2. Дослідницька частина

2.1. Аналіз шляхів зменшення кінцевого обрізу при редукуванні труб з натягненням

2.2. Сутність проблеми.

Утворення потовщених кінців – характерна особливість процесу редукування труб з натягненням. Фізична суть цього явища полягає у тому, що передній і задній кінці піддаються формозміненню в умовах, відмінних від умов деформації середньої частини труби (а саме, – за відсутності зусиль натягнення, прикладених до переднього, або заднього кінців труби). Характер зміни товщини стінки на кінцях труби визначає довжину і масу кінцевого обрізу, що, насамперед, значною мірою визначає економічні показники всього трубопрокатного агрегату (ТПА) в цілому. Проблема потовщених кінців особливо гостро стоїть на ТПА, що виробляють відносно короткі труби, оскільки в цьому випадку довжина кінцевого обрізу складає істотну частину від об'єму виробленої продукції.

Термінологія. Слід розрізняти довжину потовщених кінців труб і довжину кінцевого обрізу. Довжина потовщених кінців – це довжина ділянок труби, на яких значення середньої , максимальної і мінімальної товщини стінки починають відрізняються від їх значень в центральній частині труби. Довжина кінцевого обрізу – це довжина ділянок, на яких максимальна товщина стінки виходить за межі плюсового допуску на товщину стінки труби, визначеного відповідним стандартом. Сказане ілюструється даними, приведеними на мал. 1. Слід відзначити, що аналіз даних, приведених на мал. 1 показує, що довжина потовщених кінців і кінцевого обрізу на передніх і задніх кінцях труб різна. Як правило, довжина потовщених кінців і кінцевого обрізу на задньому кінці труб перевищує ці величини на передньому кінці труб.

2.3. Вплив параметрів редукування на довжину потовщених кінців труб і величини кінцевого обрізу.

У роботі [1] проведений аналіз 10 емпірічних формул для визначення довжини потовщених кінців труб. Ряд з цих формул (формули А.А.Шевченко, Г.І.Гуляєва і В.А.Юргеленаса, Д.Валенти і ін.) дають рівні значення для довжини потовщених кінців на передньому і задньому кінцях труб. Формули А.З.Глейберга, А.Трзаськи, І.Котрбати і П.Власека дозволяють диференційно визначати довжину потовщених кінців на передньому і і задньому кінцях труб.

Аналіз вище перерахованих формул показує, що величина потовщення стінки на кінцях труби і довжина потовщених кінців в основному залежать від трьох параметрів прокатки:

о величини витягу ;

о міжклітівої відстані ;

о середнього по стану коефіцієнта пластичного натягнення .

Аналізуючи дані, приведені на мал. 1, можна констатувати, що довжина кінцевого обрізу залежить не лише від довжини потовщених кінців. Вона залежить також від поперечної різностінності труби в її центральній частині і обумовленою відповідним нормативно-технічним документом величини плюсового допуску на товщину стінки (тут - безрозмірний коефіцієнт; - номінальна товщина стінки труби).

Тому формули для визначення довжини кінцевого обрізу за визначенням повинні включати як довжину потовщених кінців , так і величини поперечної різностінності труб і плюсового допуску . Таких формул небагато, наприклад, - формули, запропоновані в роботах [2, 3]. Аналіз цих формул показує, що зниження величини поперечної різностінності труб і збільшення плюсового допуску повинне знижувати величину кінцевого обрізу на трубах.

Зв'язок довжини потовщених кінців на редукованих з натягненням труб з вищезгаданими параметрами прокатки в загальному вигляді можна описати рівнянням [2]

(1)

де - довжина переднього (заднього) потовщеного кінця;

- емпіричні коефіцієнти, що мають різні значення для переднього і заднього кінців труби.

Приймаючи гіпотезу про лінійну зміну товщини стінки по довжині кінцевих ділянок, а також прирівнюючи величину середньої ( ) і номінальної ( ) товщини стінки в середній частині труби, можна визначити довжину кінцевого обрізу на передньому ( ) і задньому ( ) кінцях по формулах

(2)

де - товщина стінки на передньому (задньому) торцях труби. Значення можна визначити по формулах

(3)

де - товщина стінки труби в разі прокатки без натягнення (при 0);

- безрозмірні коефіцієнти, величина яких визначається шляхом апроксимації емпіричних або розрахункових (наприклад, отриманих по методиці [4]) даних.

Зв'язок відносної поперечної різностінності труби з параметрами прокатки можна охарактеризувати рівнянням

(4)

де , - відносна поперечна різностінність при прокатці з чорнової труби діаметром труби мінімального в сортаменті стану діаметра відповідно при максимальному значенні середнього по стану коефіцієнта пластичного натягнення ( ) і без натягнення ( 0);

, - конкретні величини діаметру прокатної труби і середнього по стану коефіцієнта пластичного натягнення.

Значення , визначаються емпіричним або розрахунковим (наприклад, по методиці [5]) шляхом.