Способ определения разностенности гильз

с 1 к з сяц.пгихСОЦИАЛИСГИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК ЕН ВУ А сплавовВ.А.Попов товои О, с. Я РАЗ прокатке, азностеной в двухГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР(ГОСПАТЕНТ СССР) ПИСАНИЕ ИЗО ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(71) Московский институт стали и(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИСТЕННОСТИ ГИЛЬЗ(57) Использование: при винтовокасается способов определенияности гильз, получаемых прошив Изобретение 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 гильзыпополам, измерение толщины стенки в нескольких точках сечения и расчет разностенности как отношение разности максимальной Явах и минимальной Явп толщины стенки к ее среднел величине Я. 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, поэтому крайне низка достоверность получаемых результатов. Определение разностенности гильз невозможно организовать в технологическом потоке, так как 50, 1780889 А 1 53)5 В 21 В 19/04, 23/00 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 попо- ОО лам гильзы направляются в отходы, так как С .их длина не соответствует расчетной длине О гильз, поступающих на дальнейшую обра- (О ботку, 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 определяется только в нескольких сечениях по длине,а именно в 12. На участках гильзы междуэтими сечениями она неизвестна и можетбыть получена только приближенно апроксимацией значений разностенности по сечениям, в которых она определяется. Поэтомудостоверность результатов о распределениираэностенности по длине гильзы низкая.По известному способу крайне сложноавтоматизировать процесс определенияразностенности, так как тблщййу стенки замеряют в восьми точках каждого из 12 сечений с помощью микрометра индикаторноготипа. Причем, сечения расположены друг отдруга на разном расстоянии,Согласно известному способу для замера толщины стенки в поперечных сечениях,отстоящих от торца на значительном расстоянии (850 мм и более) необходима порез кагйльзы на отдельные куски- - патрубки.После определения разностенности гильзы," последняя уже" не является цельной, иборасчленена на несколько патрубков, кото"рые являются отходами, так как их длина,естественно; отличается от расчетной длины гильзы, йоступающей на дальнейшуюобработку; т.е. определение разностенности приводит к увеличению отходов металла, Кроме того, данный способ неприменимдля определения разностенности партиигильз, идущих на последующие переделы, Вэтом случае возможно определение разностенности только выборочно у несколькихгильз, иначе вся партия гильз после порезкина патрубки и определения разностенностипоступает в отходы.Зто также снижает достоверность определения разностенности гильз при прошивке партии сплошных заготовок.Целью изобретения является повышение достоверности определения распределения разностенности на длине участкагильзы прошитого в установившемся режиме за счетопределения разностенности в любомсечении этого участка, а также обеспечение возможности автоматизации йроцесса определе.нйя разностенности гильз в потоке.Поставленйая цель достигается тем, чтов способе определения раэностенностигильз, включающем прошивку партиисплошных заготовок в гильзы на двухвалковом стане винтовой прокатки, замертолщины стенки по периметру поперечныхсечений гильз и расчет разностенности вэтих сечениях, согласно изобретению, прошивку партии заготовок начинают с контрольной прошивки части зоготовок снепрерывным замером для каждой усилийна валки, определяют изменение разницыусилий на валкй во время прошивки и после расчета разностенности полученных гильзустанавливают соответствие разницы усилий на валки и разностенности гильзы научастке, прошитом в установившемся режи 5 ме, затем прошивают оставшуюся частьпартии заготовок с непрерывным замеромдля каждой усилий на валки во время прошивки и рассчитывают разностенность длялюбой гильзы в любом ее сечении на участ 10 ке, прошитом в установившемся режиме, поустановленному при контрольной прошивкесоответствию.На фиг.1 представлены характерныеграфики распределения раэностенности М15 по длине гильзы, полученной при контрольной прошивке, изменение разницы усилийна различные валки ЛР при прошивке этойгильзы, а также расчетные коэффициенты аи Ь, устанавливающие соответствие между20 М и ЬР в виде М = ЬР Ь + а для сеченийгильзы, расположенных на ее участке, прошитом при установившемся режиме. Введены обозначения 1 г- длина гильзы; 1 у - длинаучасткам гильзы, прошитого в установив 25 шемся режиме; тп - время прошивки; ту -период установившегося режима прошивки; т 1, т 2 - моменты времени начала и концаустановившегося режима,На фиг.2 представлены характерныйЗ 0 график изменения разницы усилий на валкиР" - Р 2" при прошивке заготовки из оставшейся части партии, а также график изменения раэностенности гильзы М" (на участкеее длины, полученной при установившемсяЗ 5 режиме прошивки), рассчитанной по установленному при контрольной прошивке соответствию между раэностенностью гильзыи разницей усилий на валки,Пунктиром изображено продолжение40 графика изменения разностенности М" научастках гильзы, прокатанных в неустановившемся режиме. Зти значения ЬЯ" предлагаемым способом не определяются.