Способ изготовления сварных труб и агрегат для его осуществления

 

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при производстве труб малых и средних диаметров на непрерывных трубоэлектросварочных агрегатах. Цель изобретения увеличение производительности и повышение качества путем расширения диапазона регулирования тянущих усилий. Тянущее усилие обеспечивается за счет прижима полосы к гибочным валкам с регулируемым расчетным усилием. Агрегат для изготовления сварных труб, содержащий установку для стыковки рулонов в непрерывную полосу 3, гибочно-натяжное устройство 5 с гибочными роликами, тянущие клети 6 с приводными цилиндрическими валками, снабженные каждая прижимным 7 и двумя тянущими 8 валками (В). Диаметры прижимного В 7 и соседнего тянущего В 8 равны. В тянущего устройства выполнены диаметром , составляющим 5 - 10 диаметров гибочных роликов гибочно-натяжного устройства. Это позволяет обеспечить тянущие усилия, необходимые для ликвидации серповидности и уменьшения продольной разнотолщинности полосы. 2 с.и. 1 з.п.ф-лы, 2 ил. е

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)э В 21 С 37/08

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4654408/27 (22) 13.01.89 (46) 15.05,91. Бюл. %18 (71) Уральский научно-исследовательский институт трубной промышленности (72) Д.С,Фридман, Е.M,Õàëàìåç, Э.Ю.Шамраков, В.Б.Буксбаум, Г.И.Хаустов, Ю.П,Приходько, Ю,Н.Бобылев, .Е.Ì.Êðè÷åâñêèé и

А. Ю, Небогатое (53) 621.774.21 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1433521, кл. В 21 С 37/08. 1986. (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СВАРНЫХ

ТРУБ И АГРЕГАТ ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при производстве труб малых и средних диаметров на непрерывных трубоэлектросварочных агрегатах. Цель изобретения—

Изобретение относится к обработке материалов давлением и может быть использовано при производстве труб малых и средних диаметров на непрерывных трубозлектросварочных агрегатах, Цель.изобретения -увеличение производительности и повышение качества путем расширения диапазона регулирования тянущих усилий.

На фиг.1 показана схема агрегата для изготовления сварных труб; на фиг,2 — схема сил в клети тянущего устройства (ТУ).

Агрегат состоит из. раэматывателя 1, стыкосварочной установки 2, в которой отдельные рулоны стыкуются в непрерывную полосу 3, накопителя 4 полосы, гибочно-на„„5U„„1648585 А1 увеличение производительности и повышение качества путем расширения диапазона регулирования тянущих усилий. Тянущее усилие обеспечивается за счет прижима полосы к гибочным валкам с регулируемым расчетным усилием. Агрегат для изготовления сварных труб, содержащий установку для стыковки рулонов в непрерывную полосу 3, гибочно-натяжное устройство 5 с гибочными роликами, тянущие клети 6 с приводными цилиндрическими валками, снабженные каждая прижимным 7 и двумя тянущими 8 валками (В). Диаметры прижимного В 7 и соседнего тянущего В 8 равны. В тянущего устройства вы пол нен ы диаметром, составляющим 5 — 10 диаметров гибочных роликов гибочно-натяжного устройства, Это позволяет обеспечить тянущие усилия, необходимые для ликвидации серповидности и уменьшения продольной разнотолщинности полосы. 2 с.и. 1 з,п.ф-лы, 2 ил. тяжного устройства (ГНУ) 5, тянущего устройства (TY) 6 с прижимными 7 и тянущими (гибочными) 8 цилиндрическими валками, формовочных клетей 9. сварочного узла 10 и калибровочных клетей 11, Гибочные 8 и прижимные 7 валки ТУ. собраны в клети, содержащие один прижимной и два гибочных валка, установленных в одной вертикальной плоскости с размещением прижимного валка над гибочными.

Прижимной валок и соседний гибочный выполнены с равными диаметрами для исключения проскальзывания Дп=Д1.

Соотношение диаметра ТУ Ä,2 и диаметра роликов б ГНУ равно 5 — 10. Это соотношение обусловливается тем, что де1648585 формация изгиба полосы на гибочных роликах ГНУ должна быть достаточной для обеспечения вытяжки в ГНУ до 10ф>, Однако достижение такой вытяжки в ГНУ, обусловленной знакопеременным изгибом полосы в вертикальной плоскости, вызывает возникновение в полосе остаточных.напряжений и деформаций поперечного ее изгиба.

Для исправления этого поперечного изгиба в валках тянущего устройства создают дополнитЕльную вытяжку полосы. Для обеспечения исправления полосы в поперечном направлении достаточно на валках

8 создавать деформацию изгиба в продольном направлении, равную 1 — 1,5 . Эта деформация достигается при Dl,2/d=5 — 10.

