|
Стан ХПТ состоит из рабочей клети,
главного привода, механизмов подачи и поворота трубы, системы смазки и
управления.
Кинематическая схема стана. От электродвигателя 1 вращение
через главный редуктор 2 передается на кривошипно-шатунный механизм 3,
который сообщает рабочей клети 4 возвратно-поступательное движение. Одному
полному обороту кривошипа соответствует двойной ход рабочей клети: в
направлении выхода готовой трубы — прямой ход и в обратном направлении
—обратный ход.
Вращение валков 5 осуществляется с помощью ведущих
шестерен 6, находящихся в зацеплении с неподвижными зубчатыми рейками 7.
Угол разворота валков зависит от диаметра начальной
окружности ведущей шестерни параметров кривошипно-шатунного механизма. На
действующих станах угол разворотов составляет 157 — 214°. От главного
редуктора 2 вращение передается на редуктор 8 кулачкового механизма 9 подачи
и поворота. Этот механизм сообщает системе 10 рычагов прерывистое движение,
которое передается винту 11 подачи и валу 12 поворота трубы. В крайнем заднем
положении рабочей клети происходит подача и поворот трубы, в крайнем переднем
положении — поворот ее. Механизм 13 предназначен для ускоренного отвода винта
подачи, а механизм 14 — для установки и отвода стержня крепления оправки.
На 228 показан общий вид рабочей клети стана ХПТ. Станина
ее представляет собой жесткую цельную раму, в окнах которой установлены
подушки. В подушках смонтированы роликовые подшипники, на которых расположены
рабочие валки. Верхний и нижний валки связаны между собой двумя парами
цилиндрических шестерен с диаметром начальной окружности, равным диаметру
бочки валков. На концах нижнего рабочего валка закреплены две ведущие
шестерни с цилиндрическими зубьями.
Вертикальное положение валков регулируют с помощью
клиньев, установленных между верхней перекладиной станины и подушкой.
Перемещают клинья винтами.
В станах ХПТ последних конструкций призвано более
целесообразным осуществлять привод каждого валка от своей рейки.
В этом случае отпадает необходимость в промежуточных
шестернях и тем самым уменьшается вес рабочей клети, что позволяет снизить
динамические напряжения в кривошипно-шатунном механизме стана.
Рабочим инструментом при холодной прокатке труб являются
калибры (полудиски) и конические оправки ( 229).
Наиболее важным классификационным признаком для станов ХПТ
следует считать типоразмер стана, который устанавливают в зависимости от
максимального наружного диаметра готовой трубы или заготовки, прокатываемой
на данном стане. При обозначении марки отечественных станов ХПТ принято
указывать диаметр готовой трубы в мм, например ХПТ-32, ХПТ-55 и т. д. За
рубежом при обозначении марки стана указывают максимальный диаметр заготовки
в дюймах: ХПТ-11//', ХПТ-272" и т. д.
В 40 дана краткая характеристика станов ХПТ. Приведены
три основные группы станов: первая —для прокатки труб
Станы холодной прокатки труб предусматривают с
торцовой и боковой загрузкой заготовки. У станов с торцовой загрузкой время
вспомогательных операций мало, однако станы с боковой загрузкой позволяют
систематически контролировать состояние поверхности оправки.
Конструкция роликовых станов (ХПТР). Роликовые
станы конструкции ЦКБММ ЦНИИТМАШ периодического действия предназначены для
холодной прокатки труб с тонкими и особо- тонкими стенками (диам. 4—120 мм,
толщина стенки 0,03—3мм). Схема деформации металла на станах ХПТР аналогична
холодной прокатке труб на валковых станах ( 230). Трубы прокатывают на
цилиндрической оправке 1 с помощью трех или четырех (в зависимости от
принятой схемы) рабочих роликов 2. По периметру роликов нарезан круглый ручей
постоянного радиуса, равного радиусу прокатываемой трубы. В конце длины
прямого хода клети в поперечном сечении ролики образуют собой замкнутый
круглый калибр. Рабочие ролики цапфами или рабочей поверхностью (поверхностью
ручья) опираются на профи
лированные опорные планки 3, которые обеспечивают
изменение кольцевого зазора между калибром и оправкой по длине рабочего хода
клети. Вращение роликов осуществляется благодаря силам трения, возникающим
между роликом и планками.
