Расчет таблиц и усилий прокатки

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ 

№ 375 
МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ 

ИНСТИТУТ СТАЛИ и СПЛАВОВ 

Технологический университет 

МИСиС 

Кафедра инновационного проектирования 

А.В. Гончарук 
Е.В. Стоппе 
В.А. Осадчий 

Расчет таблиц и усилий 
прокатки 

Учебно-методическое пособие 

Рекомендовано редакционно-издательским 
советом института 

Москва 
Издательство «УЧЕБА» 2 0 0 7 

УДК 621.746 
Г65 

Рецензент 
д-р техн. наук, проф. Б.А. Романцев 

Гончарук А.В., Стоппе Е.В., Осадчий В.А. 
Г65 
Расчет таблиц и усилий прокатки: Учеб.-метод. пособие. – 
М.: МИСиС, 2007. – 78 с. 

Учебно-методическое пособие содержит четыре главы, в которых последовательно изложены формулы для расчета таблиц и усилий прокатки на 
валки для трубопрокатных агрегатов с автоматическим, непрерывным, пилигримовым и раскатным станами. Расчеты представлены на конкретных 
примерах для существующих современных агрегатов. Данный материал используется на практических занятиях для проведения технологических расчетов таблиц и усилий прокатки при производстве труб различного сортамента. 

Содержание пособия соответствует программе курса «Информационное 
обеспечение производства бесшовных труб». 

Предназначено для студентов специальностей 080801 «Прикладная информатика (в инноватике)» и 150106 «Обработка металлов давлением». 

© Московский государственный институт 
стали и сплавов (технологический 
университет) (МИСиС), 2007 

ОГЛАВЛЕНИЕ 

Введение 
4 

1. Производство труб на трубопрокатном Агрегате (ТПА) 
с автоматическим станом 
5 

1.1. Расчет таблицы прокатки на ТПА-400 
5 

1.2. Силовые условия 
14 

2. Производство труб на агрегате с непрерывным станом 
27 

2.1. Расчет таблиц прокатки на ТПА 30 – 102 
27 

2.2. Расчет усилий, действующих на валки 
32 

3. Производство труб на трубопрокатном агрегате с 
пилигримовым станом 
42 

3.1. Расчет таблицы прокатки 
42 

3.1.1. Формулы для расчета таблицы прокатки 
43 

3.1.2. Особенности расчета таблицы прокатки на агрегате 
с прошивным прессом и станом элонгатором 
47 

3.1.3. Пример расчета таблицы прокатки 
48 

3.2. Кинематические и силовые параметры горячей 
пилигримовой прокатки 
55 

4. Производство труб на трубопрокатном агрегате с 
трехвалковым раскатным станом 
65 

4.1. Расчет таблиц прокатки 
65 

4.2. Расчет усилий 
71 

Библиографический список 
77 

3 

ВВЕДЕНИЕ 

Современное трубопрокатное производство отличает большое 
разнообразие высокоэффективных способов изготовления продукции, среди которых определяющее значения имеют способы обработки металлов давлением. 

Общая схема процесса производства бесшовных труб предусматривает две основные операции: получение толстостенной гильзы из 
слитка или заготовки и получение из гильзы готовой трубы. 

Способ раскатки гильзы в трубу характеризует тип трубопрокатной установки. 

На трубопрокатных установках с автоматическими станами для 
получения из гильзы готовой трубы применяют продольную прокатку в круглом калибре с наличием неподвижной короткой оправки. На 
этих установках прокатывают бесшовные трубы диаметром от 40 до 
529 мм с толщиной стенки от 3 до 50 мм и более. 

На трубопрокатных установках с непрерывными станами для раскатки гильзы в трубу применяют продольную непрерывную прокатку в 7–9 клетях с круглыми калибрами на длинной подвижной оправке. 

Для осуществления раскатки на трубопрокатных установках с пилигримовыми станами применяют периодическую прокатку гильзы 
на длинной подвижной оправке в круглом калибре переменного по 
длине очага деформации сечения. Прокатка осуществляется поочередными подачами порций металла в валки подающим аппаратом. 
На этих установках непосредственно из слитка прокатывают трубы 
диаметром от 48 до 650 мм со стенкой толщиной от 2,5 до 50 мм и 
более. 

Для производства толстостенных труб повышенной точности диаметром от 38 до 200 мм со стенкой толщиной от 3 до 50 мм и более 
применяют винтовую прокатку гильз на длинной оправке в трехвалковом раскатном стане. 

К важнейшим факторам настройки прокатных станов относится 
расчет таблиц прокатки для требуемого типоразмера труб. Для каждого вида трубопрокатного агрегата в пособии подробно изложена 
методика расчета таблиц прокатки и расчета усилия на валки, приведены примеры расчета, представлены необходимые блок-схемы. 

4 

1. ПРОИЗВОДСТВО ТРУБ НА ТРУБОПРОКАТНОМ 
АГРЕГАТЕ (ТПА) С АВТОМАТИЧЕСКИМ СТАНОМ 

1.1. Расчет таблицы прокатки на ТПА-400 

Расчет таблицы прокатки обычно ведут против хода прокатки. 
Исходные данные для расчета: размеры готовой трубы, марка стали. 
В качестве примера приведем расчет для трубы D т × ^т = 325 × 12 мм 
длиной 12 м из стали 20. 

Обратный метод расчета таблиц прокатки основан на последовательном приближении от известного типоразмера труб к параметрам 
заготовки, т.е. против хода технологического процесса (рис. 1.1). 

