Вся электронная библиотека >>>

 Калибровка инструментов  >>>

 

 

   Калибровка инструмента для производства бесшовных труб


Раздел: Учебники

 

Глава пятая. ХОЛОДНАЯ ПРОКАТКА БЕСШОВНЫХ ТРУБ НА ПИЛЬГЕРНЫХ СТАНАХ

  

 

Процесс холодной прокатки бесшовных труб на пильгерных станах, разработанный в 1931 г. фирмой Тьюб Редьюсинг Корпорейшн (США), получает в настоящее время все более и более широкое распространение.

По сравнению с холодным волочением такой способ прокатки позволяет производить значительно большие деформации по поперечному сечению металла и соответственно уменьшить количество вспомогательных промежуточных операций (травления, нагрева и т. д.). Все это возможно потому, что при холодной прокатке, в противоположность холодному волочению, имеет место трение качения, а не трение скольжения.

Наибольшее преимущество имеет холодная прокатка на пильгерных станах главным образом для жаростойких и кор- розиоиностойких сталей, так как прокатка их при 130

происходит лучше, чем при более низкой (комнатной) температуре

Вследствие значительного нагрева прокатываемой заготов- ки в процессе холодной прокатки необходимо ее целесообразное последующее охлаждение. Во избежание образования пороков на наружной и внутренней поверхностях трубы требуется их специальная подготовка. Заготовки после отжига и травления опускают в горячий известковый раствор, а при подаче в стан покрывают смесью масла и графита.

Схема пильгерного стана для холодной прокатки труб показана на  49. Валки 7, имеющие соответствующие вырезы <2, закреплены в раме 3, которая от кривошипа 4 получает возвратно-поступательное движение. Переменное вращение валков достигается тем, что на оси каждого из них закреплена шестерня, находящаяся в зацеплении с зубчатой рейкой, неподвижно закрепленной на раме стана. Заготовка 5, внутри которой находится коническая оправка 6> при помощи устройства 7 подается периодически в валки в определенный момент. Соответствующий участок трубы прокатывается при ходе клети вперед (см. стрелки). При прокатке труб диам. 2,5" число ходов составляет около 90 в минуту. Так как в процессе прокатки перемещаются большие массы металла, для осуществления периодического движения трубы и клети необходимо иметь точно работающие переключающие механизмы. Перед началом каждого хода следует осуществить подачу участка трубы в валки. Одновременно труба должна быть повернута на угол примерно 90 град.

Для осуществления движений обоих видов практически имеется время в интервале только от 0,1 до 0,2 сек. Такое короткое время, учитывая значительные массы, находящиеся в движении, предъявляет к механизмам очень высокие требования.

Как показывают кривые, нагрузки, величины которых найдены экспериментальным путем, изменяются за каждое движение клети по синусообразной линии вследствие особенностей криво- шишшго механизма. Кривая имеет два максимальных значения и два минимальных значения, близких к нулю.

В первых американских конструкциях таких станов были предусмотрены для кривошипного механизма специальные зубчатые приводы, между которыми установлена эластичная муфта, воспринимающая усилия перегрузки.

Практика работы показала, что вследствие высокого числа оборотов такие муфты приводят к ударам в приводе, вызывающим частые поломки шестерни и валков. Для уменьшения перегрузок приходилось уменьшать число оборотов стана, что, однако, приводило к соответствующему снижению производительности.

Для улучшения конструкции механизма подачи и поворота трубы было предложено применять мальтийские кресты. Конструкция с этими деталями дала возможность осуществить точную подачу трубы, но повышение числа оборотов и соответствующее повышение производительности стана оказалось невозможным, так как мальтийские кресты испытывают высокие нагрузки в момент (переключения. Только разработка специального механизма подачи позволила добиться поставленных целей.

Вращение вала 1 в этом механизме через систему конических и цилиндрических зубчатых шестерен передается кулачку который приводит в качающееся движение рычаг Зл При каждом обороте вал 1 прижимает рычагом 3 гайку 4 к упору 5. Одновременно вращение от вала 1 передается бесступенчатой передачей 6 к гайке 4. После того как рычаг 3 прижал гайку 4 к упору 5 и возвратился в исходное положение, гайка, вращающаяся на шпинделе 7, отходит от упора <на расстояние, зависисящее от установленного передаточного числа на бесступенчатой передаче 6Ш За каждый последующий оборот кулачок передвигает гайку и шпиндель точно на то же самое расстояние, на которое перед этим гайка 4 отошла от упора 5.

