Способ производства труб и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано для изготовления труб и трубчатых изделий. Целью изобретения является увеличение производительнос- .ти путем уменьшения обрези. Способ включает нагрев в устройстве 3 заготовки 2, ее поперечно-винтовую прошивку в гильзу с технологическим утолщением , зарядку гильзы оправкой 7 и проталкивание ее на оправке через блок неприводимых калибров 10, съем трубы с оправки и обрезку технологического утолщения. В процессе прошивки заготовки в гильзу осуществляют непрерывное охлаждение заднего торца заготовки водой и перед проталкиванием цилиндрическое тело оправки подогревают до температуры 300 - , при зтом передняя часть оправки длиной 0,7 - 1,5 диаметра имеет температуру не более 50 С. Оправка в этом случае изготавливается составной и включает установленную за профилированным носком втулку, вьшолненную из материала, коэффициент теплопроводности которого не менее чем в два раза ниже коэффициента теплопроводности носка и цилиндрического тела, при этом длина нойка оправки составляет 0,7 - 1,5 ее диаметра. 2 с.п. ф-лы, 3 табл., 2 ил. (О СЛ

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (!9! (!! !

А1 (5!! 4 В 21 В 23/00 !9/04, 25/00

ХРчГ(W4$

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H д ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4223268/31-02 (22) 06.04.87 (46) 15 11 88. Бюл. И 42 (71) Московский институт стали и сплавов (72) И.Н,Потапов, Б.А.Романцев, А.В.Гончарук, А.Н.Фролов, В.А.Попов, В.В.Володин, Н.Н.Алешин и А.С.Ивановский (53) 621.774,37 (088.8) (56) Данилов Ф.А,, Глейберг А.З., Балакин В.Г. Горячая прокатка труб.

М.: Металлургия, 1962, с. 386-391, 456-459, 519.

Патент Великобритании 9 2086283, кл. В 21 В 19/04, 1980. (54) СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ТРУБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано для изготовления труб и трубчатых изделий. Целью изобретения является увеличение производительнос.ти путем уменьшения обрези. Способ включает нагрев в устройстве 3 заготовки 2, ее поперечно-винтовую прошивку в гильзу с технологическим утолщением, зарядку гильзы оправкой 7 и проталкивание ее на оправке через блок неприводимых калибров 10, съем трубы с оправки и обрезку технологического утолщения. В процессе прошивки заготовки в гильзу осуществляют непрерывное охлаждение заднего торца заготовки водой и перед проталкиванием цилиндрическое тело оправки подогревают до температуры 300 — 500 С, при этом передняя часть оправки длиной 0,7 — 1,5 диаметра имеет -температуру не более 50 С. Оправка в этом случае изготавливается составной и включает установленную за профилированньм носком втулку, выполненную из материала, коэффициент теплопроводности которого не менее чем в два раза ниже коэффициента теплопроводности носка и цилиндрического тела, при этом длина носка оправки составляет

0,7 — 1,5 ее диаметра, 2 с.п ° ф-лы, 3 табл,, 2 ил.

1437121

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано для изготовления труб и трубчатых изделий.

Целью изобретения является увеличение производительности путем уменьшения обреэи.

На фиг, 1 представлена технологическая схема осуществления способа; на фиг. 2 — устройство для реализа1 ции сп о с оба .

Способ осуществляют следующим образом.

Исходная штанга 1 рубится на заго- 15 товки мерной длины 2 и подается к нагревательному устройству 3. Нагретая заготовка прошивается в гильзу с технологическим утолщением 4 на стане винтовой прокатки 5 с одновременным охлаждением заднего торца заготовки путем подачи воды через заталкива( тель 6, Цилиндрическая часть оправки

7 подогревается в печи 8 до 300 —

500 С, при этом передняя часть оправ-25 ки находится вне зоны нагрева и ее температура перед дефдрмацией не превышает 50 С.

Подогретая оправка заряжается в гильзу с технологическим утолщением на устройстве зарядки 9 и передается к блоку неприводных валковых калибров 10, где осуществляется раскатка

Стенки гильзы путем ее проталкивания на оправке через блок неприводных валковых клетей. Затем с помощью съемника 11 оправка извлекается из трубы и утолщенный конец трубы 12 отрезается пилой 13, Способ реализуется с помощью устройства, представляющего собой цилиндрическую оправку 14 с профилированным носком 15, хвостовиком 16 и втулкой 17, выполненной из материала, коэффициент теплопроводности которого не менее чем в два раза ниже коэффициента теплопроводности оправки с наружным диаметром, равным диаметру цилиндрического тела и установленной эа носком, длина которого составляет

О, 7 — 1,5 ее диаметра.

