Расчет калибровки инструмента стана ХПТ

 

МИНИСТЕРСТВО  НАУКИ И ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО  
ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ  ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ 

«МОСКОВСКИЙ ИНСТИТУТ СТАЛИ И СПЛАВОВ»

___________________________________________________________________________________

 

 

ИНСТИТУТ ЭКОТЕХНОЛОГИЙ И ИНЖИНИРИНГА___________________________________

 

КАФЕДРА _ТЕХНОЛОГИИ И ОБОРУДОВАНИЯ ТРУБНОГО ПРОИЗВОДСТВА____________

 

СПЕЦИАЛЬНОСТЬ__150400____ГРУППА____ММО-12-3______________________________

 

 

 

 

 

 

Домашняя работа

 

 

 

 

ПО КУРСУ: Технология трубного производства____________________________________

НА ТЕМУ: Расчет калибровки инструмента стана ХПТ______________________________

 

                                

 

 

 

 

 

 

Профессор            ________________________________________________Вавилкин Н.М.

 

 

Магистрант_______________________________________________________Кузнецов Е.С.

 

 

 

                                        

 

 

 

 

 

 

 

                                                    Москва_________________2013

 

Задание

   Рассчитать калибровку рабочего  инструмента для стана ХПТ  32 для производства трубы диаметром 28 мм с толщиной стенки 2 мм из стали 12X18H10T. параметры для расчета приведены в таблице 1.

 

Таблица 1 Исходные данные

Заготовка DxS, мм	42	4
Готовая труба DxS, мм	28	2
Длина деформационного  участка, мм		250
Длина калибровочного участка, мм		101,2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Технология ХПТ 32

 

    Технология производства  холоднокатаных труб включает три участка: участок подготовки заготовок, деформационный участок, участок отделки. На участке подготовки выполняются следующие операции. Трубную заготовку раскатывают на инспекционном столе для выявления дефектов поверхности труб. Дефектные трубы подвергают ремонту. При необходимости трубы могут направляться на смягчающий отжиг. После осмотра, ремонта и отжига трубы собираются в пакеты. Пакеты труб направляют на химическую обработку. Пакеты подвергают травлению в кислотной ванне. Трубы промывают сначала в горячей воде, потом в холодной для удаления остатков кислоты. Для нейтрализации трубную заготовку окунают в щелочную ванну, после чего осуществляют промывку в горячей и холодной воде. Для удаления воды трубу сушат. Далее трубы снова поступают на инспекционный стол для осмотра. Обнаруженные дефекты удаляются. На трубы наносят микроскопический слой меди или алюминия и затем наносят смазку. Далее труба поступает на деформационный участок, где происходит прокатка труб на станах ХПТ. При необходимости осуществляется порезка на мерные длины. При исчерпании пластичности трубы направляются на смягчающий отжиг и на последующую химическую обработку. Цикл обработки повторяется до тех пор, пока не будет получена труба нужных размеров. После чего трубы направляются на участок отделки, где они подвергаются осмотру, порезке, термообработке и правке, механической обработке поверхностей. Проводят гидроиспытание. Трубы упаковывают в отдельные пакеты.

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 1 Технологическая  схема ХПТ 32

 

   На рисунке 2 представлена компоновка оборудования для производства холоднодеформированных труб ХПТ 32. Поточная линия состоит из стана 1, агрегата 2 для предварительной очистки наружной поверхности труб, установки 3 для обработки концов труб, устройства 4 для передачи труб на стол загрузки 5, агрегата 6 для окончательной очистки наружной поверхности труб, стола 7 выгрузки, устройства 8 для формирования садок печи и многослойного их накопления, загрузочного рольганга 9, печи 10 для термообработки труб в среде особо чистого водорода, выгрузочного рольганга 11 печи, устройства 12 для приема садок печи и многослойного их накопления, установки 13 принудительного извлечения и одновременной предварительной правки труб по одной, загрузочного стола 14, правильной машины 15 и ее выгрузочного стола 16, оборудования отделки и контроля труб.

Рисунок 2 Компоновка оборудования стана ХПТ 32

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Калибровка инструмента

 

   Калибровка рабочего инструмента рассчитывается по методике Ю. Ф. Шевакина. Схема очага деформации к расчету калибровки приведена на рисунке 3.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 3 Калибровка рабочего инструмента

 

  2.1 Деформационные параметры

 

   Сначала определяем суммарный коэффициент вытяжки

 

 

μ_Σ = S₃(D₃ – S₃) / S₀(D₀ – S₀) = 4(42 – 4) / 2(28 – 2) = 2,92

Относительное уменьшение площади поперечного сечения

ε_F = ((F₃ – F₀) / F₃) ^. 100 % = ((477,3 – 163,3) / 477,3) ^. 100 % = 66 %

Определяем площадь заготовки по формуле

F₃ = 0,785(D₃² – (D₃ – 2 ^. S₃)²) = 0,785(42² – (42 – 2 ^. 4)²) = 477,3 мм²

Аналогично  находим площадь трубы

F₀ = 0,785(D₀² – (D₀ – 2 ^. S₀)²) = 0,785(28² – (28 – 2 ^. 2)²) = 163,3 мм²

Относительное обжатие стенки заготовки

ε_S = ((S₃ – S₀) / S₃) ^. 100 % = ((4 – 2) / 4) ^. 100 % = 50 %

Уменьшение наружного диаметра заготовки

ΔD = D₃ – D₀ = 42 -28 = 14 мм

 

