Способ производства конусных длинномерных полых металлических изделий горячей прокаткой

Изобретение относится к металлургическому производству, а именно к способу производства конусных длинномерных полых металлических изделий горячей прокаткой из цилиндрических труб-заготовок на трубопрокатных установках с пилигримовыми и автоматическими станами с уменьшением диаметра и увеличением толщины стенки от одного конца к другому. Способ производства конусных длинномерных полых металлических изделий горячей прокаткой включает нагрев заготовок до температуры пластичности, прошивку в станах косой прокатки, прокатку на установках с пилигримовыми или автоматическими станами, порезку на мерные длины, прокатку в редукционно-растяжных станах с трех- или четырехвалковыми клетями, после входа конусного длинномерного полого изделия в калибр последней клети редукционно-растяжного стана валки всех клетей тормозят до полной остановки за время t, а валки каждой клети, кроме первой, за данный период времени разводят на величину δ, время остановки (торможения) редукционно-растяжного стана определяют по формуле t=L₁/V_заг.μ₁=L_i/V_iμ_i, где L₁ - расстояние между осями первой и второй клетей, мм; V_заг - скорость заготовки, мм/сек; μ_i - вытяжка в первой клети; L_i - межосевые расстояния клетей редукционно-растяжного стана, мм; V_i - скорость движения заготовки конусного длинномерного полого изделия в i-ой клети, мм/сек; μ_i - вытяжка в i-ой клети редукционно-растяжного стана, которую определяют по формуле μ_i={(D_i-1-S_i-1)S_i-1}/{(D_i-S_i)S_i}, где D_i - диаметр конусного длинномерного полого изделия после i-ой клети, мм; S_i - толщина стенки конусного длинномерного полого изделия после i-ой клети, мм; D_i-1 - диаметр конусного длинномерного полого изделия после i-1 клети, мм; S_i-1 - толщина стенки конусного длинномерного полого изделия после i-1 клети, мм, величину развода валков каждой клети определяют по формуле δ_i=D_i-1-D_i, а межосевые расстояния клетей редукционно-растяжного стана переменные, значения которых определяют по формуле L_i=L₁μ₂μ₃... μ_i-1. Выдача длинномерных полых металлических изделий из клетей редукционно-растяжного стана на входную сторону осуществляется за счет реверса валков, которые затем поступают на шлеппер для охлаждения и передачи в отделку. В отделке конусные длинномерные полые металлические изделия проходят следующие операции: правку, удаление технологической обрези, контроль и приемку готовых изделий. Изобретение впервые в мировой практике позволит осуществить промышленное поточное производство качественных конусных длинномерных полых металлических изделий с необходимыми (заданными) геометрическими параметрами на трубопрокатных установках с пилигримовыми и автоматическими станами, имеющими в своем составе редукционно-растяжные станы, и обеспечить потребность народного хозяйства страны в данных изделиях и производить конкурентоспособную продукцию на экспорт. 3 з.п. ф-лы.

 

Изобретение относится к металлургическому производству, а именно к способу производства конусных длинномерных полых металлических изделий горячей прокаткой из цилиндрических труб-заготовок на трубопрокатных установках с пилигримовыми и автоматическими станами с уменьшением диаметра и увеличением толщины стенки от одного конца к другому.

Известен способ производства конусных длинномерных полых или сплошных железобетонных изделий (опор осветительных столбов, опор для натяжения и поддержания силовых кабелей трамвайно-троллейбусных линий), включающий изготовление каркаса из арматуры, заливку данного каркаса бетоном, сушку и транспортировку их к месту монтажа и установки.

Недостатком данного способа являются низкая производительность, трудоемкость изготовления, повышенный брак при транспортировке и выход из строя при дорожно-транспортных происшествиях с выводом из строя линий электропередач, трамвайно-троллейбусных силовых кабелей и причинением ущерба транспортным средствам и вреда здоровью водителям транспортных средств.

Известен также способ производства конусных длинномерных полых металлических изделий, включающий развальцовку и стыковую сварку ручным или автоматическим способом нескольких трубных изделий разного диаметра и толщины стенок.

