2015-08-21
4103
Формовочный стан – один из основных агрегатов, обеспечивающих получение качественной продукции. Стан состоит из совокупности рабочих и эджерных клетей. Рабочие клети чаще всего имеют по два горизонтальных валка. Профиль валков в первых клетях образует открытый калибр, а в последних – закрытый. Его форма придается сечением полосы, прошедшим через эту клеть. Приводными являются или оба валка, либо один из них. Верхние валки клетей с закрытыми калибрами имеют разрезные шайбы, служащие для стабилизации положения кромок сформированной заготовки в плоскости последующей сварки.Между рабочими клетями устанавливают эджерные клети. Их назначение – не допустить распружинивания трубной заготовки, т.е. ее стремление восстановить исходную форму. Иногда эджерные клети увеличивают также деформацию гиба полосы. Большей частью между рабочими клетями ставится по одной такой клети, реже – по две или три. Эджерная клеть имеет два установленных вертикально валка, образующих открытый или закрытый калибры.
В первой клети плоская полоса изгибается по форме калибра этой клети, удерживается от распружинивания следующей по ходу эджерной клетью, а затем во второй рабочей клети вновь изгибается.
Процесс повторяется вначале в клетях с открытыми, а затем с закрытыми калибрами до тех пор, пока кромки трубной заготовки максимально не приблизятся друг к другу. Расстояние между кромками после выхода трубной заготовки из последней формовочной клети выбирают с учетом условий сварки. Оно определяется шириной разрезной шайбы, установленной в последней клети с закрытым калибром.
Число рабочих клетей колеблется от четырех до десяти и зависит от геометрических размеров и механических свойств формуемой полосы.По мере увеличения ее размеров и повышения механических свойств используют большее число клетей.
Расстояние между клетями можно разделить на четыре зоны:
- участок контакта деформируемой заготовки с поверхностью валков;
- участок внеконтактной деформации;
- недеформируемый участок трубной заготовки;
- участок распружинивания.
При изгибании в формовочной клети полосы деформация ее продольных волокон происходит не только в зоне контакта формуемой полосы с поверхностью валка, но и вне этого контакта. На участке внеконтактной деформации кромки формуемой полосы растягиваются. Это растяжение в зоне контакта металла с валками уменьшается. За формовочной клетью располагается участок распружинивания трубной заготовки. Здесь продольные волокна полосы, растянутые во внеконтактной и контактной зонах деформации, интенсивно сжимаются. Между участками распружинивания и внеконтактной деформации находится недеформируемый участок. Кромки полосы перемещаются параллельно оси стана и не деформируются.
Процесс деформации полосы повторяется каждой парой рассматриваемых клетей.
На существующих ТЭСА деформация при формовке полосы производится так, что любая ее точка, лежащая на кромках, в процессе формовки непрерывно меняет свое положение по длине, высоте и ширине относительно оси формовки. На основе ряда исследований доказано, что величина относительной деформации кромок при непрерывной формовке ленты значительно превышает деформацию, соответствующую пределу упругости. Однако, если отношение диаметра к толщине стенки не превышает 50, нарушения устойчивости кромок в процессе формовки не наблюдается. Когда значение отношения диаметра к толщине стенки превышает 50, устойчивость кромок значительно снижается и нередко образуются гофры. Сварка труб из заготовки с гофрами на кромках невозможна.
При изгибании ленты на участке между двумя клетями первыми по ходу процесса начинают деформироваться кромки. Точки, лежащие на них, перемещаются относительно волокон средней части ленты. Следствие этого перемещения – растяжение кромок. Напряжения, возникающие при их деформации, стремяться восстановить геометрию деформированных участков. Однако волокна средней части ленты, которые сжимаются, этому препятствуют.
В результате деформации некоторое плоское до деформации сечение остается плоским и после нее, но смещается в направлении, обратном направлению формовки. По величине оно таково, что усилия, возникающие в результате сжатия средних волокон, уравновешивают усилия, возникающие от растяжения кромок.
Если при формовке полосы кромки упираются в боковую поверхность верхнего валка, то это вызывает повышенное растяжение кромки и увеличивает опасность образования гофров. Поэтому калибровка должна быть построена так, чтобы в открытых калибрах не возникало дополнительной деформации кромок от воздействия боковой поверхности верхнего валка.
