Производство труб (стр. 9 из 12)
При прокатке труб с натяжением большое влияние на изменение толщины стенки оказывает величина пластического натяжения. В связи с этим в первую очередь необходимо определить коэффициент общего пластического натяжения на стане – zобщ, который бы обеспечил получение необходимой стенки. Расчет zобщ приведен в п.3.3.
Zобщ=0,436.
Далее из условия проволакивания трубы через калибр первой клети определяется максимально возможное переднее натяжение в первой клети – zп1 по формуле:
,где
– коэффициент учитывающий влияние вне-контактных зон деформации: 
;li – длина дуги захвата:
; 
– угол захвата: 
;f – коэффициент трения, принимаем f=0,5; а – число валков в клети, а=3.
В первой рабочей клети zз1=0. В последующих клетях можно принять zп i-1= zз i.
Далее, зная величины zз1=0 и zп 1, определяем толщину стенки после первой клети по формуле:
,где А – коэффициент определяемый по формуле:
; 
;zi – средний (эквивалентный) коэффициент пласти-ческого натяжения
.Подставляя в выше приведенные формулы данные для первой клети получим:
мм; 
; 
; 
; 
; 
; 
; 
мм.Проведя аналогичные расчеты для второй клети получили следующие результаты: zп2=0,42, S2=3,251мм, zп3=0,426, S3=3,252мм, zп4=0,446, S4=3,258мм. На этом расчет zпi по приведенной методике прекращаем, т.к. выполняется условие zп2>zобщ.
Из условия полной пробуксовки определяем максимально возможное натяжение zз в последней деформирующей клети, т.е. zз21. При этом принимаем, что zп21=0.
. 
мм; 
; 
; 
.Толщину стенки перед 21-й клетью, т.е. S20, можно определить по формуле:
. 
; 
; 
; 
мм.Проведя аналогичные расчеты для 20-й клети получили следующие результаты: zз20=0,357, S19=3,178 мм, zз19=0,396, S18=3,168 мм, zз18=0,416, S17=3,151мм, zз17=0,441, S16=3,151 мм. На этом расчет zпi прекращаем, т.к. выполняется условие zз14>zобщ.
Рассчитанные значения толщины стенки по клетям стана приведены в табл. 2.20.
Для определения чисел оборотов валков необходимо знать катающие диаметры валков. Для определения катающих диаметров можно использовать формулы приведенные в [2]:
, (1) 
, (2)где Dвi – диаметр валка по вершине;
.Если
, то расчет катающего диаметра валков следует вести по уравнению (1), если это условие не выполняется то надо использовать (2).Величина
характеризует положение нейтральной линии в том случае, когда её принимают параллельной (в плане) оси прокатки. Из условия равновесия сил в очаге деформации для такого расположения зон скольжения 
,где
.Задавшись входной скоростью прокатки Vвх=1,0 м/с, рассчитали число оборотов валков первой клети
об/мин.Обороты в остальных клетях нашли по формуле:
.Результаты расчета скоростного режима приведены в табл.3.3.
Таблица 3.3 - Результаты расчета скоростного режима
| Номер клети | S, мм | Dкат, мм | n, об/мин |
| 1 | 3,223 | 228,26 | 84,824 |
| 2 | 3,251 | 246,184 | 92,917 |
| 3 | 3,252 | 243,973 | 99,446 |
| 4 | 3,258 | 251,308 | 103,482 |
| 5 | 3,255 | 256,536 | 106,61 |
| 6 | 3,255 | 256,832 | 112,618 |
| 7 | 3,255 | 260,901 | 117,272 |
| 8 | 3,255 | 264,804 | 122,283 |
| 9 | 3,254 | 268,486 | 127,671 |
| 10 | 3,254 | 272,004 | 133,378 |
| 11 | 3,254 | 275,339 | 139,48 |
| 12 | 3,253 | 278,504 | 146,046 |
| 13 | 3,253 | 281,536 | 153,015 |
| 14 | 3,252 | 284,382 | 160,487 |
| 15 | 3,252 | 287,105 | 168,405 |
| 16 | 3,251 | 289,69 | 176,93 |
| 17 | 3,250 | 292,131 | 185,998 |
| 18 | 3,250 | 292,049 | 197,469 |
| 19 | 3,192 | 293,011 | 204,24 |
| 20 | 3,193 | 292,912 | 207,322 |
| 21 | 3,21 | 292,36 | 208,121 |
| 22 | 3,15 | 292,36 | 209 |
| 23 | 3,22 | 292,36 | 209 |
| 24 | 3,228 | 292,36 | 209 |
По данным табл.3.3. построен график изменения оборотов валков (рис. 3.4.).
Частота вращения валков
Рис. 3.4
3.5 Силовые параметры прокатки
Отличительной особенностью процесса редуцирования по сравнению с другими видами продольной прокатки является наличие значительных по величине межклетевых натяжений. Наличие натяжения оказывает значительное влияние на силовые параметры прокатки – давление металла на валки и моменты прокатки.
Усилие металла на валок Р является геометрической суммой вертикальной Рв и горизонтальной Рг составляющих:
Вертикальная составляющая усилия металла на валки определяется по формуле:
,где р – среднее удельное давление металла на валок; l – длина зоны деформации; d – диаметр калибра; а – число валков в клети.
Горизонтальная составляющая Рг равна разности усилий переднего и заднего натяжений:
,где zп, zз – коэффициенты переднего и заднего пластического натяжений; Fп, Fз – площадь поперечного сечения переднего и заднего концов трубы; sS – сопротивление деформации.
Для определения средних удельных давлений рекомендуется пользоваться формулой В.П. Анисифорова:
.Момент прокатки (суммарный на клеть) определяют по формуле:
.Сопротивление деформации определяется по формуле:
,где Т – температура прокатки,°С; Н – интенсивность скоростей деформации сдвига, 1/с; e – относительное обжатие; К1, К2, К3, К4, К5 – эмпирические коэффициенты, для стали 10: К1=0,885, К2=7,79, К3=0,134, К4=0,164, К5=(–2,8).
Интенсивность скоростей деформации определяется по формуле
,где L – степень деформации сдвига:
;t – время деформации:
.Угловую скорость валка находится по формуле:
,Мощность находится по формуле: