Обработка материалов давлением: сборник научных трудов. Вып. №20

Подождите немного. Документ загружается.

Обработка материалов давлением № 1 (20), 2009

5. Визначаємо зміну довжини куліси ΔOB

(рис. 3):

оii

OBOBOB

−

Δ , (3)

де ОВ

– довжина куліси ОВ у початковому перерізі робочого конуса деформації.

Розрахунок параметрів калібровки

Розрахунок кута, що визначає

положення катаючого радіуса по

перерізах робочого конуса

Розрахунок катаючого радіуса для

прямого та зворотного ходу з умов

відсутності осьових сил

Визначення зміни довжини куліси

для калібровки балки

Визначення раціонального

настроювального значення

катаючого радіуса для прямого та

зворотного ходу

Рис. 3. Алгоритм визначення зміни довжини куліси

ВИСНОВКИ

Розвинуто метод розрахунку параметрів процесу ХПТР з мінімізацією осьових

сил за рахунок застосування залежностей для визначення катаючого радіуса для умов від-

сутності осьових сил при прямому та зворотному ході, визначенно настроювальний катаю-

чий радіус і при застосуванні пристрою, що відповідно змінює довжину куліси.

За допомогою застосування описаного методу та відповідного пристрою при вироб-

ництві особливотонкостінних труб можливо досягти мінімальних осьових сил, що дає змогу

вести прокатку без врізів торців труби – заготовки та прокатуваної труби.

ЛИТЕРАТУРА

1. Вердеревский В. А. Роликовые станы холодной прокатки труб / В. А. Вердеревский. – М. : Металлу-

ргия, 1992. – 240 с.

2. Шевакин Ю. Ф. Станы холодной прокатки труб / Ю. Ф. Шевакин, Ф. С. Сейдалиев. – М. : Мета-

ллургия , 1966. – 211 с.

3. Рішення Держпатенту від 5 березня 2009 №3581/1 про видачу патенту України на корисну модель

«Стан холодної пільгерної

роликової прокатки» / В. У. Григоренко, І. В. Маркевич.

Григоренко В. У. – д-р техн. наук, проф. НМетАУ;

Маркевич І. В. – аспірант НМетАУ.

НМетАУ – Національна металургійна академія України, м. Дніпропетровськ.

E-mail: miv81@list.ru

250

Обработка материалов давлением № 1 (20), 2009

УДК. 621.774.35

Король Р. Н.

Головко А. Н.

УМЕНЬШЕНИЕ ВЕЛИЧИНЫ УСИЛИЯ СРЫВА РАБОЧЕГО КОНУСА С ОПРАВКИ

В ПРОЦЕССЕ ПОДАЧИ ПРИ ПРОКАТКЕ ОСОБОТОНКОСТЕННЫХ ТРУБ

ПОВЫШЕННОЙ ТОЧНОСТИ НА СТАНАХ ХПТР

Основным способом производства особотонкостенных труб повышенной точности

с отношением диаметра к толщине стенки более 60 является холодная прокатка на станах ХПТР.

Одним из основных ограничивающих факторов прокатки данных труб является «око-

вывание» рабочим конусом оправки в зоне обжатия по толщине стенки. Это приводит к на-

рушению стабильности процесса прокатки по причине врезания торцов заготовок («стыкова-

ния») и гофрообразования в следствие увеличения усилия срыва рабочего конуса с оправки

при подаче.

Нарушение стабильности процесса прокатки при «стыковании» торцов заготовок

и гофрообразовании под действием осевых усилий, возникающих в заготовке при обратном

ходе клети, исследовано в работах [1, 2]. Установлено, что эффективным направлением сни-

жения осевых усилий является корректировка настройки кулисно-рычажной системы стана

ХПТР для изменения катающего радиуса ролика [1, 3].

Использование в конструкции рабочих роликов станов ХПТР элементов качения по-

зволяет перейти к непринудительному процессу прокатки - при движении сепаратора ролики

приводятся во вращение силами трения в очаге деформации, а их цапфы свободно перекаты-

ваются по рабочей калиброванной поверхности опорных планок. [2–4]. Данная разработка

позволяет снизить осевые усилия, действующие в заготовке при прямом и обратном ходах

клети, но не обеспечивает снижения усилия срыва рабочего конуса с оправки при подаче за-

готовки.

