Способ прокатки труб на редукционном стане и технологический инструмент для его осуществления

 

Изобретение относится к трубопрокатному производству и может быть использовано на редукционных станах. Цель изобретения - повышение производительности и уменьшение расхода металла. При редуцировании трубы в трехвалковых калибрах одновременно с осевым растяжением ее подвергают знакопеременным деформациям изгиба в черновых калибрах в вертикальной плоскости при направлении изгиба трубы вогнутостью в сторону горизонтального валка смещением оси калибра относительно стана на расчетную величину. Технологический инструмент для осуществления способа содержит ряд трехвалковых калибров. В каждом калибре, образованном ручьями трех валков, один валок 1 расположен горизонтально, а два других валка 2 и 3 наклонно. Каждый наклонный валок выполнен с ребордами неравного диаметра. Причем большие по диаметру реборды обращены к ребордам горизонтально расположенного валка. 3 ил, 2 табл.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (И) (др 4 В 21 В 17/14

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И (ЛНРЫТИЯМ

IlPH ГКНТ СССР

К АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4358082/23-02 (22) 04.01.88 (46) 23.11.89. Бюл. В 43 (71) Уральский научно-исследовательский институт трубной промышпенности (72) Е.M.Xàëàìåç, Д.С.Фридман, Ю.И.Блинов, А.В.Никитюк, И.Ф.Столетний, Э.Ю.Шамраков, Л.Н ° Кузнецов и А.Л.Осламенко (53) 621.774.72 (088.8) (56) Авторекое свидетельство СССР

М 757222, кл. В 21 В 17/14, 1978.

Гуляев Г.И. и др. Непрерывная безоправочная прокатка труб. — М.: Neталлургия, 1975, с.264.

Цель изобретения — повышение производительности и уменьшение расхода металла. При редуцировании трубы в трехвалковых калибрах одновременно с осевым растяжением ее подвергают знакопеременным деформациям изгиба в черновых калибрах в вертикальной плоскости при направлении изгиба трубы вогнутостью в сторону горизонтального валка смещением оси калибра относительно оси стана на расчетную величину. Технологический инструмент p„- я осуществления способа содержит ряд трехвалковых калибров. В каждом калибре, образованном ручьями трех валков, -один валок 1 расположен горизонтально, а два других валка 2 и 3 наклонно. Каждый наклонный валок выполнен с ребордами неравного диаметра. Причем больше по диаметру реборды обращены к ребордам горизонтально. расположенного валка. 2 с.п.ф-лы, 3 ил.,2 табл. (54) СПОСОБ ПРОКАТКИ ТРУБ НА РЕДУКЦИОННОИ СТАНЕ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТРУМЕНТ ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к трубопрокатному производству и может быть использовано на редукционных станах.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

1523201

Изобретение относится к трубопрокатному производству и может быть использовано при прокатке труб на непрерывных безоправочных станах.

Цель изобретения — повышение производительности и уменьшение расхода металла.

На фиг.1 схематически изображен технологический инструмент редукцион- 10 ного стана, на фиг.2 — трехвалковый калибр i-й клети; на фиг.3 — то же, (i-1)-й клети.

Предлагаемый способ. осуществляют на редукционном стане, на котором 15 установлены числа оборотов валков таким образом, чтобы их соотношение при заданных суммарном обжатии и исходных размерах заготовки обеспечивало общее натяжение, позволяющее по- 2О лучить необходимую величину стенки трубы без учета осевых деформаций, определяемых изгибом. При этом первые и последние калибры устанавливают по оси стана, а внутренние калибры так, 25 чтобы центры их быпи смещены относительно оси стана в сторону, противоположную валку, ось которого располагается горизонтально. Затем трубу-заготовку задают в валки,. где она нрокатывается, подвергаясь деформациям изгиба и натяжения одновременно.

Необходимые величины смещения центра калибра определяют из следующих соображений. Трубу рассматривают как балку переменного сечения, т.е. в каждом i-м промежутке между калибрами сечение определяется диаметром калибра и стенкой в предыдущем калибре.

В первом приближении принимают, что труба-балка под действием смещения (h;) i-ro калибра изгибается по дуге окружности радиусом R; причем окружности, по которым изгибаются два смежных участка балки-трубы, плавно сопрягаются (см. фиг. 1).

Из геометрических соотношений величину смещения, определенную как высоту сегмента, образованного окружностью радиуса R; и хордой, равной длине 1 межкалибрового промежутка, рассчитывают по формуле 1

/ R — R °

1 4

55 где радиус гиба трубы в i-м калибре

R; < 250d .

d — диаметр трубы, входящей т, в i-й калибр.

