РАЗДЕЛ 2
ИССЛЕДОВАНИЕ параметров режима деформации при холодной прокатке труб
2.1. Сопоставительный анализ калибровок МИСиС и КПО.
Цель приведенного ниже сопоставительного анализа заключается в обосновании
выбора типа калибровки и открытии возможностей для увеличения деформации
металла за проход.
В качестве базовой методики для оптимизации режима деформирования на станах ХПТ
нами была выбрана калибровка КПО (калибровка пропорциональных обжатий). Как
будет показано ниже, такая методика обладает рядом преимуществ по сравнению с
распространенной на отечественных трубных заводах калибровкой типа МИСиС
(Московского Института Стали и Сплавов).
Для анализа параметров процесса был выбран маршрут прокатки труб из стали
30ХГСА на стане ХПТ55 – 57х3,5>35х1,5 мм, величина подачи составила 11 мм за
двойной ход клети. Заготовка – горячекатаная труба или подкат со стана ХПТ 90
после термообработки. С точки зрения деформации металла за проход, выбранный
маршрут является интенсивным и позволяет при 60 двойных ходах в минуту на
станах с боковой загрузкой получать до 126 метров труб в час. Расчет параметров
режима деформации производился по методике МИСиС при конусности оправки 2tg б =
0,02 и 0,03 (1.4), методике КПО профиль инструмента рассчитывался по формулам
(1.7) и (1.8) с показателем степени (n+1) = 3,5. Для калибровки КПО минимальная
конусность оправки и ручья была принята 2tgб = 2tgг = 0,005. При расчете
калибровок приняли исходные данные, приведенные в таблице 2.1.
Расчет калибровок производили на ПЭВМ по программам, предусматривающим
определение диаметра и глубины ручья, для чего рабочая часть ручья была разбита
на 170 участков длиной по 3 мм каждый.
Таблица 2.1
Исходные данные для расчета калибровок и параметров прокатки
Произведение подачи на суммарный коэффициент вытяжки
43,7
Диаметр валка (калибра), мм
364
Диаметр ведущей шестерни, мм
336
Длина рабочей части ручья, мм
510
Длина калибрующего участка калибра, мм
99
Расстояние между контрольными сечениями, мм
Зазор между заготовкой и оправкой по диаметру (для КПО), мм
Длина конической части оправки (для МИСиС), мм
530
Предел текучести (исходный), Н/мм2
475
Приращение предела текучести, Н/мм2
560
Показатель степени функции упрочнения по Третьякову
0,57
Анализируемые далее параметры деформации и их изменение по длине рабочего
конуса рассчитывали по комплексной аналитической модели процесса прокатки на
станах ХПТ, имеющейся в ГТИ [69].
Рис. 2.1. Изменение толщины стенки по длине рабочей части ручья.
1 – калибровка МИСиС, 2tg б = 0,02; 2 - калибровка МИСиС, 2tg б = 0,03; 3 –
калибровка КПО.
Расчеты производились на ПЭВМ
На рис. 2.1. представлены графики изменения толщины стенки по длине рабочей
части ручья, рассчитанной по методикам МИСиС и КПО.
При конусности оправки 2tg б = 0,02 (график 1) наблюдается значительная зона
редуцирования, достигающая 108 мм, в которой толщина стенки рабочего конуса
увеличивается до 4,27 мм. Обжатие стенки с 4,27 мм до 1,5 мм происходит на
длине 302 мм. Увеличение 2tg ц до 0,03 (график 2) позволяет уменьшить
протяженность зоны редуцирования до 36 мм, однако при такой конусности при mм =
43,7 неизбежно увеличение наведенной продольной разностенности труб. График 3
на рис 2.1 показывает, что при калибровке КПО малая минимальная конусность
ручья и оправки в калибрующем участке сочетается с малой (33 мм) зоной
редуцирования, которая определяется только зазором между цилиндрической частью
оправки и заготовкой. Таким образом, протяженность обжимной зоны у калибровки
КПО наибольшая из исследованных случаев прокатки и составляет 377 мм, при этом
обжатие стенки в этой зоне происходит с 3,85 до 1,5 мм.
Наведенная разностенность при этом составила: для калибровки МИСиС с 2tg б =
0,02 – 2,01%, с 2tg б = 0,03 – 2,33%, а для калибровки КПО – 1,72%.
Значения частной деформации рассчитывали на основании уменьшения площади
поперечного сечения заготовки по формуле:
(2.1)
Рис. 2.2. Изменение частных деформаций металла по длине рабочей части ручья.
Обозначения кривых соответствуют рис. 2.1.
Изменение частных деформаций, представленное на рис. 2.2. отражает смещение
деформации стенки к началу рабочего конуса для калибровки КПО. В то же время
для графика 2 на большей части обжимной зоны частные деформации практически
постоянны и к её концу имеют достаточно высокие значения. Пик обжатий в конце
обжимной зоны, характерный для графика 1, не способствует получению труб с
высокой точностью по диаметру и особенно по толщине стенки. Это обусловлено
кинематикой пильгерного процесса, которая предусматривает выход за пережим
после двойного хода клети отрезка трубы, равного mм. С этой точки зрения
желательно иметь в предотделочном участке более плавное снижение деформации.
Кроме того, помимо увеличенной зоны редуцирования, применение оправки с малой
конусностью для данного маршрута имеет еще два негативных аспекта:
1. концентрация деформации предварительно упрочненного металла в «укороченной»
обжимной зоне, что может привести к разрушению металла и (или) поломке
оправки;
2. увеличение деформации к концу обжимной зоны требует увеличения ширины
калибров в этой части ручья, что снижает точность труб, а невыполнение этого
условия влечет за собой переполнение калибров и образование дефектов на
наружной поверхности труб.
Рис. 2.3. Изменение соотношения деформации по диаметру и толщине стенки Ке по
длине рабочей части ручья
Обозначения соответствуют рис. 2.1.
На рис. 2.3. представлены графики распределения соотношения деформации по
диаметру и толщине стенки Ке по длине рабочей части ручья.
Анализ представленных на рис. 2.3. граф
- Київ+380960830922