Взаимосвязь указанного усилия срыва с основными деформационно-силовыми пара-

метрами процесса прокатки на станах валкового типа (ХПТ) и роликового типа (ХПТР) рас-

смотрена, соответственно, в работах [5] и [6]. В последней работе показано, что данный фак-

тор, в основном, зависит от давления металла на ролик в зоне обжатия, полуширины контак-

та с учетом сплющивания ролика по ручью, условий трения между рабочим конусом и оп-

равкой, а также от длины зоны обжатия. При этом автор не предлагает мероприятий, направ-

ленных на минимизацию влияния данного фактора на стабильность процесса прокатки.

На практике, с целью снижения величины усилия срыва применяют дробление мар-

шрутов прокатки (при этом уменьшается упругая деформация оправки [7]) или используют

рабочие ролики с овальной калибровкой ручьев [8]. Последнее позволяет в значительной сте-

пени уменьшить величину усилия срыва из-за меньшего охвата ручьями роликов периметра

рабочего конуса в зоне обжатия по толщине стенки [8]. Однако такая калибровка не обеспе-

чивает необходимую точность готовых труб [8].

На ГП «Опытный завод тугоплавких материалов и твердых сплавов» для предотвра-

щения «стыкования» торцов труб из тантала было предложено устанавливать передний тя-

нущий патрон, синхронно работающий с основным патроном подачи и поворота заготовки

[9]. К недостаткам последнего можно отнести усложнение конструкции стана, создание не-

удобств для контроля размеров и качества поверхности прокатанных труб и т. д. При этом

следует заметить, что передний патрон не полностью обеспечивает исключение нарушения

стабильности процесса прокатки.

Неисследованным является вопрос уменьшения величины усилия срыва рабочего ко-

нуса с оправки в процессе подачи при сохранении высокой точности прокатки и производи-

тельности станов.

Целью данного исследования является экспериментальное определение рациональной

формы и размеров продольного профиля опорной планки стана ХПТР, обеспечивающего

251

Обработка материалов давлением № 1 (20), 2009

уменьшение величины усилия срыва рабочего конуса с оправки при сохранении высокой

точности готовых труб, сокращении цикличности производства и снижении расходного ко-

эффициента металла.

При прокатке на станах ХПТР особотонкостенных труб с отношением диаметра к тол-

щине стенки более 60 и деформацией по толщине стенки более 40 % происходит «оковыва-

ние» оправки рабочим конусом в зоне обжатия по толщине стенки за счет упругой деформа-

ции оправки под действием усилия прокатки. Подача приводит к врезанию торцов заготовок –

происходит процесс «стыкования». В дальнейшем, при попадании «состыкованных» торцов

заготовок в очаг деформации резко повышается давление метала на ролики, что, в свою оче-

редь, приводит к выкрашиванию ручьев рабочих роликов и калиброванной поверхности

опорных планок. «Состыкованные» и прокатанные торцы труб необходимо обрезать, таким

образом, повышается расходный коэффициент металла (рис. 1).

Рис. 1. «Состыкованные» и прокатанные торцы труб

Для снятия недокатанной трубы с оправки при перезарядке на станах ХПТР с задачей

заготовки с выходной стороны используют обкатку рабочего конуса роликами без подачи.

При повороте трубы участки периметра рабочего конуса, находящиеся в выпусках ручьев

и зазоре между ребордами соседних роликов (во внеконтактных

зонах), обжимаются цен-

тральной частью ручьев с радиусом, равным радиусу готовой трубы [8]. Таким образом, пе-

риметр рабочего конуса увеличивается за счет овализации и уширения металла [8]. Это сни-

жает усилие срыва рабочего конуса с оправки (рис. 2).

