Способ изготовления труб малого диаметра
Владельцы патента RU 2437733:
Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (МИНПРОМТОРГ РОССИИ) (RU)
Изобретение предназначено для повышения экономичности производства холоднодеформированных труб, преимущественно используемых в машиностроении. Способ изготовления труб малого диаметра с соотношением наружного диаметра трубы к толщине стенки 2,5÷5,0 включает холодную прокатку труб на станах ХПТ и последующее безоправочное волочение до требуемых размеров. Сокращение количества циклов волочения и уменьшение коэффициента расхода металла при производстве толстостенных холоднодеформированных труб малого диаметра обеспечивается за счет того, что волочение производят в роликовой волоке без оправки, при этом размер труб для волочения регламентирован математической зависимостью, учитывающей величину усадки трубы по диаметру и другие параметры. 1 табл.
Изобретение относится к обработке металлов давлением, а именно к трубопрокатному производству, и может быть использовано при производстве холоднодеформированных труб, преимущественно используемых в машиностроении.
Известен способ производства холоднодеформированных труб, включающий сочетание процессов холодной прокатки и волочения, с использованием валковых и роликовых станов холодной прокатки труб (соответственно ХПТ и ХПТР) и различных видов волочения - справочного и безоправочного, монолитного и роликового (Савин Г.А. Волочение труб. М.: Металлургия, 1993. - С.8, 117-120).
Недостатком данного способа при производстве труб малого диаметра является многоцикличность процесса, обусловленная тем, что размер внутреннего канала трубы на стадии прокатки ограничен из-за того, что применяемые оправки не способны выдерживать знакопеременные нагрузки при производстве труб внутренним диаметром 10 мм и менее.
Наиболее близким техническим решением, принятым за прототип, является способ изготовления труб малого диаметра, включающий прокатку труб на станах ХПТ и последующее многократное безоправочное монолитное волочение до получения требуемых размеров (Технология и оборудование трубного производства. / В.Я.Осадчий, А.С.Вавилин, В.Г.Зимовец, А.П.Коликов. - М.: Интерметинжиниринг, 2007. - С.448). Маршрут прокатки в рассматриваемом способе выбирают в соответствии с известной зависимостью (Савин Г.А. Волочение труб. М.: Металлургия, 1993. - С.116)
где S1, S0 - соответственно требуемая и исходная толщины стенки трубы, мм;
D1, D0 - соответственно требуемый и исходный диаметры трубы, мм.
Недостатком прототипа является необходимость в многократном повторении операций монолитного безоправочного волочения при производстве труб малого диаметра, что обуславливает высокий коэффициент расхода металла, большую длительность и стоимость производства в целом.
Техническая задача, решаемая изобретением, заключается в сокращении количества циклов волочения и уменьшении коэффициента расхода металла при производстве толстостенных холоднодеформированных труб малого диаметра.
Поставленная задача решается за счет того, что в способе изготовления труб малого диаметра, преимущественно с соотношением наружного диаметра трубы к толщине стенки 2,5÷5,0, включающем холодную прокатку труб на станах ХПТ и последующее волочение до требуемых размеров, согласно изобретению волочение труб осуществляют в роликовой волоке без оправки, при этом размер труб для волочения выбирают согласно следующей зависимости:
где S1, S0 - соответственно требуемая и исходная толщины стенки трубы, мм;
ΔD - величина усадки трубы по диаметру, мм;
D0 - исходный диаметр трубы, мм.
Роликовое волочение в отличие от монолитного характеризуется более интенсивным увеличением толщины стенки трубы при изменении степени редуцирования. Интенсивное утолщение стенки трубы в процессе роликового волочения обусловлено меньшим, по сравнению с монолитным волочением, коэффициентом трения. Ввиду того что в предлагаемом способе в качестве заготовки для волочения используют холоднокатаные трубы с меньшими диаметром и толщиной стенки, чем в известном способе, маршрут производства, рассчитанный по зависимости (2), включает меньшее число циклов волочения, что позволяет уменьшить коэффициент расхода металла, снизить длительность и стоимость всего производственного цикла.
Предлагаемый способ был опробован на экспериментальной двухроликовой установке. Процесс редуцирования исходных холоднокатаных труб-заготовок размерами 14,0×1,5 и 14,0×1,0 мм из стали 08Х14МФ осуществляли до наружных диаметров размерами соответственно 9,0 и 7,0 мм с шагом редуцирования по наружному диаметру 1 мм.
