Содержание к диссертации
Введение
1 Особенности производства электросварных прямошовных труб из коррозионностойких марок стали 8
1.1 Современное состояние и тенденции развития производства прямошовных электросварных труб 8
1.1.1 Перспективы развития нержавеющего проката и производства нержавеющих труб 8
1.1.2 Перспективы развития рынка нержавеющих труб 13
1.1.3 История развития нержавеющих труб на ОАО МТЗ «Филит» 13
1.2 Основные требования к качеству трубопроводов 15
1.3 Механические, технологические и коррозионностойкие свойства сварного шва 19
1.4 Пути достижения высокой чистоты поверхности трубы 22
1.5 Прецизионные трубы из коррозионностоикой стали с субмикронной чистотой внутренней поверхности трубы 25
1.6 Устройства для производства труб без внутреннего грата, их недостатки и преимущества
1.6.1 Удаление внутреннего грата резцом 29
1.6.2 Сжигание внутреннего грата в струе кислорода 38
1.6.3 Электроэрозионный способ удаление грата 39
1.6.4 Деформирование внутреннего грата 40
1.6.5 Устройства для предотвращения образования внутреннего грата 41
1.6.6 Предотвращение появления внутреннего грата при сварке в среде инертных газов 44
1.6.7 Зачистка наружного шва после удаления грата 49
1.6.8 Характеристики и преимущества раскатки грата на оправке в линии ТЭСА 16-60 итальянской фирмы «Марчегалья» 51
Выводы по главе 59
2 Разработка математических моделей для расчета геометрических и технологических параметров раскатки грата 60
2.1 Расчет геометрии очага деформации трубы в устройстве раскатки грата 60
2.2 Определение площади контакта трубы с валками 66
2.3 Расчет средних давлений валков на металл трубы 70
2.4 Математическая модель для расчета оптимальных скоростных режимов устройства раскатки грата в зависимости от скорости трубы. 71
Выводы по главе 77
3 Экспериментальные исследования работы устройства раскатки грата на примере трубы 0 33 х 1,5 мм из стали марки 08Х18Н9 с существующими режимами раскатки грата 78
3.1 Расчеты площадей контактной поверхности трубы с валками и средних давлений валков на металл трубы 78
3.2 Отличительные особенности геометрии (диаметра и толщины стенки) трубы после процесса сварки и после процесса раскатки грата 82
3.3 Исследование механических свойств сварного шва трубы j0"33 xl,5 мм, сталь 08Х18Н9 при неполной двукратной раскатке грата 97
3.3.1 Исследование твердости сварного шва трубы 0 33 х 1,5 мм при неполной двукратной раскатке грата 97
3.3.2 Изменение твердости раскатанного металла в зависимости от изменения давления в гидроцилиндре устройства раскатки грата 101
3.4 Исследование качества поверхности сварного шва после процесса раскатки грата на оправке 102
3.4.1 Выбор оптимальной марки бронзы для оправки 102
3.4.2 Исследование шероховатости сварного шва трубы 0 33 х 1,5 мм с неполной двукратной раскаткой грата 107
3.4.3 Исследование шероховатости сварного шва трубы 0 33 х 1,5 мм с неполной двукратной раскаткой в зависимости от изменения давления в гидроцилиндре устройства раскатки грата 111
Выводы по главе 113
4 Совершенствование технологии раскатки грата для достижения повышенного качества труб 114
4.1 Изменение кратности раскатки грата и ее влияние на толщину стенки в областях контакта трубы с валками 114
4.2 Изменение калибровки валков и расчет средних давлений раскатных валков на металл трубы для достижения равномерной толщины стенки по ее поперечному сечению после раскатки грата 119
4.3 Выбор оптимальной кратности раскатки грата для обеспечения равномерных механических свойств и шероховатости сварного шва по длине трубы 140
Выводы по главе 143
Основные выводы и результаты 144
Список использованной литературы 146
Приложение 1
- Перспективы развития нержавеющего проката и производства нержавеющих труб
- Определение площади контакта трубы с валками
- Отличительные особенности геометрии (диаметра и толщины стенки) трубы после процесса сварки и после процесса раскатки грата
- Изменение калибровки валков и расчет средних давлений раскатных валков на металл трубы для достижения равномерной толщины стенки по ее поперечному сечению после раскатки грата
Введение к работе
Электросварные трубы из высоколегированных, в том числе коррози-онностойких сталей, по экономическим показателям могут успешно конкурировать с бесшовными трубами при условии обеспечения высокого качества сварного шва в любом сечении. С целью расширения области применения электросварных труб из легированных сталей, удовлетворения растущей потребности в них промышленности Московским трубным заводом ОАО «Филит» проводятся исследования, направленные на существенное повышение надежности сварного шва, точности размеров и других качественных показателей. Ни одна отрасль современного производства не может успешно развиваться без обеспечения ее трубами необходимого качества и размеров. Химия, добыча нефти и природного газа, их переработка и транспортировка, машиностроение, автомобилестроение, станкостроение, авиация, радиотехника, атомная энергетика, пищевая промышленности, строительство зданий и др. требуют огромного количества труб различного сортамента.
