Способ продольной прокатки труб на оправке


 


Владельцы патента RU 2438808:

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" (RU)

Изобретение предназначено для повышения качества изделий при максимальной вытяжке в процессе непрерывной прокатки труб. Способ продольной прокатки труб на оправке включает задачу оправки в нагретую гильзу, подачу их совместно в калибр, образованный валками, последовательное деформирование в нескольких расположенных друг за другом калибрах с увеличением скорости перемещения трубы относительно оправки. Получение труб высокой точности по геометрическим размерам с качественной поверхностью обеспечивается за счет того, что угол захвата в холостых валках не превышает 2/3 угла трения в приводных валках, при этом площадь контакта гильзы с холостыми валками составляет 20-45% площади контакта гильзы с приводными валками в первом калибре с увеличением в последующих калибрах не более чем до 90%. Коэффициент трения на контакте металла с холостыми валками ниже его значения на контакте с приводными валками не менее чем на 10%. 1 з.п. ф-лы.

 

Изобретение относится к области обработки металлов давлением и касается производства труб посредством горячей прокатки.

Известен способ редуцирования труб, включающий прокатку трубы в калибрах, образованных симметрично расположенными двумя приводными и двумя холостыми валками, при этом приводные валки обеспечивают угол охвата трубы 120-150°, реализуемый в четырехвалковом калибре клети редукционного стана [1]. Недостатком этого способа является невозможность обжатия трубы по стенке ввиду утолщения ее при редуцировании.

Наиболее близким по технической сущности к заявленному техническому решению является способ прокатки бесшовных труб на оправке, реализуемый в непрерывном стане [2], включающий задачу оправки в предварительно прошитую гильзу и совместную подачу гильзы с оправкой в очаг деформации, образованный валками, прокатку гильзы на оправке последовательно в приводной двухвалковой клети, одной или двух четырехвалковых клетях с двумя приводными и двумя холостыми валками и чистовой приводной двухвалковой клети, валки которой установлены перпендикулярно приводным валкам четырехвалковой клети.

Недостатками этого способа являются ограничение величины коэффициента вытяжки, обусловленное заявленной последовательностью калибров.

Прокатка в двухвалковом калибре сопровождается ярко выраженной неравномерностью деформации, величина которой постепенно возрастает и достигает максимального значения в плоскости выхода металла из валков, средние слои металла деформируются больше, а контактные - меньше величины равномерной деформации всего сечения. При четырехвалковой прокатке наблюдается обратная картина. В результате такого сочетания между слоями металла возникают значительные растягивающие напряжения, которые приводят к нарушению сплошности металла и образованию дефектов. Кроме того, из-за разной тянущей способности двух- и четырехвалковых калибров возможны образование гранености периметра при повышенных обжатиях, а также высокая вероятность смятия стенки при прокатке тонкостенных труб. Причиной этого является повышенная величина уширения при прокатке в двухвалковом калибре, помимо этого при переходе металла из двухвалкового калибра в четырехвалковый наблюдается повышенное обжатие металла приводными валками, обжимающими участки выпусков двухвалкового калибра, при ограничении величины уширения. Это резко повышает неравномерность деформации и одновременно затрудняет течение металла в осевом направлении за счет роста зоны отставания, металл начинает затекать в зазоры между валками. При переходе из четырехвалкового калибра в двухвалковый наблюдается повышенное скольжение металла по ширине калибра из-за большого перепада величины окружной скорости валка, что может привести к образованию наружных плен.

Задачей изобретения является получение высококачественных труб при максимальной вытяжке.

Поставленная задача достигается тем, что в способе продольной прокатки труб на оправке, включающем размещение оправки в нагретой гильзе, последовательное деформирование гильзы с увеличением скорости ее перемещения относительно оправки в нескольких расположенных друг за другом калибрах, каждый из которых образован симметрично размещенными двумя приводными и двумя холостыми валками, с первичным захватом металла приводными валками, согласно изобретению угол захвата в холостых валках не превышает 2/3 угла трения в приводных валках, при этом площадь контакта гильзы с холостыми валками составляет 20-45% площади контакта гильзы с приводными валками в первом калибре с увеличением в последующих калибрах не более чем до 90%. Прокатку можно осуществлять таким образом, чтобы коэффициент трения в зоне контакта гильзы с холостыми валками был не менее чем на 10% ниже его значения в зоне контакта гильзы с приводными валками.

