Способ винтовой прокатки полых изделий

Авторы патента:

B21B19/04 - прокатка заготовок сплошного сечения; прошивка

Владельцы патента RU 2453386:

Открытое акционерное общество "Электростальский завод тяжелого машиностроения" (RU)

Изобретение предназначено для улучшения качества изделий за счет уменьшения проскальзывания металла и скручивания заготовки при винтовой прокатке. Способ включает деформацию полой цилиндрической заготовки на короткой оправке в грибовидных валках. Постоянство угловой скорости заготовки по всей длине от сечения пережима до сечения выхода минимизирует скручивание заготовки и ее проскальзывание относительно поверхности валка за счет того, что прокатку осуществляют в грибовидных валках с углом выходного конуса α_вых, который выбирают в диапазоне 15(К-1)+1,5°<α_вых<30(К-1)+3°, развернутых на угол раскатки β, который выбирают в диапазоне 15(K-1)(m+1)+1,5°<β<30(K-1)(m+1)+3°, где К - коэффициент подъема диаметра трубы, m - отношение диаметра валка в пережиме к диаметру заготовки, d_тp - диаметр трубы, d_з - диаметр заготовки, D_п - диаметр валка в пережиме. 1 ил.

Изобретение относится к трубопрокатному производству, а именно к способу винтовой прокатки полых изделий.

Известен способ винтовой прокатки полых изделий, см. патент Германии №3236892 кл. В21В 19/02, заявл. 01.10.82 г., опубл. 05.04.84 г.

В известном раскатном стане используется способ винтовой прокатки тонкостенных труб с возможностью увеличения диаметра до 40% на короткой оправке в валках, развернутых на угол раскатки 2°-35°.

Недостатком известного способа является недостаточное качество получаемых полых изделий из-за значительного проскальзывания металла и скручивания заготовки.

Из известных способов винтовой прокатки полых изделий наиболее близким по технической сущности является способ, описанный в патенте США №4827750 кл. В21В 19/04, заявл. 25.03.88 г., опубл. 09.05.89 г.

Этот способ винтовой прокатки полых изделий включает деформацию полой цилиндрической заготовки на короткой оправке в повернутых на угол раскатки грибовидных валках с углом выходного конуса. Угол раскатки находится в диапазоне от 5° до 35°. При прокатке с подъемом диаметра на 10% (К=1,1 - коэффициент подъема диаметра трубы) на угле раскатки 5° произойдет неравенство скоростей в сечении пережима и выходного конуса, что приведет к повышению проскальзывания и скручивания в очаге. При прокатке с углом раскатки 35° на выходном участке окружная скорость будет больше, чем скорость в сечении пережима, что также приведет к значительному проскальзыванию металла относительно валков и скручиванию заготовки.

При прошивке без подъема, когда диаметр заготовки равен диаметру прошиваемой гильзы, оптимальный угол раскатки, обеспечивающий минимальное скручивание заготовки и проскальзывание металла, составит 2°. Заявленный в патенте диапазон угла раскатки 5°-35° не обеспечит равенство скоростей в сечении пережима и сечении выхода, что приводит к проскальзыванию металла и скручиванию заготовки.

Задача настоящего изобретения состоит в создании способа винтовой прокатки полых изделий, позволяющего улучшить качество получаемых изделий за счет уменьшения проскальзывания металла и скручивания заготовки.

Поставленная задача достигается тем, что в способе винтовой прокатки полых изделий, включающем деформацию полой цилиндрической заготовки на короткой оправке в повернутых на угол раскатки грибовидных валках с углом выходного конуса, согласно изобретению угол раскатки выбирают в диапазоне 15(К-1)(m+1)+1,5°<β<30(K-1)(m+1)+3°, а угол выходного конуса выбирают в диапазоне 15(К-1)+1,5°<α_вых<30(К-1)+3°,

где К - коэффициент подъема диаметра трубы

m - отношение диаметра валка в пережиме к диаметру заготовки

d_тp - диаметр трубы,

d_з - диаметр заготовки,

D_п - диаметр валка в пережиме.

Такое выполнение способа винтовой прокатки полых изделий позволит улучшить качество получаемых изделий.