В настоящее время Россия импортирует электросварные высоколегированные прецизионные трубы, особенностью которых являются точные геометрические размеры, высокая чистота внутренней поверхности, идеально раскатанный внутренний грат, отсутствие поверхностных дефектов. Все возрастающие требования к качеству продукции уже не могут быть полностью удовлетворены на трубоэлектросварочных агрегатах (ТЭСА) с традиционным составом оборудования. Потребителями таких труб в первую очередь являются автомобильная, пищевая, химическая и энергетическая промышленность.
С целью производства электросварных труб повышенного качества из коррозионностойких марок стали Московским трубным заводом «Филит» в Италии у фирмы «Марчегалья» был приобретен трубоэлектросварочный агрегат 16-60. Данный агрегат позволяет изготавливать трубы диаметром от 16 до 60 мм и толщиной стенки от 1 до 3 мм из ферритных и аустенитных марок
6 стали как круглого, так и профильного сечения с раскатанным внутренним и наружным гратом. В линии ТЭСА 16-60 установлено устройство раскатки грата, которое появилось в России впервые. Поэтому исследования, направленные на изучение особенностей данного устройства и на повышение качества труб, представляют собой научный и практический интерес и в первую очередь актуальны для пищевой, химической, энергетической и автомобильной промышленности.
Поставлена задача исследования и совершенствования технологии устройства раскатки грата. Для предприятия особо важно было оценить геометрию трубы, в частности толщину стенки после процесса раскатки грата. Проведены исследования геометрических параметров готовой трубы после процесса раскатки грата, в результате которых обнаружена наведенная поперечная разностенность трубы. В связи с этим возникла необходимость расчета средних давлений валков на металл трубы. Проведены исследования толщины стенки, механических свойств и чистоты поверхности раскатанного металла, в результате которых обнаружена неравномерность значений толщины стенки, твердости и шероховатости трубы по ее длине. Для устранения отмеченных недостатков было проведено следующее:
Расчет геометрических параметров очага деформации трубы. Для определения неизвестных параметров разработана математическая модель, представляющая собой систему трех уравнений и создана соответствующая программа для получения численных результатов.
Предложена методика определения площадей контакта трубы с валками. Экспериментально методом недоката и измерения отпечатка валка определена площадь контактной поверхности при раскатке, что позволило определить значения поправочных коэффициентов. Рассчитаны средние давления валков на металл трубы. Установлено, что среднего давления верхнего валка не достаточно для полной раскатки грата, среднее давление нижнего валка на металл велико, вследствие чего образуется утонение стенки.
Предложена методика поиска оптимальных средних давлений валков на металл трубы с учетом графиков и формул экстраполяции. Решена обратная задача и найдены новые радиусы калибров валков. Внедрены изменения в режимах работы устройства раскатки грата для сортамента труб с толщиной стенки 1,2-^2,5 мм и спроектированы новые калибровки валков, что позволяет добиться минимального утонения стенки в зоне контакта трубы с нижним валком, а также без остатка раскатать грат.