Заявляемая совокупность признаков обеспечивает возможность повышения качества труб, в том числе тонкостенных, за счет осуществления последовательного деформирования трубы в четырехвалковых калибрах, образованных симметрично расположенными двумя приводными и двумя холостыми валками так, что угол захвата в холостых валках составляет менее 2/3 от угла трения на приводных валках, а площадь контакта металла с холостыми валками в первой клети составляет 20-45% от площади контакта с приводными валками и далее увеличивается не более чем до 90%.

Заявленные параметры обеспечивают устойчивый захват металла как приводными, так и холостыми валками, т.к. угол захвата металла холостыми валками заведомо меньше угла трения, обеспечивающего захват металла при прокатке в приводных валках, равномерное обжатие по толщине стенки при минимальном различии в величине окружной скорости валка и скорости металла по ширине калибра, что обусловливает уменьшение скольжения и эффективное заполнение металлом калибра в процессе прокатки при устойчивом положении заготовки в очаге деформации. Для облегчения отставания металла от поверхности оправки на ее поверхность наносят смазку.

Изменение калибровки приводных валков, а также материала валков и прокатываемого материала обусловливает изменение величины угла захвата металла приводными валками, т.е. максимальной величины центрального угла на валке от точки захвата до линии центров валков. Исходя из этого значения, определяется угол захвата металла холостыми валками, он принимается меньше 2/3 от установленного для приводных валков значения угла трения, что гарантирует устойчивый захват металла. Увеличение угла захвата в холостых валках свыше 2/3 от угла трения на приводных валках приводит к нарушению условий захвата.

Прокатку можно осуществлять при значении коэффициента трения на контакте металла с холостыми валками ниже его значения на контакте с приводными валками не менее чем на 10%, что в сочетании с другими вышеуказанными параметрами дополнительно способствует снижению реактивных сил трения в очаге деформации и стабилизирует заполнение металлом очага деформации. Разность в площадях контакта металла с валками также обеспечивает надежное заполнение металлом калибра и исключает образование складок на трубе.

В результате оптимального подбора соотношения геометрических размеров холостых валков с размерами приводных валков снижается неравномерность деформации и достигается естественное течение металла при минимальном скольжении, что гарантирует стабильное протекание процесса прокатки в том числе тонкостенных труб. Если величина площади контакта металла с холостыми валками в первом калибре составит менее 20% от площади контакта его с приводными валками, условия прокатки приближаются к условиям прокатки в двухвалковом калибре со значительным перепадом окружных скоростей валков по ширине калибра. Увеличение площади контакта металла с холостыми валками в первом калибре более чем 45% от площади их контакта с приводными валками обусловливает ухудшение условий захвата и уменьшает значение коэффициента вытяжки. В последующих калибрах деформацию осуществляют с увеличением этого значения максимально не более чем до 90%. Увеличение площади контакта металла с холостыми валками способствует снижению скольжения металла относительно валков и повышению качества поверхности, однако при превышении значения 90% относительно площади контакта с приводными валками возможно нарушение процесса прокатки и торможение заготовки в валках.

Способ осуществляется следующим образом.

Нагретая гильза надевается на оправку и совместно с ней задается в приводные рабочие валки, где обжимается ими за счет взаимного сближения контактных поверхностей валков. Прокатку осуществляют на оправке. При обжатии гильзы валками металл заполняет калибр в соответствии с заданной величиной обжатия и при заданном значении угла захвата вступает в контакт с холостыми валками, которые под действием сил трения со стороны металла вращаются в направлении движения металла с окружной скоростью, величина которой определяется линейной скоростью движения металла. При этом площадь контакта металла с холостыми валками составляет 20-45% от площади его контакта с приводными валками в первом калибре с увеличением в последующих калибрах не более чем до 90%.

Прокатку осуществляют при значении коэффициента трения на контакте металла с холостыми валками ниже его значения на контакте с приводными валками не менее чем на 10%

Пример осуществления способа.