Это достигается тем, что при прокатке полых изделий в выходном конусе угловая скорость заготовки постоянна по всей длине от сечения пережима до сечения выхода. Равенство угловых скоростей минимизирует скручивание заготовки и ее проскальзывание относительно поверхности валка. Что улучшает качество прокатываемых труб.

Для пояснения изобретения ниже описан пример осуществления способа со ссылкой на фиг.1, где изображен способ винтовой прокатки полых изделий.

Деформацию полой цилиндрической заготовки 1 осуществляют на короткой оправке 2 в грибовидных валках 3 с углом выходного конуса α_вых, который выбирают в диапазоне 15(К-1)+1,5°<α_вых<30(К-1)+3°. Грибовидные валки 3 развернуты на угол раскатки β, который выбирают в диапазоне 15(К-1)(m+1)+1,5°<β<30(К-1)(m+1)+3°.

где К - коэффициент подъема диаметра трубы

m - отношение диаметра валка в пережиме к диаметру заготовки

d_тp - диаметр трубы,

d_з - диаметр заготовки,

D_п - диаметр валка в пережиме.

При винтовой прокатке труб на короткой оправке на валке имеется два участка: участок входа и выхода. Между этими участками расположен пережим.

На участке входа имеется угол захвата, благодаря которому происходит втягивание металла в валки. При этом происходит обжатие исходного диаметра заготовки до диаметра калибра, который образовывают валки в сечении пережима.

При прошивке необходимое уменьшение диаметра в пережиме составляет 10…15%, при раскатке гильзы необходимое уменьшение диаметра в пережиме составляет 5…10%.

В выходном конусе происходит подъем диаметра трубы от диаметра в пережиме. Угол выходного конуса составляет от 1,5° на обкатных станах до 16° на станах-расширителях.

При малом угле выходного конуса происходит незначительное увеличение диаметра прокатываемой трубы от диаметра в пережиме. При большом угле происходит большее увеличение диаметра трубы от диаметра в пережиме и увеличение диаметра трубы от диаметра исходной заготовки. Уменьшение диаметра трубы на входном участке до диаметра в пережиме

где d_з - диаметр заготовки,

U_п - обжатие в пережиме,

Длина выходного участка составляет: L_вых=nd_п,

где n - коэффициент длины выходного участка, n=1-2;

d_п - диаметр трубы в пережиме.

Увеличение диаметра трубы от диаметра в пережиме составит

Δd_вых=2n·d_п·tgα_вых,

где α_вых - угол выходного конуса.

Диаметр трубы на выходе из валков составит

d_тp=d_з-Δd_вх+Δd_вых=d_п+2n·d_п·tgα_вых=d_п(1+2n·tgα_вых)

Принимаем обжатие в пережиме усредненное и равное 10%.

Диаметр в пережиме d_n=0,9d₃

Следовательно, диаметр трубы на выходе из валков составит

d_тp=0,9d_з(1+2n·tgα_вых)=d_з(0,9+1,8n·tgα_вых)

Коэффициент подъема диаметра трубы

При малых углах выходного конуса коэффициент подъема диаметра трубы К=0,9+1,8n·α_вых (рад), откуда угол выходного конуса

С учетом того, что коэффициент длины выходного участка n=1-2, угол выходного конуса находится в диапазоне

Из формулы (1) видно, что с увеличением коэффициента подъема диаметра трубы угол выходного конуса α_вых должен быть увеличен.

Так при коэффициенте подъема диаметра трубы К=1,05 угол выходного конуса α_вых находится в диапазоне 2,2°<α_вых<4,5°, а при К=1,2 - 4,5°<α_вых<9°.

Увеличение угла α_вых и увеличение диаметра d_тp на выходе приводит к разности угловых скоростей металла в сечении пережима и в сечении выхода. Для исключения скручивания трубы вдоль очага необходимо, чтобы угловые скорости в сечении пережима и в сечении выхода были равны. Это может быть достигнуто только за счет увеличения окружной скорости в сечении выхода. Для достижения этой цели валок наклоняют на угол раскатки β (фиг.1).

