Способ изготовления прямошовных сварных труб
Изобретение относится к прокатному производству, конкретнее к изготовлению сварных прямошовных труб. Способ включает формовку трубной заготовки в клетях с открытыми калибрами и редуцирование в клетях с закрытыми калибрами, сварку кромок трубной заготовки. Настройку вытяжки в закрытых калибрах осуществляют по соотношению: μ=1/(1-А·е-В·Р), где Р - средний периметр готовой трубы, мм; А - коэффициент, равный 0,00885-0,00933; В - коэффициент, равный 0,00139-0,00161. Снижение дефектообразования (в частности, гофрообразования и дефекта смещения кромок) при формовке трубы, упрощение настройки и контроля процессов формовки и сварки труб приводит к улучшению стабильности работы агрегата и увеличению выхода годного. 1 табл.
Изобретение относится к прокатному производству, конкретнее к изготовлению сварных прямошовных труб.
Известен способ изготовления прямошовных сварных труб на трубоэлектросварочных агрегатах, включающий формовку трубной заготовки в клетях с открытыми калибрами, последующую формовку в клетях с закрытыми калибрами и сварку кромок трубной заготовки [1].
Недостатком этого способа является возможность гофрообразования и смещения кромок при сварке. Основной причиной гофрообразования и смещения кромок при изготовлении сварных труб является наличие значительных, знакопеременных поперечных и продольных деформаций на свариваемых кромках полосы. При изготовлении трубы на трубоэлектросварочных агрегатах полоса последовательно проходит формовочные клети с открытыми и закрытыми калибрами, затем попадая в сварочную клеть. Особенности формирования замкнутого профиля трубы в закрытых калибрах приводят к возникновению значительных знакопеременных поперечных и продольных деформаций на кромках полосы, часто превышающих упругое пружинение этих кромок. Негативные факторы формовки обуславливают неравномерность поперечных и продольных деформаций по сечению трубной заготовки и, как следствие, образование гофров и смещение кромок, что отрицательно сказывается на последующем процессе высокочастотной сварки и качестве сварного соединения.
Известен способ формовки трубной, преимущественно овальной, заготовки, согласно которому для снижения поперечных и продольных деформаций заготовка в первых проходах формуется с обратной выпуклостью средней части заготовки в сторону сварного шва и выформовыванием радиуса боковых участков полосы [2]. При дальнейших проходах боковые участки заготовки удерживаются в недеформируемом состоянии, а изгибается только центральная часть полосы. Это позволяет на последних этапах формовки значительно уменьшить продольную деформацию кромок полосы, снизить упругое распруженение в зоне сварки. Однако данный способ не позволяет полностью выровнять продольные деформации по поперечному сечению трубной заготовки, по данным, приведенным в описании изобретения, продольные деформации составляют до 0,25% при формовке овальной трубы и еще значительнее при формовке круглых труб. Это значит, что обеспечить полностью бездефектный процесс формовки не удается.
Наиболее близким по своей технической сущности и достигаемым результатам к предлагаемому изобретению является способ, включающий формовку трубной заготовки в клетях с открытыми калибрами, редуцирование в клетях с закрытыми калибрами с целью выравнивания продольных деформаций и последующую сварку кромок [3 стр.82, 83] - прототип.
Недостатком известного способа является следующее. Для исключения гофрообразования и смещения кромок необходимо правильно выбрать режим редуцирования в закрытых калибрах с разрезной шайбой. В способе-прототипе для снижения продольных деформаций кромок полосы до величин, не превышающих упругих деформаций, используются методы математического моделирования. Хотя при описании способа признается важность взаимосвязи поперечной (и, следовательно, продольной) деформации с геометрическими параметрами трубы, но данная взаимосвязь не установлена.
Техническая задача, решаемая предлагаемым изобретением, состоит в снижении дефектообразования (в частности, гофрообразования и дефекта смещения кромок) при формовке трубы и увеличении выхода годного.
Для решения поставленной технической задачи в известном способе изготовления прямошовных сварных труб на трубоэлектросварочных агрегатах, включающем их формовку в клетях с открытыми калибрами, редуцирование в клетях с закрытыми калибрами и сварку кромок трубной заготовки, согласно предлагаемому изобретению настройку вытяжки в закрытых калибрах в формовочной группе клетей осуществляют по соотношению
где Р - средний периметр готовой трубы,
А - безразмерный коэффициент, лежащий в пределах 0,00885-0,00933,
В - безразмерный коэффициент, лежащий в пределах 0,00139-0,00161.
Сущность изобретения состоит в следующем. Процесс редуцирования (поперечного сжатия) трубной заготовки в закрытых калибрах с разрезной шайбой обеспечивает выравнивание продольных деформаций, возникающих вследствие поперечного сжатия трубной заготовки. Режим редуцирования задается продольной вытяжкой трубной заготовки в закрытых калибрах. При выполнении экспериментально установленного соотношения
выравнивание продольных деформаций не вызывает гофрообразования и смещения кромок в зоне сварки.