Способ прокатки осуществляли в лабораторных условиях. Трубу диаметром 80 мм с толщиной стенки 8 мм длиной 1100 мм нагревали в камерной электрической печи до температуры 1140°С. Затем надевали на оправку диаметром 60 мм и совместно с ней задавали в первый калибр с приводными и холостыми валками. Идеальный диаметр рабочих валков составлял 450 мм, идеальный диаметр холостых валков - 400 мм, ширина приводного валка равнялась 64 мм, ширина холостого - 37 мм. При обжатии гильзы валками металл заполняет калибр в соответствии с заданной величиной обжатия, которая составляла в приводных валках 6 мм по диаметру (относительное обжатие по диаметру 7,5%), обжатие по стенке 1 мм (12,5%). Для предотвращении затекания металла в зазоры между валками обжатие по диаметру в холостых валках принимали равным 2 мм. При таких параметрах прокатки угол захвата в приводных валках составил 10,2°, при угле трения 15°, угол захвата в холостых валках согласно способу должен быть меньше 2/3 от угла трения и составил 6,5°, при этом площадь контакта металла с приводным валком равнялась 1062 мм2, а площадь контакта металла с холостым валком - 332,2 мм2, таким образом площадь контакта с холостым валком составила 31,8% от площади контакта металла с приводным валком.

В последующих двух калибрах обжатие трубы по диаметру составляет соответственно 3 мм и 2 мм при обжатии по стенке 32,5% и 28,5% соответственно, согласно предлагаемому способу площадь контактной поверхности металла с холостыми валками увеличивается. Тогда площадь контактной поверхности металла с холостыми валками возрастает во втором калибре на 60% и составляет 531,5 мм2 или 50% площади контакта с приводными валками, в третьем - на 65% и составляет 548,1 мм2 или 51,6% площади контакта с приводными валками.

Для достижения значения коэффициента трения на контакте металла с холостыми валками ниже его значения на контакте с приводными валками не менее чем на 10% поверхность приводных валков выполняли с шероховатостью 6,3 мкМ, тогда как поверхность холостых - с шероховатостью 0,8 мкМ. Процесс прокатки осуществлялся стабильно без сбоев и торможения гильзы, захват происходил устойчиво и надежно, полученные в результате прокатки трубы отличались высоким качеством наружной и внутренней поверхностей, на поверхности труб отсутствовали следы от контакта с валками, риски, раковины, плены. Точность прокатанных труб по диаметру составила 0,5%, по толщине стенки 7%, что превышает уровень требований по ГОСТ к горячекатаным трубам.

Источники информации

1. А.С. №260577 по Кл. В21В 17/00 от 22.08.73 г.

2. Патент RU №2048936 по Кл. В21В 17/04 от 18.09.91 г.

1. Способ продольной прокатки труб на оправке, включающий размещение оправки в нагретой гильзе, последовательное деформирование гильзы с увеличением скорости ее перемещения относительно оправки в нескольких расположенных друг за другом калибрах, каждый из которых образован симметрично размещенными двумя приводными и двумя холостыми валками, с первичным захватом металла приводными валками, отличающийся тем, что угол захвата в холостых валках не превышает 2/3 угла трения в приводных валках, при этом площадь контакта гильзы с холостыми валками составляет 20-45% площади контакта гильзы с приводными валками в первом калибре с увеличением в последующих калибрах не более чем до 90%.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что коэффициент трения в зоне контакта гильзы с холостыми валками не менее чем на 10% ниже его значения в зоне контакта гильзы с приводными валками.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к прокатному стану для изготовления бесшовных труб, в особенности стальных. .

Изобретение относится к обработке металлов давлением, а именно к прокатке бесшовных стальных труб на оправке. .
Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к трубопрокатному производству. .
Изобретение относится к трубопрокатному производству, а именно к способу продольной прокатки труб на оправке с использованием технологической смазки. .

Изобретение относится к многоклетьевым станам продольной прокатки. .

Изобретение относится к непрерывным станам для прокатки труб. .

Изобретение относится к области прокатного производства, а точнее к трехвалковой клети редукционного стана, и может быть использовано в трубопрокатных агрегатах для редуцирования труб.

Изобретение относится к металлургии, в частности к непрерывному оправочному стану. .

Изобретение относится к трубопрокатному производству. .

