Методика расчёта параметров настройки трёхвалковых риллинг-станов
Loading...
Date
2021
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
ООО «ТЕРМАЛ ЭНД МЕТИРИАЛ ЭНЖИНИРИНГ СЕНТЕР»
Abstract
RUS: Цель – обоснование методики аналитического определения параметров исходной настройки и их корректировки при прокатке труб в трёхвалковых риллинг-станах путём разработки математической модели процесса. Методика. При выполнении исследований использованы уравнения связи геометрических размеров исходной заготовки, готовой трубы и диаметра калибра валков, а также математическая модель процесса деформации трубы в трёхвалковом риллинг-стане, позволяющая при заданных геометрических параметрах валков и оправок определять изменение толщины стенки и диаметра заготовки по длине очага деформации. Результаты. Предложено прокатку труб для всего сортамента ТПА-140 вести при углах подачи, равных 6° вместо 9…12°. Учитывая, что при этом уменьшается максимально возможный диаметр прокатываемых труб, для компенсации указанного уменьшения предлагается выполнять выходной участок валка двухконусным; конусность первого по ходу прокатки участка составляет 1,6…1,7°, второго 2,4…2,6°. Учитывая, что увеличение относительного обжатия по стенке заготовки в диапазоне 0,02…0,10 снижает разностенность прокатанных труб предложено проектировать режимы деформации, ориентируясь на величину 0,10, снижая значение в тех случаях, когда это связано с необходимостью избежать чрезмерной раскатки (подъёма диаметра) заготовки, или предотвратить превышение допустимых нагрузок на привод стана. Установлено, что при 9…12° можно ограничить длину конического участка оправки величиной 80…100 мм, а при углах подачи 6…7°– величиной 60…80 мм. При этом будет сохранена возможность регулировки толщины стенки трубы в пределах ±1 мм за счёт осевого перемещения оправки. Научная новизна. Обоснована методика расчёта параметров исходной настройки риллинг-станов и их корректировки в ходе прокатки. Разработана математическая модель процесса раскатки труб в трёхвалковом риллинг-стане, которая связывает в единую систему уравнения, описывающие геометрические параметры инструмента (валков и оправки), размеры заготовки и трубы, а также технологические параметры настройки стана (угол подачи, диаметр калибра, диаметр и положение оправки относительно пережима валков). Сформулированы принципы, положенные в основу выбора параметров деформирующего инструмента и определения настроек стана. Практическая ценность. Обоснован ряд изменений в калибровках валков и оправок риллинг-станов, а также в их настройках. Эффективность предложенных технических решений и разработанной методики корректировки параметров прокатки успешно апробированы в промышленных условиях.
UKR: Мета – обґрунтування методики аналітичного визначення параметрів початкової настройки та їх корегування при прокатці труб в тривалкових рілінг-станах шляхом розробки математичної моделі процесу. Методика. Під час виконання досліджень використані рівняння зв’язку геометричних розмірів заготовки, готової труби та діаметру калібру валків, а також математична модель процесу деформації труби в тривалковому рілінг-стані, яка дозволяє при заданих геометричних параметрах валків та оправок визначати зміну товщини стінки та діаметра заготовки по довжині осередку деформації. Результати. Запропоновано прокатку труб для всього сортаменту ТПА-140 вести при кутах подачі, що дорівнюють 6° замість 9…12°. Зважаючи на те, що при цьому зменшується максимально можливий діаметр труб, що прокатуються, для компенсації вказаного зменшення пропонується робити вихідну ділянку валка двоконусною; конусність першої в напрямку ходи прокатки ділянки становить 1,6…1,7°, другої 2,4…2,6°. Зважаючи на те, що збільшення відносного обтиснення стінки заготовки в межах 0,02…0,10 зменшує різностінність труб, що прокатуються, запропоновано проектувати режими деформації, орієнтуючись на величину 0,10, зменшуючи величину в тих випадках, коли це пов’язано з необхідністю уникнути надмірної розкатки (підйому діаметра) заготовки, або унеможливити перевищення допустимих навантажень на привод стана. Встановлено, що при 9…12° можна обмежити довжину конічної ділянки оправки величиною 80…100 мм, а при кутах подачі 6…7°– величиною 60…80 мм. При цьому буде збережена можливість регулювання товщини стінки труби в межах ±1 мм за рахунок осьового зміщення оправки. Наукова новизна. Обґрунтовано методику розрахунку параметрів початкового налаштування рілінг-станів та їх корегування в процесі прокатки. Розроблено математичну модель процесу розкатки труб в тривалковому рілінг-стані, котра пов’язує в загальну систему рівняння, що описують геометричні параметри інструмента (валків та оправки), розміри заготовки та труби, а також технологічні параметри налаштування стана (кут подачі, діаметр калібру, діаметр и положення оправки відносно перетину валків). Сформульовані принципи, що покладені в основу вибору параметрів деформуючого інструмента та визначення налаштування стана. Практична цінність. Обґрунтовано низку змін у калібровках валків та оправок рілінг-станів, а також в їх налаштуванні. Ефективність запропонованих технічних рішень і розробленої методики корегування параметрів прокатки успішно апробовані в промислових умовах.