Недостатком данного способа являются низкая производительность, трудоемкость изготовления из-за стыковки трубных изделий разного диаметра и толщины стенок, нагрева и развальцовки стыкуемых изделий, сварки их ручным или автоматическим способом в кондукторах с последующей правкой. Технологический процесс изготовления данных изделий не имеет поточности, а следовательно, имеет большой разброс геометрических размеров и качественных показателей. Такие изделия не имеют художественно-эстетического вида из-за отсутствия плавных переходов от основания к вершине.

Известен также способ производства длинномерных полых цилиндрических труб диаметром 168-500 мм, длиной до 40 метров на трубопрокатных установках с пилигримовыми станами и цилиндрических труб диаметром 168-325 мм, длиной 12-15 м на трубопрокатных установках с автоматическими станами, включающий нагрев заготовок до температуры пластичности, прошивку их в станах косой прокатки, прокатку на установках с пилигримовыми и автоматическими станами с последующей порезкой на мерные длины и прокатку в редукционно-растяжных станах в цилиндрические полые металлические изделия с утолщеним стенки по концам (Ф.А.Данилов, А.З.Глейберг, В.Г.Балакин. Горячая прокатка труб, Москва, 1962 г., с.183-206 и 280-305), являющийся наиболее близким способом.

Недостатки данного способа заключаются в том, что они не обеспечивают производство конусных длинномерных полых металлических изделий необходимой формы и геометрических размеров.

Задачей предложенного способа является промышленное поточное производство конусных длинномерных полых металлических изделий горячей прокаткой, имеющих эстетический вид и плавный конус по всей длине.

Технический результат достигается тем, что в известном способе производства конусных длинномерных полых металлических изделий горячей прокаткой, включающем нагрев заготовок до температуры пластичности, прошивку в станах косой прокатки, прокатку на установках с пилигримовыми или автоматическими станами, порезку на мерные длины, прокатку в редукционно-растяжных станах с трех- или четырехвалковыми клетями до момента выхода переднего конца конусного длинномерного полого изделия из последней клети редукционно-растяжного стана, торможение всех клетей редукционно-растяжного стана, выдачу заготовки конусного длинномерного полого изделия за счет реверса на входную сторону редукционно-растяжного стана, передачу на шлеппер, охлаждение и передачу в отделку, правку, удаление технологической обрези, контроль и приемку готовых конусных длинномерных полых металлических изделий, после входа конусного длинномерного полого изделия в калибр последней клети редукционно-растяжного стана валки всех клетей тормозят до полной остановки за время t, а валки каждой клети, кроме первой, за данный период времени разводят на величину δ, мм, время остановки (торможения) редукционно-растяжного стана определяют по формуле

t=L₁/V_заг.μ₁=L_i/V_iμ_i,

где L₁ - расстояние между осями первой и второй клетей, мм;

V_заг - скорость заготовки, мм/сек;

μ₁ - вытяжка в первой клети;

L_i - межосевые расстояния клетей редукционно-растяжного стана, мм;

V_i - скорость движения заготовки конусного длинномерного полого изделия в i-ой клети, мм/сек;

μ_i - вытяжка в i-ой клети редукционно-растяжного стана, которую определяют по формуле

μ_i={(D_i-1-S_i-1)S_i-1}/{(D_i-S_i)S_i},

где D_i - диаметр конусного длинномерного полого изделия после i-ой клети, мм;

S_i - толщина стенки конусного длинномерного полого изделия после i-ой клети, мм;

D_i-1 - диаметр конусного длинномерного полого изделия после i-1 клети, мм;

S_i-1 - толщина стенки конусного длинномерного полого изделия после, i-1 клети, мм, величину развода валков каждой клети определяют по формуле

δ_i=D_i-1-D_i,

а межосевые расстояния клетей редукционно-растяжного стана переменные, значения которых определяют по формуле

L_i=L₁μ₂μ₃... μ_i-1.

Таким образом, заявляемый способ впервые в мировой практике обеспечит поточное производство качественных конусных длинномерных полых металлических изделий горячей прокаткой с необходимыми (заданными) геометрическими параметрами, с плавной конусность по всей длине изделия.