Для получения сравнительных данных параллельно проводили процесс волочения труб-заготовок из той же партии по аналогичному маршруту в соответствии с технологией, применяющейся в способе-прототипе с монолитным волочением.
В ходе исследования после каждого прохода волочения определяли величину утолщения стенки трубы и осуществляли замер шероховатости наружной и внутренней поверхностей труб. Полученные данные представлены в таблице.
| Таблица | ||||||
| Результаты опытного волочения труб | ||||||
| Способ волочения | Диаметр труб, мм | Степень редуцирования, % | Толщина стенки труб, мм | Шероховатость, мкм | ||
| 14,0×1,0 мм | 14,0×1,5 мм | наружная поверхность | внутренняя поверхность | |||
| Роликовое волочение | 13,00 | 7,14 | 1,03 | 1,55 | ||
| 12,00 | 14,28 | 1,14 | 1,70 | |||
| 11,00 | 21,43 | 1,26 | 1,85 | |||
| 10,00 | 28,57 | 1,43 | 2,05 | 0,71 | 2,15 | |
| 9,00 | 35,71 | 1,62 | 2,17 | |||
| 8,00 | 42,86 | 1,82 | - | |||
| 7,00 | 50,00 | 2,07 | - | |||
| Монолит ное волочение |
13,00 | 7,14 | 1,02 | 1,52 | ||
| 12,00 | 14,28 | 1,04 | 1,54 | |||
| 11,00 | 21,43 | 1,06 | 1,56 | 0,43 | 2,70 | |
| 10,00 | 28,57 | 1,09 | 1,58 | |||
| 9,00 | 35,71 | 1,11 | 1,60 | |||
| 8,00 | 42,86 | 1,13 | - | |||
| 7,00 | 50,00 | 1,15 | - |
Из представленных в таблице результатов следует, что при осуществлении монолитного волочения с изменением степени редуцирования толщина стенки трубы увеличивается незначительно. В случае роликового волочения с увеличением степени редуцирования толщина стенки растет согласно следующей зависимости:
где S1, S0 - соответственно требуемая и исходная толщины стенки трубы, мм;
ΔD - величина усадки трубы по диаметру, мм;
D0 - исходный диаметр трубы, мм.
Результаты проведенного исследования также свидетельствуют об улучшении состояния наружной поверхности труб в обоих способах волочения по сравнению с холоднокатаной трубой.
Предлагаемый способ изготовления труб позволяет использовать в качестве заготовки для роликового безоправочного волочения холоднокатаную трубу меньшего наружного диаметра, что позволит сократить число циклов операции волочения. Это обусловлено тем, что при использовании трубы с меньшей толщиной стенки и соответственно большим размером внутреннего канала при том же наружном диаметре условие соблюдения минимального размера оправки выполняется при меньшем наружном диаметре.
Таким образом, при изготовлении труб, например размером 7,0×1,8 мм по технологии, осуществляемой в способе-прототипе, с применением монолитного безоправочного волочения в качестве заготовки для волочения используют холоднокатаную трубу размером 14,0×1,7 мм. Для получения труб тех же размеров по предлагаемому способу с применением роликового волочения в качестве заготовки для волочения используют холоднокатаную трубу размером 12,0×1,0 мм, который выбирают согласно зависимости (2), что позволит исключить два цикла операции волочения, включающих в себя, в частности, забивку головок, нанесение технологической смазки, волочение труб, термическую обработку, правку, химическую обработку и тем самым снизить коэффициент расхода металла, сократить расходы по переделу и время производства труб.
Использование предлагаемого способа изготовления труб наиболее эффективно при производстве толстостенных холоднодеформированных труб малого диаметра, преимущественно с соотношением наружного диаметра трубы к толщине стенки 2,5÷5,0, и позволяет сократить количество циклов волочения и уменьшить коэффициент расхода металла.
Способ изготовления труб малого диаметра преимущественно с отношением наружного диаметра трубы к толщине стенки 2,5÷5,0, включающий холодную прокатку труб (ХПТ) на станах ХПТ и последующее безоправочное волочение до требуемых размеров, отличающийся тем, что волочение труб осуществляют в роликовой волоке без оправки, при этом размер труб для волочения устанавливают согласно следующей зависимости:
где S1, S0 - соответственно требуемая и исходная толщины стенки трубы, мм;
ΔD - величина усадки трубы по диаметру, мм;
D0 - исходный диаметр трубы, мм.