Добиться аналогичного эффекта можно и при введении на опорных планках в начале

зоны обжатия по

толщине стенки (на 0,3 ÷ 0,5 ее длины, где сосредоточено максимальное

обжатие) горизонтальных участков, параллельных оси прокатки. На данных участках будет

происходить увеличение периметра рабочего конуса за счет овализации и уширения металла,

что, в свою очередь, приводит к уменьшению площади контакта внутренней поверхности

рабочего конуса с оправкой. Протяженность горизонтальных участков должна быть не менее

, где: m - подача,

- суммарная вытяжка. Это обуславливается тем, что участки пе-

риметра рабочего конуса, находящиеся в выпусках и зазоре между ребордами соседних ро-

ликов, при повороте заготовки должны попасть в центральную часть ручьев (при прокатке

труб повышенной точности необходимо устанавливать угол поворота трубы, равный или

близкий к двойному углу выпуска [8]) (рис. 2). Количество горизонтальных участков опор-

ной планки и величину обжатия по толщине стенки на них можно определить только экспе-

риментальным путем.

252

Обработка материалов давлением № 1 (20), 2009

Экспериментальное определение рациональной формы и размеров продольного профи-

ля опорной планки стана ХПТР, обеспечивающего уменьшение величины усилия срыва рабо-

чего конуса с оправки, проводили при прокатке на стане ХПТР 15–30 труб из коррозионно-

стойкой марки стали аустенитного класса 08Х18Н10Т по маршруту 20 × 0,75 → 18 × 0,25 мм

(обжатие по толщине стенки 67 %, по существующей технологии маршрут прокатки двухцик-

личный 20 × 0,75 → 19 × 0,45 → 18 × 0,25 мм). Режимы прокатки: число двойных ходов кле-

ти в минуту – 110; подача – 1,5 мм; угол поворота трубы – 42°. Прокатка велась с предвари-

тельным омеднением заготовки на велосите.

а - до обкатки

б - после обкатки

Рис. 2. Половина поперечного сечения рабочего конуса в зоне обжатия по толщине стенки:

R - радиус оправки;

- угол выпуска ручья ролика;

- радиус трубы

Калибровка рабочих роликов с выпусками по радиусу была выполнена по методу, из-

ложенному в работе [8]: угол выпуска – 18°; радиус центральной части ролика – 9 мм; радиус

закругления выпуска – 10,44 мм; радиус закругления реборд и перехода от центральной час-

ти ручья к выпускам – 0,8 мм.

Прокатка проводилась на опорных планках, где зона калибрования

l не имела об-

ратного скоса, зона обжатия по толщине стенки

l была выполнена в виде чередующихся

253

Обработка материалов давлением № 1 (20), 2009

наклонных и горизонтальных участков (рис. 3), общая длина зоны обжатия по толщине

стенки на оправке составляла 185 мм. Результаты опытных прокаток представлены

в табл. 1.

