Способ определения разностенности гильз

 

Использование: при винтовой прокатке, касается способов определения разностенности гильз, получаемых прошивкой в двухвалковом стане винтовой прокатки. Сущность изобретения заключается в том, что прошивку партии сплошных заготовок начинают с контрольной прошивки части заготовок . Для полученных гильз определяют соответствие между разностью усилий на валки при прошивке и наводимой при этом разностенностью на участке гильзы, прошиваемой в установившемся режиме. После этого прошивают оставшуюся часть партии заготовок с непрерывным замером усилий на валки, а разностенность гильз рассчитывают по установленному при контрольной прошивке соответствию. 3 ил.

С 1К З СОВЕ rt.VI1X

СОЦИАЛИСГИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)ю В 21 В 19/04, 23/00

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР)

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ. .

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛ6СТВУ (21) 4861911/27 (22) 27.08,90 (46) 15,12.92. Бюл. М 46 (71) Московский институт стали и сплавов (72) Н.M.Âàâèëêèí, И.Н.Потапов, В.А.Попов и А,M.Ñòåïàøèí (56) Потапов И.Н, Технология винтовой прокатки. M.; Металлургия, 09.02.90, с.182, с.184-185, (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАЗНОСТЕННОСТИ ГИЛЬЗ (57) Использование: при винтовой прокатке, касается способов определения разностенности гильз, получаемых прошивкой в двухИзобретение относится к винтовой прокатке и касается способов определения разностенности гильз, получаемых прошивкой в двухвалковом стане винтовой прокатки.

Известен способ определения разностенности гильз, полученных прошивкой в двухвалковом стане винтовой прокатки, согласно которому производят разрезку гильзы пополам, измерение толщины стенки в нескольких точках сечения и расчет разностенности как отношение разности максимальной Sm x и минимальной $п п толщины стенки к ее среднем величине $. По резуль- татам измерений и расчетов судят об относительной разностенности гильз при установившемся режиме прокатки. Однако, при этом способе разностенность определяется только в одном сечении гильзы, поэ, тому крайне низка достоверность получаемых результатов. Определение разностенности гильз невозможно организовать в технологическом потоке, так как

SU, 1780889 А1 валковом стане винтовой прокатки. Сущность изобретения заключается в том, что прошивку партии сплошных заготовок начинают с контрольной прошивки части заготовок. Для полученных гильз определяют соответствие между разностью усилий на валки при прошивке и наводимой при этом разностенностью на участке гильзы, прошиваемой в установившемся режиме. После этого прошивают оставшуюся часть партии заготовок с непрерывным замером усилий на валки, а разностенность гильз рассчитывают по установленному при контрольной прошивке соответствию. 3 ил, длительность любой из таких операций как разрезка гильзы, измерение толщины стенки в нескольких поперечных сечениях и расчет разностенности превышают длительность собственно процесса прошивки. Кроме того, обе части разрезанной пополам гильзы направляются в отходы, так как их длина не соответствует расчетной длине гильз, поступающих на дальнейшую обработку, т.е. имеет место повышенный расход металла.

Наиболее близким решением к заявленному является способ определения разностенности гильз, включающий прошивку партии сплошных заготовок в гильзы на двухвалковом стане винтовой прокатки, замер толщины стенки в нескольких поперечных сечениях по длине гильзы и расчет разностенности в этих сечениях. По результатам измерений и расчетов строят графики распределения разностенности по длине гильзы. Однако, разностенность определя1780889 ется только в нескольких сечениях по длине, а именно в 12. На участках гильзы между этими сечениями она неизвестна и может быть получена только приближенно апроксимацией значений разностенности по сечениям, в которых она определяется. Поэтому достоверность результатов о распределении раэностенности по длине гильзы низкая.

По известному способу крайне сложно автоматизировать процесс определения разностенности, так как тблщййу стенки замеряют в восьми точках каждого из 12 сечений с помощью микрометра индикаторного типа. Причем, сечения расположены друг от друга на разном расстоянии.

Согласно известному способу для замера толщины стенки в поперечных сечениях, отстоящих от торца на значительном расстоянии (850 мм и более) необходима порезка гйльзы на отдельные куски- — патрубки.

После определения разностенности гильзы, " последняя уже" не является цельной, ибо расчленена на несколько патрубков, кото" рые являются отходами, так как их длина, естественно; отличается от расчетной длины гильзы, йоступающей на дальнейшую обработку, т.е. определение разностенно сти приводит к увеличению отходов металла, Кроме того, данный способ неприменим для определения разностенности партии гильз, идущих на последующие переделы, В этом случае возможно определение разностенности только выборочно у нескольких гильз, иначе вся партия гильз после порезки на патрубки и определения разностенности поступает в отходы.