Большие величины относятся к трубам больших размеров по диаметру и толщине стенки (предлагаемый способ и агрегат предназначены для производства-труб малых и средних диаметров). Дальнейшее увеличение деформации изгиба, т. е. уменьшение отношения 0,2/d, может привести к разрушению поперечного сварного шва в тянущем устройстве даже при разведении роликов ГНУ.

Уменьшение деформации изгиба в валках 8, т, е. увеличение 0,2/d>10, отрицательно сказывается на исправлении поперечного изгиба полосы, образующегося после деформации в ГНУ с большой вытяжкой, а также нецелесообразно по конструктивным соображениям (габариты, трудности изготовления узлов и станины тянущего устройства).

Способ осуществляют следующим образом.

Свернутые в рулон полосы разматыва. ют, сваривают встык на стыкосварочной установке в непрерывную полосу, которую направляют в ГНУ 5, В ГНУ 5.полосу подвергают знакопеременному пластическому изгибу в вертикальной плоскости, Через ГНУ

5 полосу протягивают TY 6.

TY 6 развивает тянущее усилие за счет

Эйлеровой силы трения при охвате полосой приводных валков, за счет сжатия полосы между валками, за счет переднего натяжения

Ti, развиваемого формовочным станом.

Результирующее тянущее усилие, включающее три указанные составляющие, обеспечивает необходимую деформацию полосы при протягивании ее через гибочно-натяжное устройство.

Для реализации требуемой величины деформации в ГНУ 5 тянущее устройство должно развить тянущее усилие Tl, определяемое по зависимости bil " +

Т,—,+ х (г В) + (1+m)(2+m) Х 2(п — 1)(1 — пз)+2 — m f, 5 1(1) где Ь, h, В и m — размеры (ширина и толщина) и константы механических свойств полосы;

R u n — радиус и число роликов гибочноl

10 натяжного устройства.

В качестве активного воздействия на величину Т в данном способе применяют усилие сжатия P полосы между валками тянущего устройства, которое определяют по

15 зависимости (xi

Р=(Тт — Т е )х х 1 (2)

20 г2 гк;

21g е

k=1 где а; — угол. охвата полосой валка i-го

Zf — коэффициент трения между полосой и валками

Zn — число валков ТУ с охватом их полосой.

Г1ри этом натяжение полосы перед формовкой T) устанавливают постоянным, а по величине расположенным в диапазоне

0 < Tl < Т,, Иэ тянущего устройства полоса поступает в формовочное устройство, где осуществляется ее гибка, а затем в сварочный и калибровочные узлы.

Пример. Из полосы размером 685х6 мм получают трубы размером 219х5,6 мм. Константы механических свойств полосы

40 m=0,07; В=45 кгlмм, 2

Рулоны штрипса поступают в разматыватель 1, затем на стыкосварочной машине

2 отдельные рулоны стыкуются в непрерывную полосу 3, которая после накопителя 4 поступает в гибочно-натяжное устройство 5, Устройство содержит девять роликов, три иэ которых диаметром 80 мм, остальные шесть270 мм. Через гибочно-натяжное устройство полоса протягивается тянущим устройством

6, содержащим два трехвалковых блока, каждый иэ которых содержит один прижимной. 7 и два тянущих валка, Диаметр прижимного и среднего тянущегО валков равен

500 мм, а тянущего валка, охватываемого полосой, 497,6 мм.

Отношение диаметров валков тянущего устройства и роликов гибочно-натяжного устройства

Π= 500 — 6,25.

d 80

1648585

40

55 деформация изгиба на валках тянущего устройства г= 6/500 100= 1,2 . Этой деформации достаточно для исправления поперечного изгиба полосы, возникающего после ее деформации в ГНУ, и достижения дополнительной вытяжки полосы в ГНУ, около 1%, Например, тянущее усилие формовочного устройства Тi-=5000 кг. Углы охвата тянущих валков тянущего устройства а1 =аз = =л, а2 =О 1,5л. Коэффи- циент трения между валками и полосой

f=0,1. По формулам (1) и (2) определяем Тт==- 44980 кг и P= 11438 кг. При этом коэффициент пластического натяжения составляет а= 0,36 (ггпу= 30 кг/мм ). Вытяжка полосы в

ГНУ составляет 7,5 :

Допустимое усилие сжатия полосы (Р)л, определяемое иэ условия пластической деформации (прокатки), равно (P )д = 0,577

f

2 f — V/Ah/8

Х (1 + — / — „— 39960 кг .

Следовательно,Р«(Р)д.

Устанавливаем усилие сжатия полосы, равное Р=11,5 т. Это усилие сжатия обеспечивает тянущее усилие около 45 т.

Пусть при отсутствии натяжения полосы перед формовочным устройством (Т1=-О) необходимое усилие сжатия для обеспечения того же тянущего усилия составляет

Р= 21065, что также значительно меньше максимально допустимой величины

Р=21,065 т <(Р)д=39,96 т.

