раздел 2
Скоростной режим редуцирования
2.1. Анализ подходов определения толщины стенки трубы при редуцировании
Поскольку процесс безоправочной продольной прокатки труб осуществляется в ряде
последовательно расположенных клетей, в которых непрерывно осуществляется
уменьшение их диаметра, то правильный расчет частоты вращения валков
обеспечивает, прежде всего, безаварийную работу такого трубопрокатного стана за
счет выполнения основного правила непрерывной прокатки – закона постоянства
секундных объемов [16, 17].
При продольной прокатке трубы без оправки в очаге деформации одной клети
имеется две зоны скольжения поверхности ручья валка относительно прокатываемого
металла [18…20]. Зона скольжения в которой прокатываемый металл движется
быстрее чем соответствующий участок поверхности ручья валка называется зоной
опережения, а силы трения на его поверхности направлены по направлению вращения
валков. Вторая зона скольжения называется зоной отставания. В ней прокатываемый
металл движется медленнее, чем соответствующий участок поверхности ручья валка,
а силы трения на его поверхности направлены против направления вращения
валков.
При этом для прокатки в одной клети соотношение сил трения, действующих на
поверхности валка в зоне опережения и отставания можно принять как 1:3 [21,
22]. Приложенное к трубе заднее внешнее усилие со стороны входа в очаг
деформации, препятствующее её продвижению по ходу прокатки, уменьшает зону
опережения и, в момент когда она полностью исчезает, возникает пробуксовка
ручьев валков относительно поверхности трубы, а это заднее усилие достигает
максимального и постоянного значения. Аналогично, внешнее усилие, приложенное к
трубе со стороны выхода металла из очага деформации, способствующее продвижению
металла по ходу прокатки, увеличивает зону опережения за счет уменьшения
протяженности зоны отставания. В момент когда зона отставания полностью
исчезает возникает проволакивание трубы относительно ручьев валков, а это
переднее усилие достигает максимальной и постоянной величины.
Так как, по определению, [22] за «катающий» диаметр считают тот диаметр ручья
валка, окружная скорость которого совпадает со скоростью выхода металла из
калибра, исходя из чего в первом случае, очевидно, что катающий диаметр равен
диаметру валка по дну ручья, а во втором – по реборде валка.
В случае одновременной безоправочной продольной прокатки труб в последовательно
расположенных клетях силы трения, действующие в очагах деформации каждой клети,
через прокатываемый металл передаются соседним клетям и воспринимаются как
описанные выше внешние силы. Когда частота вращения валков каждой клети стана
выбрана так, что скорость выхода металла из предыдущей клети и входа в
следующую клеть такие же, как если бы прокатка велась в отдельно стоящих клетях
– режим прокатки называют свободным и продольных усилий, приложенных к трубе на
входе и выходе, не возникает. Во всех других случаях выбора частоты вращения
валков клетей стана силы трения, действующие в зонах опережения и отставания
очагов деформации каждой клети, через прокатываемую трубу передаются как
внешние силы, приложенные к ней на входе и выходе каждого очага деформации,
приводящие к перераспределению протяженности зон скольжения.
Когда частота вращения валков выбрана так, что обусловленные силами трения
внешние силы, приложенные в плоскости выхода из предыдущего очага деформации и
в плоскости входа в очередную клеть, будут препятствовать движению металла при
прокатке, возникает так называемый подпор. При достижении подпором критической
величины участок трубы, находящийся в межклетевом промежутке, теряет продольную
устойчивость, в результате чего образуется петля и наступает остановка процесса
прокатки («бурежка»), что недопустимо.
Когда частота вращения валков выбрана так, что обусловленные силами трения
внешние силы, приложенные в плоскости выхода из предыдущего очага деформации и
плоскости входа в очередную клеть, будут способствовать движению металла при
прокатке, возникает так называемое натяжение, которое оказывает существенное
влияние на изменение средней по периметру толщины стенки трубы после
деформирования.
Задача об изменении средней по периметру толщины стенки после деформирования
без натяжения исследована достаточно всесторонне [18, 19, 23…27]. В
соответствии с основными выводами этих работ изменение средней по периметру
толщины стенки трубы после свободной продольной безоправочной прокатки зависит,
прежде всего, от двух основных факторов:
* степени толстостенности трубы перед прокаткой ;
* величины обжатия диаметра в клети .
Так, увеличение степени толстостенности трубы перед прокаткой до ведет к
увеличению средней по периметру толщины стенки. При дальнейшем возрастании
степени толстостенности до утолщение стенки уменьшается до нуля и при степени
толстостенности исходной трубы наступает её утонение.
Исследования Г.И. Гуляева и В.А. Юргеленаса [18, 26, 27] позволили установить,
что при частных деформациях до 10% и степени толстостенности исходной трубы ,
изменение толщины средней по периметру стенки в одной клети можно определить из
выражения , где
– частная деформация трубы в клети по диаметру, %.
К числу второстепенных факторов, которые оказывают влияние на изменение
величины средней по периметру толщины стенки трубы после свободной
безоправочной продольной прокатки, можно отнести:
* количество валков, ручьи которых образуют калибр клети редукционного стана;
* коэффициент трения;
* длину дуги контакта ручья и металла в очаге деформации;
* величину овализации калибра, в котором осуществляется редуцирование;
* температуру прокатки.
Из всех этих перечисленных
- Київ+380960830922