В этом приводе массы, которые движутся при каждом периоде подачи, сведены к минимуму, и поэтому возможна работа на высоких скоростях. Такой механизм прзволяет осуществить точную подачу за каждый оборот валков. Совместно с клиноременным приводом он представляет собой наилучшее конструктивное решение привода для станов холодной прокатки.

Клиноременная передача, не подверженная влияниям перегрузок, имеет высокую эластичность и позволяет увеличить число оборотов почти на 50%.

Выходная скорость прокатки, зависящая от размеров труб, составляет от 0,9 до 1,2 м/мин. Для стана, прокатывающего трубы диам. 2,5", подача за каждый ход клети в зависимости

от качества прокатываемого материала и величины уменьшения поперечного сечения находится в пределах 10—13 мм, а нормальная производительность равна 54—72 м труб в час.

Изготовление инструмента пильгерных - станов для холодной прокатки труб сравнительно сложно, в особенности — валков. Во избежание значительного износа поверхности бочки валка, особенно характерного для процесса холодной прокатки труб, обжатие металла в этом случае производят так называемыми калибрами, прикрепляемыми к валку и сменяемыми по мере их износа. Калибры изготовляют из хромомо- либденовой стали. После окончательной термической обработки они должны иметь твердость 62 HRC.

Изношенные калибры могут использоваться для производства труб большего диаметра. Стойкость калибров составляет 1500—2500 м готовых труб. Оправки, применяемые при холод- 70 ной прокатке бесшовных труб, нмеюг коническую форму ( 55).

При расчете калибров к валкам для холодной прокатки на пильгерном стане исходят из заданных размеров заготовки и готовой трубы. Методика расчета профиля калибров вытекает из следующего примера Предположим, что задана калибровка для раскатки заготовки наружным диам. 112 мм и внутренним диам. 68 мм в трубу, имеющую наружный диам. 87 мм и внутренний диам. 52 мм ( 56 и 57).

Пусть идеальный диаметр бочки валков Di = 4-68 мм , а диаметр бочки валков Dв = 467,8 мм . Углы -на различных участках валка составляют, град.: входного 5, захватного 20, рабочего 110, полирующего 40, выходного 5.

Предположим, что труба обжимается на оправке, уменьшающейся в диаметре пропорционально длине калибра и что  Б захватном конусе обжатие трубы по ее диаметру (от 112 до 110 мм) происходит без изменения . толщины стенки. (Все эти исходные данные взяты из практики.)

Профиль калибра строится графически. Вычертив окружности по диаметру бочки и по идеальному диаметру валка, отмечают по величинам углов границу отдельных участков. Уменьшение внутреннего диаметра трубы от 66 до 52 мм происходит в соответствии с конусностью оправки (учитывая редуцирование на 2 мм в захватном участке).

Эта формула имеет преимущества по сравнению с формулами другого типа в том, что в ней равному центральному углу валков соответствует равное обжатие.

Для получения одинакового уменьшения толщины стенки трубы центральный угол

110 град. и соответствующий ему участок оправки разделим на равное количество частей.

Так как Ъ обратно пропорциональна хп, а величины У о и уп постоянны, значения х , находящиеся между этими величинами, можно считать пропорциональными фактической длине рабочего участка (при этом значения на  56 и 57 одинаковы).

Для облегчения вычислений примем длину очага деформации равной 1000 мм и разделим ее на 10 одинаковых частей. Разделив рабочий участок валка с углом 110 град, на 10 углов каждый по 11 град., вычислим значения толщины стенки в каждой точке (табл. 7).

Необходимо учесть также уменьшение внутреннего диаметра трубы вследствие конусности оправки. Радиус оправки га в начале рабочего участка составляет 33 мм , а в конце его — 26 мм . Если длину конического участка оправки ^акже разделить на 10 участков, то уменьшение радиуса оправки на каждом участке составит 0,7 мм.

Чтобы построить профиль рабочего участка, следует вы- числить суммы уп + Га = ~ (где Ra — половина наружного диаметра трубы), и отрезки, соответствующие им, отложить по радиусам окружности идеального диаметра валка. Результаты вычисления — для определения наружного диаметра валка приведены в табл. 8.

Холостая часть калибра  образуется радиусами 100 и 80 мм . Полученная теп ерь кривая поперечного сечения калибра должна быть перенесена в соответствующем масштабе в виде прямолинейных участков на схему  57.

При использовании этой формулы возможно в качестве катающего диаметра валка принимать диаметр валка по высоте калибра, так как ошибка от такого допущения получается незначительной.

Следовательно, катающий диаметр Dq валка (по вершине калибра) принимается равным идеальному за вычетом наружного диаметра готовой трубы.

