Способ производства труб на непрерывных трубосварочных агрегатах

 

Изобретение относится к производству сварных труб на непрерывных трубосварочных агрегатах и может быть использовано на участках подачи полосы к формовочному стану. Цель - повышение качества труб и производительности агрегата путем стабилизации величины усилия натяжения полосы. При многоцикличном ищгибе полосы в многороликовом гибочно-натяжном устройстве перемещением четных роликов по вертикали регулируют степень деформации полосы и, следовательно, мощность, затрачиваемую формовочным станом на протягивание полосы через устройство. Это позволяет стабилизировать процесс формовки и сварки труб, уменьшить расход электроэнергии, повысить производительность агрегата за счет уменьшения количества разрывов стыков, вероятность которых увеличивается при колебаниях скорости сварки, т.е. при возникновении динамических нагрузок. 3 ил.

Изобретение относится к производству сварных труб на непрерывных трубосварочных агрегатах и может быть использовано на участках подачи полосы к формовочному стану. Цель изобретения - повышение качества труб и производительности агрегата путем стабилизации величины натяжения полосы. Сущность изобретения состоит в следующем. Протягивание полосы через многороликовое устройство осуществляют формовочным станом за счет мощности его привода. На протягивание полосы затрачивается мощность, определяемая величиной работы изгиба и работой сил трения в подшипниках и качения полосы по роликам. При увеличении толщины полосы мощность, затрачиваемая на изгиб, увеличивается, что приводит к изменению скорости сварки, возникают различного рода нестабильности, увеличивается расход электроэнергии. Как показали результаты экспериментов, превышение прироста мощности допустимой величины может быть предотвращено уменьшением углов охвата полосой роликов. При этом уменьшается работа деформации изгиба и работа сил трения поскольку уменьшается вертикальная составляющая усилия, действующего на полосу. Уменьшение угла охвата роликов полосой может быть достигнуто различными приемами. Наиболее эффективным является вертикальное перемещение роликов, причем целесообразно перемещать не все ролики, а только четные. Целесообразно также уменьшение угла охвата начинать от входной стороны устройства, а увеличение - от выходной. На фиг. 1 изображена схема изгиба полосы; на фиг. 2 - схема сил, действующих на полосу при большом угле охвата роликов полосой; на фиг. 3 - то же при меньших углах охвата роликов полосой. Из фиг. 1 видно, что угол охвата роликов полосой а (2 α ₁) больше, чем полосой b (2 α ₂). Аналогично угол наклона полосы а α₁ больше угла наклона полосы b α₂ ( α_1>> α₂ ). Из фиг. 2 и 3 видно, что чем меньше угол охвата полосы α_i , тем меньше вертикальная составляющая Р_i усилителя Т_i, действующего на полосу. Способ осуществляется следующим образом. Свернутые в рулоны полосы разматывают стыкуют в непрерывную полосу и подают в формовочный стан. В процессе подачи полосу подвергают знакопеременному пластическому изгибу в вертикальной плоскости в неприводном многороликовом (обычно пяти-семироликовом) устройстве. Протягивание полосы через устройство осуществляют рабочими клетями формовочного стана за счет мощности его привода. Мощность, затрачиваемая на протягивание, определяется величиной работы деформации полосы и работой сил трения, которые в свою очередь определяются углом охвата роликов полосой. С увеличением угла охвата увеличивается максимальная кривизна полосы и интенсивность изгиба и разгиба полосы, приводящие к возрастанию работы (и мощности) деформации. Аналогичным образом с увеличением угла охвата возрастает вертикальная составляющая усилия протягивания и, как следствие, работа (мощность) сил трения. Таким образом, с увеличением угла охвата от нуля до 2α мощность, затрачиваемая на протягивание полосы, возрастает от нуля до Δ N. При увеличении толщины полосы, предела текучести материала, при появлении или увеличении серповидности мощность, затрачиваемая на протягивание полосы, возрастет. Это приводит к увеличению нагрузки на двигатель формовочного стана и к снижению качества формовки и производительности агрегата. Для того чтобы компенсировать вредное увеличение нагрузки, уменьшают затраты мощности на изгиб и трение. Для этого каждый четный ролик перемещают по вертикали до тех пор, пока не установится первоначальное значение мощности, затрачиваемой на протягивание полосы. Целесообразность перемещения только четных роликов объясняется следующим: по-первых, нечетные ролики устанавливают стационарно, чтобы они совпадали с линией формовки, во-вторых, взаимное перемещение смежных роликов приводит к резкому изменению нагрузки, что отрицательно влияет на качество сварки и работоспособность привода. После знакопеременного пластического изгиба полосу подают в формовочный стан, где ее формуют, затем сваривают в сварочной клети, калибруют и правят. Пример конкретного осуществления способа при производстве трубы диаметром 60 х 0,3 мм на ТЭСА 20-76. Штрипс шириной 186 мм, смотанный в рулон, подают в разматыватель, разматывают, правят и сваривают в бесконечную полосу. Перед подачей в формовочный стан полосу подвергают знакопеременному пластическому изгибу, изгибают в вертикальной плоскости, проходящей через ось формовки, радиусом 50 мм, что соответствует деформации изгиба на поверхности полосы 3,3%. Полосу последовательно изгибают сначала выпуклостью на внутреннюю, затем - на наружную поверхность. Всего полосу подвергают пяти циклам изгиба, считая изгиб полосы от радиуса ∞ до радиуса 50 мм и разгиб до радиуса ∞ . Такой знакопеременный пластический изгиб осуществляют в пятироликовом устройстве, ролики которого являются неприводными. Полоса касается роликов сначала своей нижней, затем верхней поверхностью и т.