Технологический инструмент трубоэлектросварочного стана

 

1 .ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙИНСТРУМЕНТ ТРУБОЭЛЕКТРОСВАРОЧНОГО СТАНА, включающий последовательно установленные .валки, образующие шовнаправляющий калибр с разрезной шайбой, шов . сжимающий калибр и калибры калибровочного стана, отличающийс я Тем, что, с целью уменьшения величины внутреннего грата за счет стабилизации и уменьшения величины осадки кромок, половина шовнаправляющего калибра с разрезной шайбой описана тремя радиусами R , R, RL , a соответствуннцая ей половина шовсжимающего калибра радиусами R , R, , R, при этом D - СР Кд -tKj г где от 1,1 до 1,4,a длина дуги, описанная радиусом Rj в шовнаправ О О о о о о о fPus.l ляющем калибре больше длины соответствующей дуги шовсжимающего калибра на заданную величину осадки, : где радиус участков шовнаправляющего калибра, примыкающих к разрезной щайбе, и соответствующего участка шовсжимающего калибра; радиус участков выпусков половины шовнаправляющего калибра с разрезной шайбой и соответствующих им участков шовсжимающего калибра; Rj радиус участков сопряжения участков, описанных радиусами R и R , в шовсжимаю8 щем калибре;. Rj - то же, в шовнаправляющем калибре. 2.Инструмент по п. 1, о т л ичающийся тем, что длины дуг, описанных радиусами R , и з астков сопряжения в шовнаправляющем и-шовсжимающем калибрах соответст- N9 j9 венно равны. 3.Инстрз мент по п. 1, о т л и-ч a ю щ и и с я тем, что ; , о( Rj nR , Л N9 где радиус последнего калибра калибровочного стана, m от 1,5 до 2,5 П от 1,7 до 2,7.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

NINUNII

РЕСПУБЛИК,SU.„1126352 А

ЗСЮ В 21 С 37/08

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTHA

1 «- «»

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ц ""

Н *5 TOP CNOMV СЕИД«««ЛЬСТВМ где Я вЂ” радиус последнего калибра калибровочного стана, в от 1,5 до 2»5 . в от 1,7 до 2,7.

Я) ф ооо

Qua.f (21) 3566740/25-27 (22) 17.03.83 (46) 30. 11 84. Бюл. 9 44 (12) Е.N. Халамез, В.Б. Букобаум, А.С. Богомолова, А.С, Вавилин, Б.Ф. Антипов, В.С, Локоть,В.А.лешин и А.И. Роньжин (71) Уральский научно-исследовательский институт трубной промьппленности (53) 621.774.21(Я88»8) (56) 1. Виноградов А.Г. Трубное производство. М., "Металлургия"

1981, с. 241-245 (прототип). (54) (57) 1. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТРУМЕНТ

ТРУБОЭЛЕКТРОСВАРОЧНОГО СТАНА, включающий последовательно установленные .валки, образующие шовнаправляющий калибр с разрезной шайбой, шовсжимающий калибр и калибры калибровочного стана, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью уменьшения величины внутреннего грата sa счет стабилизации и уменьшения величины осадки кромок, половина шовнаправляющего калибра с разрезной шайбой описана тремя радиусами R„» R2» НЪ а соответствующая ей половина шовсжимающего калибра радиусами Р

1.»

R2» Йз» при ЭТОМ 2 2 где от 1,1 до 1,4,а длина дуги, описанная радиусом R> в шовнаправляющем калибре больше длины соответствующей дуги шовсжимакпцего калибра на заданную величину осадки, где R3 — радиус участков шовнаправляющего калибра, примйкаю- щих к разрезной шайбе, и соответствующего участка шовсжимающего калибра;

R — радиус участков выпусков половины шовнаправляющего калибра с разрезной шайбой и соответствукпцих им участков шовсжимающего калибра»

R — радиус участков сопряжения участков, описанных радиусами R„ и R в шовсжнмаю- I щем калибре;.

Д2 — то же, в шовнаправляющем калибре.

2. Инструмент по п. 1, о т л ич а ю шийся тем, что длины дуг, Ф описанных радиусами R и участ" ков сопряжения в шовнаправляющем . и:шовсжимаппцем калибрах соответст-. венно равны.

3. Инструмент по п. 1, о т л ич. а ю шийся тем, что

Р„=вР,, о R =пР., 11263

Изобретение относи ся к производ--. ству электросварных труб и может быть использовано на непрерывных трубоэлектросварочных станах с целью уменьшения величины внутреннего 5 грата.