Максимальное тянущее усилие, соответствующее усилию сжатия, равному (Р)д=

39,96т, составляет при Т1=0 T " " =85,3 т, при Т1=5 Т>" " =195,9 т.

Из тянущего устройства 6 полоса поступает в линию формовочного устройства 9, где производится ее формовка в трубную заготовку, а затем в сварочном узле 10 осу-. ществляется обжатие и сварка кромок трубной заготовки, которая калибруется в калибровочных клетях 11 в трубу 12, Величина вытяжки полосы, получаемой в ГНУ (7,5 ), позволяет исправлять как серповидность, так и продольную раэнотолщинность полосы.

Пусть тянущее усилие, необходимое для протягивания полосы размером 685х4 мм (при труб размером 219х4 мм) через ГНУ, определенное по формуле (1); составляет

T =19433 кг, (у= 0,24og. Вытяжка полосы, достигаемая в ГНУ, составляет 5, Усилие сжатия, необходимое для реализации этого тянущего усилия, определенное по формуле . (2), составляет при Т1=4000 кг Р= 1400 кг, 6

Ф при Т = 5000 кг, Р=- О, при Т1=0 P=9101 кг (Р)д=32423 кг.

В приведенном примере показаны воэможности предлагаемого способа по регулированию тянущего усилия в широком диапазоне. Так при Т1=0 только эа счет изменения усилия сжатия полосы в диапазоне (9 — 40,0) т тянущее усилие для полос разных размеров изменяется в диапазоне (19,4—

10 106)т,т.е, болеечемв5раз. Приэтомусилие сжатия значительно меньше допустимого (Р)л, следовательно, сжатие осуществляется в зоне упругой деформации.

Натяжение полосы перед формовочным устройством постоянно или отсутствует.

Максимальное тянущее усилие при

Р=-(P))л составляет при T1=.0 . Т," " =69,2 т. при Т1=5 Тг" " =89,8 т, Предлагаемый способ позволяет повысить тянущие способности тянущего устройства, обеспечить тянущее усилие, необходимое для ликвидации в ГНУ серповидности и уменьшения продольной разнотолщинности полосы, расширить диапазон регулирования тянущим усилием размеров и механических свойств полосы, обеспечить стабилизацию натяжения (или его отсутствие) полосы перед формовкой, в результате этого — повысить производительность агрегата и качество. труб, снизить расход металла на их изготовление.

Способ и агрегат для его осуществления могут быть реализованы при производстве труб малых и средних диаметров непрерывным методом.

Формула изобретения

1, Способ изготовления сварных труб, включающий сварку рулонов в непрерывную полосу, ее натяжение перед формовкой путем изгиба в вертикальной плоскости в валках гибочно-натяжного устройства и протягивания через него полосы тянущим устройством с S-образным охватом гибоч45 ных валков полосой, формовку полосы в трубную заготовку, сварку кромок и калибровку трубы, отличающийся тем, что, t gai

p=(T> — Т1 = )Х с целью увеличения производительности и повышения качества путем расширения диапазона регулирования тянущих усилий, регулирование тянущих усилий осуществляют путем прижима полосы к гибочным валкам тянущего устройства, используя для определений усилия прижима P следующую зависимость:

1648585 юг, У

Составитель Л,Ткаченко

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор А.Осауленко

Редактор И.Горная

Заказ 1481 Тираж 413 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Уж(ород. ул.Гагарина, 101

k =l

5 где Тт — тянущее усилие, необходимое для протягивания полосы через гибочно-натяжное устройство, ВЬй (2 R) (1+m)(2+m)

X{2(n — 1)(1 — m)+2 " — m}, Tl — усилие натяжения. перед формовкой 0 Tl Тт, 15

Ь, h, В и m — ширина, толщина и константы механических свойств полосы; а — угол охвата полосой i-го валка тянущего устройства;

1 — коэффициент трения между полосой и валками;

R и и — радиус и число роликов гибоч1 но-натяжного. устройства;

n — число валков тянущего устройства с

Охватом их полосой, 2. Агрегат для изготовления труб, содержащий последовательно установленные установку для стыковки рулонов в непрерывную полосу, гибочно-натяжное устройство, содержащее гибочные ролики, тянущее и формовочное устройства, а также сварочный и калибровочный узлы. о т л и ч а юшийся тем, что тянущее устройство снабжено прижимными валками, гибочные и прижимные валки тянущего устройства собраны в клети, содержащие один прижимной и два гибочных валка, установленные в одной вертикальной плоскости с размещением прижимного валка над гибочным, при этом прижимной валок и соседний гибочный валок выполнены с равными диаметрами, 3. Агрегат по п.2, о т л и ч а ю щ. и и с я тем, что валки тянущего устройства выполнены с диаметром, составляющим 5 — 10 диаметров гибочных роликов гибочно-натяжного устройства.