Установлено, что одним из факторов повышения качества является также кратность раскатки грата, влияющая как на величину толщины стенки, так и на значения твердости и шероховатости раскатанного металла по длине трубы. Разработана математическая модель для расчета оптимальных скоростных режимов устройства раскатки грата в зависимости от скорости трубы, что позволяет добиться двукратной постоянной раскатки, обеспечивающей равномерность толщины стенки, твердости и шероховатости по длине трубы.
Разработанные алгоритмы и математические модели могут быть использованы в дальнейшем для более глубокого исследования напряженно-деформированного состояния металла трубы в очаге деформации.
Результаты работы использованы ОАО МТЗ «Филит» при проектировании и изготовлении рабочего инструмента устройства раскатки грата.
В диссертации также выполнены исследования по выбору материала оправки, обладающей хорошими антифрикционными и высокими механическими свойствами. В результате исследований выбрана бронза марки БрБ2 (твердость после «старения» - 380 ч- 450 HV).
Вышеприведенные пункты представляют собой научную и практическую значимость диссертационной работы.
Работа выполнена на кафедре ТИ-2 «Информационные технологии обработки давлением» в МГУПИ.
Перспективы развития нержавеющего проката и производства нержавеющих труб
Самая волнующая всех участников рынка тема — это прогноз. В перспективе ожидается благоприятная ценовая конъюнктура на мировом рынке за счет уверенного .роста спроса на нержавеющую сталь. Снизу цены будут поддерживаться ростом издержек на перевозку из-за увеличения среднего транспортного плеча в ходе расширения рынка международной торговли. Несмотря на эти позитивные факторы, большинство аналитиков прогнозируют снижение цены нержавеющего проката (рис. 1.1) [1].
Самой существенной причиной снижающегося тренда в 2006-2007 годах было падение цены на никель. Несмотря на временные задержки, рано или поздно будут введены крупные проекты по добыче никеля (Golo-Inco, Onca-Puma, Ravesthorpe). Это сбалансирует рынок, на котором в 2006-2007 годах наблюдался устойчивый дефицит (рис. 1.2). А уже с 2009 г. мощности производителей никеля могут оказаться избыточными, что потенциально грозит профицитом рынка и снижением цены.
По объемам потребления нержавеющих труб химическое и нефтехимическое машиностроение стоит на втором месте после энергетического машиностроения. Потребляются, как правило, нержавеющие трубы общего назначения, изготавливаемые по основным ГОСТам всех размеров. Технические возможности и необходимые производственные мощности для изготовления этой продукции на рынке России существуют в полном объеме.
Особых технических и технологических требований к нержавеющим трубам со стороны специалистов, работающих в металлургической отрасли нет (используются трубы общего назначения). В последнее время в узлах систем охлаждения используют сварные нержавеющие трубы вместо бесшовных. Как правило, нержавеющие трубы используются для строительства нового и ремонта существующего термического оборудования и систем охлаждения.
Недавно была принята «Стратегия развития металлургической- промышленности Российской Федерации на период до 2015 года», которая предполагает планомерное расширение металлургии с учетом реализации судостроительной, авиационной стратегий, а также развития транспортного машиностроения, энергетики. В связи с этим необходимо четкое понимание временных интервалов и «пиковых нагрузок» на рассматриваемый рынок производства нержавеющих труб. Посмотрим, как развивался рынок нержавеющих труб до недавнего времени.
Ситуация осложняется тем, что в связи с появлением такого нового участника рынка как «китайский производитель», прогнозировать развитие ситуации на рынке невозможно. Если в 2005 году поставки составляли 300 т, то по итогам только первого квартала 2007 года объем поставок труб китайского происхождения на территорию РФ составил 1350 т (21 % от всего им- порта из стран дальнего зарубежья), и тенденция увеличения объемов поставки из Китая продолжается.