Зто также снижает достоверность определения разностенности гильз при прошивке партии сплошных заготовок.

Целью изобретения является повышение достоверности определения "распределения разностенности на длине участка гильзы прошитого в установившемся режиме за счетопределения разностенности в любом сечении этого участка, а также обеспечение возможности автоматизации йроцесса определенйя разностенности гильз в потоке.

Поставленйая цель достигается тем, что в способе определения раэностенности гильз, включающем прошивку партии сплошных заготовок в гильзы на двухвалковом стане винтовой прокатки, замертолщины стенки по периметру поперечных сечений гильз и расчет разностенности в этих сечениях, согласно изобретению, прошивку партии заготовок начинают с контрольной прошивки части зоготовок с непрерывным замером для каждой усилий на валки, определяют изменение разницы усилий на валкй во время прошивки и после расчета разностенности полученных гильз устанавливают соответствие разницы усилий на валки и разностенности гильзы на участке, прошитом в установившемся режи5 ме, затем прошивают оставшуюся часть партии заготовок с непрерывным замером для каждой усилий на валки во время прошивки и рассчитывают разностенность для любой гильзы в любом ее сечении на участ10 ке, прошитом в установившемся режиме, по установленному при контрольной прошивке соответствию.

На фиг.1 представлены характерные графики распределения раэностенности AS

15 по длине гильзы, полученной при контрольной прошивке, изменение разницы усилий на различные валки ЛР при прошивке этой гильзы, а также расчетные коэффициенты а и Ь, устанавливающие соответствие между

20 AS и ЬР в виде М = ЛР b + а для сечений гильзы, расположенных на ее участке, прошитом при установившемся режиме. Введены обозначения I —; Iy — длина участкам гильзы, прошитого в установив25 шемся режиме; тп — время прошивки; Ty— период установившегося режима прошивки; т1, т — моменты времени начала и конца установившегося режима, На фиг.2 представлены характерный

З0 график изменения разницы усилий на валки

Р1" — P2" при прошивке заготовки из оставшейся части партии, а также график изменения раэностенности гильзы AS (на участке ее длины, полученной при установившемся

З5 режиме прошивки), рассчитанной по установленному при контрольной прошивке соответствию между раэностенностью гильзы и разницей усилий на валки.

Пунктиром изображено продолжение

40 графика изменения разностенности AS" на участках гильзы, прокатанных в неустановившемся режиме. Зти значения AS" предлагаемым способом не определяются.

Введены обозначения; I — длина гильзы;

45 Iy — длина участка гильзы, прошитого в установившемся режиме гп — время прошивки;

ty — период установившегося режима;

r>, тг — моменты времени начала и конца установившегося режима; Мд — допустимая величина разностенности гильз; Ig — длина участка гильзы, полученного при установившемся режиме прокатки с разностенностью, превышающей допустимую величину, На фиг.З изображена зависимость влияния количества заготовок, принятых для контрольной прошивки, на точность определения раэностенности для гильз из оставшейся части партии заготовок. Введены обозначения: n — количество заготовок для

1780889 контрольной прошивки, hS" — разностенность гильз из оставшейся части партии, определенная по.изобретению; Мз — разностенность гильз из оставшейся части партии, определенная известными способами.

Способ осуществляется следующим образом.

Иэ партии сплошных заготовок, предназначенных для получения гильз, на двухвалковом стане винтовой прокатки проводят контрольную прОшивку нескольких заготовок. При прошивке регистрируют усилия на рабочие валки и определяют изменение во время прошивки разности этих усилий. Затем, известными способами (например по прототипу) определяют изменение разностенности по длине полученных гильз.

После этого устанавливают соответствие между разницей усилий на валки и разностенностью гильзы на участке, прошитом в установившемся режиме. Это можно сделать несколькими способами. Например следующим образом, В соответствующих масштабах строят графики функций hP и М (фиг.1). Для участка гильзы, прошитого в установившемся режиме ту рассчитывают меняющееся во времени значение коэффициента b по выражению где i — порядковый номер заготовки при контрольной прошивке, i = (1, и), п — количество заготовок для контрольной прошивки;

d(ASi) — приращение разностенности в текущем сечении гильзы на участке ее длины, соответствующем установившемуся режиму прокатки; о(ЬРi) — приращение разности усилий на валки для этого же сечения гильзы.

