Способ изготовления труб на непрерывных трубосварочных агрегатах

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к производству сварных труб на непрерывных трубосварочных агрегатах. Способ включает сварку штрипсов в непрерывную полосу, ее деформацию с заданной степенью роликами гибочно-натяжного устройства знакопеременного пластического изгиба с натяжением, формовку полосы в трубную заготовку, сварку ее кромок и калибровку сваренной трубы. Ширина штрипса увеличена на некоторое значение (ΔВ). Путем изменения суммарной величины углов всех изгибов полосы регулируют вытяжку на максимально допустимом уровне (λмакс) в случаях, когда измеряемая толщина полосы больше или равна максимально допустимой толщине (hмин). С уменьшением вытяжки в случаях, когда измеряемая толщина полосы меньше hмин, до значений, при которых толщина станет равной

hмин или до равенства величины вытяжки единице. Значения hмин, ΔВ и λмакс регламентируются математическими зависимостями. Изобретение позволяет снизить расход металла, исключить возникновение участков труб с толщиной стенки ниже минимально допустимой и уменьшить простои трубосварочных агрегатов и отходы металла за счет снижения вероятности разрывов стыков. 1 з.п. ф-лы.

 

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к производству сварных труб на непрерывных трубосварочных агрегатах.

Известен способ изготовления труб на непрерывных трубосварочных агрегатах, включающий сварку встык концов штрипсов отдельных рулонов в непрерывную полосу, ее знакопеременный пластический изгиб с натяжением с заданной степенью деформации (с заданной вытяжкой) в неприводных роликах гибочно-натяжного устройства (ГНУ) с возможностью изменения суммарной величины углов всех изгибов полосы этими роликами, протягивание полосы через ГНУ тянущим устройством (ТУ), формовку трубной заготовки и сварку ее кромок (способ, раскрываемый а.с. СССР №1486204 "Трубоэлектросварочный агрегат").

Недостатками этого способа являются:

1. Снижение качества шва труб из-за чрезмерной величины заданной степени деформации («4-5%»), которая чрезмерно уменьшает ширину деформируемой полосы и уменьшает вследствие этого наружный периметр трубной заготовки перед сваркой ниже предельно допустимого значения;

2. Получение части участков труб с толщиной стенки ниже минимально допустимой;

3. Простои трубосварочных агрегатов и отходы металла из-за разрыва части стыков штрипсов.

Задачей заявляемого изобретения является обеспечение удовлетворительного качества шва труб, обеспечение толщины стенки труб не ниже минимально допустимой, снижение простоев трубосварочных агрегатов и снижение отходов металла.

Технический результат достигается за счет того, что в способе изготовления труб на непрерывных трубосварочных агрегатах, включающем сварку встык концов штрипсов отдельных рулонов в непрерывную полосу, деформацию этой полосы с заданной степенью путем ее знакопеременного пластического изгиба с натяжением неприводными роликами многороликового гибочно-натяжного устройства (ГНУ) с возможностью изменения суммарной величины углов всех изгибов полосы, протягивание через ГНУ полосы тянущим устройством (ТУ), формовку полосы в трубную заготовку, сварку ее кромок и калибровку сваренной трубы, согласно изобретению:

1. Увеличивается ширина штрипса на значение ΔВ, определяемое по формуле (2);

2. Измеряется толщина полосы на выходе из ГНУ;

3. Определяется величина вытяжки полосы в ГНУ, например, путем измерения скорости полосы на входе в него и на выходе и деления скорости полосы на выходе на скорость полосы на входе;

4. Определяется минимально допустимая толщина полосы на выходе из ГНУ hмин по формуле (1) и максимально допустимый уровень вытяжки полосы λмакс по формуле (3). В случаях, когда измеряемая толщина полосы больше или равна hмин, регулируется вытяжка полосы путем изменения суммарной величины углов всех ее изгибов на уровне λмакс. В случаях, когда измеряемая толщина полосы меньше hмин, уменьшается вытяжка полосы путем уменьшения суммарной величины углов всех ее изгибов до момента, когда эта измеряемая толщина станет равна hмин, или до момента, когда величина вытяжки полосы станет равна единице;

5. Определяется с помощью датчика тепла момент прохождения стыка концов штрипсов, имеющего температуру выше 40°С, через условную ось, расположенную перед ГНУ. С этого момента вытяжка полосы в ГНУ уменьшается до уровня λстык, который определяется опытным путем и при котором вероятность разрыва стыков несущественна, и она поддерживается на этом уровне до момента окончания пропуска стыка через ГНУ.