По причине увеличения транспортного «плеча» до потребителя (по сравнению с российскими предприятиями) китайские производители не могут в большинстве случаев предложить минимальные сроки поставки, а в ряде случаев - необходимое качество продукции. Привлекательным фактором остается цена продукции. Но, учитывая все экономические составляющие при соблюдении качества продукции, невозможно обеспечить такой уровень цены при соблюдении всех правовых процедур, сопровождающих производство, доставку и продажу продукции.
На рынке нержавеющих сварных труб РФ до 2000 года основная доля поставок принадлежала Московскому трубному заводу «Филит», который практически являлся единственным заводом-производителем нержавеющих сварных труб на территории РФ. Далее наступил переломный период, и уже в 2006 году импорт составил 87 % от всего рынка сварных труб. Основными странами-поставщиками сварных нержавеющих труб являются Италия, Финляндия, Польша, Германия, Тайвань и т.д., в последнее время - Китай.
Ситуация на рынке сварных нержавеющих труб для отечественных производителей осложняется тем, что отсутствует рулонный прокат необходимого качества для их производства. После выхода постановления правительства РФ от 17 февраля 2007 года № 95 «О мерах по защите российских производителей никельсодержащего проката», на основании которого была введена антидемпинговая пошлина на ввозимый из ЕС коррозионостойкий никельсодержащий плоский прокат в размере 840 евро за 1 т, экономически целесообразней стало ввозить готовые сварные нержавеющие трубы, а не плоский прокат для их изготовления.
Рынок сварных нержавеющих труб является практически полностью закрытым, с точки зрения информации о потребителях, так как около 90 % труб реализуется через металлотрейдеров.
Развитие отраслей потребления (на данный момент — заявления о планируемом развитии), планируемые масштабные программы строительства новых производственных мощностей и, соответственно, прогнозируемые большие объемы потребления труб привлекают пристальное внимание иностранных производителей трубной продукции к рынку РФ. Таким образом, конкуренция возрастает, и традиционным поставщикам нержавеющих труб приходится бороться в тяжелых (порой, как в случае с китайскими производителями, неравных) условиях. Рынок нержавеющих сварных и бесшовных труб общего назначения становится высококонкурентным. Основной защитой для российских производителей является продукция специального назначения. Масштабные проекты прогнозируются в высокотехнологичных и металлоемких отраслях (атомная и тепловая энергетика, судо- и авиастроение), что должно создать спрос, в первую очередь, на бесшовные нержавеющие трубы специального назначения. Поэтому, несмотря на сегодняшнюю ситуацию, перспективы у российских производителей большие. Основные программы правительства России отнесены к стратегически важным объектам России, поэтому необходимо развитие отечественных производителей материалов для нужд этих проектов. Это обеспечит их стратегическую безопасность. Очень важно, чтобы производители нержавеющих труб более тесно взаимодействовали с отраслями-потребителями ОАО Московский трубный завод «Филит» вошел в число действующих предприятий 29 июля 1932 года, как предприятие по производству водогазо-проводных труб для нужд городского хозяйства Москвы. Завод получил первоначальное название «Красная труба». Трубы изготавливались методом печной сварки, протягиванием нагретой полосы металла (штрипса) через воронку. В конце 30-х годов в связи с развитием автомобилестроения на заводе впервые был освоен выпуск электросварных труб.
В начале 60-х годов в связи с возникновением потребности в трубах для химической промышленности, на заводе был построен новый цех по производству труб из высоколегированных сталей и сплавов, оснащенный трубоэлектросварочными агрегатами аргрнодуговой сварки «10-32», «10-60», «19—102» и станами холодной прокатки, в том числе станами ХПТР «8— 15» и «15-30», печью для термообработки и отделением для химической обработки труб. Для производства труб из высоколегированных сталей диаметром 8-25 мм,, необходимых при изготовлении трубчатых электронагревателей (ТЭН), на заводе установили и ввели в эксплуатацию четыре трубоэлек-тросварочных агрегата, изготовленных в Японии.