Перед началом прямого хода клети зазор между роликами
обеспечивает свободную осевую подачу заготовки на заданную величину. По мере
продвижения роликов кольцевой зазор уменьшается и заготовка обжимается по
толщине стенки и диаметру. В конце прямого хода ролики останавливаются, а
затем начинается обратный ход клети. По окончании хода ролики отходят от
заготовки, которая потом поворачивается на угол 60° и подается в направлении
прокатки. Далее процесс прокатки повторяется.
Стан ХПТР ( 231) состоит из рабочей клети У, приводного
механизма 2, механизмов 3 подачи и поворота трубы, стола 4 для заготовок с
механизмом их загрузки, смазочного оборудования, электрооборудования и др.
Рабочая клеть ( 232) стана состоит из толстостенной втулки
/, в которую вмонтированы три или четыре опорные планки 2, по которым
перекатываются рабочие ролики 3. Синхронность продольного перемещения роликов
обеспечивается сепаратором 4, который соединен со шпинделем 5. Ролики с
сепаратором, опорными планками и толстостенной втулкой смонтированы в сварном
корпусе 6 рабочей клети, которая соединена с криво- шипно-шатунным
механизмом, сообщающим ей возвратно-поступательное движение.
Во время движения рабочей клети рычаг (кулиса) 7 получает
качательное движение. В результате сепаратор с роликами получает
возвратно-поступательное движение, так как шпиндель соединен с рычагом. Длина
хода сепаратора определяется положением тяги 8 относительно центра качания
рычага. Радиальную регулировку роликов производят с помощью опорных планок,
радиальное перемещение которых осуществляют клиньями. Сепаратор, опорные
планки и ролики сконструированы так, что рабочие ролики могут
самоустанавливаться в поперечном направлении относительно прокатываемой
трубы. Для смягчения условий работы роликов в момент встречи их с трубой (в
период захвата) предусмотрено пружинное уравновешивание.
Приводной механизм кривошипно-шатунного типа аналогичен
приводному механизму валковых станов ХПТ и выполняет те же функции. Другие
узлы и механизмы роликовых станов ХПТР имеют то же назначение, что и
аналогичные механизмы валковых станов ХПТ. Вместе с тем роликовые станы имеют
ряд отличительных особенностей. Так, в отличие от рабочих валков станов ХПТ,
ролики станов ХПТР не имеют строгой фиксации положения как относительно друг
друга, так и относительно рабочего конуса, и совершают возвратно-вращательное
движение благодаря силам трения по поверхности опорных планок. Из-за того,
что длина плеч качающейся кулисы для каретки больше, чем для сепарато- pa,
длина хода каретки оказывается почти в 1,8—2,0 раза больше хода сепаратора с
роликами, т. е. больше длины рабочего конуса.
К настоящему времени отечественной промышленностью
изготовлены и работают на различных заводах станы ХПТР пяти типоразмеров:
4—8, 8—15, 15—30, 30—60 и 60—120 (цифры указывают на минимальный и
максимальный диаметры прокатываемых труб). Широкое распространение за
последние годы станов ХПТ и ХПТР объясняется целым рядом преимуществ процесса
холодной прокатки, важнейшими из которых являются:
а) получение труб с точными геометрическими
размерами и особенно с малой эксцентричностью наружного диаметра относительно
внутреннего. Допуски на внутренний или наружный диаметр могут быть выдержаны
в пределах IV—V классов точности, а по толщине стенки составляют ±5—10%;
б) высокая чистота поверхности труб,
соответствующая IV— VI классу;
в) высокий коэффициент выхода годного;
г) получение труб с отношением диаметра к толщине
стенки 150 : 1 и более;
д) высокая степень деформации металла за проход (до
92 — 95%);
е) достижение значительного упрочнения металла
трубы при прокатке благодаря обжатию как по диаметру, так и по толщине
стенки;
ж) прокатка труб переменного сечения, труб
разнообразного профиля и др.
Заготовкой для холодной прокатки труб служат горячекатаные
трубы. Окисную пленку с поверхности заготовок удаляют травлением, после чего
их промывают горячей водой при 80—90 °С. На поверхности заготовки не должно
быть плен, рванин, глубоких раковин, рисок, трещин и насечек. Отклонения
геометрических размеров заготовки от номинальных не должны превышать: по
наружному диаметру ±1,5%; по толщине стенки ±10 -f 15%. Овальность заготовки
должна находиться в пределах допустимых отклонений по наружному диаметру, а
кривизна — не более 2 мм под прямым углом к продольной оси. Не должно быть
также заусенцев.