Изобретение относится к области трубопрокатного производства и касается усовершенствования агрегатов для производства бесшовных труб с раскатным станом продольной прокатки, содержащим две последовательно установленные клети

Изобретение относится к способам продольной прокатки полых заготовок с удержанием оправки в виде стержня на продольном многоклетьевом прокатном стане непрерывной прокатки. Многоклетьевой прокатный стан содержит основной прокатный стан (2) и оправкоизвлекательный прокатный стан (4), расположенный за основным прокатным станом, причем вышеупомянутый основной прокатный стан и вышеупомянутый оправкоизвлекательный прокатный стан выполнены с возможностью обрабатывать полую заготовку с по меньшей мере одной оправкой (5), а вышеупомянутый оправкоизвлекательный прокатный стан распложен на расстоянии от вышеупомянутого основного прокатного стана, большем, чем максимальная длина полой заготовки и оправки, средства для извлечения заготовки с оправкой на выходе из вышеупомянутого основного прокатного стана в промежутке между вышеупомянутым основным прокатным станом и вышеупомянутым оправкоизвлекательным станом, с ее выгрузкой в поперечном направлении. Технический результат заключается в повышении качества изготавливаемой заготовки. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 8 ил.

Изобретение относится к трубопрокатному производству, а именно к способу изготовления горячекатаных бесшовных труб с использованием материалов, предназначенных для обработки внутренней поверхности гильз. Способ включает обработку внутренней поверхности гильзы путем вдувания смазочного материала на основе фосфатов и деформацию нагретой гильзы. На внутренней поверхности гильзы при нагреве в интервале температур от 800 до 1280°С в процессе обработки формируют равномерное твердое покрытие путем вдувания смазочного материала, количество фосфатов в котором составляет не менее 55% мас., а размер гранул не превышает 200 мкм. Использование предлагаемого способа позволяет повысить качество выпускаемой продукции и снизить расход дорогостоящих материалов для обработки внутренней поверхности гильз. 4 з.п. ф-лы, 3 табл.
Изобретение относится к трубопрокатному производству и предназначено для производства горячекатаных труб со сниженным уровнем дефектности на их внутренней поверхности диаметром 114 мм из непрерывно-литой заготовки диаметром 150 и 156 мм. Способ включает прошивку заготовки, прокатку трубы в двух последовательно расположенных станах продольной прокатки в валках с многогранными калибрами с числом граней больше 6-ти и высотой калибра первого стана больше высоты калибра второго стана на 1-2 мм, на коротких оправках, с наружными диаметрами, равными наружному диаметру оправки первого стана или наружный диаметр оправки второго стана на 1-2 мм меньше наружного диаметра оправки первого стана с вытяжкой в первом стане µ=1,1-1,5 и µ=1,05-1,15 во втором стане, калибровка трубы производится с вытяжкой µ=1,1-1,3 в калибровочном стане с диаметром калибра в последней клети 114,0-117,0 мм. Способ обеспечивает возможность получения труб с уменьшением дефектов по продольной прикатной риске на внутренней поверхности труб. 1 табл.

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при прокатке труб в станах продольной прокатки. Способ включает прокатку гильзы-трубы в валках с калибрами, придание гильзе овальной формы непосредственно перед валками стана продольной прокатки труб. Повышение равномерности заполнения калибра в процессе продольной прокатки на короткой цилиндроконической оправке, уменьшение утолщения стенок гильзы-трубы в выпусках калибра обеспечивается за счет того, что гильзу-трубу овализуют, при этом отношение большей оси овального сечения гильзы трубы к меньшей должно находиться в диапазоне от 1,15 до 1,25. При прокатке большая ось овального сечения гильзы-трубы проходит через вершины калибров. 1 ил.

Изобретение относится к области производства горячекатаных бесшовных труб с использованием материалов, предназначенных для обработки внутренней поверхности гильз. Способ включает обработку внутренней поверхности гильзы путем вдувания смазочного материала газом и деформацию нагретой гильзы. Снижение коэффициента трения на контактной поверхности «оправка - деформируемый металл», повышение качества изделий обеспечивается за счет того, что вдувание осуществляют под острым углом к продольной оси гильзы в направлении пересечения верхней образующей с краем гильзы при ее вращении. Распределение смазочного материала по внутренней поверхности гильзы осуществляют вихревым потоком газа в направлении, предпочтительно противоположном направлению вращения гильзы, при этом вихревой поток газа подают после вдувания смазочного материала. Расход смазочного материала при вдувании составляет от 60 до 160 г/м2, величину давления газа при вдувании и распределении смазочного материала дифференцируют в зависимости от его плотности и размеров гильзы, а общее время транспортировки и вдувания смазочного материала регламентировано. 3 з.п. ф-лы, 2 табл.
Наверх