После этого значение коэффициента b усредняют по продолжительности установившегося режима прокатки i-ой гильзы г

=1 уd

ГУ! Z1

Затем для каждой!-ой гильзы определяют меняющиеся во время установившегося режима прокатки (см.фиг,1) значение коэффициента а по выражению а = ASi — APl bi

Величину коэффициента а усредняют по продолжительности установившегося режима прокатки 1-ой гильзы

1 1

ai = — 1 adr- — —. Yl Z 1 Yi тг

° l (Ьа-Ь bl)dr

Далее определяют средние коэффициенты а и b для всех гильз, полученных при контрольной прошивке л

ai

l=1 аср =, (мм); и

bl мм ю=

Таким образом, установленное соответствие между разницей усилий на валки и

10 разностенностью гильз выглядит в виде выражения

М = ЬР bcp + 8cp где hP u AS относятся к одному и тому же сечению гильзы.

Далее прошивают оставшуюся часть партии заготовок, Во время прошивки также регистрируют меняющиеся во времени усилия на рабочие валки P1" и Рг" и определяют изменение разницы усилий во время установившегося режима (см,фиг.2). Затем, для каждой гильзы из заготовки второй час25 ти партии определяют изменение разностенности AS" на всем участке, прошитом в установившемся режиме по установленному при контрольной прошивке соответственно, а именно

30 Д " =. /Р1" —. Рг: ср + аср.

При этом нет никакой-необходимости резать гильзу на куски или ее иное разрушение, д6статочное лишь информации о величине усилий на различные валки, Разностенность AS" можно рассчитать для любой гильзы из второй части партии заготовок в любом сечении участка, прошитого в установившемся режиме.

При прошивке заготовок ось оправки и

40 ось тела прокатки всегда не совпадают, что является первопричиной наведения в гильзах поперечной разностенности. Это легко подтверждается прошивкой заготовок с исходной наперед известной эксцентрично45 стью нанесения зацентровочного углубления в переднем торце; Чем больше эксцентриситет, а значит и больше исходное отклонение оправки от оси заготовки, тем выше раэностенность полученных гильз, Несовпадение оси оправки с осью заготовки приводит к несимметричности очага деформации и неравенству площадей контакта металла на различных валках и на55 правляющем инструменте. В силу этого усилия на противолежащие валки и направляющий инструмент различаются по своей величине. Разница в усилиях на валки hP = .

1Р1 — Рг будет тем больше, чем больше от1780889 клонение оправки от оси заготовки, а значит и больше разностенность гильз, т,е. между разностенностью гильз AS и соответствующей величиной AP имеется зависимость.

Аналитическое определение этой зависимости представляется весьма сложной задачей, в которой необходимо учитывать изменение ширины контактных поверхностей металла с инструментом по длине очага деформации, распределение давлений по контактным поверхностям, влияние на эти функции отклонения оправки от оси заготовки и многое другое.

Экспериментально было установлено, что между разностью замеренных усилий на валки и разностенностью гильз имеется взаимосвязь, которая для установившегося режима прокатки хорошо описывается линейной функцией вида М = аср+ Ьср ЬР, где аср, Ьср — коэффициенты.

Величину экспериментально-расчетных коэффициентов аср и bcp определяют при контрольной прошивке.

Было установлено, что величина, на ко. торую отличаются разностенность гильз

М" (определенная по предлагаемому способу) от разностенности Мз(определенной после непосредственных замеров толщины стенки в сечении гильзы) зависит от количества гильз и, принятых для контрольной прошивки при нахождении коэффициентов аср и Ьср. Относительная ошибка определед д п ния разностенности - - - 100% быстро снижается с 20-22% до 5-67 при увеличении количества гильз и с 1 до 5 штук (фиг.3). Снижение ошибки до 3,5-4 наблюдается при n = 18-20 штук. Дальнейшее повышение количества гильз п, принятых для контрольной прошивки и определения коэффициентов аср и Ьср не приводит к заметным изменениям ошибки и на достоверность полученных результатов практически не влияет, т.е. для получения точных и достоверных результатов необходимо и достаточно, чтобы величина п равнялась 5-20 штукам.

Операция определения распределения разностенности на участке гильзы, прошитом в установившемся режиме (для гильз из второй оставшейся части партии заготовок) может быть значительно упрощена эа счет использования ЭВМ. В этом случае электрические сигналы от тензодатчиков месдоз, расположенных под подушками валков или под нажимными винтами через усилитель поступают в аналого-цифровой преобразователь и далее в память ЭВМ, которая рассчитывает усилия на валки, их разность, а также разностенность гильз по установленному соответствию между AS u A P. Результатомм работы ЭВМ может быть указание местоположения (расстояние от переднего

5 или заднего торца) и протяженность участков гильзы с повышенной разностенностью.