В процессе прокатки в промежутках между калибрами труба подвергается воздействию двух силовых факторов— растяжению и изгибу.

Одновременное воздействие натяжения и изгиба в противоположных направлениях блокирует деформации сжатия эа счет смещения нейтрального сечения и обеспечивает дополнительную вытяжку. Это означает, что обусловленные только напряжениями натяжения деформации будут значительно меньше, чем деформации от совместного воздействия натяжения и изгиба.

Для осуществления предлагаемого способа технологический инструмент содержит калибры, образованные ручьями трех валков, при этом реборды валка 1, ось которого расположена горизонтально, выполнены одинакового диаметра D, а у валков 2 и 3, оси которых расположены под углом к горизонту, реборды выполнены различного диаметра Р;, причем большие по диаметру реборды обращены к ребордам горизонтально расположенного валка.

Такое выполнение инструмента обеспечивает во время прокатки смещение калибра относительно оси стана при установке калибров (фиг.1). Труба захватывается валками первого калибра, центр которого не смещен, и движется по оси стана, затем она попадает во второй калибр и смещается вверх, так как его ось смещена в этом направлении. Затем труба в последующем калибре отклоняется вниз, из-за чего направление изгиба трубы меняется на обратное, так как валок, имеющий горизонтальную ось в трехвалковом стане, устанавливается попеременно верхним или нижним.

Таким образом, технологический инструмент обеспечивает энакопеременные изгибы трубы от калибра к калибру, что и требуется для осуществления предлагаемого способа безоправочной непрерывной прокатки.

Так как жесткость сечения прокатываемой трубы на изгиб от начала к концу стана уменьшается вследствие интенсивного уменьшения диаметра при почти неизменной стенке, то величина смещения калибра от начала стана к концу также уменьшается, а радиусы изгиба R, увеличиваются (фиг.1). Это

5 15 объясняется тем, что сечение меньшей жесткости йри наименыиих значениях воздействующих изгибающих моментов переходит в пластическое состояние.

Фактическая толщина стенки трубы на выходе из стана, соответствующая общему фактическому натяжению, определяется как

И к к ц н где SÄ вЂ” толщина стенки, получаемая на выходе стана работаюи щего с натяжением Z

ОбЦ рассчитанным без учета изгиба °

6 Sд — дополнительное от введения перегибов трубы утонение стенки.

Проверку эффекта появления дополнительной вытяжки от наложения изгибов трубы прн ее беэоправочной прокатке с натяжением провели на простейшей лабораторной установке. Эта установка представляла собой прокатную клеть, дуо, на валках которой нарезаны ручьи, образующие овальный калибр. Переднее и заднее натяжение создавалось грузами, закрепленными на канатах, которые через блоки соединялись с концами прокатываемой трубы. Смещение центра калибра h от оси

r. стана моделировалось смещением .осей блоков по вертикальной оси. Это смещение фиксировалось в виде угла между осью трубы, входящей (или выходящей) из блоков, и горизоятальной . осью, проходящей через центр калибра, образованного ручьями валков прокатной клети.

Медная холоднотянутая трубка размером 4,95х0,636 мм, имеющая предел текучести 5, равный 23,20 кг/мм 2. и предел прочности 56, равный

25,58 кг/мм, прокатывалась в калибре, имеющем высоту 4,38 мм и ширину

4,68 мм (средний диаметр калибра

4,52 мм), что соответствует обжатию (ш), равному 8,48Х. Натяжение создавалось постоянными грузами (набором калиброванных гирь) 47,5 и 52,5 кг, причем переднее и заднее натяжение для конкретного эксперимента создавалось одинаковыми грузами.

Осевая деформация фиксировалась замером штангенциркулем расстояний между нанесенными на наружной поверхности трубы рисками, а также измере23201 6 ниями поперечного сечения трубы до и после прокатки микрометром.

Результаты экспериментов представ5 лены в табл.1.

Из табл.1 видно, что осевая деформация трубы возрастает по мере роста натяжения и при наложении изгибов трубы в калибре. Так, осевая деформация при натяжении грузами 47,5 кг со смещением калибра относительно оси стана, что задавалось углом выхода переднего конца трубы из калибра, равным 17,0, и входом под углом

15,5О, больше, чем эта же деформация без смещения калибра, на величину

1,427.. Аналогичная картина наблюдается и при прокатке с натяжением, обеспечиваемым грузами весом 52,5 кг.

20 Осевая деформация трубы 5, прокатываемой с изгибом, больше, чем трубы 4, прокатываемой без изгиба, на 1,447..