Формулы для определения hмин, ΔВ и λмакс:

где hмин - минимально допустимая толщина полосы на выходе из гибочно-натяжного устройства, при которой толщина стенки труб будет не ниже S мин, мм;

Sмин - минимально допустимая толщина стенки труб, мм;

δН - наибольшее отклонение толщины любой кромки штрипса в минус относительно толщины штрипса посередине его ширины в одном поперечном сечении, мм;

δh1 - погрешность устройства для измерения толщины полосы, мм;

δh2 - минимальное по периметру поперечного сечения трубы утолщение металла в процессе обжатия трубной заготовки в формовочных валках с закрытыми калибрами и обжатия сваренной трубы в калибровочных валках, мм;

Нмакс и Нмин - соответственно наибольшая и наименьшая толщины штрипса посередине его ширины, мм;

π - число Пи, равное 3,14;

λмакс - максимально допустимый уровень вытяжки полосы, превышение которого приводит к снижению качества шва;

k - коэффициент удлинения деформируемой полосы за счет уменьшения ее ширины;

В - ширина штрипса для изготовления труб без знакопеременного пластического изгиба полосы, мм;

ΔВ - добавка ширины штрипса, мм.

Предлагаемый способ осуществляется следующим образом:

1. Рулоны штрипсов шириной, равной В+ΔВ, разматываются в линии трубосварочного агрегата и концы штрипсов стыкуются в непрерывную полосу, которая задается в многороликовое ГНУ и протягивается через него ТУ;

2. В ГНУ непрерывная полоса подвергается знакопеременному пластическому изгибу с натяжением неприводными роликами;

3. Определяется величина вытяжки непрерывной полосы в ГНУ и измеряется толщина этой полосы на выходе из него;

4. Если измеряемая толщина полосы больше или равна hмин, то регулируется положение верхних роликов ГНУ по высоте и, соответственно, регулируется суммарная величина углов всех изгибов полосы таким образом, чтобы обеспечить постоянство заданной величины вытяжки полосы λмакс;

5. Если измеряемая толщина полосы меньше hмин, то поднимаются верхние ролики ГНУ и, соответственно, уменьшаются суммарная величина углов всех изгибов полосы и ее вытяжка до момента, когда эта толщина станет равна hмин, или до момента, когда величина вытяжки полосы станет равна единице;

6. Определяется момент подхода стыка концов штрипсов к ГНУ, с этого момента поднимаются его верхние ролики и уменьшается вытяжка полосы до момента, когда она станет равна λстык. С этого момента и до момента окончания пропуска стыка через ГНУ регулируется суммарная величина углов всех изгибов полосы таким образом, чтобы обеспечить постоянство вытяжки полосы на уровне λстык;

7. Непрерывная полоса, вытягиваемая ТУ из ГНУ, поступает в формовочный стан и формуется в трубную заготовку;

8. Трубная заготовка, формуемая из деформированной по описанным выше законам непрерывной полосы, имеет наружный периметр не ниже минимально допустимого, что обеспечивает удовлетворительное качество шва изготавливаемых труб;

9. Сваренная труба калибруется в калибровочно-профилировочном стане (с обеспечением круглого, квадратного, прямоугольного или иного профиля трубы).

В качестве примера приведены расчеты значений ΔВ, hмин и λмакс для случая реализации предлагаемого способа изготовления сварных труб наружным диаметром 159 мм с номинальной толщиной стенки 4,5 мм, для которых по ГОСТ 10705 Sмин=4,00 мм. Для штрипса с номинальной толщиной 4,3 мм поставки ОАО «Магнитогорский металлургический комбинат», используемого для изготовления этих труб, δH=0,09 мм, а Нмакс и Нмин равны соответственно 4,60 и 4,00 мм. Погрешность существующего на ОАО «Северский трубный завод» устройства измерения толщины полосы δh1=0,02 мм. При существующей технологии изготовления указанных труб минимальное утолщение металла δh2=0,02 мм. Испытание изготовления указанных труб по предлагаемому способу показало, что коэффициент к составил 0,1. При изготовлении этих труб без знакопеременного пластического изгиба полосы ширина штрипса В=495 мм. Испытание показало, что при изготовлении указанных труб с величиной вытяжки полосы λстык=1,005 не разрушился ни один из 114 стыков концов штрипсов, прошедших через гибочно-натяжное устройство.

Тогда:

hмин=4,00+0,09+0,02-0,02=4,09 мм;

ΔВ=(4,60-4,09)·π=1,6 мм, а В+ΔВ=495+1,6=496,6 мм;

λмакс=1+(4,60-4,00)·π:0,1:(495+1,6)=1,038.

То есть для рассматриваемого примера имеем следующие параметры, характеризующие предлагаемый способ: В+ΔВ=496,6 мм; hмин=4,09 мм; λмакс=1,038 и λстык=1,005.

