Спосіб багатопрохідної поздовжньої прокатки труб у каліброваних валках на короткій нерухомій оправці

Винахід відноситься до способів обробки металів тиском і може бути використаний при багатопрохідній поздовжній оправочній прокатці безшовних тр уб в одноклітьових автоматичних станах або двоклітьових станах тип у "тандем". Обтиснення заготовки по стінці за один прохід в процесі поздовжньої прокатки в кліті автоматичного стана або кліті стана типу "тандем" характеризують абсолютною деформацією заготовки по стінці в площині вершин калібру, яку обчислюють за формулою (1) DSå h = S0h - S th , DSå h де - сумарна деформація заготовки по стінці в площині вершин калібру, мм; S0h - товщина стінки заготовки на вході в осередок деформації в площині вершин калібру, мм; Sth - товщина стінки труби на виході з осередку деформації в площині вершин калібру, мм. DSå h Розподіл сумарної деформації заготовки по стінці в площині вершин калібру стана поздовжньої прокатки між ділянками зони (осередку) деформації, що розташовані до площини центрів валків і за площиною центрів валків, характеризується показником розподілу деформації в площині вершин калібру за прохід в кліті D S1h dв х = , (2) DS å h дe dвх - показник розподілу сумарної деформації заготовки по стінці в площині вершин калібру за прохід в кліті; DS1h=S 0h-Sgh - обтиснення заготовки по стінці в площині вершин калібру на ділянці, що розташована від межі входу заготовки в осередок деформації до площини центрів валків (у вхідному конусі зони деформації), мм; Sgh - товщина стінки заготовки в перетині площини вершин калібру і площини центрів валків, мм. Існують різні способи розподілу сумарної деформації заготовки по стінці, яку іона отримує в площині вершин калібру (меридіональній площині, що проходить через вісь прокатки та вершини калібру валків) за прохід кліті стана поздовжньої прокатки, між ділянками зони (осередку) деформації, що розташовані до площини центрів валків (діаметральної площини, що проходить через вісі валків) і за площиною центрів валків. Відповідно ці способи характеризуються різними значеннями показника розподілу деформації в площині вершин калібру за прохід в кліті dвх, який характеризує параметри формозміни заготовки в процесі поздовжньої прокатки. Наприклад, відомий спосіб поздовжньої багатопрохідної прокатки труб у каліброваних валках на короткій нерухомій оправці, відповідно до котрого деформацію зменшення зовнішнього радіуса і обтиснення стінки заготовки в кожному з 2-4 проходів здійснюють у вхідному конусі осередку деформації (до площини центрів валків) і закінчують одночасно в площині центрів валків (дивися, наприклад, підручник: В.М. Друян, Ю.Г. Гуляев, С.А. Чукмасов. Теория и технология трубного производства. Дніпропетровськ, Дніпро-ВАЛ, 2001. Рис.2.2.16, стор.339-340 - аналог). Цей спосіб характеризується такими показниками деформації заготовки: (3) DS2h=0; DSå h = D S1h ; DS1h é æ L ç arcsin 1 ê Rв = L1 ê tan j1 + tanç ç ê 2 ç ê è ë (4) öù ÷ú ÷ú, ÷ú ÷ú øû (5) (6) dв х = 1; де DS2h=Sgh-Sth - обтиснення заготовки по стінці в площині вершин калібру на ділянці, що розташована від площини центрів валків до межі виходу тр уби з осередку деформації (в вихідному конусі зони деформації), мм; f1 - кут між віссю прокатки ОХ та утворюючою поверхні оправки (кут конусності оправки) у вхідному конусі осередку деформації, град, (радіан); L1 - довжина уздовж осі прокатки ОХ зони обтиснення стінки у вхідному конусі осередку деформації, мм; Rв - радіус валка в площині вершин калібру, мм; ОХ - вісь прокатки, позитивний напрямок якої збігається з напрямком прокатки, рахуючи за "н уль" координату площини центрів валків. Недоліком цього способу є мала величина можливого обтиснення