Таблица 1

Результаты эксперимента

№

п/п

Обжатие

по тол-

щине

стенки на

горизон-

тальном

участке,

Число

горизон-

тальных

участ-

ков

Протяженность

зоны обжатия,

выполненной в

виде чередую-

щихся наклонных

и горизонтальных

участков, мм

Часовая

произ-

води-

тель-

ность,

м/ч

Примечания

0, 2 185 37

⋅

0, 3 185 55, 5⋅=

0, 4 185 74

⋅

0, 5 185 82, 5⋅=

0, 2 185 37

⋅

20,0

Наблюдалось нарушение

процесса прокатки из-за

«стыкования» торцов загото-

вок, прокатку вели

с недокатом рабочего конуса

0, 3 185 55, 5⋅=

0, 4 185 74

⋅

0, 5 185 82, 5⋅=

26,7

27,6

26,5

Процесс прокатки протекал

нормально

7,5

0, 6 185 111⋅=

0, 2 185 37

⋅

20,0

Наблюдалось нарушение

процесса прокатки из-за

«стыкования» торцов загото-

вок, прокатку вели

с недокатом рабочего конуса

7,5

0, 3 185 55, 5⋅=

0, 4 185 74

⋅

0, 5 185 82, 5⋅=

26,8

27,0

26,3

Процесс прокатки

протекал нормально

7,5

0, 6 185 111⋅=

0, 2 185 37

⋅

20,0

Наблюдалось нарушение

процесса прокатки из-за

«стыкования» торцов загото-

вок, прокатку вели

с недокатом рабочего конуса

0, 3 185 55, 5⋅=

0, 4 185 74

⋅

0, 5 185 82, 5⋅=

26,4

26,7

27,3

Процесс прокатки

протекал нормально

0, 6 185 111⋅=

0, 2 185 37

⋅

0, 3 185 55, 5⋅=

0, 4 185 74

⋅

0, 5 185 82, 5⋅=

0, 6 185 111⋅=

20,0

Наблюдалось нарушение

процесса прокатки из-за

«стыкования» торцов загото-

вок, прокатку вели

с недокатом рабочего конуса

26 Калибровка зоны обжатия

по методу Ю. Ф. Шевакина

20,0 Наблюдалось нарушение

процесса прокатки из-за

«стыкования» торцов загото-

вок, прокатку вели с недока-

том рабочего конуса

254

Обработка материалов давлением № 1 (20), 2009

Анализ опытных прокаток (табл. 1) показал, что если даже один из параметров калиб-

ровки опорной планки (количество горизонтальных участков, величина обжатия стенки

в них и протяженность зоны обжатия, выполненной в виде чередующихся наклонных и гори-

зонтальных участков) выходит за пределы предлагаемых (варианты № 2, 3, 4, 21, 23, 24),

то наблюдается нарушение технологического процесса согласно данным табл. 1. Аналогич-

ное явление имело место и в случае, если все параметры были запредельными (варианты

№ 1, 5, 6, 10, 11, 15, 16, 20, 25). И только лишь в том случае, когда все три параметра находи-

лись в пределах предлагаемых (варианты № 7, 8, 9, 12, 13, 14, 17, 18, 19), процесс прокатки

протекал нормально без «стыкования», при этом производительность стана была выше

на 30 % и расходный коэффициент металла снизился на 6,5 % [10].

Рис. 3. Сравнение продольных профилей опорных планок стана ХПТР, выполненных по

разработанному методу (сплошная линия) и методу Ю. Ф. Шевакина (пунктирная линия) [6]:

l - зона редуцирования

Для проверки результатов проведенных экспериментальных исследований был вы-

полнен расчет по определению допустимого усилия подачи заготовки согласно методике,

изложенной в работе [1]. Для данного маршрута прокатки максимальное допустимое усилие

подачи равно:

18,13Q =

кН.

Усилие срыва рабочего конуса с оправки в случае выполнения зоны обжатия по мето-

ду Ю. Ф. Шевакина, рассчитанное по методике [6], равно:

ср

18, 32Q

кН. В этом случае

не выполняется условие исключения врезания торцов заготовок при подаче:

пср

QQf .

В случае выполнения зоны обжатия по разработанному методу, величина усилия сры-

ва будет находиться в пределах:

ср

12,73 13, 04Q ÷

кН. Таким образом, достоверность вы-

водов, полученных в данной работе, обосновывается достаточно удовлетворительным совпа-

дением результатов экспериментальных и аналитических исследований.

Следует заметить, что такое чередование горизонтальных и наклонных участков в зо-

не обжатия по толщине стенки увеличивает степень знакопеременности деформации за счет

овализации и уширения металла.

255

Обработка материалов давлением № 1 (20), 2009

ВЫВОДЫ

При прокатке особотонкостенных труб повышенной точности на станах ХПТР с це-

лью уменьшения величины усилия срыва рабочего конуса с оправки в процессе подачи

при сохранении высокой точности готовых труб, сокращении цикличности производства

и снижении расходного коэффициента металла в калибровке зоны обжатия опорных планок

перед обжатием по толщине стенки переменной величины необходимо осуществлять обжа-

тие по толщине стенки постоянной величины, равной 5 ÷ 10 % от суммарного обжатия

по толщине стенки, чередуя эти обжатия между собой 3 ÷ 5 раз на длине участка обжатия

по толщине стенки, составляющей 0,3 ÷ 0,5 его общей длины. Данная разработка защищена

патентом Украины № 6917.

