставания, величина деформации от силы
удара гильзы по валкам невелика;
2) деформация заготовки во время отката. В этом
случае, кроме сил трения, сонаправленных с окружной скоростью валков, имеются
еще силы трения, направленные противоположно, удельный вес которых при
повороте валков возрастает. Основная деформация при захвате осуществляется на
этой стадии;
3) откат заготовки без деформации. На данной стадии
силы трения противонаправлены окружной скорости валков, заготовка скользит по
поверхности валков в направлении уменьшения радиуса валка, деформация и
захват гильзы отсутствуют.
Наиболее неблагоприятные условия захвата получаются при
первых затравочных ударах. При последующих ударах образование площадки
контакта уменьшает угол ср отклонения силы Р от оси прокатки, что существенно
облегчает захват. По мере образования пилигримовой головки условия захвата
существенно облегчаются, так что при установившемся процессе захват обычно не
вызывает трудностей.
На практике различают «острые» и «тупые» бойки. «Острота»
бойка зависит от интенсивности изменения радиуса на его рабочем участке.
Интенсивность изменения радиуса на каком-то участке бойка определяется
тангенсом угла в наклона касательной к средней точке выбранного участка.
Обычно об «остроте» бойка судят по изменению радиуса на участке, определяемом
углом в = 10° от начального радиуса валка. Тогда приближенно
Для «тупых» бойков tgq> < 0,5-0,6, т. е. примерно
равен коэффициенту трения; соответственно для «острых» бойков tg<P >
Оэб. «Острота» бойка зависит также от радиуса валка и диаметра прокатываемой
гильзы, так как р0 = Ri — rr. При одной и той же интенсивности изменения
радиуса бойка чем меньше ро, тем больше «острота» бойка.
В работе Ю. Ф. Шевакина и Б. Н. Матвеева рассмотрена связь
между перемещением гильзы в момент холостого хода и фактической подачей
металла за цикл в неустановившийся период процесса. Перемещение переднего
торца гильзы за линию центров в момент подачи равно а ( 81). Первое
соприкосновение гильзы с валками произойдет в точке С. В момент, когда
начальный радиус бойка р0 выйдет на линию центров, продеформируется у гильзы
только часть длиной т, продвинутая за линию центров.
Теоретически захват при пилигримовом процессе возможен при
любой калибровке валков, так как при увеличении а, определяющей продвижение
переднего торца гильзы за линию центров, условия захвата облегчаются и
приближаются* к условиям захватов естественного и принудительного. Положение
гильзы (величина а) зависит от требуемой величины подачи.
Определение величины деформации. При пилигримовой прокатке
в отличие от продольной размеры очага деформации по длине пилигримовой
головки по мере вращения валков непрерывно изменяются, так как изменяются
радиус бойка, ширина ручья, величина обжатия и толщина стенки пилигримовой
головки. В связи с этим меняются также силовые и скоростные условия процесса.
Поэтому при пилигримовой прокатке можно говорить об очаге деформации,
соответствующем данному моменту, и ввести понятие мгновенного очага
деформации.
|