Дорн для горячей прокатки труб на пилигримовом стане

 

ДОРН ДЛЯ ГОРЯЧЕЙ ПРОКАТКИ ТРУБ НА ПИЛИГРИМОВОМ СТАНЕ, содержащий хвостови-к с цилиндрической частью на конце, рабочую цилиндрическую часть и соединяющий эти части участок переменного по длине диаметра, отличающийся тем, что, с целью уменьшения массы пильгерной головки и повыщения стабильности ее доката, участок переменного по длине диаметра составлен из трех конусов с разнонаклонными к оси дорна образующими , при этом угол наклона образующей конуса, примыкающего к рабочей цилиндрической части дорна, равен 0°30 - 1°30, а его длина составляет 0,10-0,18 протяженности участка переменного по длине диаметра , угол наклона образующей следующего конуса равен 4-8°, а его длина составляет 0,20-0,60 протяженности участка переменI ного по длине диаметра и угол наклона образующей последнего конуса равен 0°30 (Я 3°. / 1С о: сд ю . /

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕ

К А ВТОРСКОМЪб СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3588154/22-02 (22) 10.05.83. (46) 07.12.84. Бюл. № 45 (72) О. П. Марченко, А. А. Жилко,Ю. Д. Угрюмов, А. А. Чернявский, Е. И. Шифрин, А. А. Ксенз, Е. А. Чернявский, В. Н. Данченко, И. И. Бродский и Е. С. Гуревич (71) Нижнеднепровский ордена Октябрьской Революции трубопрокатный завод им. Карла Либкнехта (53) 621.77.4.07 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР № 407598, кл. В 21, В 25/00, 1972.

2. Авторское свидетельство СССР № 427750, кл; В 21 В 25/00, 1972.

3. Праздников А. В. и др. Дорн с коническим хвостовиком. — Бюллетень

ЦНИИЧМ, № 21, М., 1963, с. 39 — 40. (54) (57) ДОРН ДЛЯ ГОРЯЧЕЙ П РО КАТКИ ТРУБ НА ПИЛИГРИМОВОМ СТАНЕ, „„SU„„1127652 А з(51) В 21 В 21/00; В 21 В 25/00 содержащий хвостовик с цилиндрической частью на конце, рабочую цилиндрическую часть и соединяющий эти части участок переменного по длине диаметра, отличсиющиися тем, что, с целью уменьшения массы пильгерной головки и повышения стабильности ее доката; участок переменного по длине диаметра составлен из трех конусов с разнонаклонными к оси дорна образующими, при этом угол наклона образующей конуса, примыкающего к рабочей цилиндрической части дорна, равен 0 30 — 1 30, а его длина составляет 0,10 — 0,18 протяженности участка переменного по длине диаметра, угол наклона образующей следую пего конуса равен 4 — 8, а его длина составляет

0,20 — 0,60 протяженности участка переме ного по длине диаметра и угол наклона обI разующей последнего конуса равен 0 30—

3 .

1127652

Изобретение относится к трубопрокат- ному производству, в частности к горячей прокатке тонкостенных труб на пилигри.мовых установках.

Известен дорн, преимущественно, для, горячей прокатки труб, имеющий переменную конусность по длине и участок большей конусности в хвостовой части, причем участок большей конусности выполнен длиной, равной сумме длин пильгерной головки и утолщенного конца трубы, полу10 чаемого при последующем редуцировании с натяжением (1) .

В результате использования данной конструкции дорна достигается получение разнотолшинной по длине заготовки с утоненной стенкой на заднем конце для последующего редуцирования с натяжением, что обеспечивает уменьшение массы отрезаемых концов труб после редуцирования.

Однако такая конструкция дорна не обеспечивает существенного снижения массы, удаляемой в отходы, пильгерной головки после прокатки труб на пилигримовом стане.

Известен дорн для горячей прокатки труб на пилигримовом стане, содержащий хвостовик с цилиндрической частью на конце, рабочую цилиндрическую часть и соединяющий эти части участок переменного, по длине диаметра (2).

При этом участок переменного по длине диаметра выполнен из нескольких сопряженных цилиндрических ступеней и максимальный диаметр этого участка равен диаметру цилиндрической части хвостовика, а минимальный — диаметру .рабочей цили ндрической части. Протяженность этого участка равна длине пильгерголовки с учетом недо35 ката.

Данный дорн ненамного снижает массу пильгерголовки по сравнению с предыдущим дорном.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является дорн для 40 горячей прокатки труб на пилигримовом стане, содержащий хвостовик с цилиндрической частью на конце, рабочую цилиндрическую часть и соединяющий эти части участок переменного по длине диаметра (3) . 45

В известном дорне участок переменного по длине диаметра выполнен коническим и максимальный диаметр его равен диаметру цилиндрической части хвостовика, а минимальный — диаметру рабочей цилиндрической части. Длина этого участка соот- 50 ветствует длине пильгерголовки с учетом недоката.