2.2 Размеры оправки

 

   Конусность оправки определяется по условию уменьшения наружного диаметра заготовки. И для стана ХПТ 32, если ΔD > 13, то конусность составляет

К_оп = 2 ^. tg(α_ред) = 0,02 рад

Диаметр цилиндрической части оправки находится по формуле

D_ц = d_п + l_д ^. К = 24 +250 ^. 0,02 = 29 мм

Диаметр оправки в конце конической части ручья определяем следующим образом

d_п = D₀ – 2 ^. S₀ = 28 – 2 ^. 2 = 24 мм

 

2.3 Расчет профиля гребня ручья

 

  Величина зазора для ввода оправки в заготовку определим по формуле

Δp = (D₃ – 2 ^. S₃) – D_ц = (42 – 2 ^. 4) – 29 = 5 мм

Утолщение стенки на участке редуцирования

ΔS_ред = 0,06 ^. Δp = 0,06 ^. 5 = 0,3 мм

Толщина стенки заготовки после редуцирования

S_ред = S₃ + ΔS_ред = 4 + 0,3 = 4,3 мм

Коэффициент вытяжки по стенке

μ₀ = S_ред / S₀ = 4,3 / 2 = 2,15

   Для определения размеров профиля гребня ручья на обжимном участке необходимо знать коэффициент вытяжки в контрольных сечениях. Профиль гребня делится на семь участков, и расстояние между ними находится по формуле

х₁ = l₀ / 7 = 188,8 / 7 = 27 мм

Вытяжка на каждом участке определяется следующим образом

μ₁ = ((μ₀ – 1)/(1 – ехр(n)))(1 – exp (n ^. x/l₀)) + 1 =

= ((2,15 – 1)/(1 – ехр(0,64)))(1 – exp (0,64 ^. 27/188,8)) + 1 = 1,12

n = 0,64 – интенсивность изменения деформации обжимного участка.

Длина участка обжатия стенки

l₀ = l_д – l_р = 250 – 61,2 = 188,8 мм

Длина зоны редуцирования

l_р = Δp / ((1 + 1,5(S₃ / D₃))К_об - К_оп) = 5 / ((1 + 1,5(4 / 42))0,09 – 0,02) = 61,2 мм

Конусность обжимного участка находится по формуле

К_об = 2tg(γ_р) = (1 / D₃)(0,86(F₃ / l_д)(μ_Σ -1) + D_ц ^. K_оп) =

= (1 / 42)(0,86(477,3 / 250)(2,92 -1) + 29 ^. 0,02) = 0,09

Толщина стенки трубы для контрольного сечения

S₁ = S_ред / μ₁ = 4,3 / 1,12 = 3,83 мм

Значения для остальных сечений  приведены в таблице 2.

 

 

 

Таблица 2 Вытяжка и толщина стенки в контрольном сечении

	0	1	2	3	4	5	6	7
вытяжка	1	1,12	1,26	1,40	1,57	1,74	1,94	2,15
Толщина стенки, мм	4,3	3,83	3,42	3,06	2,75	2,47	2,22	2,00
Расстояние до сечения, мм	0	27,0	53,9	80,9	107,9	134,9	161,8	188,8

 

 

   Диаметр оправки в контрольных сечениях

d₁ = d_п + (l₀ – x₁)К_оп = 24 + (188,8 – 27)0,02 = 27,2 мм

Диаметр ручья калибра в контрольных сечениях

D₁ = d₁ + 2 ^. S₁ - Δk = 36,32 + 2 ^. 2,03 – 0,4 = 39,98 мм

Δk = 0,2 – технологический зазор.

 

Таблица 3 Диаметры трубной заготовки по контрольным сечениям

	0	1	2	3	4	5	6	7
Диаметр оправки, мм	27,8	27,24	26,70	26,16	25,62	25,08	24,54	24,00
Диаметр ручья калибра, мм	36,2	34,70	33,34	32,08	30,91	29,81	28,78	27,80

 

 

2.4 Определение ширины ручья

 

   Ширина ручья в контрольных сечениях

B_к1 = D₁ + 2(к_m ^. m ^. μ₁(К_об1 - К_оп) + к_α ^. m ^. μ₁ ^. К_оп) =

= 34,7 + 2(1,8 ^. m ^. 1,12(0,055 - 0,02) + 0,7 ^. 6 ^. 1,12 ^. 0,02) = 35,7 мм

где к_m = 1,8 - коэффициент, учитывающий вынужденное уширение и износ инструмента (большие значения для начальных сечений, меньшие - для конечных);

к_α = 0,7 - коэффициент, учитывающий горизонтальное сплющивание валков;

m = 6 мм – величина подачи.

Конусность  участков обжимной зоны определяем по формуле

К_об1 = (D₀ – D₁) / x₁ = (36,2 – 34,7) / 27 = 0,055

   К рассчитанной величине следует прибавить величину зазора, тогда ширина ручья составит:

B₁ = B_к1 + Δk = 35,7 + 0,2 = 35,9 мм

 

Таблица 4 Ширина ручья

	1	2	3	4	5	6	7
Конусность	0,055	0,025	0,016	0,011	0,008	0,006	0,005
Ширина ручья, мм	35,73	33,67	32,20	30,93	29,81	28,76	27,76
кm	1,8	1,6	1,5	1,40	1,2	1,1	1,05
Ширина ручья с технологическим зазором, мм	35,93	33,87	32,40	31,13	30,01	28,96	27,96