При формовке в закрытых калибрах с разрезной шайбой, последняя оказывает большое влияние на деформацию кромки. Калибровка может быть построена таким образом, что кромка полосы при формовке изгибается на шайбе.Изгиб приводит к повышению растяжения кромки и, следовательно к увеличению вероятности образования гофров. Если калибровка построена так, что кромки формируемой полосы касаются разрезной шайбы уже при входе в клеть, то при перемещении в ней сечения трубной заготовки несколько редуцируется (обжимается по диаметру). Редуцирование начинается в тот момент, когда растянутые кромки и центральные волокна полосы начинают сжиматься, а промежуточные волокна растягиваться. Редуцирование в закрытых калибрах способствует уменьшению сжатия кромок после выхода из калибра и увеличению растяжения центральных волокон. Это обусловливает выравнивание деформаций продольных волокон по сечению трубной заготовки, улучшение геометрии сформированной заготовки и повышение устойчивости кромок. При редуцировании на шайбе можно достигнуть не только уменьшения сжатия кромок, но и добиться небольшого натяжения за формовочной клетью.
Настройка формовочных станов. Сборку и предварительную настройку валков клетей формовочного стана производят на специальном стеде. Положение валков формовочного стана относительно его оси в горизонтальной плоскости устанавливают по шаблонам, с помощью которых контролируют расстояние между базовым торцом рабочего валка и базовой отметкой на внутренней поверхности станины с приводной стороны клети. При этом допускается смещение валка только в сторону привода на расстояние не более 0.2 мм.
Положение нижних валков в вертикальной плоскости относительно оси формовочного стана, проходящей по дну калибра, намечают по струне, протянутой через установленные на рабочие места клети в соответствии с осевой линией, совпадающей с нижней образующей готовой трубы.Вначале настройки струна должна проходить через все калибры над поверхностью нижних валков, не касаясь ее. Настройку валков относительно струны производят с помощью нижних регулировочных винтов, а ее контроль осуществляют замером расстояния между поверхностью дна калибра и струной.
После настройки нижних рабочих валков относительно оси трубоформовочного стана проверяют горизонтальность нижних и верхних валков с помощью уровня, приложенного к базовым торцам.Регулировку положения валка в горизонтальной плоскости производят с помощью нажимных устройств. Зазор между верхним и нижним валками устанавливают на 5 –10 % больше, чем номинальная толщина формируемого штрипса, и уточняют его в процессе работы с учетом обеспечения качества формовки трубной заготовки. Зазор между ребордами верхнего и нижнего валков в клетях с закрытыми калибрами устанавливают по щупу в соответствии с заданными размерами калибра. Осевой люфт для всех валков формовочного стана и биение их в радиальном направлении должны быть соответственно не более 0.2 и 0.1 мм. Вертикальные валки эджерных клетей устанавливают по высоте так же, как горизонтальные. В горизонтальной плоскости их размещают симметрично относительно оси стана и контролируют расстояние между струной и ребордами валков.
В случае применения роликовых проводок для формовки особотонкостенных труб заданные калибровкой углы наклона роликов устанавливают относительно струны, протянутой по осевой линии, соответствующей нижней образующей готовой трубы. Окончательную настройку формовочного стана осуществляют при заведении штрипса в рабочие клети на заправочной скорости. После ввода штрипса в каждую из рабочих клетей с горизонтальными валками и следующую за ней эджерную клеть необходимо проверить симметричность кромок формуемого штрипса относительно вертикальных валков. В клетях с закрытыми калибрами проверяют симметричность зазора между кромками сформированной трубной заготовки относительно разрезной шайбы. При разной высоте кромок заготовки или несимметричности зазора между кромками относительно разрезной шайбы в какой-либо клети нужно вывести из нее заготовку, проверить правильность установки валков и при необходимости уточнить их настройку.
Кромки трубной заготовки при выходе из формовочного стана должны быть хорошо отформованы в соответствии с заданным радиусом. Они должны располагаться на одном уровне и не иметь гофров. Зазор между кромками трубной заготовки должен располагаться по ее образующей, а не по винтовой линии, трубная заготовка должна быть прямолинейной. Нарушение этих условий указывает на неправильность настройки клетей формовочного стана. На неточность установки валков в рабочих и эджерных клетях указывают также продольные и дугообразные риски на поверхности сформированной трубной заготовки.
Для устранения всех недостатков, выявленных при формовке штрипса на заправочной скорости, необходимо уточнить предварительную настройку клетей.
Причиной образования гофров, особенно на одной кромке, может быть повышенная серповидность штрипса, которую необходимо контролировать.
На ООО СК ”СЗТЗ” непрерывную формовку ленты в трубную заготовку осуществляют на 7-ми клетьевом двухвалковом горизонтальном формовочном стане. Между, практически, каждой горизонтальной клетью установлены эджерные клети, состоящие из двух, установленных вертикально, валка. Привод рабочих клетей – групповой. Приводными клетями являются первые шесть клетей, причем, приводные только нижние валки. 7-я клеть является неприводной и служит в качестве проводки. После выхода из нее, непосредственно перед сваркой, кромки штрипса должны иметь угол схождения не более 3 – 4о. Сцелью оптимальной формовки трубной заготовки перед задачей ее в сварочный узел между 6-той и 7-мой горизонтальными рабочими клетями эджерная клеть отсутствует.