Рис. 1.1. Схема изменения геометрических размеров заготовки 
при прокатке на ТПА с автоматическим станом 

Наружный диаметр трубы после калибровочного стана Dк равен 
диаметру трубы в горячем состоянии D т.г, и его определяют по размерам калибров последней пары валков: 

D т.г=D к = (1 + «А) D т, 

где α - коэффициент температурного расширения, α = 12,5 ·10–6; 
Δ - разность температур конца прокатки и окружающей среды, °С. 

Так как температура конца прокатки в калибровочном стане составляет 850...1050 °С [1], то 1+ αΔг^ =1,01...1,013. Температура конца 
прокатки при производстве тонкостенных труб ниже, чем толстостенных, поэтому большие значения коэффициента относятся к толстостенным трубам. Таким образом, 

Dк = 1,010 · 325 = 328 мм. 

5 

Наружный диаметр трубы после риллинг-стана 

где ΔDк - суммарное обжатие трубы по диаметру в калибровочном 
стане. 

Для трехклетевых станов ΔDк = 2...5 мм; для пятиклетевых 8...15 мм; для семиклетевых - 14...20 мм. Трубы с толщиной стенки 
более 12 мм на трехклетевом стане и более 20 мм на пятиклетевом 
стане калибровке не подвергают. 

Для тонкостенных труб ориентировочно с достаточной для инженерных расчетов точностью 

AD к 
(m-1)Δ, 

где m - число клетей калибровочного стана; 

Δ - среднее обжатие по диаметру в одной клети, мм. 

Примем для прокатки в пятиклетевом калибровочном стане 
Δ D к = 8,0 мм, тогда 

Dр =328 + 8,0 = 336 мм. 

При охлаждении трубы толщина стенки изменяется незначительно, поэтому 

S =Sк= Sт . г =Sт =12 мм. 

Поправочный коэффициент (1+ αΔ t ) следует вводить при прокатке труб с толщиной стенки 20 мм и более. 

Внутренний диаметр трубы после риллинг-стана 

d =336 - 2 12 = 312 мм. 

Раскатка трубы в риллинг-стане сопровождается увеличением 
диаметра и незначительным уменьшением толщины стенки трубы, 
которым обычно пренебрегают. Таким образом, 

S а2 =12 мм; 

диаметр трубы после раскатки в автоматическом стане 

6 

Da = Dр -ΔDр , 

где ΔDр – увеличение диаметра (подъем) при риллинговании труб, 
которое определяют по формуле 

ΔDр = 7,22 - 0,41 Sт + 0,01 Sт
2 - 0,002 DтSт + 0,00011 
D
т
2
. 

Принимаем ΔDр =18 мм, тогда 

Dа = 336 – 18 = 318 мм. 

При прокатке в одном и том же калибре автоматического стана 
наружный диаметр трубы после первого Dа1 и второго Dа2 проходов 
равен диаметру калибра Dа: 

Dа2 = Dа1 = Dа; 

Dа2 = Dа1 = 318 мм. 

При прокатке на полунепрерывном двухклетевом стане размер 
калибра второй клети на 2 мм больше, чем первый, т.е. 

Dа2 = Dа1 +2 мм. 

Внутренний диаметр трубы после второго прохода в автоматическом стане 

dа2 = Dа2 – 2·Sа2; 

dа2 = 318 – 2 · 12 = 294 мм. 

Диаметр оправки при риллинговании δр должен быть больше 
внутреннего диаметра трубы после автоматического стана на величину ξр: 

δр = dа2 + ξр, 

причем ξр = (0,2...0,5) ΔDр. Обычно ξр составляет 2...6 мм, большие 
значения берут в случаях, когда риллинг-стан имеет достаточную 
мощность. 

В то же время диаметр оправки риллинг-стана можно определить 
по выражению 

δр = dр – Кр, 

где Кр – величина подъема трубы по диаметру на участке за оправкой 
в результате скругления профиля трубы, Кр = ΔDр – ξр. 

7 

Расчет Кр можно проводить также по эмпирической зависимости 
Кр = (0,5...0,8)Δ Dр, принимаем ξр = 6,0 мм, тогда 

δр = 294 + 6 = 300 мм. 

Окончательный диаметр оправки риллинг-стана получим, приняв 
Кр = 12 мм: 

δр = 312 - 12 = 300 мм. 

В автоматическом стане прокатку обычно осуществляют в два 
прохода; диаметр оправки для последнего пропуска составляет 

δа2 = dа 2 = Dа2 - 2 
S2; 

δа2 = 318 - 2 12 = 294 мм. 

Диаметр оправки автоматического стана для первого прохода 
принимаем на 2 мм меньше диаметра оправки для второго прохода: 

δа1 = δа2 - 2 мм; 

δа1 = 294 - 2 = 292 мм. 

При прокатке толстостенных труб иногда выбирают оправки с 
разницей по диаметру 1 мм. При использовании несменяемых оправок каждый проход ведут на одной и той же оправке. 

Внутренний диаметр трубы после первого прохода в автоматическом стане 

dа 1 = δа1; 

d а 1 = 292 мм, 

а толщина стенки 

Sa1 = 

D 
2 

318-292 
Sa1 = 
=13 мм. 
2 

Ширина калибра автоматического стана 

Ва =(1,04 – 1,07) Dа; 

Ва = (1,04 – 1,07) 318 = 330 мм. 

Обжатие по толщине стенки в автоматическом стане составляет 
3,0...6,5 мм, и его рассчитывают по формуле 

8