Глава 5. Калибровка технологического инструмента станов хпт

5.1. Общие принципы расчета калибровки технологического инструмента станов хпт

Деформирующим инструментом на станах ХПТ, как отмечено в 4.3, служат валки, в которых крепятся калибры (полудиски) и оправки.

При расчете калибровки прокатного инструмента определяют (с использованием опытных данных) его оптимальные размеры, обеспечивающие стабильность процесса, высокое качество прокатываемых труб и достаточную стойкость инструмента. Заготовки на стане ХПТ обжимают калибрами в форме полудисков или сегментов. Часть поверхности калибра, соприкасающаяся с металлом при прокатке, называется ручьем. Ручей калибра стана ХПТ состоит (рис. 5.1, а) из трех основных участков: 1— холостого l_з.п с центральным углом _з.п, при нахождении которого в горизонтальной плоскости происходит подача заготовки (зев подачи); 2 — рабочего L_р с центральным углом _р, участок при прокатке по заготовке деформирует ее на оправке до заданных размеров; 3 – холостого l_з.в с центральным углом _з.в, при прохождении которого через горизонтальную плоскость происходит поворот труб (зев поворота). Образующая рабочего участка ручья называется гребнем. Радиус гребня R_xг в начале участка имеет наибольшую величину и уменьшается к концу участка (по ходу прокатки). На участке l_к с центральным углом радиус R_xг не изменяется. Этот участок называется калибрующим, на нем труба калибруется по диаметру без обжатия по стенке.

На станах ХПТ применяют круглые калибры (рис. 5.1, б) с выпусками по дуге; угол выпуска калибра _в принимают переменным от 32–35 в начале обжимного участка и до 18–20 к середине калибровочного участка. Форма ручья представляет окружность, радиус которой R_х в начале рабочего (обжимного) участка равен радиусу прокатываемой заготовки, а в конце участка – радиусу готовой трубы. Ширина ручья В_х больше его диаметра D_х на величину развалки b_р = B_x–D_x. Технологический зазор между калибрами зависит от типоразмера стана и толщины стенки трубы, обычно к = 0,2÷1,0 мм.

Развертка профиля гребня рабочей части ручья в прямоугольной системе координат по линии зацепления ведущих шестерен валков с рейками представляет наружный контур очага деформации и представлена на рис. 5.2. По оси ординат в данной системе – величина R_x, а по оси абсцисс – длина ручья L_p.

Длина рабочей части ручья L_р (см. рис. 5.2), развернутой по радиусу делительной окружности ведущих шестерен, разбивается на функциональные участки, длина которых определяется конструкцией стана, размерами заготовки и готовой трубы, а также параметрами принятой методики расчета калибровки. На рис. 5.2 выделены характерные участки: l_з.п и l_з.в – соответственно длина участков зевов подачи и поворота; l_д – длина участка деформации, состоящего из участка редуцирования l_ред, участка обжатия стенки l_о и участка калибровки стенки l_к.с, называемого предотделочным; l_к – участок калибровки трубы по диаметру.

С целью унификации технологического инструмента длины, мм, основных участков (l_з.п., l_з.в, l_д и l_к) по начальной окружности для каждого типа стана принимаются постоянными на весь сортамент прокатываемых труб:

Стан . . . . . . . . . . . . . . . .	ХПТ 32	ХПТ 55	ХПТ 75	ХПТ 120	ХПТ 250
lз.п. . . . . . . . . . . . . . . . . .	20,6	12	13,5	13,3	85
lз.в. . . . . . . . . . . . . . . . . .	27,8	12	25	25,2	85
lд . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	290	410	477	615	650–700
lк . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	101,2	115,5	122	150	100–120

Сумма длин основных участков равна полуокружности ведущей шестерни по начальному диаметру

(D_ш): l_з.п + l_з.в + l_д + l_к = D_ш/2 (5.1)

Длину предотделочного участка l_п рекомендуется определять с учетом коэффициента полировки П_п = 1,0÷1,4:

, (5.2)

где т – величина подачи, _ – коэффициент вытяжки за один проход.

Длину зоны редуцирования рассчитывают по формуле:

(5.3)

где p – зазор между заготовкой и цилиндрической частью оправки; D_з, S_з – диаметр и толщина стенки заготовки; tg_ред = 0,1 – конусность ручья на участке редуцирования; tg_p – конусность оправки в зоне редуцирования (для конических оправок она равна 0,015–0,045, для вогнутых 0,08–0,15). Для конических оправок

2tgα_p [(D_з –D_т} – 2(S_з – S_т) – Δр] /l_д (5.4)

Минимально допустимую величину зазора между цилиндрической частью оправки и внутренней поверхностью заготовки определяют с учетом возможных колебаний толщины стенки заготовки, и для каждого типоразмера стана в зависимости от толщины стенки значение p составляет: 1,5–2,5 мм для ХПТ 32; 2–3 мм для ХПТ 55; 2,5–3,5 мм для ХПТ 75.

Площадь поперечного сечения заготовки F_з.о в начале обжимного участка можно определить по формуле:

F_зо = 0,25π (D_зо² - d_зо²) (5.5)

При прокатке труб, применяя оправки с криволинейной образующей, принимают F_з.о = F_з.

Коэффициент вытяжки на участке редуцирования _ред = F_з / F_з.о, на предотделочном участке µ_п = 1 + ln2tgα / (D_зп – S_зп}, на обжимном – .

При расчете калибровки рабочего инструмента в станах ХПТ основное внимание уделяют распределению на длине рабочего конуса частного обжатия заготовки по стенке. Однако имеет значение и распределение по длине рабочего конуса величины частного редуцирования заготовки по ее внутреннему диаметру ∆d_x, которая в сечении х определяется из равенства: d_x = 2S_х tg.