Таким образом, проведенные лабораторные исследования показали нали25 чие дополнительной осевой вытяжки трубы при введении изгибов при безоправочной прокатке. В этих исследованиях использовались малые величины пластического натяжения Z (см.

ОбМ табл.1) и были получены относительно большие дополнительные деформации вытяжки. Экстраполируя полученные результаты на случай горячей безоправочной прокатки труб с пластическим натяжением 0,40-0 ° 75, определяют дополнительную осевую вытяжку от изгиба трубы в пределах одного калибра, равную 1,5-2,0Х.

Дополнительная вытяжка от изгибов трубы при прокатке с натяжением, которая реализуется в предлагаемом способе, позволяет повысить производительность трубопрокатного агрегата и снизить удельный расход ме45

В табл.2 представлены элементы вальцетабеля прокатки трубы размером

57х4,5 мм, построенного с использованием известной технологии и по предлагаемому способу.

Как видно иэ табл.2, производительность предлагаемого способа при прокатке трубы размером 57л4,5 мм выше на 7,77., чем у известного способа.

Это повышение производительности достигается возможностью прокатки более толстостенной трубы после непрерывного стана, более толстостенной гильзы и увеличением длины заготовки, кото1523201 рые определяются повышенной вытяжной где радиус гиба трубы в i-м калибре способностью редукционного стана. стана

Формула изобретения к в к 250, ° !

10 кв;

h -к — R

1 4

1. Способ прокатки труб на редукционном стане, включающий деформацию с уменьшением диаметра трубы в черновьм и чистовых трехвалковых калибрах с осевым растяжением трубы между кач либрами, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности и уменьшения расхода металла, трубу подвергают знакопеременной деформации изгиба в черновых калибрах в вертикальной плоскости при направлении изгиба трубы вогнутостью в сторону валка, расположенного гори-, зонтально, а величину смещения оси трубы h; относительно оси стана в сечении выхода из калибров устанавливают из соотношения

1 — расстояние между калибрами, мм;

d -, — диаметр трубы, входящей

1-1 в i-й калибру

- радиус горизонтального валка по вершине i-ro калибра, мм;

2. Технологический инструмент для прокатки труб на редукционном стане, содержащий последовательно расположенные калибры уменьшающегося по ходу прокатки диаметра, образованные ручьями трех валков, из которых один валок расположен горизонтально, а два других — наклонно, о т л и ч а— ю шийся тем, что каждый наклонйвй валок выполнен с ребордами неравного диаметра, причем большие по ди2> аметру реборды обращены к ребордам горизонтально расположенного валка. л в л о о в

1 М

l à

О Ц узы ji

Ф

Ol с«Ъ

Ф в

Ch сч

Р f

u o

ОЪ сГЪ

« о сгЪ в о сЗ\ ггЪ

Э в о

Ос сгЪ в о

4t с«с в сч

CO в сч

Ос гЪ в л гЪ сч в сгЪ сч в ф

« сгЪ сч гЪ сч

D в сгЪ сгЪ

«с сч сч сч сч сгс со в сч О сО в сч

l 3*a"

i hah

D в О

D в О

Cl I

Х Э g IC

QRa, D в ф сгЪ в со сч гсЪ

1 сгЪ гсЪ гЪ сгЪ

1 «в в « г г гч сч

О-т гЪЪ

1 о с1 съ х с!о о

D сСЪ

РЪ сч с«cl а ф сг Ф сс ж

О со

l l ф и

Ц е сс! !.с о 3

3 Й в CI аgcO

1523201 ъ оф- о

ClФCh О !

««в в ф в со о аП гЪ с Ъ с ъ г ъ ch сч сЧ йCO01ф в в «в в ф Л 1 Л r фиЪ-т гСсЪ О О О сО о в в в «в

ООООО о

« в гъ л оо оо

« л г оо-оЛ l фф с Ъ Оъ Ос сч сч сч сч

° «в ооооо

CCl Ф Ch иЪ Офф сч cv сч сч в ° в в

ООООО

Ос Ch гЪ сгЪ О О в в

ОггЪ гЪ ОО

О Офсс

CO iо во ол в в °

ОсгЪ О ОО гЪ гЪ гЪ иЪ

° в «в г г сч сч

О ГЪсСС

1 — сч съ -э ъ

Ю о сс

О О а а ф Ю фа« ! и м ф ссс o s

1523201 м

Составитель Л.Кондратов

Техред Л.Олийнык. Корректор Т.Палий

Редактор H.Tónèöà

Заказ б990/8 Тираж 459 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101