Непрерывное охлаждение заднего торца заготовки водой позволяет понизить температуру технологического утолщения гильзы. Пониженная температура технологического утолщения предопределяет увеличение сопротивления деформации металла, поэтому возможно осуществление проталкивания путем приложения усилия к технологическому утолщению меньшей длины. Сокращение длины утолщенной части гильзы повышает эффективность использования металла за счет уменьшения величины обрези готовой трубы. Ведение процесса на оправке, цилиндрическая часть которой предварительно подогревается до 300 - 500 С, а передняя часть длио ной 0,7 — 1,5 диаметра оправки имеет температуру менее 50 С, преследует ту же цель. Нагрев хвостовой части цилиндрической оправки необходим для снижения давлений на контакте металла с оправкой, препятствующих течению металла в продольном направлении, кроме того, длительный контакт горячего металла с холодной оправкой приводит к понижению температуры трубы, резкому увеличению усилия проталкивания, разрывам стенки трубы в межклетьевых промежутках. При исходной температуре оправки перед прокаткой о менее 300 С из-эа интенсивного охлаждения трубы происходит "прошивка" технологического утолщения или разрыв стенки трубы, вызванные значительными усилиями проталкивания (табл. 1).

Таблица 1

Влияние температуры подогрева цилиндрической части оправки на долю обрези трубы

Температура Доля обреэи, Примеподогрева, 7 чание

"Пр сшивка" технологи290 ч еского утолщения, разрыв стенки трубы

3,5

300

3,0

400

500

2,5

Деформация оправки, искажение профиля оправки

510

1чЗ

При температуре оправки свыше

500 С величина сопротивления деформации материала оправки становится рав ной .величине давлений металла, происходит пластическая деформация оправки, искажается ее профиль.

Таким образом, диапазон температур подогрева хвостовой части должен составлять 300 — 500 С.

Применение пониженной температуры передней части оправки (носка) по сравнению с хвостовой позволяет создать условия интенсивного охлаждения технологического утолщения, плотной ее посадки на переднюю часть оправки.

Расчеты и экспериментальные данные показывают, что за 5 — 10 с контакта утолщенной части гильзы с передней частью оправки, имеющей температуру

30 — 50 С, температура металла падает на 100 — 250 C. При этом технологическое утолщение оказывается плотно посаженным на передней части оправки, сопротивление деформации резко повышае-ся. Таким образом, создается воэможность использования гильз с укороченной утолщенной частью и уменьшить величину обрези, повысить коэффициент использования металла. Если температура передней части оправки превышает

5(PC, то за вр емя зарядки, транспортировки и протяжки гильзы температура утолщенного конца снижается незначительно, сопротивление деформации увеличивается также на незначительную величину,при проталкивании происходит "прошивка" утолщенного конца, нарушение течения процесса (табл .2) .

Таблица 2

Влияние температуры передней части оправки на долю обрези трубы

Доля об- Примечарези, 7 ние

Температура передней части, С о

"Прошивка" технологи7121

45

5

4

Длина передней непологреваемой части оправки должна составлять не менее О, 7 ее диаметра, При длине носка оправки менее 0,7 ее диаметра иэ-за значительного усилия, прилагаемого к

I технологическому утолщению на передней части гильзы, при прокатке труб со стенкой менее 5,5 мм происходит

"прошивка" утолщения, процесс прерывается. Диапазон длин выбран из условий получения труб с минимальной толщиной стенки (до 3,5 мм) . При деформации с длиной технологического утолщения 1,5 возможно проталкивание труб со стенкой 3,5 мм. Использование большей длины приводит к значительному перерасходу металла — увеличивается доля обрези, которая может достигать

4Х и более. При стенке трубы менее

3,5 мм при проталкивании стенка не выдерживает возникающих растягивающих напряжений, происходит разрыв и прерывание процесса. Поэтому необходимо осуществлять процесс на оправке, длина непрогретой передней части которой составляет 0,7 — 1,5 ее диаметра.

Для осуществления способа производства труб оправка для деформации проталкиванием должна иметь распределение температуры по длине согласно способу производства и сохранить это распределение до зарядки и деформации гильзы. Оправка выполнена составной с теплоизолирующей втулкой, обеспечивающей. сохранение распределения температуры во время транспортировки гильзы к устройству зарядки и к стану. Теплоизолирующая втулка препятствует теплопередаче от цилиндрической части оправки, имеющей температуру

300 — 500 С, к носку оправки, который имеет температуру менее 50 С. о

Применение втулки из материала, коэффициент теплопроводности которого превосходит коэффициент теплопро водности носка и цилиндрической части меньше, чем в два раза, не обеспе55

3,5

3,3 ческого утолщения, разрыв стенки трубы чивает достаточной теплоизоляции, поэтому в процессе транспортировки оправки и зарядки носок оправки значио тельно разогревается (на 100 — 250 С) .