Аналогичные вычисления дают следующие длины отдельных участков: захватного — 62,5 мм ; рабочего — 345 мм полирующего — 133 мм и выходного — 16,6 мм.

Используя найденные выше наружные диаметры трубы и вычисленные длины участков, строим ( 57) наружный профиль трубы. Угол выпуска калибра на входном участке обычно принимается 20 град, и уменьшается к полирующему участку до 10 град.

Так как при холодной прокатке трубы оправка неподвиж

на, а калибры на валках раскатывают на ней металл, полученная длина очага деформации должна соответствовать длине конического участка оправки.

Вследствие того, что оправка на полирующем участке также имеет коническую форму, труба легко сходит с оправки. Свободную длину оправки принимают по конструктивным соображениям (в рассматриваемом примере она принята 212 мм).

Соотношения между наружным диаметром заготовки и возможным диаметром готовой трубы нанесены в виде прямых на  58.

Возможные длины готовых труб после их холодной прокатки указаны в табл. 9. В табл. 10 приведены практические данные по холодной прокатке труб из труднодеформируемых материалов. Из этой таблицы следует, что в данном случае достигается обжатие, доходящее до 80%. При этом возможно выдержать допуски .менее чем 3%.

В связи с экономичностью процесса холодной прокатки и потребностью в специальных трубах в последние годы начата холодная прокатка труб большого диаметра. Достигаемая при этом точность настолько велика, что перед изготовлением из таких труб колец шариковых подшипников не требуется обточки наружной поверхности трубы и можно обойтись только ее шлифовкой.

Для изготовления втулок, шестерен и других .массовых деталей также широко применяются холоднокатаные трубы, дающие высокий экономический эффект. Кроме того, освоено производство плакированных труб методом холодной прокатки, который позволяет, например, получать точные стальные трубы, плакированные медью как снаружи, так и изнутри.

В заключение следует отметить следующие преимущества процесса холодной прокатки труб:

1)         равномерное уменьшение диаметра и толщины стенки трубы с уменьшением поперечного сечения ее до 80% при различных труднодеформируемых материалах;

2)         высокая точность трубы по толщине стенки и хорошая наружная и внутренняя поверхности трубы после прокатки;

3)         возможность применения такого процесса для изготовления труб из труднодеформируемых сталей и цветных металлов (включая трубы из высоколегированных нержавеющих и жаропрочных сталей);

4)         возможность промышленного изготовления высокоточных стальных труб, плакированных медью.

 

 

СОДЕРЖАНИЕ:   Калибровка инструмента для производства бесшовных труб

 




Смотрите также:

        

Холодная прокатка листовой стали

Холодная прокатка придает изделиям высокие точность размеров и качество поверхности, что невозможно при горячей прокатке, а также особые физические...

 

холодно деформированные трубы. стан холодной прокатки труб

Холодная прокатка труб. Станы для холодной прокатки труб.
Технологический процесс прокатки труб на этом стане следующий.Холодная прокатка труб.

 

Станы холодной прокатки

На станах холодной прокатки изготавливают трубы диаметром от 4 до 450 мм. с толщиной стенки от нескольких десятых долей миллиметра до 30 мм и более.

 

ХОЛОДНАЯ ПРОКАТКА СТАЛИ. Исходный материал и подготовка...

Исходный материал и подготовка его к холодной прокатке. Исходным материалом для холодной прокатки являются горячекатаные листы толщиной 1,5—5,0 мм.

 

роликовые станы холодной прокатки труб

Первые отечественные станы холодной прокатки труб роликами (ХПТР) были созданы во ВНИИметмаше и появились в промышленности в конце 50-х годов.

 

Прокатка листов на непрерывных станах. Для холодной прокатки...

Холодная прокатка рулонной листовой стали производится со значительным натяжением полосы между клетями и между последней клетью и моталкой...

 

Влияние процесса холодной прокатки на свойства стали

При холодной прокатке форма зерна металла изменяется в соответствии с общей схемой деформации; они вытягиваются в направлении прокатки и уменьшают.

 

ХОЛОДНАЯ ПРОКАТКА ТРУБ. Станы для холодной прокатки труб

Станы для холодной прокатки труб предназначены для производства труб весьма широкого сортамента с особо точными геометрическими размерами.

 

ПРОКАТКА ТРУБ. Горячая прокатка бесшовных труб на установках...

Технологический процесс прокатки состоит из двух основных операций: прошивки круглой катаной заготовки в гильзу и
7) холодная правка трубы в косовалковом правильном стане.

 

Четырехклетевые станы холодной прокатки листов и лент

Представляет интерес и четырехклетевой стан 400 холодной прокатки листа и ленты, установленный на Магнитогорском калибровочном заводе.