Известен технологический инструмент трубоэлектросварочного стана, включающий последовательно установ-! ленные валки, образующие шовнаправляю40 щий калибр с разрезной шайбой,шовсжнмающий калибр и калибры калибровочного стана t 1), Недостаток данного"инструмента состоит в том, что при его.исполь- 15 зовании в калибрах шовнаправляющейшовсжимающей клетей трубоэлектросварочного агрегата не обеспечивается стаби щзация величины осадки кро мок. Это связано со сравнительно 20 . равномерным распределением по периметру калибра величины, на которую меняется периметр трубы, что достигается за счет придания дугам, образующим калибр, определенных размеров. !5

Цель изобретения — уменьшение величины внутреннего грата за счет стабилизации и уменьшения величины дсадки кромок при сварке.

Поставленная цель достигается тем,30 что.в технологическом инструменте трубоэлектросварочного стана, включающем последовательно расположенные валки, образующие шовнаправляющий калибр с разрезной шайбой, шовсжид мающий калибр и калибры калибровочйого стана, половина шовнаправляющего калибра с разрезной шайбой описана тремя радиусами Я„, Я и Я а соответствующая ей половина шовсжимающего калибра радиусами g,, Я и Я, при этом 2 1 2

1 где 1 от 1,1 до 1,4, а длина дуги, описанная радиусом Я в шовнаправ- 45

3 ляющем калибре больше длины соответствующей дуги шовсжимающего калибра на заданную величину осадки, .где R - радиус участков шовнанрав3 ляющего калибра, примыкаю- 50 щих к разрезной шайбе и соответствующего участка шовсжимающего калибра;

R — радиус участков выпусков

1 половины шовнаправляющего 55 калибра с разрезной шайбой и соответствующих им участков шовсжимающего калибра;

52 3 радиус участков сопряжения

1 участков, описанных радиусами 11„ и Яз, в шовсжимающем калибре;

Я -- то же, в шовнаправляющем калибре.

Длины дуг, описанных радиусами R» и участков сопряжения в.шовнаправляющем и шовсжнмающем калибрах соответственно равны.

Кроме того, Я = ей,, а Йз =яйся

1 где Р.„- радиус последнего калибра калибровочного стана, в от 1,5 до

2 5 à и от 1,.7 до 2,7..

При обжатии труб в калибрах деформация локализуется в зоне выпусков.

Причем степень локализации тем выше, . чем больше кривизна соответствующих дуг. В то же время в вершинах калиб.ра тангенциальная деформация прак.тически отсутствует, причем, чем меньше кривизна участка, тем больше зона, свободная от тангенциальных деформаций. Таким образом, для обеспечения стабильной осадки кромок при сварке необхОдимо, во-IIepIIba, кромки заготовки располагать в вершине калибра, во-вторых, увеличить радиус вершины, в-третьих, увеличить радиус участков выпусков для расширения зоны деформации при появлении возмущающего обжатия, связанно го с нерегулируемьми процессами. Заданная величина осадки будет обеспечена соотношением длин дуг вершин шовнаправляющего и шовсжимающего калибров и равными длинами дуг участ ков выпусков и сопряжения. Последнее также. устранит возможность перегибов.

Нормальное течение процесса и необходимая траектория движения кромок в сварочном калибре обеспечиваются за счет большего радиуса участкасопряжения в шовнаправляющем калибре по сравнению с шовсжимающим.

Величина осадки для данного типоразмера трубы рассчитывается зара нее. Разность длин дуг вершин шовнаправляющего и шовсжимающего калибt ров устанавливается равной величине осадки. При сжатии заготовки при сварке на образование сварного соединения идет заданное количество металла независимо от величины обжатия, которое может изменяться при изменении ширины ленты вследствие биения валков и т.д .

1126

Принятое соотношение радиусов сощ яжения ири миьимальном значег нии диапазона обеспечивает мннимальао необходимый нодъеи кромок перед сварочным калибром» При меньшем, чем .указанная величина значении, шеобходимый подъем кромок не будет обеспечен.; Если жа отношейие радиусов прннить большим, чем указано, будет иметь место значительный перегрев 10 :внутреийих слоев кромок.

Щиииаиьное значение величии радщтсов:выпусков и вершины ограничивается зффективнос ъю стабилизации осадки, а максимальное -. возможностями существующих калибровочных.станов но иереформовке труби в круглую.