Меньшие значения коэффициентов А и В по сравнению с указанными в диапазонах характеризуют низкие значения вытяжки, недостаточные для полного выравнивания продольных деформаций по поперечному сечению трубной заготовки, что вызывает опасность возникновения гофров и смещения кромок в зоне сварки. Большие значения коэффициентов приводят к подрезанию кромок трубной заготовки боковыми плоскостями разрезной шайбы, искривлению геометрии и смещению кромок трубной заготовки и, как следствие, к неравномерности прогрева их при сварке, снижению прочности сварного шва и увеличению выхода брака.
Предложенная формула расчета рациональной величины вытяжки (μ) трубной заготовки оправдана с технологической точки зрения, т.к. именно величина вытяжки является технологически настраиваемым параметром на трубоэлектросварочных агрегатах (ТЭСА). Использование параметра вытяжки упрощает также настройку и контроль процессов формовки и сварки труб, что также приводит к уменьшению брака, улучшению стабильности работы агрегата и увеличению выхода годного.
Пример. Для производства электросварной прямошовной трубы ⊘45×2 мм из стали 3пс на ТЭСА 19-50 использовали заготовку 139 мм. Заготовку формовали в клетях с открытыми калибрами, редуцировали в клетях с закрытыми калибрами и затем осуществляли сварку кромок. Настройку вытяжки в закрытых калибрах осуществляли по соотношению
Средний периметр трубы составляет 135 мм, тогда вытяжка, рассчитанная по предлагаемому соотношению (1), составит
где 0.00909 и 0.0015 - средние значения коэффициентов А и В в приведенных диапазонах соответственно. Данное значение вытяжки является оптимальным с точки зрения снижения дефектов гофрообразования и смещения кромок.
По значению μ=1,0075 были настроены режимы производства труб на трубоэлектросварочном агрегате 19-50. Для трубы 45×2,0 мм данное значение вытяжки является оптимальным, выравнивающим продольные деформации по поперечному сечению трубной заготовки и обеспечивает значительное уменьшение образования гофров и смещение кромок при производстве данной трубы (выход годного составил 99,4%).
Варианты производства прямошовных труб с настройкой вытяжки в закрытых калибрах по соотношению (1) с различными коэффициентами А и В, а также выход годного представлены в таблице.
| Таблица Варианты реализации предложенного способа изготовления прямошовных сварных труб и выход годного при их производстве | |||||
| № варианта | А | В | μ | Размер трубы D×S, мм | Выход годного, % |
| 1 | 0,0080 | 0,00130 | 1,0079 | 30×2,0 | 91,1 |
| 2 | 0,00884 | 0,00138 | 1,0078 | 33,5×2,0 | 92,6 |
| 3 | 0,00885 | 0,00139 | 1,0077 | 38×2,0 | 98,6 |
| 4 | 0,0090 | 0,00145 | 1,0076 | 40×2,0 | 99,1 |
| 5 | 0,00909 | 0,0015 | 1,0075 | 45×2,0 | 99,4 |
| 6 | 0,0092 | 0,00155 | 1,0073 | 50×2,0 | 98,9 |
| 7 | 0,00933 | 0,00161 | 1,0074 | 51×2,0 | 98,5 |
| 8 | 0,00934 | 0,00934 | 1,0072 | 55×2,0 | 94,7 |
| 9 | 0,0094 | 0,0017 | 1,0071 | 57×2,0 | 92,3 |
| 10 (прототип) | Не регламентируется | Не регламентируется | Не регламентируется | 63,5×2,0 | 92,0 |
Из таблицы следует, что при реализации предложенного способа производства прямошовных сварных труб (варианты 3-7) выход годного существенно выше, чем при использовании запредельных значений коэффициентов А и В (варианты 1, 2, 8, 9), а также выше, чем при производстве труб в соответствии со способом-прототипом (вариант 10).
Таким образом, технико-экономические преимущества предложенного способа состоят в повышении выхода годного и позволят по сравнению с базовым вариантом (прототипом) повысить рентабельность производства на 15-20%.
Литературные источники
1. Коликов А.П., Романенко В.П., Самусев С.В. и др. Машины и агрегаты трубного производства. - М.: «МИСИС», 1998, 356 с.
2. А.с. №747559 СССР. Способ формовки трубной, преимущественно овальной, заготовки. В.В.Горбунов, П.И.Полухин, Г.И.Осинский и др. опубл. 15.07.80., бюл. №26
3. Рымов В.А., Полухин П.И., Потапов И.Н. Совершенствование производства сварных труб. М.: Металлургия, 1983, 312 с.
Способ изготовления прямошовных сварных труб на трубоэлектросварочных агрегатах, включающий формовку трубной заготовки в клетях с открытыми калибрами, редуцирование в клетях с закрытыми калибрами и сварку кромок трубной заготовки, отличающийся тем, что настройку вытяжки μ в закрытых калибрах осуществляют по соотношению:
где Р - средний периметр готовой трубы, мм;
А - коэффициент, равный 0,00885-0,00933;
В - коэффициент, равный 0,00139-0,00161.