ЛИТЕРАТУРА

1. Король Н. Н. Теоретическое и экспериментальное исследование процесса прокатки труб на ста-

нах ХПТР с подвижной и стационарной обоймами рабочей клети: автореф. дис. на соискание ученой степе-

ни канд. техн. наук: спец. 05.03.05 «Процессы и машины обработки давлением» / Н. Н. Король. – Днепропет-

ровск, 1975. – 20 с.

2. Король Р. Н. Развитие направлений повышения точности

и качества прецизионных тонкостен-

ных и особотонкостенных труб при холодной периодической роликовой прокатке / Р. Н. Король // Металл и

литье Украины. – 2008. – № 3–4. – C. 44–51.

3. Король Р. Н. Определение силовых параметров процесса редуцирования труб на станах холодной

периодической роликовой прокатки (ХПТР) / Р. Н. Король // Обработка металлов давленим : сб. научн. тр. –

Краматорськ : ДГМА. – 2008. – № 1(19). – С

. 17–23.

4. Король Р. Н. Рациональная технология уменьшения разностенности на тонкостенных и особо-

тонкостенных трубах / Р. Н. Король // Металл и литье Украины. – 2007. – № 9–10. – С. 47–50.

5. Гриншпун М. И. Станы холодной прокатки труб / М. И. Гриншпун, В. И. Соколовский. – М. : Ма-

шиностроение, 1967. – 236 с.

6. Вердеревский В. А. Роликовые станы холодной прокатки труб / В.

А. Вердеревский. – М. : Метал-

лургия, 1992. – 240 с.

7. Король Р. Н. Методика расчета суммарной упругой деформации рабочего ролика стана ХПТР /

Р. Н. Король // Металл и литье Украины. – 2007. – № 4. – С. 21–27.

8. Король Р. Н. Калибровка ручья роликов стана ХПТР для прокатки особотонкостенных труб повышен-

ной точности / Р. Н. Король, В. И. Кузьменко // Удосконалення процесів

та обладнання обробки тиском

в металургії і машинобудуванні : зб. наук. праць. – Краматорcьк : ДДМА. – 2007. – С. 406–411.

9. Чельцов К. Ф. Разработка, исследование и внедрение технологии производства особотонкостенных

танталовых труб из сварной заготовки с использованием станов ХПТР : автореф. дис. на соискание ученой сте-

пени канд. техн. наук : спец. 05.03.05 «Процессы и машины обработки

давлением» / К. Ф. Чельцов. – Москва,

1967. – 20 с.

10. Пат. 6917 України, В21 В21/00. Спосіб холодної періодичної прокатки тонкостінних та особли-

вотонкостінних труб / О. І Куценко, С. М. Кекух, М. М. Король, Г. Д. Самойленко, Ю. О. Кравченко,

В. Т. Загребельний, О. М. Смолін, С. Г. Науменко, О. О. Лісовський, А. І. Хохлов, М

. В. Кірсанов, В. Д. Злинько,

Р. М. Король; заявник та патентоутримувач Нікопольский державний Південнотрубний завод. –

№ 93111431; заявл. 22.02.93; опубл. 31.03.95, Бюл. № 1.

Король Р. Н. – генеральный директор ЧНПП «Специальные трубы»;

Головко А. Н. – д-р техн. наук, проф. НМетАУ.

ЧНПП «Специальные трубы» – Частное научно-производственное предприятие «Специ-

альные трубы», г. Днепропетровск;

НМетАУ – Национальная металлургическая академия Украины, г. Днепропетровск.

E-mail: oezgti@ua.fm

256

Обработка материалов давлением № 1 (20), 2009

УДК: 621.771.23

Фролов Я. В.

Терещенко А. А.

Головченко А. П.