д. Последнего (пятого) ролика полоса касается нижней поверхностью. Оси роликов установлены в одной плоскости, угол охвата роликов полосой равен 100^о, диаметр ролика 100 мм, расстояния между осями роликов 150 мм. Для протягивания полосы через устройство со скоростью формовки - сварки, равной 80 м/мин (1,33 м/с), требуется дополнительная мощность 30 кВт. Протягивание осуществляют формовочным станом. Усилие, необходимое для протягивания полосы через устройство, составит 2-2,5 т или 0,1-0,15 σ_s , где σ_s - предел текучести материала полосы. При увеличении толщины полосы, например, на 5% от номинала, т.е. до 3,15 мм затраты мощности на протягивание и усилие протягивания увеличатся на 10%, т.е. ΔN/N равно 0,1. Это приведет к уменьшению скорости сварки примерно на 5% и увеличению нагрузки на привод формовочного стана от устройства также примерно на 5%. Для предотвращения этих негативных явлений уменьшают затраты мощности на деформирование и трение за счет уменьшения угла охвата роликов полосой. При углах охвата 50-120^о относительное изменение угла охвата, регулируемое вертикальным перемещением четных роликов на величину ΔН, должно быть равно относительному изменению мощности, , т.е. для данного примера 10%. Величина перемещения четных роликов по вертикали ΔН определяется изменением с учетом конструктивных параметров устройства А и коэффициента пропорциональности К. Следовательно, ΔN=K·A Величину вертикального перемещения каждого четного, т.е. 2-го и 4-го роликов, определяют из соотношения ΔН = (0,5-1,5) ˙ 0,1˙ 150 = 7,5 - 22,5 мм и принимают равной примерно 12 мм, т.е. на 12 мм осуществляют подъем 2-го и 4-го роликов от плоскости, в которой лежат оси нечетных (стационарных) роликов. Если мощность двигателя и скорость устанавливаются на прежнем уровне, подъем роликов прекращают; если уровень мощности превышает номинальный, подъем продолжают; если уровень мощности меньше номинального, подъем прекращают и опускают ролики до получения номинального уровня мощности и скорости сварки. Величина коэффициента пропорциональности принимается из следующих соображений. Если отношение межосевого расстояния к диаметру ролика ≅ 1,5, коэффициент принимают равным 0,5-1,0; если же отношение больше 1,5, коэффициент принимают равным 1,0-1,5. Это объясняется тем, что при относительно больших значениях межосевого расстояния необходим больший ход (вертикальное перемещение) роликов для соответствующего изменения угла охвата роликов полосой и изменения нагрузки на привод. Таким образом, путем изменения узла охвата роликов полосой и, как следствие, мощности, затрачиваемой на деформирование и трение, что достигается перемещением четных роликов по вертикали, стабилизируют затраты мощности на протягивание полосы и скорость сварки. Экономят электроэнергию, повышают производительность стана за счет стабилизации скорости сварки и уменьшения количества разрывов стыков. Стабилизация величины мощности, затрачиваемой на знакопеременный изгиб полосы, позволяет повысить стабильность сварки и качество труб, уменьшить расход электроэнергии, повысить производительность агрегата за счет уменьшения количества разрывов стыков, вероятность которых увеличивается при колебаниях скорости сварки, т.е. при возникновении динамических нагрузок.

Формула изобретения

СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ТРУБ НА НЕПРЕРЫВНЫХ ТРУБОСВАРОЧНЫХ АГРЕГАТАХ, включающий подачу полосы, ее знакопеременный пластический изгиб в вертикальной плоскости с натяжением в многороликовом устройстве, формовку трубной заготовки, ее сварку и калибровку в готовую трубу, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности агрегата и качества труб путем стабилизации величины натяжения полосы при знакопеременном изгибе, в зависимости от мощности привода формовочного стана и конструктивных параметров многороликового устройства расстояние по вертикали между осями роликов многороликового устройства определяется величиной ΔN=K·A, где ΔH - величина перемещения роликов, мм; K - коэффициент пропорциональности; A - расстояние между вертикальными осями роликов, мм; - относительное изменение нагрузки на привод формовочного стана.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 20.03.1996

Номер и год публикации бюллетеня: 36-2002

Извещение опубликовано: 27.12.2002        

---