Перед прокаткой внутреннюю поверхность заготовки
смазывают. Поверхности ручья калибров и загоговки во время прокатки охлаждают
эмульсией на основе различных масел.
Особое внимание при прокатке уделяют правильной настройке
стана, которая должна обеспечить заданный характер изменения деформаций
подлине хода клети. Наиболее распространенным дефектом настройки стана
является неравномерный зазор по окружности калибра.
Дефекты труб. Наиболее часто встречаются следующие виды
брака:
закаты, образуются на трубах в результате раскатывания
«усов» на рабочем конусе и располагаются на поверхности в виде рванин металла
по спирали в соответствии с углом поворота трубы;
вмятины, которые могут возникнуть на поверхности труб;
вследствие большой конусности оправки в месте перехода от предотделочного
участка к калибрующему;
волнистость поверхности, получающаяся в связи с
недостаточной калибровкой трубы по наружному диаметру;
граненность внутренней поверхности трубы, вызывается
повышенным развалом ручья;
насечки в виде мелких рисок и отпечатков, образующиеся на
трубах при прокатке их в калибрах с налипшим металлом на поверхности ручья.
К видам брака по размерам труб относятся также овальность,
появление которой обычно связано с неправильной настройкой, ошибками в
расчете калибровки, износом
ручья и т. д., а также разностей н ость — поперечная и
продольная.
Условия безопасной работы на станах ХПТ заключаются в
следующем:
1) нельзя находиться против прокатываемой трубы и
производить на ходу измерение толщины ее стенки и диаметра;
2) выходная сторона станов холодной прокатки труб
должна быть снабжена специальным приспособлением для удаления смазки с прокатываемых
труб; ,
3) воспрещается производить передвижение клети
стана электродвигателем при незакрепленных калибрах;
4) станы ХПТ должны иметь специальные
приспособления (стопорные клинья) для фиксации рабочей клети в требуемом
положении, исключающем самопроизвольное перемещение ее при проведении работ;
5) во время смены рабочего инструмента, ремонта,
осмотра и смазки узлов стан должен быть остановлен и обесточен;
6) стеллажи станов ХПТ с боковой загрузкой для
укладки заготовки должны иметь предохранительные борты, исключающие
одновременное попадание двух труб в желоб стана.
Наряду с холодной прокаткой труб на станах ХПТ и ХПТР в
настоящее время получают развитие и станы для производства труб другими
способами: планетарные, непрерывные, поперечной прокатки.
Прокатка труб на планетарном стане осуществляется на
цилиндрической или конической оправке рабочими роликами, располагающимися по
периметру опорных валков. Возможны схемы прокатки без опорных валков число
роликов также может быть различно. Суммарная деформация за проход при этом
достигает 90—95% и более, благодаря чему производительность планетарного
стана, по предварительным данным, может быть выше, чем производительность
валковых и роликовых станов холодной прокатки.
Стан непрерывной прокатки труб пока еще только осваивают.
На этом стане исходная заготовка с предварительно введенной внутрь нее
длинной цилиндрической оправкой прокатывается одновременно в нескольких
последовательно расположенных рабочих клетях. По условиям захвата деформация
в каждой отдельной клети в этом случае не может быть большой, в связи с чем
для осуществления больших деформаций (50—75%) в состав стана входит большое
число (15—20) двух- или трехвалко- ных клетей.
Недостатками планетарного и непрерывного станов
холодной, прокатки труб являются сложность изготовления рабочего
инструмента (оправки и валков) и перенастройки стана с одного размера
прокатываемых труб на другой, а также большой парк инструмента. Из-за
отсутствия промышленных планетарных и непрерывных станов сейчас трудно оценить
их возможности. Одна-
ко можно предположить, что и эти станы будут широко
использоваться в качестве заготовительных для станов холодной прокатки
(валковых, роликовых), а также для волочения.
В последние годы получил распространение способпроизводст-
ва тонкостенных труб поперечной раскаткой на оправке. Небольшая масса
основного оборудования, простота конструкции стана и его эксплуатации,
большая мобильность процесса, возможность прокатки труб практически любого
(сколь угодно большого) диаметра, высокая точность, хорошее качество
поверхности труб (9—10-й класс чистоты) —все это привело к распространению
этого способа.
|