ВЛИЯНИЕ ШИРИНЫ РУЧЬЯ КАЛИБРОВ СТАНОВ ХПТ НА ИЗМЕНЕНИЕ

МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ МЕТАЛЛА ТРУБ

Деформация металла при холодной пильгерной прокатке протекает в условиях непре-

рывной смены по периметру поперечного сечения рабочего конуса разноименных схем на-

пряженного состояния с чередованием сжимающих (в вершине) и растягивающих (в выпус-

ке) напряжений.

В работе [1] выполнен анализ напряженного состояния металла и показано, что для

ручья калибров с небольшой шириной при прямом ходе рабочей клети характерны схемы –

объемного всестороннего сжатия в районе катающего радиуса (R

), объемного с одним сжи-

мающим и двумя растягивающими напряжениями в вершине калибра и линейного растяги-

вающего напряжения в его выпусках (рис. 1, а); для ручья калибров с большой шириной для

прямого и обратного хода клети характерны схема объемного всестороннего сжатия в вер-

шине калибра и аналогичная, как на рис. 1, а, схема линейного напряженного состояния

в выпусках (рис. 1, б).

Рис. 1. Схемы напряженного состояния металла по периметру поперечного сечения

рабочего конуса:

а – прямой ход клети; б – прямой и обратный ход клети

Наиболее благоприятной схемой для пластического формоизменения металла при

прокатке является объемная схема всестороннего сжатия при которой пластическая дефор-

мация идет, в основном, за счет внутрикристаллических сдвигов и менее благоприятными

являются схемы с растягивающими напряжениями которые могут привести к микро и макро

нарушениям сплошности металла. Следует отметить, что благодаря кинематике процесса хо-

лодной пильгерной прокатки труб влияние неблагоприятных схем частично нивелируется,

т.к. сечения рабочего конуса с растягивающими напряжениями попадают в область сжи-

мающих напряжений, а сечения с напряжениями сжатия попадают в зоны с растягивающими

напряжениями, причем, смена знаков напряжений благоприятно сказывается на механиче-

ских свойствах металла, повышая его пластичность [2, 3].

Таким образом, при прочих равных параметрах и условиях деформации (степени, ско-

рости и дробности деформации, угла и числа кантовок рабочего конуса и т.д.), ширина ручья

от которой зависит величина овализации поперечных сечений рабочего конуса должна ока-

зывать заметное влияние на механические свойства металла труб.

Исследования проводили в условиях теплой прокатки труб из аустенитной стали

ТР304 (08Х18Н10) по маршруту 57 × 5,5 → 31,8 × 2,11 мм в калибрах, имеющих одинаковый

профиль гребня и шириной ручья, характеризуемой коэффициентом овальности

xxB

DBK

, где

B и

D , соответственно, ширина и диаметр ручья калибра, по двум вари-

антам. Перед прокаткой труб на стане ХПТ-55 заготовка подогревалась до температуры

140–150 °С, прокатка осуществлялась при линейном смещении металла равном 30 мм при 80

257

Обработка материалов давлением № 1 (20), 2009

двойных ходах рабочей клети в минуту. В первом варианте

K уменьшался в каждом кон-

трольном сечении ручья калибра от начала к концу обжимной зоны с 1,12 до 1,02, во втором –

был принят постоянным и в данном эксперименте равен 1,05.

Механические свойства определяли на машине ЦДМУ–30Т в продольном направле-

нии на патрубках длиной 170–180 мм, в поперечном – на кольцах шириной 5 мм с помощью

специальных приспособлений. Результаты испытаний приведены в табл. 1. Полученные дан-

ные о прочностных и пластических характеристиках являются средними для 5–10 образцов,

относительная ошибка определения временного сопротивления не превышала 2, относитель-

ного сужения 3 %.

Таблица 1

Механические свойства труб из стали ТР304 прокатанных на стане ХПТ–55 способом теплой

прокатки в калибрах с переменной (1) и постоянной (2) величиной развалки

Продольное направление Поперечное направление

Вариант калибровки

, МПа

, %

, МПа

, %

1 910/652 33/51 760/620 52/60

2 910/641 35/51 765/630 52/60

Примечание: в числителе приведены свойства металла труб в состоянии после

прокатки, в знаменателе – после термообработки.