Повышенная температура носка оправки приводит к незначительному повышению сопротивленйя деформации металла технологического утолщения, и к "прошивке" технологического утолщения

5 1437121 6 (табл.2) . Длина носка оправки выбрана ее диаметра. Обоснование выбранного с учетом длины передней, непрогрева- диапазона длин носка оправки предемой части оправки, и равна 0,7- 1,5 ставлено в табл. 3, Таблица 3

Влияние длины передней части оправки на получение труб с мйнимально возможной толщиной стенки и на долю обрези трубы

Ии ни мал ьная

Доля об Примечареэи 7 ния

Длина передней части оправки (от ее диаметра) стенка, мм

"Прошивка" технологиО,б ческого утолщения

2,0

0,7

2,8

1,2

3,5

3,5

4,0

1,6

Значительная доля обреэи от общей массы трубы .

Пример 1. Заготовку из стали 60 диаметром 85 мм, длиной 195 мм

Нагревали в электрической печи до

1200 С, затем передавали на двухвалковой стан винтовой прокатки МИСиС

100Д, где осуществляли ее прошивку в гильзу с технологическим утолщением.

Заталкиватель прошивного стана выполнен с,осевым отверстием, через которое подавали охлаждающую воду на зад" ний торец заготовки, Полученная гильза имела диаметр 80 мм, толщину стенки 10 мм, длину 800 мм. Длина техно. логического утолщения на передней части гильзы составляла 0,7 диаметра оправки (ф 58,5 мм) или 41 мм. Утолщение.при прошивке получено при помощи специапьного устройства выходной стороны, предусматривающего вывод оправки из очага деформации перед окончанием прошивки.

Оправка состоит из цилиндрического тела диаметром 58,5 мм длиной

3500 мм, втулки с диаметром 58,5 мм и длиной 50 мм, носка оправки длиной

41 мм (0,7 диаметра оправки), профиль которой соответствовал профилю прошивной оправки и хвостовика диаметром

55 мм, длиной 70 мм.

Цилиндрическое тело оправки перед деформацией подогревали в индукторе до температуры 400 С, которую контролировали контактной термопарой, при этом температура носка оправки сосо р0 тавляла 40 С. Цилиндрическое тело оправки, носок и хвостовик изготовлены из стали У12, втулка из стали

12Х18Н9Т. Коэффициент теплопроводности стали У12 составляет 50 Вт M К

45 а коэффициент теплопроводности стали

12Х18Н9Т вЂ” 14,5 Вт M К . Таким образом обеспечивается теплоизоляция носка оправки от нагретого цилиндрического тела.

Проталкивание осуществляли на стане МИСиС 100П через четыре трехвалковые клети 3Н-330. Готовая труба имела наружный диаметр 67,5 мм, толщину стенки 4,5 мм, длину 3300 мм и утол5 щенную часть длиной 40 мм. После съема трубы с оправки обратным ходом траверсы стана отрезалось технологическое утолщение, масса которого составила 2Х от массы готовой трубы.

Составитель В.Шаймарданов

Техред Л.Сердюкова

Редактор Н.Горват

Корректор С,Шекмар

Заказ 5824/12

Тираж 4б7

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

7 14371

Таким образом, достигнуто значительное уменьшение доли обреэи (27) по сравнению со способом-прототипом (4X) .

Таким образом предложенный способ для производства тонкостенных горячекатанных труб (8 = 3,5 ... 4,0 мм) позволяет существенно уменьшить рас,ход металла. t0

Предложенный способ производства . труб и устройство для его осуществления позволяют увеличить коэффициент использования металла до 0,965 - 0,98, 15 повысить за счет этого производительность, расширить сортамент прокатываемых труб путем прокатки труб с толщиной стенки до 3,5 мм.

Формула изобретения

1. Способ производства труб, вклю" чающий поперечно-винтовую прошивку сплошной нагретой заготовки в гильзу с технологическим утолщением, последующую деформацию ее на оправке спро21 8 талкиванием через блок неприводных налковых калибров, съем трубы с оправ-- . ки и обрезку технологического утолщения, о т л и ч а ю щ и к с я тем, что, с целью увеличения производительности путем уменьшения обрези, в процессе промывки непрерывно охлаждают задний торец заготовки водой, а проталкивание осуществляют на предварительно нагретой оправке, передний конец которой на длине, составляющей

0,7 — 1,5 диаметра оправки, имеет о температуру менее 50 С, а остальная часть — 300 — 500 С.

2. Устройство для производства труб, содержащее цилиндрическую оправку с профилированным носком и хвос. товиком, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что оно снабжено втулкой иэ материала с коэффициентом теплопроводности не менее чем в два раза ниже коэффициента теплопроводности оправки и с наружным диаметром, равным диаметру оправки, установленной за носком, длина которого составляет 0,7 — 1,5 диаметра оправки.