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 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 последней, за время t₁ последовательно сводят на величину δ, время сведения валков определяют по формуле t₁=t/(n-1), где t - время выдачи заготовки конусного длинномерного полого металлического изделия за счет реверса валков редукционно-растяжного стана на входную сторону, сек; n - количество клетей редукционно-растяжного стана, шт. Длинномерные полые металлические изделия с входной стороны редукционно-растяжного стана поступают на шлеппер для охлаждения и передачи в отделку, включающую правку, удаление технологической обрези, контроль и приемку готовых изделий. Изобретение 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. 1 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.

Недостатками 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.

Недостатками 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.

Известны также способы 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, включающие 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 утолщением стенки по концам (Ф.А.Данилов, А.З.Глейберг, В.Г.Балакин. Горячая прокатка труб, Москва, 1962 г., с.183-206 и 292-305).

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

Наиболее близким техническим является 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 с последующей порезкой на мерные длины, прокатку в редукционно-растяжных станах до момента выхода переднего конца конусного длинномерного полого металлического изделия из последней клети редукционно-растяжного стана, остановку (торможение) клетей редукционно-растяжного стана, выдачу длинномерного полого металлического изделия из редукционно-растяжного стана за счет реверса валков на входную сторону, передачу на шлеппер, охлаждение и передачу в отделку, правку, удаление технологической обрези, контроль и приемку готовых конусных длинномерных полых металлических изделий, расчет расстояния от оси первой клети редукционно-растяжного стана до оси последующей клети с учетом длины технологической обрези участка основания изделия и длины технологической обрези участка вершины изделия, которое определяют по формуле

m=l/n,

где l - длина готового изделия, мм;

l=l_изд-l_нач-l_кон,

n - количество клетей редукционно-растяжного стана, шт.;

l_изд - длина конусного изделия после прокатки, мм;

l_нач - длина технологической обрези участка основания изделия, мм;

l_кон - длина технологической обрези участка вершины изделия, мм, а расчет количества клетей редукционно-растяжного стана в зависимости от длины и заданной конусности длинномерных полых металлических изделий по формуле

n=l+(Dmax-Dmin)/δ,

где Dmax - диаметр основания конусного длинномерного полого металлического изделия (диаметр заготовки), мм;

Dmin - диаметр вершины конусного длинномерного полого металлического изделия, мм;

δ - среднее обжатие по диаметру в рабочей клети редукционно-растяжного стана, мм;

l - первая клеть редукционно-растяжного стана, служащая для захвата трубной заготовки, с обжатием δ/2, определение высоты стороны шлеппера, по которой перемещается и вращается вершина конусного длинномерного полого металлического изделия по формуле

h=hi+(Dmax-Dmin)/2,

где hi - высота стороны шлеппера, по которой перемещается основание длинномерного полого изделия, мм (Заявка на предлагаемое изобретение В 21 В 25/00, 21/00 от 20.01.2004 г., Заявитель ОАО "ЧТПЗ").

Недостатком данного способа является то, что конусные длинномерные полые металлические изделия имеют ступенчатую форму по длине, количество ступенек равно n-1, а перепад по диаметру δ мм.

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

Поставленная цель 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, заготовку конусного длинномерного полого металлического изделия за счет реверса валков редукционно-растяжного стана выдают на входную сторону за время t, а валки каждой клети, кроме последней, за временя t₁ последовательно сводят на величину δ, время сведения валков каждой клети определяют по формуле

t₁=t/(n-1)

где t - время выдачи заготовки конусного длинномерного полого металлического изделия за счет реверса валков редукционно-растяжного стана на входную сторону, сек;

n - количество клетей редукционно-растяжного стана, шт.

Таким образом, заявляемый способ впервые в мировой практике обеспечит поточное производство качественных конусных длинномерных полых металлических изделий горячей прокаткой с заданными геометрическими параметрами с плавной конусностью 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, заготовку конусного длинномерного полого металлического изделия за счет реверса валков редукционно-растяжного стана выдают на входную сторону за время t, а валки каждой клети, кроме последней, за временя t₁ последовательно сводят на величину δ, время сведения валков каждой клети определяют по формуле

t₁=t/(n-1)

где t - время выдачи заготовки конусного длинномерного полого металлического изделия за счет реверса валков редукционно -растяжного стана на входную сторону, сек;

n - количество клетей редукционно-растяжного стана, шт.

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

Сравнение заявляемого 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 стане и получено конусное длинномерное полое металлическое изделие с параметрами 146×5,0 (больший диаметр изделия)×10500 (длина изделия)×108×5.5 мм (меньший диаметр изделия) мм. 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 геометрические размеры цилиндрических труб (трубных заготовок). Диаметр и толщина стенки трубных заготовок должны быть равны диаметру и толщине стенки большего диаметра конусного длинномерного полого металлического изделия. Длину трубных заготовок определяют по формуле

L=l_изд./μ_∑,

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

μ_∑ - суммарный коэффициент вытяжки при прокатке цилиндрической трубы в конусное полое длинномерное 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 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=l+(Dmax-Dmin)/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, валки каждой клети, кроме последней, за временя t₁ последовательно сводят на величину δ, а время сведения валков каждой клети определяют по формуле

t₁=t/(n-1).

Заготовку конусного длинномерного полого металлического изделия с входной стороны редукционно-растяжного стана лапами передают на шлеппер для охлаждения и передачи в отделку на правку, удаление технологической обрези, контроль и приемку готовых конусных длинномерных полых металлических изделий.

Данный способ впервые в мировой практике позволит осуществить промышленное производство качественных конусных длинномерных полых металлических изделий с заданными геометрическими параметрами на трубопрокатных установках с пилигримовыми и автоматическими станами, обеспечить потребность народного хозяйства страны и производить конкурентноспособную 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, отличающийся тем, что после входа конусного длинномерного полого изделия в калибр последней клети редукционно-растяжного стана валки всех клетей тормозят до полной остановки, заготовку конусного длинномерного полого металлического изделия за счет реверса валков редукционно-растяжного стана выдают на входную сторону за время t, a валки каждой клети, кроме последней, за время t₁ последовательно сводят на величину δ.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что время сведения валков определяют по формуле

t₁=t/(n-1),

где t - время выдачи заготовки конусного длинномерного полого металлического изделия за счет реверса валков редукционно-растяжного стана на входную сторону, с;

n - количество клетей редукционно-растяжного стана, шт.