Выполнение в известном дорне участка переменного по длине диаметра коническим снижает массу пильгерголовки, но тем самым создает значительные трудности для

55 наползания гильзы на этот участок дорна в процессе пилигримовой прокатки. При этом осевых усилий от валков пильгерстана, действующих на гильзу, оказывается зачастую недостаточно для обеспечения наползания заднего конца гильзы на этот участок дорна. В результате происходит значительная поперечная деформация металла, что затрудняет последующую кантовку и задачу раската в валки стана, а также увеличивает брак из-за закатов. Это приводит на практике к необходимости уменьшения конусности этого участка дорна до известных пределов, что сказывается на увеличении массы пильгерной головки, и соответственно на увеличении расхода металла.

Кроме того, известный дорн не обеспечивает уменьшения длины отделяемой части заднего конца гильзы в обрезе.

Цель изобретения — уменьшение массы пильгерголовки и повышение стабильности ее доката.

Поставленная цель достигается тем, что в дорне для горячей прокатки труб на пилигримовом стане, содержащем хвостовик с цилиндрической частью на конце, рабочую цилиндрическую часть и соединяющий эти части участок переменного по длине диаметра, участок переменного по длине диаметра составлен из трех конусов с разнонаклонными к оси дорна образующими, при этом угол наклона образующей конуса, примыкающего к рабочей цилиндрической части дорна, равен 0 30 — 1 30, à его длина составляет 0,10 — 0,18 протяженности участка переменного по длине диаметра, угол наклона образующей следующего конуса ра- * вен 4 — 8, а его длина составляет 0,20—

0,60 протяженности участка переменного по,длине диаметра и угол наклона образующей последнего конуса равен 0 30 — 3 .

В предложенном дорне повышение стабильности докатки пильгерной головки обеспечивается в результате того, что при рас- катке 3/4 длины трубы контакт заднего конца гильзы с дорном осуществляется на незначительной длине, что обусловлено параметрами второго конуса углом наклона образующей к оси дорна равным 4 — 8 и длиной, составляющей 0,20 — 60 протяженности участка переменного по длине диамет а. только в конце процесса раскатки, под действием осевых усилий, задний торец гильзы смещается в направлении дорнового кольца. При этом процесс докатки пильгерной головки происходит более стабильно, что характеризуется уменьшением нагрузок на валки, и снижается вероятность поломок валков и предохранительных устройств.

В процессе раскатки трубы под действием осевых усилий от валков на заключительной стадии процесса задний конец гильзы постепенно наползает на третий конус участка переменного по длине диаметра, что приводит к увеличению диаметра заднего

1127652 стенки, равной толщине стенки трубы в ее средней части. При длине его большей

0,18 протяженности участка . переменного по длине диаметра происходит увеличение длины обрези из-за увеличения продольной разностенности заднего конца трубы.

Выбор угла наклона образующей второго конуса в пределах 4 — 8 обусловлен колебанием внутреннего диаметра гильзы на ее заднем конце, что вызывается нестабильностью процесса прокатки гильзы на прошивном стане (элонгаторе) в неустановившемся режиме с одной стороны, и обеспечением заклинивания гильзы на дорне для осуществления -самоторможения ее в процессе пилигримовой прокатки (без сползания гильзы по дорну в фазе торможения подвижных масс подающего аппарата) .

При увеличении угла сверх 8 при неизменной его длине уменьшается угол наклона образующей третьего конуса, что не обеспечит снижения объема и массы пильгерной головки. При уменьшении угла

55 конца гильзы на 5 — Збо/р. При неизменном диаметре калибра, обусловленном постоянством раствора валков, это приводит к уменьшению объема и соответственно массы пильгерной головки до 10 — 40О/q. Увеличение диа5 метра заднего конца гильзы на 5 — 36 /р обусловлено параметрами третьего конуса: углом наклона образующей к оси дорна, равным О 30 — 3 и длиной, составляющей

0,22 — 0.70 протяженности участка переменного по длине диаметра.

Уменьшение массы пильгерной головки обеспечивается также,в результате снижения длины отделяемой обрези за счет того, что часть пильгерной головки, образованная при раскатке на первом конусе участка переменного по длине диаметра имеет толщину стенки, равную толщине стенки средней части трубы. В результате этого длина отделяемой части уменьшается на величину ьl, которая обусловлена принятыми параметрами конуеа: углом наклона образующей к оси 20 дорна, равным .0,30 — 1 30 и длиной, соответствующей 0,10 — 0,18 протяженности участка переменного по длине диаметра.