В 2004 г. с целью производства электросварных труб повышенного качества из коррозионностойких марок стали Московским трубным заводом «Филит» в Италии у фирмы «Марчегалья» был приобретен трубоэлектросва-рочный агрегат. 16-60, позволяющий изготавливать трубы как круглого, так и профильного; сечения с раскатанными внутренним и наружным гратом диаметром от 16 до 60 мм и толщиной стенки от Г до 3 мм. В линии ТЭСА 16-60 установлено устройство раскатки грата, позволяющее раскатывать грат на трубах данного сортамента за счет смены рабочего инструмента. Устройство работает на основе технологии станов ХПТ. Потребителями таких труб в первую очередь являются автомобильная, пищевая, химическая и энергетическая промышленность.
Определение площади контакта трубы с валками
В предыдущей главе приведено обоснование дальнейших исследований, связанных с влиянием работы устройства раскатки грата в первую очередь на разностенность трубы по поперечному сечению, толщину стенки, механические свойства и чистоту поверхности по длине трубы. В связи с обнаруженной разностенностью в областях контакта трубы с раскатными валками появляется необходимость расчета средних давлений валков на металл трубы, и как следствие расчета геометрических параметров очага деформации трубы, с валками. На основании этих выводов в настоящей главе приведена математическая модель геометрических параметров очага деформации и силовых параметров раскатки грата. В связи с обнаруженной неравномерностью толщины стенки, механических свойств и чистоты поверхности трубы по ее длине появилась необходимость расчета скоростных параметров раскатки грата. На основании этого в настоящей главе также приведена математическая модель для расчета оптимальных скоростных режимов устройства раскатки грата в зависимости от скорости движения трубы в стане. Все экспериментальные данные и расчеты по двум моделям будут приведены в главе 3. На основании полученных в главе 3 результатов в главе 4 будут предложе-ны новые геометрические и технологические параметры режимов раскатки грата и их влияние на толщину стенки готовой трубы.
Основной задачей является рассчитать средние давления валков на металл трубы в устройстве раскатки грата, что сводится к определению площади контакта трубы с верхним и нижним валком. Для определения площади контактной поверхности трубы с раскатными валками была проанализирована схема очага деформации трубы в устройстве раскатки грата на примере трубы 0 33 х 1,5 мм, сталь 08X18Н9. Очаг деформации трубы представлен на рис. 2.1. В деформированном состоянии труба принимает форму овала на оправке (см. рис. 2.1) вследствие того, что радиусы калибров валков больше радиуса трубы, а также вследствие устранения первоначального зазора между оправкой и внутренней стенкой трубы. При этом изменяются углы контакта трубы с верхним и нижним валками а и 3 (см. рис. 2.1, рис. 2.2), боковой радиус трубы R6. Известными геометрическими параметрами являются: радиус калибра верхнего валка RB, радиус калибра нижнего валка RH, периметр трубной заготовки после выхода из опорно-сварочного узла Р, вертикальный размер трубы h при ее деформированном положении в системе валок-оправка, AD - межцентровое расстояние окружностей калибров верхнего и нижнего валков.
Анализируя изложенное в настоящей работе, можно сделать следующие выводы, что многие гратосниматели ограничены возможностью удаления грата одновременно наружного и внутреннего, а также на трубах малого диаметра без дополнительных производственных операций. Новое устройство раскатки грата позволяет решить эту проблему. Исследование и совершенствование технологии и работы оборудования данного устройства представляет собой научный и практический интерес и является актуальным. Вопросы исследования являются очень важными и актуальными для ОАО МТЗ «Филит». Первой необходимостью для предприятия было исследовать геометрию трубы, в частности толщину стенки трубы после процесса раскатки грата. Была проведена статистическая обработка геометрии трубы. В результате исследований обнаружено, что труба имеет разностенность по поперечному сечению, в областях контакта трубы с верхним и нижним валком, а также наблюдается неравномерность толщины стенки, механических свойств и чистоты поверхности по длине трубы.