При изготовлении труб из штрипса с шириной В без знакопеременного пластического изгиба полосы минимальное значение наружного периметра сформованной трубной заготовки Пмин1 определяется по формуле Пмин1=В+Нмин·π и для рассматриваемого размера труб Пмин1=495+4,00·π=507,57 мм.

При изготовлении труб по предлагаемому способу из штрипса с шириной В+ΔВ минимальное значение наружного периметра сформованной трубной заготовки Пмин2 определяется по формуле Пмин2мин +hмин·π, где Вмин =+ΔВ)·[1-(λмакс-1)·к], то есть для рассматриваемого примера Вмин=(495+1,6)·[1-(1,038-1)·0,1]=494,7 мм, а Пмин2=494,7+4,09·π=507,57 мм.

Таким образом Пмин2мин1, а это означает, что качество шва труб, изготовленных по предлагаемому способу, не снизится по сравнению с качеством шва труб, изготавливаемых из штрипса с шириной, равной В без его знакопеременного изгиба.

При изготовлении по предлагаемому способу труб указанного в примере размера (159×4,5 мм) около 75% участков непрерывной полосы на выходе из ГНУ будут иметь толщину более hмин (4,09 мм) и будут деформироваться с заданной вытяжкой λмакс=1,038. Около 15% участков непрерывной полосы на входе в ГНУ будут иметь толщину в интервале от 4,09 мм до 4,09-1,038=4,25 мм и будут деформироваться с вытяжкой в интервале от 1,000 до λмакс (1,038) и после этой деформации на выходе из ГНУ будут иметь толщину, равную hмин (4,09 мм). Около 6% участков непрерывной полосы на входе в ГНУ будут иметь толщину в интервале от 4,00 до 4,09 мм и деформироваться не будут. Около 4% участков непрерывной полосы, прилегающих к стыку, будут деформироваться с вытяжкой в интервале от λмакс (1,038) до λстык (1,005).

Таким образом, при предлагаемом способе изготовления труб для рассматриваемого примера, усредненная величина вытяжки непрерывной полосы составляет около 1,032, что обеспечивает увеличение общей длины изготавливаемых труб примерно на 3,2% и на столько же снижает расход металла на их производство. Также устраняется серповидность на большинстве участков (примерно на 94% участков) непрерывной полосы, вытяжка которых будет равна или более 1,005. Устранение серповидности полосы позволяет снизить количество труб с дефектом продольного шва «смещение кромок» и повысить (в рассматриваемом примере примерно на 0,3%) за счет этого выход годных труб и, соответственно, на столько же снизить расход металла на их производство. В общем реализация предлагаемого способа позволяет снизить расход металла на 3-4% (на 30-40 кг на 1 тонну труб).

Предлагаемый способ изготовления сварных труб позволяет снизить расход металла при обеспечении наружного периметра сформованной трубной заготовки на уровне не ниже минимально допустимого значения, то есть при обеспечении изготовления труб без снижения качества шва. Этот способ позволяет также обеспечить деформацию исходной полосы до толщины, исключающей возникновение участков труб с толщиной стенки ниже минимально допустимой величины, и снижение простоев трубосварочных агрегатов и отходов металла за счет снижения вероятности разрыва стыков.

1. Способ изготовления труб на непрерывных трубосварочных агрегатах, включающий сварку встык концов штрипсов отдельных рулонов в непрерывную полосу, деформацию этой полосы с заданной степенью путем ее знакопеременного пластического изгиба с натяжением неприводными роликами многороликового гибочно-натяжного устройства с возможностью изменения суммарной величины углов всех изгибов полосы, протягивание через это устройство полосы тянущим устройством, формовку полосы в трубную заготовку, сварку ее кромок и калибровку сваренной трубы, отличающийся тем, что используют штрипс, ширину которого увеличивают на ΔВ, измеряют толщину полосы на выходе из гибочно-натяжного устройства, определяют величину вытяжки полосы в упомянутом устройстве и путем изменения суммарной величины углов всех изгибов полосы регулируют вытяжку на максимально-допустимом уровне λмакс в случае, если измеряемая толщина полосы больше или равна hмин, или с уменьшением вытяжки в случае, если измеряемая толщина полосы меньше hмин, до значений, при которых толщина станет равной hмин, или до значения величины вытяжки, равного единице, при этом значения hмин, ΔВ и λмакс определяют по формулам:
hмин=Sмин+δН+δh1-δh2;
ΔВ=(Нмакс-hмин)·π;
λмакс=1+(Нмаксмин)·π:k:[B+ΔB],
где hмин - максимально-допустимая толщина полосы на выходе из гибочно-натяжного устройства, при которой толщина стенки труб будет не ниже Sмин, мм;
Sмин - минимально-допустимая толщина стенки труб, мм;
δН - наибольшее отклонение толщины любой кромки штрипса в минус относительно толщины штрипса по середине его ширины в одном поперечном сечении, мм;
δh1 - погрешность устройства для измерения толщины полосы, мм;
δh2 - минимальное по периметру поперечного сечения трубы утолщение металла в процессе обжатия трубной заготовки в формовочных валках с закрытыми калибрами и обжатия сваренной трубы в калибровочных валках, мм;
Нмакс и Нмин - соответственно наибольшая и наименьшая толщины штрипса по середине его ширины, мм;
π - число Пи, равное 3,14;
λмакс - максимально-допустимый уровень вытяжки полосы, превышение которого приводит к снижению качества шва;
k - коэффициент удлинения деформируемой полосы за счет уменьшения ее ширины;
В - ширина штрипса для изготовления труб без знакопеременного пластического изгиба полосы, мм;
ΔВ - добавка ширины штрипса, мм.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что определяют момент прохождения стыка концов штрипсов через условную ось, расположенную перед гибочно-натяжным устройством, уменьшают с этого момента вытяжку полосы в этом устройстве до значения, исключающего вероятность разрыва стыков, и регулируют величину вытяжки на этом уровне до момента окончания пропуска стыка через это устройство.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при изготовлении круглых сварных прямошовных труб различного назначения. .