заготовки по стінці через зрив осьової подачі внаслідок поганих силових умов втягування заготовки валками в зону деформації. Цей недолік обумовлено тим, що при прокатці труб у відповідності із способом-аналогом в осередку деформації, що розташований до площини центрів валків по ходу прокатки, нормальні контактні напруги і нормальні сили, що ініціюються ними, спрямовані протилежно напрямку прокатки як на валках, так і на оправці. Внаслідок указаної орієнтації нормальних сил, можливість підвищення обтиснень по стінці обмежена зривом осьової подачі заготівки. Тому використання цього способу при багатопрохідній прокатці труб у станах поздовжньої прокатки (СПП) забезпечує таке обтиснення по стінці заготовки, що, наприклад, при прокатці за 2 проходи в станах типу "тандем" не перевищує 1,0-2,5мм; це, в свою чергу, обмежує можливу загальну продуктивність трубовиготівельного агрегату (дивися, наприклад, книгу: В.Н. Данченко, А.В. Чус. Продольная прокатка труб. Москва, Металлургия, 1984. Стор.46). Найбільш близьким до заявляємого способу (прототип) є спосіб поздовжньої багатопрохідної прокатки труб у каліброваних валках на короткій Нерухомій оправці, кут конусності котрої у ви хідному конусі осередку деформації на ділянці від площини центрів валків до перетину виходу го тової тр уби з осередку деформації дорівнює f2=150...35°, відповідно до котрого деформацію заготовки по стінці і зовнішньому радіусу в кожному з проходів здійснюють у вхідному конусі осередку деформації і у вихідному конусі осередку деформації довжиною (7) L2=(0,1...0,3)×dc, де L2 - довжина уздовж осі прокатки ОХ зони обтиснення стінки у ви хідному конусі осередку деформації, мм; dc - діаметр циліндричної ділянки оправки, мм; (дивися, наприклад, авторське посвідчення СРСР №567514, М. Кл 2. В21В25/00, 17/02, 1977 - прототип). Цей спосіб характеризується наявністю обтиснення стінки заготовки DSih, яке в кожному з 2-3 проходів в кліті стана поздовжньої прокатки здійснюється: - у вхідному (до площини центрів валків) конусі осередку деформації, де DSih - DS1h обчислюється відповідно до формули (5); - у ви хідному (за площиною центрів валків) конусі осередку деформації, де DSih = DS2h обчислюється відповідно до формули é æ L öù ç arcsin 2 ÷ ú ê Rв ÷ ú (8) DS2h = L 2 ê tan f 2 - tan ç , ç ÷ú ê 2 ç ÷ú ê è øû ë де f2 - кут між віссю прокатки ОХ та утворюючою поверхні оправки (кут конусності оправки) у вихідному конусі осередку деформації, град, (радіан). Таким чином при прокатці у відповідності до способу-прототипу 0 < dвх 5,0-5,5мм. Поява вусів на трубах обумовлена тим, що в першому проході, коли в овальний калібр задається практично кругла гільза (вироблена в прошивному валковому стані або в прошивному пресі), в зонах випусків калібру за площиною центрів валків відбувається інтенсивне обтиснення стінки заготовки, що призводить до значного "затікання" металу в зазор меж валками. Цей факт пояснюється наступним чином. Відносна деформація стінки в випусках калібру дорівнює DSå b (9) eb = , S0b де e b - відносна деформація стінки в випусках калібру; DSå b = S 0b - Stb - абсолютна деформація стінки в площині випусків калібру, мм; S0b - товщина стінки гільзи в площині випусків калібру, мм; Stb - товщина стінки заготовки в площині випусків калібру після першого проходу в стані поздовжньої прокатки, мм. Для параметрів деформації (f2 ,L2), що задекларовані в прототипі, відносна деформація стінки в випусках калібру дорівнює æ D - Dc ö (10) e b = (0,0134... 0,1050)ç 0b - 2 ÷, ç S ÷ 0b è ø де D0b - діаметр гільзи в площині випусків калібру, мм; Dс=D0b-2S0b-dc - зазор між внутрішньою поверхнею гільзи та циліндричною ділянкою оправки, мм. D0b Dc Враховуючи, що для тонкостінних труб S0b >30,0; S0b