На основании вышеизложенных задач, в следующих главах будет отражено: 1. Исследование особенностей работы нового устройства раскатки грата в линии трубоэлектросварочного агрегата ТЭСА 16-60. 2. Разработка математической модели и соответствующей программы для расчета параметров очага деформации, площади контакта трубы с валками и силовых параметров при раскатке грата. 3. Разработка математической модели для расчета оптимальных скоростных режимов устройства раскатки грата в зависимости от скорости движения трубы в стане. 4. Определение влияния технологических режимов раскатки на изменение толщины стенки, механических свойств, чистоты поверхности трубы. 5. Уменьшение поперечной разностенности трубы, дополнительно наведенной в процессе раскатки грата.
Отличительные особенности геометрии (диаметра и толщины стенки) трубы после процесса сварки и после процесса раскатки грата
Сварные трубы обладают по сравнению с бесшовными одним важным достоинством — высокой точностью геометрических размеров, что важно для приборостроения, пищевой, химической и энергетической промышленности.
На Московском трубном заводе «Филит» проводили исследования, представляющие несомненный интерес. Главная задача исследования — выяснить, насколько изменяется геометрия трубы, в особенности толщина стенки в областях контакта трубы с валками после процесса раскатки в линии трубоэлектросварочного стана. Задачей исследований являлось изучение геометрических параметров сварных труб без раскатки грата и сварных труб с раскаткой грата. Первоначально исследовали трубы 0 51 х 2,0 мм, сваренные аргонодуговым способом на ТЭСА 16-60 для производства теплообменного оборудования (ГОСТ 11068) из стали 08Х18Н10Т. Исследования показали, что наружная поверхность труб удовлетворительна. Внутренняя поверхность труб также удовлетворительна: на трубах без раскатки грата шов ровный, плотный, без пор и рыхлостей. Высота грата по длине трубы равномерная « 0,3 мм.
Основными контролируемыми геометрическими параметрами в исследованиях являются диаметр и толщина стенки, особый интерес представляет толщина стенки в области контакта трубы с верхним и нижним валками во время раскатки грата. Диаметр трубы измеряли плоским микрометром МК 50-75 в поперечном сечении, фиксируя максимальное и минимальное значения. Толщину стенки измеряли на образцах как после сварки в предполагаемых углах контакта, так и после процесса раскатки в фактических углах контакта с валками трубным микрометром типа МТ 0-25. Данные замеров труб приведены в табл. 8, 9.
В выборке околошовной области А (угол контакта трубы с верхним валком « Z31,51) использовались 5 точек замера. Максимальное значение в этой выборке соответственно попадает на величину стенки с гратом (см. табл. 8). В выборке области В (угол контакта трубы с нижним валком « Z 18,56) использовались 4 точки замера. Выборка боковых областей С (вне-контактных) составляет 14 точек замеров.
Максимальное значение в области А (см. таблицу 9) - это значение толщины стенки в месте раскатанного грата. Из таблицы видно, что значения диаметра не изменились, значения толщин стенок без раскатки и с раскаткой существенно изменились. Представим это в графиках (рис. 3.3, рис. 3.4). Рис. 3.3 представляет толщину средних значений стенки в области сварного шва (область А), т.е в области контакта трубы с верхним валком. Верхняя линия на графике показывает толщину стенки на образцах без раскатки, толщина стенки колеблется от 2,13 мм до 2,15 мм. Нижняя линия на рисунке показывает изменение толщин стенок на образцах с раскаткой грата, толщина стенки в среднем колеблется от 1,98 мм до 2,00 мм. Процесс раскатки изменил толщину стенки в области А в среднем на 0,2 мм. Рис. 3.4 представляет толщину средних значений стенки в области контакта трубы с нижним валком (область В). Колебания толщин стенок без раскатки — от 2,04 до 2,05 мм, с раскаткой - от 1,93 до 1,95 мм. Таким образом, в области В процесс раскатки изменил толщину стенки приблизительно в среднем на 0,1 мм. Представим в графическом виде (см. рис. 3.5) распределение средних значений толщины стенки в областях периметра трубы по ее длине с раскаткой грата и проанализируем такие колебания.