ENG: The purpose is substantiation of the methodology for analytical determination of the parameters of the initial setting and correction during pipe rolling in three-roll riling mills by developing a mathematical model of the process. Methods. When performing the research, the equations connecting the geometric dimensions of the initial workpiece, the finished pipe, and the diameter of the roll caliber were used, as well as a mathematical model of the process of deformation of the pipe in a three-roll riling mill, which allows, for given geometric parameters of the rolls and mandrels, to determine the change in wall thickness and diameter of the workpiece along the length of the deformation zone. Results. It is proposed to conduct rolling of pipes for the entire production range of TPA-140 at feed angles equal to 6° instead of 9…12°. Taking into account that at the same time, the maximum possible diameter of the rolled pipes is reduced, to compensate for this decrease, it is proposed to make the exit section of the roll two-conical; the taper of the first section along the direction of rolling is 1,6…1,7°, the second section 2,4…2,6°. Taking into account that increase in relative reduction along the workpiece wall in the range 0,02…0,10 reduces the difference in wall thickness of rolled pipes; it is proposed to design deformation modes, focusing on the value 0,10, reducing the value in cases where this is due to the need to avoid excessive rolling (diameter rise) of the workpiece, or to prevent exceeding the permissible loads on the mill drive. It has been established that when 9…12° it is possible to limit the length of the conical section of the mandrel to the value 80…100 mm, and for feed angles 6…7°– to the value 60…80 mm. At the same time, the possibility of adjusting the thickness of the pipe wall will be preserved in the range of ±1 mm due to axial movement of the mandrel. Originality. The method for calculating the parameters of the initial setting of the riling mills and their adjustment during rolling is substantiated. A mathematical model of the process of rolling pipes in a three-roll rolling mill has been developed, which links into a single system the equations describing the geometric parameters of the tool (rolls and mandrel), the dimensions of the workpiece and pipe, as well as the technological parameters of the mill setting (feed angle, diameter of the caliber, diameter and position of mandrels relative to the pinch of the rolls). The principles underlying the selection of the parameters of the deforming tool and the determination of the settings of the mill are formulated. Practical implications. A number of changes in the calibration of rolls and mandrels of the riling mills were substantiated, as well as their settings. The effectiveness of the proposed technical solutions and the developed method for adjusting the rolling parameters have been successfully tested in industrial conditions.