Кромки заготовки располагаются в вершине верхней части калибра. Поэтому особенно важно, чтобы по данной 20 схеме была выполнена верхняя часть калибра. Нижняя половина для упрощения изготовления инструмента выпблняется постоянной кривизны.

На фиг. 1 схематично показана пос25 .ледввательность установки калибров (технического инструмента) трубоэлектросварочного стана; на фиг. 2 шовнаправляшщий калибр; иа фиг. 3шовсжимающий калибр, . щ

Технологический швструмент трубоэлектросварочного стана состоит из последовательно установленных группы формовочных калибров 1, шовнаправляющего калибра 2, шовсжимающего (сварочНого) каЛибра 3 и калибровочных

35 калибров 4, формовочные и калибровочные калибры выполнены по тойу же принципу, что и.калибры действующих трубоэлектросварочных станов.

Шовнаправляющий калибр 2 образован двумя валками 5 и б, Ручей нижнего валка 5 образован дугой постоянного радиуса. Верхний валок 6 выполнен из двух половин, между которыми установлена разрезная шайба 7. Ручей каждой половины образован тремя сопряженными участками 8 †:10 дуг различной кривизны. Шовсжимающий калибр

3 может быть образован двумя (фиг.З), Ю тремя или четырьмя валками. При этом вершина верхней части сварочного калибра 3 образована одним валком 11, на вертикальной оси которого выполнена выточка (наз) для истечения 55 в нее наружного грата. Нижняя часть калибра образована одним валком 12 или несколькими. Верхняя половина

352 4 калибра выполнена участками 13 — 15 дуг различной кривизны, а нижняядугой постоянного радиуса. диусы Rî и R дуг ни*них валков принимаются равными радиусами дуг круглых калибров соответствующих типоразмеров труб. Радиусы дуг, образующих верхнюю половину калибра,. принимаются as заданных диапазонов размеров, установленных в процессе исследований, Так, радиусы й„ участ" ков 8 и 13 выпусков обоих калибров, одинаковыираины tnAò,где Р -радиус последнеге калибровочного калибра, который, и свою очередь, равен радиусу готовой трубы. Радиусы R

3 участков 10 и t5 дуг, образующих вершины в обоих калибрах, также одинаковы и равны и, где и 1,72,7, радиус . 1» участка 9 дуги сопряжения в шовйаправляющем калибре в 1,1...1,4 раза больше, чем радиус

Р участка 14 дуги сопряжения в шовсжимающем калибре. Причем последнийрадиус равен к „, где к 0,4.0,7. Длина дуги, описанная радиусом

ЙЗ в шовнаправляющем калибре больше длины дуги, описанной тем же радиусом в шовсжимающем калибре, на величину осадки.

Подбирая радиусы из приведенных диапазонов, а также нодбнрая длины дуг верхней половины калибров, необходимо учитывать, что ширины верхней и нижней половин калибров равны, периметры калибров не зависят от чх формы, ширина В сварочного калибра связана с его высотой Н через коэффициент овальности Л;Л=Ь)Н

У величина которой определена нз экспериментов и равна 1,03. — 1,08. !

Рассмотрим построение калибров и работу инструмента на примере производства злектросварной трубы ф

60х2,0 мм с высотой внутреннего грата не более 0,5 мм. Радиусы ручьев нижних валков 5 и 12 шовнаправляющего и шовсжимающего калибров принимают равными радиусам существующих кругльх калибров, т.е. 31,3и 30 24 аМ

Ширина ручьев верхних валков равна ширине ручьев нижних. Степень овальности сварочного калибра принимают равной 1,06, тогда его высота будет равна 57, 1 ыч. Периметр .шовсжнмающего калибра принимают равным периметру существующего круглого, т.е, 190 мм. Из указанного диапазона

1126352

6 виях для переформовки (изменения кривизны) его в равный радиусу готовой трубы, чем соответствующий участку 13.

Инструмент работает следующим образом.