Введены обозначения; 1, - длина гильзы;45 1 у - длина участка гильзы, прошитого в установившемся режиме тп - время прошивки;ту - период установившегося режима;т,т 2 - моменты времени начала и конца установившегося режима; Мд - допустимаявеличина разностенности гильз; 1 б - длинаучастка гильзы, полученного при установившемся режиме прокатки с разностенностью, превышающей допустимую величину,На фиг.З изображена зависимость влияния количества заготовок, принятых дляконтрольной прошивки, на точность определения раэностенности для гильз из оставшейся части партии заготовок, Введеныобозначения: и - количество заготовок дляЗатем для каж ют меняющиеся в ежима прокатки ициента а по вы а = М 1 - ЬР 1 фЬ Величину коэ о продолжител ежима прокатки 1 а= - 3 адой 1-ой гильзо время устан (см.фиг,1) знаражению ы определяовившегося ение коэф 5 усредняют вившегося ффициента а ности устан(Ь 31 -контрольной прошивки, Ю" - разностенность гильз из оставшейся части партии, определенная по.изобретению, Мз - разностенность гильз йз 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 ЬР и М (фиг.1), Для участка гильзы, прошитого в установившемся режиме ту рассчитывают меняющееся во времени значение коэффициента Ь по выражению где- порядковый номер заготовки при контрольной прошивке, = (1, и), п - количество заготовок для контрольной прошивки;б( М) - приращение разностенности в текущем сечении гильзы на участке ее длины, соответствующемустановившемуся режиму прокатки;о( ЬР) - приращение разности усилий на валки для этого же сечения гильзы.После этого значение коэффициента Ь усредняют по продолжительности установившегося режима прокатки 1-ой гильзы гЬ УД" Д 5 10 15 20 25 Далее определяют средние коэффициенты а и Ь для всех гильз, полученных при контрольной прошивке л=1 мм Ьср= Н 3 Таким образом, установленное соответствие между разницей усилий на валки и разностенностью гильз выглядит в виде выраженияМ = ЬР Ьср + аср где ЬР и ЬЯ 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 Р 1" и Р 2" и определяют изменение разницы усилий во время установившегося режима (см,фиг,2). Затем, для каждой гильзы из заготовки второй части партии определяют изменение разностенности М" на всем участке, прошитом в установившемся режиме по установленному при контрольной прошивке соответственно, а именноЛ и /Р 1 Р 2: Ьср+ аср.При этом нет никакой. необходимости резать гильзу на куски или ее иное разрушение, достаточное лишь информации о величине усилий на различные валки, Разностенность М" можно рассчитать для любой гильзы из второй части партии заготовок в любом сечении участка, прошитого в установившемся режиме,При прошивке заготовок ось оправки и ось тела прокаткивсегдане совпадают, что является первопричиной наведения в гильзах поперечной разностенности. Это легко подтверждается прошивкой заготовок с исходной наперед известной эксцентрично- 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 направляющем инструменте, В силу этого усилия на противолежащие валки и направляющий инструмент различаются по своей величине, Разница в усилиях на валки ЬР = . 1 Р 1- Р 21 будет тем больше, чем больше отклонение оправки от оси заготовки, а значит и больше разностенность гильз, т,е. между разностенностью гильз М и соответствующей величиной ЬР 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+ ЬсрфЬР, где аср, Ьср - коэффициенты.Величину экспериментально-расчетных коэффициентов аср и Ьср определяют при контрольной прошивке,Было установлено, что величина, на которую 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 определедс;, дп ния разностенности Л - 1000 быстро снижается с 20-227 до 5-6 при увеличении количества гильз и с 1 до 5 штук (фиг,3). Снижение ошибки до 3,5-4 наблюдается при и = 18-20 штук. Дальнейшее повышение количества гильз и, 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 и 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 М и Л Р. 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 назначительном удалении от торцев гильзы вызваны наличием в заготовке несплошно стей; раковин, других дефектов металлургического происхождения, а также спецификой работы оборудования стана резкое изменение длины консольной части оправочного стержня при открывании переднего центрова теля во время прошивки), нестабильностьюсостава смазочно-охлаждающей жидкости, подаваемой через стержень в очаг деформации и некоторыми другими причинами.Таким образом, по изобретению появ ляется возможность полной автоматизации. процесса определения разностенностигильз 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, засчет 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 оп ределения разностенности гильз непосредственно в технологическом потоке их производства: при расчете разностенности гильз из второй оставшейся части партии заготовок на ЭВМ, связанной с тензоап паратурой, регистрирующей усилия на валки при прошивке, ручной труд сохраняется лишь на этапе определения разностенности гильз при контрольной прошивке и установления соответствия между раэностенно стью и разницей усилий на валки;в экономии металла за счет сниженияотходов, так как при определении разностенности гильз из оставшейся части партии заготовок гильзы не разрезаются на 55 куски (патрубки) в отличии от прототипа иявляются годными для дальнейшей обработки(по прототипу после определения разностенности гильзы, ее остатки поступают в отходы).