Как видно на рис. 3.5, толщины стенок на боковых (внеконтактных) областях трубы практически совпадают. Особым отличием обладают области контакта трубы с верхним и нижним валком (область А и В). Основное наглядное отличие - толщина стенки в области сварного шва Z. 31,51 больше, чем в области Z. 18,56, а также больше боковых зон трубы. Это можно объяснить неравномерностью оказанного давления валков на металл. Как известно, на перераспределение разностенности по периметру трубы оказывает влияние изменение формы калибра валков [26, 45]: Следовательно, для уста-новления равномерности стенки по всему периметру трубы, необходимо изменение калибровки верхнего и нижнего валка для обеспечения равномерного среднего давления на контактирующий металл трубы с валками.
Изменение калибровки валков и расчет средних давлений раскатных валков на металл трубы для достижения равномерной толщины стенки по ее поперечному сечению после раскатки грата
Данные получены, используя математическую модель (см. глава 2) и соответствующую программу в системах Mathsoft MathCAD и Microsoft Excel (пример представлен на рис. 3.1 и рис. 3.2) при существующих радиусах калибровки для трубы 0 33 х 1,5 мм: радиус верхнего валка RB= 19,64 мм, радиус нижнего валка RH=22 ММ (СМ. рис. 2.1).
Для достижения равномерной толщины стенки в нашем случае (когда толщина стенки в области А не раскатывается до номинала ленты - присутствует остаток грата), а в области В происходит утонение стенки по сравнению с номинальной толщиной ленты) необходимо уменьшать угол контакта трубы с верхним валком и увеличивать с нижним, при этом площади контакта и давления валков на металл в области контакта трубы с верхним и нижним валком будут существенно отличаться друг от друга. Перед тем, как менять угол раскатки и радиус калибра раскатных валков для достижения равномерной толщины стенки по всему периметру трубы, проведем следующие этапы исследования: 1. Определим изменения толщины стенки трубы 0 33 х 1,5 мм сталь 08X18Н9 в местах контакта с верхним и нижним валком в зависимости от изменения среднего давления валков на металл при существующих углах раскатки. 2. Построим соответствующий график зависимости. Определим на графиках методом экстраполяции значение среднего давления, необходимое для получения толщины стенки, равной толщине исходной ленты (без утонения и без остатка грата). 3. Определив новые средние давления валков на металл, решим, обратную задачу и определим соответствующие радиусы калибров раскатных валков и углы контакта трубы с валками.
Поэтапное исследование для толщины стенки в области-контакта трубы с верхним валком: При различных значениях среднего давления верхнего валка на металл трубы было построено по нескольким плавкам поступившей ленты изменение средних значений толщины стенки готовой трубы, контактирующей с верхним валком (область А). Исследование проводилось при существующем радиусе и угле калибра верхнего валка (RB = 19,64 мм, при этом угол, образующийся в процессе раскатки трубы на оправке равен а = 34,26).
В эксперименте использовались-4 плавки поступившей ленты одинаковой марки стали 08X18Н9. При, каждой заданной!ленте (новош плавки) скорость сварки и скорость устройства раскатки грата не менялись, чтобы придерживаться одинаковых условий-изменения металла. При каждом измененном давлении в гидроцилиндре устройства раскатки грата (от 40 до 100- бар через шаг 10 бар) со стана отбиралось по 2 образца трубы. Таким образом, от каждой плавки ленты исследовалось по 14 образцов трубы. Толщина стенки измерялась на образцах (рис. 4.4) в 5 точках. На каждом образце определялось среднее значение толщины стенки. На следующем рисунке (см. рис. 4.6) приведен график средних значений исследуемой толщины стенки (в таблице 21 значения X). Проведем линейную экстраполяцию последующих точек (1,499 мм и 1,489 мм) и определим толщину стенки (1,490 мм), используя метод интерполяции. График экстраполяции приведен на рис. 4.7. При нахождении среднего давления верхнего валка, необходимого для получения толщины стенки без остатка грата 1,49 мм, можно воспользоваться двумя способами ее определения: а) методом отыскания искомой точки на графике; б) вычислительным методом, используя формулы одномерной интер поляции при исследовании процессов ОМД [58]. Для более достоверного ре зультата используем второй способ.