Локальные всплески разностен ности на значительном удалении от торцев гильзы вызваны наличием в заготовке несплошно10 стей; раковин, других дефектов металлургического происхождения, а также спецификой работы оборудования стана (резкое изменение длины консольной части оправочного стержня при открывании переднего центрова15 теля во время прошивки), нестабильностью состава смазочно-охлаждающей жидкости, подаваемой через стержень в очаг деформации и некоторыми другими причинами.

Таким образом, по изобретению появ20 ляется возможность полной автоматизации . процесса определения разностенности гильз непосредственно в технологическом потоке их получения (для гильз из заготовок второй оставшейся части партии заготовок).

25 Положительный эффект от использования изобретения проявляется: в повышении достоверности определения разностенности гильз, полученных при прошивке на двухвалковом стэне винтовой

30 прокатки партии сплошных заготовок, за счет определения разностенности во всех гильзах партии в каждом сечении гильзы, расположенном на участке, прокатанном при установившемся режиме (исключение

35 составляют гильзы, полученные при контрольной прошивке, для которых разностенность определяется как и для прототипа лишь в нескольких сечениях); в обеспечении возможности автоматизации процесса on40 ределения разностенности гильз непосредственно в технологическом потоке их производства: при расчете разностенности гильз из второй оставшейся части партии заготовок на ЭВМ, связанной с тензоап45 паратурой, регистрирующей усилия на валки при прошивке, ручной труд сохраняется лишь на этапе определения разностенности гильз при контрольной прошивке и установления соответствия между раэностенно50 стью и разницей усилий на валки; в экономии металла за счет снижения отходов, так как при определении разностенности гильз из оставшейся части партии заготовок гильзы не разрезаются на

55 куски (патрубки) в отличии от прототипа и являются годными для дальнейшей обработки (по прототипу после определения разностенности гильзы, ее остатки поступают в отходы).

1780889

Пример 1. Прошивку партии заготовок (120 штук) из стали 9SX18 диаметром 56 мм и длиной 800 мм в гильзы диаметром 55 мм и стенкой 12 мм осуществляли на стане винтовой прокатки МИСиС-130Д. Во время 5 прошивки регистрировали усилия на рабочие валки и строили графики разности усилий во времени. После контрольной прошивки 5 заготовок каждую гильзу разрезали на кольцевые элементы (патрубки) че- 10 рез 50 мм.длины, замеряли в сечениях прилегающих к сечению реза толщину стенки в восьми радиальных направлениях через равные углы, рассчитывали поперечную разностенность в сечениях как разницу 15 между наибольшей и наименьшей толщиной стенки AS = Smax Smin, а также ее изменение по длине части гильзы, прошитой в установившемся режиме.

После сопоставления для установившегося режима прокатки графиков разности усилия на валки и разностенности гильз и были определены коэффициенты акр = 0,4 мм, Ь р = 0,0015 ммlкН, т.е. было определе- 25 но соответствие между разностенностью гильз hS и разностью усилий на валки hP в виде hS = 0,4+ 0,0015 ° hP. Далее прошивали оставшуюся часть партии заготовок (115 штук), а разностенность на части длины 30 гильзы, прошитой в установившемся режиме определяли по математическому выражению AS" = 0,4 + 0,0015 h P", где h S"— разностенность в сечении гильзы, ЛР"- разница усилий на валки для этого сечения, 35

Таким образом, имеет место повышение достоверности определения разностенности гильз, так как разностенность 115 гильз определяется в каждом сечении на участке, прокатанном в установившемся ре- 40 жиме. Кроме этого, за счет тога, что разностенность 115 из 120 гильз определена без их порезки на кольцевые элементы, они пригодны для дальнейшей обработки, т.е. снижены отходы металла, (При определении 45 раэностенности ЛВ по прототипу для всех гильз, AS определялась бы лишь в нескольких сечениях по их длине, после чего остатки гильз являлись бы отходами).

Пример 2. Партию заготовок (90 шт.) из стали 28ХЗСНМВФА диаметром 80 мм и . длиной 500 мм прошивали на двухвалковом стане. винтовой прокатки МИСиС-130Д в гильзы наружным диаметром?6 мм и стен- 55 кой 12 мм. При прокатке регистрировали усилия Р, Рг металла на валки, определяли разницу в усилиях ЛР =ihp t — ЛР23при установившемся режиме прокатки.