Как было сказано выше, минимальное скручивание заготовки в очаге и минимальное проскальзывание металла будет при равенстве угловых скоростей заготовки в сечении пережима и в выходном сечении.

Это условие запишется в виде

где R_п - радиус валка в пережиме,

r_п - радиус заготовки в пережиме,

R_вых - радиус валка в сечении выхода,

r_тp - радиус трубы,

L_вых - длина выходного участка.

Учитывая, что длина выходного участка L_вых=nd_п,

где n - коэффициент длины выходного участка, n=1-2;

d_п - диаметр в пережиме.

Условие (2) запишется в виде

Так как r_п≈0,9 r_з, то

где К - коэффициент подъема диаметра трубы;

m - отношение диаметра валка в сечении пережима к диаметру заготовки.

Выражение (3) примет вид

Так как sin(β-α)≈β-α, то из формулы (6) находим угол раскатки

С учетом формулы (1) и n=1-2, угол раскатки находится в диапазоне

где ,

Примеры выполнения способа винтовой прокатки полых изделий.

Прошивку заготовки диаметром d_з=200 мм в трубную заготовку d_тp=210 мм осуществляют в грибовидных валках, диаметр валка в пережиме D_п=900 мм.

- коэффициент подъема диаметра трубы;

- отношение диаметра валка в пережиме к диаметру заготовки

Подставляя значения К и m в формулы (1) и (8), получим угол выходного конуса 2°<α_вых<4,5°, угол раскатки 5,6°<β<11°, при которых целесообразно осуществлять прошивку данной заготовки.

Раскатку гильзы d_з=400 мм в трубу d_тp=520 мм осуществляют в грибовидных валках, диаметр валка в пережиме D_п=1300 мм.

Подставляя значения К и m в формулы (1) и (8), получим угол выходного конуса 6°<α_вых<12°, угол раскатки 20,6°<β<41°, при которых целесообразно осуществлять раскатку гильзы.

Предложенный способ винтовой прокатки полых изделий по сравнению с известными позволяет улучшить качество получаемых изделий за счет уменьшения проскальзывания металла и скручивания заготовки.

Способ винтовой прокатки полых изделий, включающий деформацию полой цилиндрической заготовки на короткой оправке в повернутых на угол раскатки грибовидных валках с выходным конусом, отличающийся тем, что угол раскатки β устанавливают в диапазоне;
15(K-1)(m+1)+1,5°<β<30(K-1)(m+1)+3°,
а угол выходного конуса α_вых устанавливают в диапазоне:
15(К-1)+1,5°<α_вых<30(К-1)+3°,
где К - коэффициент подъема диаметра трубы, причем ,
m - отношение диаметра валка в пережиме к диаметру заготовки,
,
d_тp - диаметр трубы,
d_з - диаметр заготовки,
D_п - диаметр валка в пережиме.

Похожие патенты:

Способ получения гильз // 2438810

Изобретение относится к области трубопрокатного производства, а точнее к способам получения гильз из сплошной заготовки на прошивных станах поперечно-винтовой прокатки.

Способ прокатки гильзы на прошивном стане // 2419497

Изобретение относится к способу прокатки гильз на прошивном стане и может быть использовано на агрегатах, производящих цельные горячекатаные трубы. .

Способ производства гильз винтовой прошивкой // 2404869

Изобретение относится к области обработки металлов давлением и касается технологии производства бесшовных труб, в частности, с применением винтовой прошивки для получения гильз, преимущественно из сталей и сплавов с пониженной пластичностью, например из слитков.

Способ прокатки гильзы на прошивном стане // 2391156

Изобретение относится к трубопрокатной области и касается, в частности, технологии получения гильз для дальнейшего производства труб. .

Способ изготовления гильзы из литой заготовки // 2391155

Изобретение относится к области обработки металлов давлением и касается получения полых заготовок - гильз из непрерывно-литой заготовки или слитка. .

Способ винтовой прокатки // 2380179

Изобретение относится к трубопрокатному производству и касается технологии получения горячекатаных бесшовных труб (гильз) короткой длины винтовой прокаткой, в частности к способу получения горячекатаных труб на станах винтовой прокатки нагретой заготовки на оправке в калибре, образованном валками и линейками.