Выбор угла. наклона образующей первого конуса в пределах 0 30 — 1 30 обусловлен параметрами калибровки гребня пилигримового валка. При увеличении угла сверх 1 30 и при уменьшении его ниже 0 30 увеличивается продольная разностенность конца трубы, что увеличит длину обрези.

Протяженность первого конуса в преде- З0 лах 0,10 — 0,18 протяженности участка переменного по длине диаметра обусловлена следующим.

При длине его меньшей 0,10 протяженности участка переменного по длине диаметра увеличивается длина обрези заднего конца трубы из-за уменьшения длины заднего конца трубы с постоянной толщиной ниже 4 при неизменной его длине черезмерно возрастет величина раздачи гильзы на третьем конусе, что приводит к невозможности наползания гильзы на него из-за значительных осевых усилий от валков к повышенной поперечной деформации металла, препятствующей нормальному протеканию процесса прокатки с одной стороны, и к повышенному браку труб из-за закатов с другой .стороны.

Длина второго конуса в пределах 0,20—

0,60 протяженности участка переменного по длине диаметра обусловлена следующим.

При длине его меньшей 0,20 протяженности участка переменного по длине диаметра и заданной величине угла наклона его,образующей увеличиваются углы наклона образующих первого и третьего конусов.

При этом увеличивается обрезь за счет увеличения продольной разностенности заднего конца трубы и снижается путь перемещения заднего торца гильзы в процессе ее раскатки на дорне, что приводит к снижению времени смещения гильзы и, в конечном счете, к снижению стабильности докатки пил ьгер ной головки из-за температурного фактора.

При длине его большей 0,60 протяженности участка переменного по длине диаметра уменьшаются углы наклона образующих первого и третьего конусов.

При этом происходит увеличение обрези из-за повышения продольной разности на заднем конце трубы, а также не обеспечивается плавное наползание гильзы на участок переменного по длине диаметра в процессе раскатки из-за увеличения длины второго конуса с повышенным углом наклона образующей по отношению к третьему конусу. В результате этого не обеспечивается стабильное положение заднего конца гильзы в конце прокатки, что увеличивает объем и массу пильгерной головки и снижает выход годного.

Выбор угла наклона образующей третьего конуса в пределах О 30 — 3 обусловлен необходимой величиной раздачи (увеличения диаметра) заднего конца гильзы для уменьшения объема и массы пильгерной головки при неизменном калибре валков.

При увеличении угла сверх 3 величина усилия раздачи гильзы превышает величину осевых сил на гильзу со стороны валков, что препятствует перемещению заднего торца гильзы по участку переменного но длине диаметра, приводит к значительной поперечной деформации . металла, обусловливающей снижение стабильности процесса прокатки и увеличение брака из-за закатов.

При уменьшении угла ниже О 30 снижается величина раздачи заднего конца гильзы, что приводит к увеличению объема и массы пильгерной головки.

Длина третьего конуса находится в пределах 0,22 — 0,70 протяженности участка

1127652 переменного по длине диаметра и обусловлена следующим.

При длине его меньшей 0,22 протяженности участка переменного по длине диаметра и заданной величине угла наклона образующей уменьшается путь перемещения заднего торца гильзы в процессе ее раскатки на дорне, что приводит к снижению времени смещения гильзы и в конечном счете к повышению нестабильной докатки дильгерголовки из-за температурного фак10 тора.

При длине его большей 0,70 протяженности участка переменного по длине диаметра происходит сокращение длины второго конуса и соответственно увеличение угла наклона его образующей, что приводит к резкому уменьшению толщины стенки пильгерголовки. При прокатке тонкостенных труб это приводит к обрыву части пильгерголовки в сечении с наименьшей толщиной стенки и к невозможности снятия трубы с дорна в линии стана, что в конечном счете снижает выход годного.

На фиг. 1 изображен предложенный дорн; на фиг. 2 — положение дорна в гильзе после зарядки вне пилигримового стана; на фиг.

3 и 4 — положения дорна на различных стадиях процесса пилигримовой прокатки.