После контрольной прошивки 20 заготовок у полученных гильз было определено распределение разностенности по их длине (для этого гильзы разрезали через 50 мм начиная от переднего торца, замеряли толщину стенки в 8 точках по периметру реза и рассчитывали разностенность " AS как разницу между максимальной Smax.è минимальной Sml> толщиной стенки в сечении. 3атем строили графики изменения разностенности AS по длине гильз. После сопоставлейия для всех гильз из контрольной части

"партии графйков 6S и h P и соответствующих вычислений, были определены коэффициентй аср 0,7 мм, Ь р = 0,0035 ммlкН и установлено соответствие между разностенностью М гильз и разницей усилий на валки hP в виде Л S - 0,7 + 0,0035 ЛР.

Разностенность hS" остальных гильз на участке длины, прокатанном в установившемся режиме определяли по математическому выражению AS" = 0,7 + 0.0035 hP", используя лишь значения разности усилий на валки AP";

При этом сигналы от тензодатчиков месдоз, установленных под подушками валков, поступали через усилитель и аналого-цифровой преобразователь непосредственно на ЭВМ, которая.в автоматическом режиме рассчитывала усилия Р1", Pzп на валки, их разницу ЛР" =!Р1" — Р2" и разностенность

ЛЯ" гильз на участке длины, прошитом в установившемся режиме, Результаты о распределении разностенности по длине гильзы появлялись через 20-25 сек после окончания процесса прошивки. Темп прокатки составлял 90-120 сек. Выборочно у нескольких гильз из основной части партии определяли разностенность Мз в сечениях после непосредственных замеров толщины стенки. Полученные результаты отличались от значений, определенных по изобретению

АЬ вЂ” h S" не более, чем на - - .— 100% = 4%

Таким образом для гильз, полученных из основной части партии заготовок разностенность определена во всех сечениях части длины гильзы, прошитой в установившемся режиме, т.е. повышена достоверность определения распределения разностенности в каждой гильзе. 3а счет определения разностенности во всех гильзах повышена достоверйость информации о распределении разнастенности гильз в пар- тии. Обеспечена возможность автоматизации определения разностенности гильз при их производстве в потоке. При этом в отходы ушли лишь 20 из 90 гильз (по прототипу при определении разностенности во всех

1 1 !) 1 1 9 гильзах в отходы ушли бы все 90 из 90 гильз), т.е. произошло снижение отходов. л

4 оnpe8елeоило ко ру«ЧиеноС а и В„ел» голого, полуоьоьои nfee коитроььиьел пооьиийси о ф% о и оз с ч cl ь-йг. ь опoеВьлььеиию рагиостениослои силь льь ььоьуоЕииой из остоьгоеосо иоcmv оо тии Волоосего оФ

gga оо

Риг.2

Влиемие колииес «оо ъоъотооок пои «оитлоольиой пооилллокь, иа тачнос ль оре оЕл змие рЬ,гноотеи20

rs ю

Колиьсстоо уъoлооЮоь ельь лоитосоьлоВ psuuiAv n,eum и

Уиг 3

Составитель А.Степашин

Техред M.Mîðãåíòàë Корректор М.Демчик

Редактор Т,Иванова

Заказ 4236 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб.. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина. 101

Формула изобретения

Способ определения разностенности гильз, включающий прошивку партии сплошных заготовок в гильзы на двухвалковом стане винтовой прокатки, замер толщины стенки по периметру поперечных сечений гильз и расчет разностенности в этих сечениях, отличающийся тем, что, с целью повышения достоверности Определения распределения разностенности на длине участка гильзы прошитого в установившемся режиме путем определения разностенности в любом сечении этого участка, а также с целью обеспечения возможности автоматизации процесса определения разностенности гильз в потоке, прошивку партии заготовок начинают с контрольной прошивки части заготовок с непрерывным замером для каждой усилий на валки, определяют

5 изменение разницы усилий на валки во время прошивки и после расчета разностенности полученных,гильз устанавливают соответствие разницы усилий на валки и разностенности гильзы на участке, проши10 том в установившемся режиме, затем прошивают оставшуюся часть партии заготовок с непрерывным замером для каждой усилий на валки во время прошивки и рассчитывают разностенность для любой гильзы в лю15 бом ее сечении на участке, прошитом в установившемся режиме, по установленному при контрольной прошивке соответствию.