Сопоставительный анализ заявляемого решения с прототипом показывает, что заявляемый способ производства конусных длинномерных полых металлических изделий горячей прокаткой отличается от известного тем, что после входа конусного длинномерного полого изделия в калибр последней клети редукционно-растяжного стана валки всех клетей тормозят до полной остановки за время t, а валки каждой клети, кроме первой, за данный период времени разводят на величину δ, время остановки (торможения) редукционно-растяжного стана определяют по формуле

t=L₁/V_заг.μ₁=L_i/V_iμ_i,

где L₁ - расстояние между осями первой и второй клетей, мм;

V_заг - скорость заготовки, мм/сек;

μ₁ - вытяжка в первой клети;

L_i - межосевые расстояния клетей редукционно-растяжного стана, мм;

V_i - скорость движения заготовки конусного длинномерного полого изделия в i-ой клети, мм/сек;

μ_i - вытяжка в i-ой клети редукционно-растяжного стана, которую определяют по формуле

μ_i={(D_i-1-S_i-1)S_i-1}/{(D_i-S_i)S_i},

где D_i - диаметр конусного длинномерного полого изделия после i-ой клети, мм;

S_i - толщина стенки конусного длинномерного полого изделия после i-ой клети, мм;

D_i-1 - диаметр конусного длинномерного полого изделия после i-1 клети, мм;

S_i-1 - толщина стенки конусного длинномерного полого изделия после i-1 клети, мм, величину развода валков каждой клети определяют по формуле

δ_i=D_i-1-D_i,

а межосевые расстояния клетей редукционно-растяжного стана устанавливают переменными, значения которых определяют по формуле

L_i=L₁μ₂μ₃... μ_i-1.

Таким образом, заявляемый способ соответствует критерию изобретения "новизна".

Сравнение заявляемого решения (способа) не только с прототипом, но и с другими техническими решениями в данной области техники, не позволило выявить в них признаки, отличающие заявляемое решение от прототипа, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию "существенные отличия".

Так как аналогичного способа и оборудования в мировой практике не существует, то пример конкретного выполнения в данный период времени привести не представляется возможным. На ТПА 140 с автоматическим станом при прокатке труб размером 108×5 мм из заготовки диаметром 140 мм на 3-валковом обкатном стане была получена трубная заготовка размером 146×5 мм, которая заторможена в 12-клетевом калибровочном стане и получено конусное длинномерное полое металлическое изделие с параметрами: 146×5(основание)×10500 (длина изделия)×108×5.5 мм (вершина изделия). Конусное длинномерное полое металлическое изделие по длине имеет 11 ужимов (перепадов) по диаметру с разницей 3,36 мм. Это говорит о том, что данный способ на новых установках горячей прокатки (специально спроектированных и смонтированных) с доработкой системы автоматизации работы редукционно-растяжных станов в соответствии с формулой изобретения гарантирует получение качественных конусных длинномерных полых металлических изделий горячей прокаткой с заданными геометрическими параметрами и плавно изменяющейся конусностью.

Зная геометрические размеры готового конусного длинномерного полого металлического изделия, рассчитывают (определяют) геометрические размеры цилиндрических труб (трубных заготовок). Диаметр и толщина стенки трубных заготовок должны быть равны диаметру и толщине стенки основания конусного длинномерного полого металлического изделия. Длину трубных заготовок определяют по формуле

L=l_изд./μ_Σ,

где l_изд. - длина конусного изделия после прокатки, мм;

μ_Σ - суммарный коэффициент вытяжки при прокатке цилиндрической трубы в конусное полое изделие в редукционно-растяжном стане.

Прокатанные на трубопрокатных установках с пилигримовыми станами трубы пилой горячей резки разрезаются на мерные длины, а на трубопрокатных установках с автоматическими станами трубы катаются мерной длины из заготовок мерной длины. Мерные трубные заготовки в зависимости от геометрических размеров длинномерных полых металлических изделий после пилигримового или автоматического станов подаются на редукционно-растяжные станы с трех- или четырехвалковыми клетями. Диаметр первой клети редукционно-растяжного стана равен диаметру трубной заготовки. Количество клетей редукционно-растяжного стана выбирают в зависимости от заданной конусности и длины длинномерных полых металлических изделий и определяют по формуле

n=1+(D_max-D_min)/δ.