Верхняя часть заготовки, сформованная в последнем из системы формовочных калибров 1, в шовнаправляющем кялибое 2 перегибается радиусами 63, 16,3 и 65 мм, при этом кромки заготовки приобретают форму участков

10 калибра, т.е. их длина становится равной 19,5 мм. В шовсжнмающем калибре 3 за счет перегиба участка сопряжения, радиус которого был равен радиусу участка 9, кромки опускаются и принимают форму участка 15, т.е. их длина (на половине) уменьшается на

0,2 мм, которые идут на образование сварного соединения, т.е. вытесняются в грат. Так как длина кромок заготовки практически определяется только длинами участков 10 и 15, а длины последних могут быть выполнены с высокой точностью, количество металла, вытесняемого в грат, стабильно, а значит, стабильна и его высота. Остальная разница в периметрах калибров 2 и 3 компенсируется на уча" стках 13. Там же будут компенсироваться изменения. периметра заготовки.от неточной порезки и калибра вследствие его биения.

Таким образом, при использовании

1 предлагаемого инструмента стабилизируется осадка при сварке, ее величина уменьшается до 0,4 мм и даже до 0,2 мм, а высота внутреннего грата при этом не превышает 0 5 мм, а при меньшей осадке даже 0,3 мм.

После сварки в калибровочных калибрах 4. трубе придается круглая (однорадиусная) форма, что обеспечивается ограничением на величины радиусов участков 8-10 и t3-15, максимальные значения которых установлены из условия возможности качественной калибровки труб.

I радиусов подбирают такие радиусы и углы дуг, которые обеспечивают построение калибра заданной ширины, высоты, периметра, а также сумму углов дуг в одной четверти калибра, равную 90 . Для участков 13 — 15 дуг определены соответственно радиусы

63 мм Я2 = 13,8 мм; Я. = 65 мм, 1 углы дугс =14; с = 59, с(5= 17, а также длины дуг 15,4 ; 14,2 мм, 19,3 мм. При этом длина дуги нижнего валка 12 получена равной 46,1мм, а угол К„= 87, т.е. имеет места незначительный эксцентриситет.

Зная параметры шовсжимающего ка- 15 либра и приняв величину осадки равной 0,4 мм (при сварке в существующих круглых калибрах ее принимают для стенки 2,0 мм - 1,0 ...1,5 мм) легко с помощью приведенных соотношений параметры шовнаправляющего калибра. Участок 8 — радиус Я„= 63 мм, угол of 14О;длина дуги 15,4 мм; участок 10 - соответственно R>= 65 мм; угол Ы = 17,2; длина дуги 19,5 мм, а ,длина дуги 14,2 мм...

При таких параметрах калибров будет обеспечена стабильная минимальная осадка кромок и высота внутреннего грата не более 0,5 мм, необходимый подъем кромок перед сваркой, равный 4 мм обеспечивающий их

1 прилегание к участкам 15 сварочного калибра и равномерное без смещении схождение. Стабильность осадки обеспечивается малой кривизной кромок (M 65 мм) и участков 15 сварочного калибра. Технологическое редуцйрование в сварочном калибре обеспечи- 4О вается малой кривизной участков

8 и 13.

Наличие участка 14 сопряжения, кривизна которого велика, предотвращает жесткие перемещения заготовки в калибре. В таблице приведены различные варианты калибровки шовнаправляющих и шовсжимающих валков.

Радиус участков 10 и 15 выполняется несколько больше радиуса участков 8 и 13 с целью большей эффективности работы инструмента. Поскольку труба после сварки имеет вид горизонтального овала, участок трубы, соот- . ветствующий участку 15 калибра, находится в более благоприятных уело- .

По сравнению с известным предлагаемый технологический инструмент позволяет снизить осадку до 0,4 мм, а в отдельных случаях даже до 0,2 мм.

При такой осадке высота внутреннего грата стабильно не превь.шает 0,5 мм, а в отдельных случаях 0,3 мм.

1126352

Д1 f

Ф 25

24,3

26,9 13,5 13 48,7 t6,3 87

8,3

26,9 12 8 t3 61 16

24,3

90 ф 32

30,9

34 3 17 0 13 48 5 16 2 88

10,6

8,4

30,9

34,3

163 13 61

Ф 40

42,9 21,3 13 48,2 16,2 87

38,7 13,4

42,9 20,4 13 át

38,7 10 6

Размер трубы, мм шовнаправл. шо сжимающе шовнаправл. шовсжимающ. шовнаправл. шовсжи» мающ.

1 2 p g ю

dent

rp. Му т

rp.

+3 гр. Os

rp.

ll26352, Фиа З

Составитель Э. Ветрова

Редактор И. Касарда Техред N.Kóýúèà

Корректор С. Шекмар

Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 8599/7 Тирам 794

ВНИИПИ .Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1 13035, Москва, Ж-35,. Рауаская наб., д. 4/5