UKR: Мета – обґрунтування методики аналітичного визначення параметрів початкової настройки та їх корегування при прокатці труб в тривалкових рілінг-станах шляхом розробки математичної моделі процесу. Методика. Під час виконання досліджень використані рівняння зв’язку геометричних розмірів заготовки, готової труби та діаметру калібру валків, а також математична модель процесу деформації труби в тривалковому рілінг-стані, яка дозволяє при заданих геометричних параметрах валків та оправок визначати зміну товщини стінки та діаметра заготовки по довжині осередку деформації. Результати. Запропоновано прокатку труб для всього сортаменту ТПА-140 вести при кутах подачі, що дорівнюють 6° замість 9…12°. Зважаючи на те, що при цьому зменшується максимально можливий діаметр труб, що прокатуються, для компенсації вказаного зменшення пропонується робити вихідну ділянку валка двоконусною; конусність першої в напрямку ходи прокатки ділянки становить 1,6…1,7°, другої 2,4…2,6°. Зважаючи на те, що збільшення відносного обтиснення стінки заготовки в межах 0,02…0,10 зменшує різностінність труб, що прокатуються, запропоновано проектувати режими деформації, орієнтуючись на величину 0,10, зменшуючи величину в тих випадках, коли це пов’язано з необхідністю уникнути надмірної розкатки (підйому діаметра) заготовки, або унеможливити перевищення допустимих навантажень на привод стана. Встановлено, що при 9…12° можна обмежити довжину конічної ділянки оправки величиною 80…100 мм, а при кутах подачі 6…7°– величиною 60…80 мм. При цьому буде збережена можливість регулювання товщини стінки труби в межах ±1 мм за рахунок осьового зміщення оправки. Наукова новизна. Обґрунтовано методику розрахунку параметрів початкового налаштування рілінг-станів та їх корегування в процесі прокатки. Розроблено математичну модель процесу розкатки труб в тривалковому рілінг-стані, котра пов’язує в загальну систему рівняння, що описують геометричні параметри інструмента (валків та оправки), розміри заготовки та труби, а також технологічні параметри налаштування стана (кут подачі, діаметр калібру, діаметр и положення оправки відносно перетину валків). Сформульовані принципи, що покладені в основу вибору параметрів деформуючого інструмента та визначення налаштування стана. Практична цінність. Обґрунтовано низку змін у калібровках валків та оправок рілінг-станів, а також в їх налаштуванні. Ефективність запропонованих технічних рішень і розробленої методики корегування параметрів прокатки успішно апробовані в промислових умовах.
ENG: The purpose is substantiation of the methodology for analytical determination of the parameters of the initial setting and correction during pipe rolling in three-roll riling mills by developing a mathematical model of the process. Methods. When performing the research, the equations connecting the geometric dimensions of the initial workpiece, the finished pipe, and the diameter of the roll caliber were used, as well as a mathematical model of the process of deformation of the pipe in a three-roll riling mill, which allows, for given geometric parameters of the rolls and mandrels, to determine the change in wall thickness and diameter of the workpiece along the length of the deformation zone. Results. It is proposed to conduct rolling of pipes for the entire production range of TPA-140 at feed angles equal to 6° instead of 9…12°. Taking into account that at the same time, the maximum possible diameter of the rolled pipes is reduced, to compensate for this decrease, it is proposed to make the exit section of the roll two-conical; the taper of the first section along the direction of rolling is 1,6…1,7°, the second section 2,4…2,6°. Taking into account that increase in relative reduction along the workpiece wall in the range 0,02…0,10 reduces the difference in wall thickness of rolled pipes; it is proposed to design deformation modes, focusing on the value 0,10, reducing the value in cases where this is due to the need to avoid excessive rolling (diameter rise) of the workpiece, or to prevent exceeding the permissible loads on the mill drive. It has been established that when 9…12° it is possible to limit the length of the conical section of the mandrel to the value 80…100 mm, and for feed angles 6…7°– to the value 60…80 mm. At the same time, the possibility of adjusting the thickness of the pipe wall will be preserved in the range of ±1 mm due to axial movement of the mandrel. Originality. The method for calculating the parameters of the initial setting of the riling mills and their adjustment during rolling is substantiated. A mathematical model of the process of rolling pipes in a three-roll rolling mill has been developed, which links into a single system the equations describing the geometric parameters of the tool (rolls and mandrel), the dimensions of the workpiece and pipe, as well as the technological parameters of the mill setting (feed angle, diameter of the caliber, diameter and position of mandrels relative to the pinch of the rolls). The principles underlying the selection of the parameters of the deforming tool and the determination of the settings of the mill are formulated. Practical implications. A number of changes in the calibration of rolls and mandrels of the riling mills were substantiated, as well as their settings. The effectiveness of the proposed technical solutions and the developed method for adjusting the rolling parameters have been successfully tested in industrial conditions.
Description
Е. Шифрин: ORCID 0000-0002-0270-2212
Keywords
поперечно-винтовая прокатка труб, риллинг-стан, параметры настройки и их корректировка, калибровка валков и оправок, поперечно-гвинтова прокатка труб, параметри налаштування та їх корегування, cross-helical rolling of pipes, riling mill, setting parameters and their correction, calibration of rolls and mandrels, КОМТ
Citation
Гуляев Ю. Г., Шифрин Е. И., Квитка Н. Ю. Методика расчёта параметров настройки трёхвалковых риллинг-станов. Металлургическая и горнорудная промышленность. 2021. № 2. С. 32–41. DOI: 10.34185/0543-5749.2021-2-32-41.