Анализ данных, представленных в табл. 1, показывает, что механические свойства

труб, прокатанных в калибрах с переменной и постоянной величиной развалки практически

одинаковы.

Дополнительно на прокатанных по обоим вариантам трубах были проведены прибо-

ром ПТМ–3 измерения микротвердости. Результаты контроля микротвердости показали, что

для труб, прокатанных с постоянной величиной развалки можно отметить повышение мик-

ротвердости по сравнению с трубами, прокатанными с переменной величиной развалки

(рис. 2).

2400

2500

2600

2700

2800

0 20406080100

Длина образца, мм

Нμ, МПа

вариант 1

вариант 2

Рис. 2. Изменение микротвердости в наружном слое стенки труб, прокатанных в

калибрах с переменной (вариант 1) и постоянной (вариант 2) величиной развалки

Меньшие значения микротвердости, по всей видимости, связаны с большим разу-

прочнением металла на первых участках обжимной зоны калибров за счет большей овализа-

ции поперечных сечений рабочего конуса.

Незначительные отличия в механических

свойствах металла труб (табл. 1), можно

объяснить сравнительно небольшими отличиями в значениях ширины ручья калибров двух

вариантов на большей части обжимной зоны, особенно в средней ее части.

Для исследования влияния более существенных различий в ширине ручья на стане

ХПТ-55 дополнительно проведены опытные прокатки труб из аустенитной стали ТР316L

258

Обработка материалов давлением № 1 (20), 2009

(03Х17Н13М2) по маршруту 57 × 5,5 → 25,4 × 2,11 мм в калибрах с коэффициентом

овальности

K равным 1,05 и 1,12. Усредненные результаты механических испытаний

5–7 образцов, отобранных от заготовки и прокатанных труб, приведены в табл. 2.

Таблица 2

Механические свойства металла заготовки и прокатанных труб на стане ХПТ–55 способом

теплой прокатки в калибрах с различным коэффициентом овальности

Прокатанная труба

Механические

свойства

Заготовка

1,05 1,12

, MПа

319 767 625

, MПа

641 944 915

, %

44 21 22,3

Из приведенных в табл. 2 данных видно, что степень упрочнения металла труб прока-

танных в калибрах с

12,1=

K ниже, чем труб прокатанных в калибрах с 05,1=

K . Так для

труб, прокатанных в калибрах с

12,1

получены меньшие значения приращения преде-

лов текучести на 142МПа и прочности на 29 МПа при уровне относительного удлинения на

1,3 % выше, чем для труб, прокатанных в калибрах с

05,1

. Это подтверждает сделан-

ное ранее предположение о разупрочняющем влиянии знакопеременной деформации сече-

ний рабочего конуса при их овализации, и, чем больше овализация тем меньше, в исследо-

ванных пределах, упрочнение металла.

Кроме того, в работе выполнена качественная оценка влияния знакопеременной овали-

зации сечений рабочего конуса на качество поверхностей труб. Для исследования

количества

критического колличества овализаций сечений рабочего конуса до появления видимых невоо-

руженным глазом разрушений (трещин) и характера их изменений в очаге деформации, рабо-

чего конуса 57 × 5,5 → 25,4 × 2,11 мм из стали ТР316L были разрезаны на кольца (рис. 3).

Рис. 3. Внешний вид разрушения при знакопеременной овализации кольца

Разбивка на участки по всей длине

прокатной головки производилась в соответствии

с калибровкой инструмента: 3 кольца по 20 мм было вырезано из зоны редуцирования (одно

из середины и по одному с начала и в конце этой зоны), остальная часть рабочего конуса бы-

ла разрезана на кольца длиной по 30 мм. Знакопеременная деформация овализацией колец

осуществлялось на лабораторном прессе в

овальных штампах. Обжатие колец из одного ра-

бочего конуса осуществлялось на величину 5 % и из другого рабочего конуса– на величину

10 % от диаметра обжимаемого кольца. По результатам этих опытов построены графики из-

менения критического количества овализаций по длине рабочего конуса, см. рис. 4.

259