П р и м е р 1. Прошивку партии заготовок (120 штук) из стали 95 Х 18 диаметром 56 мм и длиной 800 мм в гильзы диаметром 55 мм и стенкой 12 мм осуществляли на стане винтовой прокатки МИСиСД. Во время 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) через 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 между наибольшей и наименьшей толщиной стенки ЬЯ = Явах Яви, 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 аср = 0,4 мм, Ьср = 0 0015 мм/кН, т,е. было определено соответствие между разностенностью гильз ЬЯ и разностью усилий на валки ЬР в виде ЬЯ = 0,4+ 0,0015ЬР. Далее прошивали оставшуюся часть партии заготовок (115 штук), а разностенность на части длины гильзы, прошитой в установившемся режиме определяли по математическому выражению ЬЯ" = 0,4 + 0,0015 Ь Р", где Ь Я" - разностенность в сечении гильзы, ЬР"- разница усилий на валки для этого сечения,Таким образом, имеет место повышение достоверности определения разностенности гильз, так как разностенность 115 гильз определяется в каждом сечении на участке, прокатанном в установившемся режиме, Кроме этого, за счет того, 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 раэностенности ЬЯ по прототипу для всех гильз, ЬЯ определялась бы лишь в нескольких сечениях по их длине, после чего остатки гильз являлись бы отходами).П р и м е р 2. Партию заготовок (90 шт.) из стали 28 ХЗСНМВФА диаметром 80 мм и длиной 500 мм прошивали на двухвалковом стане. винтовой прокатки МИСиСЗОД в гильзы наружным диаметромб мм и стенкой 12 мм. При прокатке регистрировали усилия Р 1, Р 2 металла на валки, определяли разницу в усилиях ЬР чЬР 1 - ЬР 2 при уста. новившемся режиме прокатки. После контрольной прошивки 20 заготовок у полученных гильз было определено распределение разностенности по их длине (для этого гильзы разрезали через 50 мм 5 начиная от переднего торца, замеряли толщину стенки в 8 точках по периметру реза и рассчитывали"разностенность "ЬЯ как разницу между максимальной Явах.и минимальной Явь толщиной стенки в сечении. Затем 10 строили графики изменения разностенности ЬЯ по длине гильз. После сопоставлейия для всех гильз из контрольной части "партии графйков АЯ и Ь Р и соответствующих вйчислений, были определены коэффи циентй аср 0,7 мм, Ьср = 0,0035 ммlкН иустановлено соответствие между разностенностью ЬЯ гильз и разницей усилий на валки ЬР в виде Ь Я - 0,7 + 0,0035 Ь Р.Разностенность ЬЯ" остальных гильз на 20 участке длины, прокатанном в установившемся режиме определяли по математическому выражению ЬЯ" = 0,7 + 0,0035 ЬР" используя лишь значения разности усилийна валки ЬР";25 При этом сигналы оттензодатчиков месдоз, установленных под подушками валков, поступали через усилитель и аналого-цифровой преобразователь непосредственно на ЭВМ, которая.в автоматическом режиме рассчитывала усилия Р 1", Р 2" на валки, их разницу ЬР" =Р 1" - Р 2 и и разностенностьпЬЯ гильз на участке длины, прошитом в установившемся режиме, Результаты о распределении разностенности по длине гиль зы появлялись через 20-25 сек послеокончания процесса прошивки, Темп прокатки составлял 90-120 сек. Выборочно у несколькихгильз из основной части партии определяли разностенность ЬЯз в сечениях 40 после непосредственных замеровтолщиныстенки, Полученные результаты отличались от значений, определенных по изобретениюЬЬ - ЬЯ"не более, чем на . - 100% = 4%.45Таким образом для гильз, полученных из основной части партии заготовок разностенность определена во всех сечениях части длины гильзы, прошитой в 50 установившемся режиме, т.е. повышена достоверность определения распределения разностенности в каждой гильзе. За счет определения разностенности во всех гильзах повышена достоверйость информации о распределении разностенности 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 всех11 4 ооределению кооилнциенлооб а н 8 р гольное, оолунь 4 ноч при коитроььиьбороьинйсо 3 Д% сч о сриг,1К оооеооелььеиию айаг иостен ььоьуйягой иг остобгососе наст оФ сильллье и а его еьРиг.2 Влиемие колинестбо зо ораиилбке, иа тачностlообЬк дон Оищролоисйоре бблзмие рЬ,ллеоота,е 5 еа Комм стбо оъолообо Ельь лонтрсоьлой симбела и,ситььУиг 3 Составитель А.СтепашинТехред М,Моргентал Корректор М.Демчи актор Т,Ива 236 Тираж ПодписноеИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул, Гагарина. 101 гильзах в отходы ушли бы все 90 из 90 гильз),т.е. произошло снижение отходов. 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, о т л и ч а ю щ и й с я 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, проши 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 лю бом ее сечении на участке, прошитом вустановившемся режиме, по установленному при контрольной прошивке соответствию.