Изобретение относится к обработке металлов давлением, а именно к производству электросварных труб, и может быть использовано для клетей с закрытыми калибрами трубоформовочных станов.
Изобретение относится к области изготовления труб из конструкционных среднеуглеродистых или низколегированных сталей, а именно к способу изготовления насосно-компрессорных труб (НКТ) и может найти применение в нефтяной и газовой промышленности.

Изобретение относится к трубосварочному производству, а точнее к производству труб большого диаметра из заготовок конечной длины. .

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к изготовлению сварных прямошовных труб, оболочек и профилей из металлической полосы. .

Печь // 2317336
Изобретение относится к металлургии, конкретно к печам, в которых с помощью теплоносителей, подаваемых в пространство печи, расплавляют порошкообразные рудные концентраты для получения жидкого металла, очищенного от примесей.

Изобретение относится к области производства прямошовных электросварных труб. .

Изобретение относится к прокатному производству, конкретнее к изготовлению сварных прямошовных труб. .

Изобретение относится к области обработки металлов давлением и может быть использовано при производстве сварных прямошовных труб. .

Изобретение относится к обработке металлов давлением, а именно к оборудованию для производства профильных труб. .

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к инструменту трубоформовочных станов

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в судостроении, энергетике, нефтяной и газовой промышленности для изготовления изогнутых трубопроводов

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к производству сварных труб на непрерывных трубосварочных агрегатах

Изобретение относится к трубосварочному производству, а точнее к формовочным клетям трубопрофильного стана

Изобретение относится к области обработки металла давлением, а точнее, к трубоэлектросварочному производству и может быть использовано как при проектировании новых, так и при модернизации работающих конструкций четырехвалковых клетей формовочных и профильно-калибровочных станов

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при изготовлении, в частности котельных труб, методом прессования с последующим редуцированием

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано, в частности, на непрерывных трубосварочных агрегатах

Изобретение относится к области обработки металлов давлением, в частности для профилирования материала

Изобретение относится к способам герметизации труб для защиты их внутренней поверхности от воздействия атмосферы печи при нагреве, штамповке и термообработке в процессе изготовления крутоизогнутых отводов труб из высоколегированной стали

Изобретение предназначено для получения круглых в значительной степени труб (104) со стыковым швом с узким стыком, или зазором, (111) из металлических листов. Металлический лист подают на трубоформовочный пресс (1), в котором он, лежа на нижнем штампе (6), с помощью поднимаемого и опускаемого верхнего штампа (9) под действием усилия гибки поэтапно формуется в трубу (4; 104) со стыковым швом. Уменьшение вероятности искажения формы трубы обеспечивается за счет того, что вначале формуют трубу со стыковым швом некруглой черновой формы (13), для чего по меньшей мере на одном этапе гибки, действующей на внутреннюю сторону металлического листа (3), соответственно, слева и справа относительно середины, заданной продольной осью верхнего штампа (9), погружающегося в поступательно формируемый металлический лист (3), осуществляется меньшая формовка по сравнению с другими этапами гибки и что после этого под действием соответствующего усилия (F) закрытия, целенаправленно действующего снаружи на некруглую черновую форму (13) соответственно на ранее менее отформованных участках (12а, 12b) по обе стороны от середины, отформовывается готовая труба (104) со стыковым швом. Устройство имеет соответствующее оборудование. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к производству сварных труб на непрерывных трубосварочных агрегатах

Наверх