Таким образом, трубные заготовки прокатывают в редукционно-растяжном стане в конусные длинномерные полые металлические изделия до момента входа конусного длинномерного полого металлического изделия в калибр последней клети редукционно-растяжного стана. После входа переднего конца конусного длинномерного полого металлического изделия в последнюю клеть редукционно-растяжного стана валки всех клетей тормозят до полной остановки за время t, а валки каждой клети, кроме первой, за данный период времени разводят на величину δ. Межосевые расстояния клетей редукционно-растяжного стана устанавливают переменными, значения которых определяют из выражения

L_i=L₁μ₂μ₃... μ_i-1.

Заготовку конусного длинномерного полого металлического изделия за счет реверса валков редукционно-растяжного стана выдают на входную сторону редукционно-растяжного стана, а затем лапами передают на шлеппер для охлаждения и передачи в отделку на правку, удаление технологической обрези, контроль и приемку готовых конусных длинномерных полых металлических изделий. Для равномерного вращения и снижения кривизны при охлаждении длинномерных полых металлических изделий одну из сторон шлеппера выполняют выше второй на величину

h=h₁+(D_max-D_min)/2,

где h₁ - высота стороны шлеппера, по которой перемещается основание длинномерного полого изделия, мм.

Данный способ впервые в мировой практике позволит осуществить промышленное производство качественных конусных длинномерных полых металлических изделий с необходимыми (заданными) геометрическими параметрами на трубопрокатных установках с пилигримовыми и автоматическими станами, обеспечить потребность народного хозяйства страны и производить конкурентоспособную продукцию на экспорт.

1. Способ производства конусных длинномерных полых металлических изделий горячей прокаткой, включающий нагрев заготовок до температуры пластичности, прошивку в станах косой прокатки, прокатку на установках с пилигримовыми или автоматическими станами, порезку на мерные длины, прокатку в редукционно-растяжных станах с трех- или четырех-валковыми клетями до момента выхода переднего конца конусного длинномерного полого изделия из последней клети редукционно-растяжного стана, торможение всех клетей редукционно-растяжного стана, выдачу заготовки конусного длинномерного полого изделия за счет реверса на входную сторону редукционно-растяжного стана, передачу на шлеппер, охлаждение и передачу в отделку, правку, удаление технологической обрези, контроль и приемку готовых конусных длинномерных полых металлических изделий и после входа конусного длинномерного полого изделия в калибр последней клети редукционно-растяжного стана валки всех клетей тормозят до полной остановки за время t, а валки каждой клети, кроме первой, за данный период времени разводят на величину δ, мм.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что время остановки (торможения) редукционно-растяжного стана определяют по формуле

t=L₁/V_заг.μ₁=L_i/V_iμ_i,

где L₁ - расстояние между осями первой и второй клетей, мм;

V_заг - скорость заготовки, мм/с;

μ₁ - вытяжка в первой клети;

L_i - межосевые расстояния клетей редукционно-растяжного стана, мм;

V_i - скорость движения заготовки конусного длинномерного полого изделия в i-й клети, мм/с;

μ_i - вытяжка в i-й клети редукционно-растяжного стана, которую определяют по формуле

μ_i={(D_i-1-S_i-1)S_i-11}/{(D_i-S_i)S_i},

где D_i - диаметр конусного длинномерного полого изделия после i-й клети, мм;

S_i - толщина стенки конусного длинномерного полого изделия после i-й клети, мм;

D_i-1 - диаметр конусного длинномерного полого изделия после (i-1)-й клети, мм;

S_i-1 - толщина стенки конусного длинномерного полого изделия после (i-1)-й клети, мм.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что величину развода валков каждой клети определяют по формуле δ_i=D_i-1-D_i

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что межосевые расстояния клетей редукционно-растяжного стана переменные, значения которых определяют по формуле L_i=L₁μ₂μ₃... μ_i-1.