Дорн содержит рабочую цилиндрическую часть 1 длиной Вр и диаметром d, хвостовик с цилиндрической частью 2 на конце длиной

I, равной ширине дорнового кольца и диа- З0 метром dv> соединяющий эти части участок переменного по длине диаметра, составленного из трех конусов 3 — 5 с разнонаклонными к оси дорна образующими, при этом угол сС наклона образующей конуса 3, при35 мыкающего к цилиндрическои рабочеи части дорна, равен 0 30 — 1 30, а его длина составляет 0,10 — 0,18 протяженности В» участка переменного по длине диаметра, угол р наклона образующей конуса 4 равен

4 — 8, а его длина r составляет 0,20 — 40

0,60 протяженности е» участка переменного по длине диаметра, и угол наклона образующей конуса 5, примыкающего к цилиндрической части хвостовика равен 0 30—

3 и длина t его составляет 0,22 †. 0,70 проВ

45 тяженности 1„участка переменного по длине диаметра.

Длина В» участка переменного по длине диаметра- равна длине 4 пильгерголовки с учетом недоката еН, т.е.

Уменьшение массы пильгерной головки достигается за счет раздачи заднего конца гильзы на конусе 5 дорна при неизменной

50 величине калибра валков и их калибровки.

Поэтому площадь раската в каждом попе речном сечении пильгерной головки существенно снижается.

Общее уменьшение массы пильгерной головки в результате прокатки с использо55 ванием предложенного дорна достигает

40 (,.

Пример конкретного выполнения дорна.

Осуществляли прокатку труб размером

В» = В„+ e».

На цилиндрической части хвостовика дорна фиксируется дорновое кольцо 6.

При зарядке дорна в гильзу, последняя фиксируется от осевого смещения шибером 7, Устройство работает следующим образом.

Дорн с дорновым кольцом 6, размещенным на цилиндрической части 2 хвостовика, заряжают в гильзу на участке внестановой зарядки или непосредственно в стане. Для этого гильзу фиксируют от смещения в осевом направлении шибером 7.

Дорн вводится в гильзу до насаживания гильзы на дорн на конусе 4, что обеспечивается выбранными размерами этого участка.

При этом небольшая поверхность соприкосновения горячего металла гильзы с дорном обеспечивает незначительный отвод тепла, что не приводит к остыванию заднего конца гильзы, с одной стороны, и обеспечивает надежную центровку гильзы при затравочном режиме прокатки на пилигримовом стане — с другой.

Кроме того, для зарядки дорна в гильзу не требуется большая мощность зарядного устройства и повышается надежность его эксплуатации.

После зарядки дорна в гильзу их передают на пилигримовый стан, где осуществляют раскатку гильзы в трубу на дорне.

В конце пилигримовой прокатки под действием осевых усилий от валков при отсутствии подпора со стороны пода ющего аппарата задний торец гильзы постепенно наползает на конус 5 дорна.

При этом происходит раздача заднего конца гильзы и соответственно увеличение ее диаметра на 5 — 36 /р.

Для фиксации дорнового кольца на цилиндрической части хвостов ика дорна в процессе пилигримовой прокатки при наличии зазора между дорновым кольцом и задним торцом гильзы внутренний диаметр нового кольца выбирается с учетом минимального зазора между ним и дорном на цилиндрической части 2 с учетом температурного фактора.

В результате прокатки заднего конца гильзы длина обрезаемой в отходы технологической обрези равна E., которая меньше

er = 4r+ В„на, величину д Р. Это обеспечивается в результате того, что при раскатке гильзы на конусе З,дорна толщина стенки пильгерной головки йрактически равна толщине стенки трубы.

1127652

Составитель Н. Умнягина

Редактор Аг.Шандор Техред И. Верес Корректор Н. Король

Заказ 8795/7 Тираж 794 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР но делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4

D x S = 254 х 9,4 мм из гильзы размером

Рг x Sr = 385 х 71,0 мм.

Использовали дорн, общей длиной

=5,5 м при !р=4,45 м1.=.-400 мм, = 350 мм, d = 234 мм, дн, —— 256,15 мм.

Участок переменного по длине диаметра составлен из трех конусов:

1 конус:  — — 60 мм с(= 1

II конус: 4,— — 160 мм /В-". 5 30, III конус: f = 180 мм о = 1 30

В:В,:В,: В, = 1:0,15:0,40:0,45

Длина пильгерной головкй В„= 400 мм длина н едок ата В„= 40 м м.

Длина обрези заднего конца гильзы после прокатки В=f + В» — — 350 мм.

Уменьшение массы пильгерной головки 15%.

Использование изобретения позволяет повысить стабильность докатки пильгерной головки путем снижения тепловых потерь, заднего конца гильзы, а вследствие этого повысить производительность пилигримового стана, так как отпадает необходимость в уменьшении величины подачи при раскатке пильгерголовки. Кроме того, обеспечивается существенное снижение массы пильгерголовки.

Экономический эффект предложенного дорна от экономии металла на 1 т.,руб. составит 0,394 руб/т по сравнению с известным дорном.