Способ производства гильз на стане поперечно-винтовой прокатки // 2378062

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при прошивке гильз на трубопрокатных агрегатах при производстве гладких и профильных горячекатаных труб и штучных заготовок различных машиностроительных деталей.

Способ производства стальных труб из низколегированных труднодеформируемых и углеродистых марок стали // 2371265

Изобретение относится к трубопрокатному производству, а именно к производству стальных труб из низколегированных труднодеформируемых и углеродистых марок стали, и может быть использовано на трубопрокатных установках с непрерывным станом.

Устройство для подготовки заготовки под прошивку // 2364453

Изобретение относится к трубопрокатному производству и касается подготовки заготовки к прошивке с использованием станов винтовой прокатки путем калибровки заготовки по диаметру и нанесения зацентровочного углубления на передний торец заготовки.

Способ получения гильз // 2361689

Изобретение относится к области обработки металлов давлением и касается технологии производства бесшовных горячекатаных труб, в частности, с применением винтовой прокатки.

Способ производства бесшовных горячедеформированных котельных и паропроводных труб // 2454286

Изобретение относится к трубопрокатному производству горяче-деформированных труб для паровых котлов, паропроводов и коллекторов установок с высокими и сверхкритическими параметрами пара из слитков электрошлакового переплава стали марки 10Х9К3В2МФБР-Ш и на трубопрокатных установках с пилигримовыми станами

Способ получения бесшовных труб // 2455092

Изобретение относится к области обработки металлов давлением и касается получения горячекатаных труб на трубопрокатных агрегатах (ТПА) с раскатным станом продольной прокатки, например, с непрерывным станом

Способ винтовой прошивки литой заготовки // 2489220

Изобретение относится к области обработки металлов давлением и касается изготовления гильз из литой, а также непрерывно-литой заготовки в косовалковом прошивном стане

Способ производства горячекатаных труб // 2489221

Изобретение относится к трубопрокатному производству и может быть использовано для изготовления бесшовных горячекатаных труб из непрерывнолитой, а так же катаной заготовок, преимущественно на трубопрокатных агрегатах с автоматическими раскатными станами

Валок прошивного стана // 2494825

Изобретение предназначено для повышения качества изделий и снижения простоев косовалкового прошивного стана за счет увеличения межперевалочного срока службы валков. Валок прошивного стана содержит входной конус, пережим и выходной конус. Снижение количества дефектов "плена" на внутренней поверхности труб за счет обеспечения надежного захвата заготовки валками и повышения стойкости валков обеспечивается посредством того, что на рабочей поверхности входного конуса валка выполнена винтовая резьба переменной глубины с направлением, противоположным вращению валка, с максимальным значением глубины в начале входного конуса валка, равным 0,1÷0,3 шага резьбы, и уменьшением глубины на участке пережима валка до значения 0,0÷0,15 максимальной ее глубины, при этом резьба имеет криволинейный, треугольный или трапециевидный профиль с наклоном боковых поверхностей 25÷65°. 2 ил.

Технологический инструмент косовалкового прошивного стана // 2496590

Изобретение предназначено для улучшения качества поверхности гильз, получаемых на косовалковом прошивном стане для производства горячекатаных труб. Технологический инструмент косовалкового прошивного стана содержит валки, включающие конус прошивки и конус раскатки, разделенные пережимом, линейки и оправку, выдвинутую за пережим валков. Повышение обжатия заготовки, снижение износа технологического инструмента прошивного стана обеспечивается за счет того, что на рабочем конусе оправки выполнена кольцевая выемка длиной не более 3/4 длины рабочего конуса от поперечного сечения начала калибрующего участка оправки и глубиной 1,5-12,0% от величины диаметра оправки. Кольцевая выемка может быть образована пересечением участков конических поверхностей, равных по высоте и с разнонаправленной конусностью, с эквидистантной поверхностью рабочего конуса оправки, причем в сечении, соответствующем началу калибрующего участка оправки, расположен участок прямого конуса, а в носовой части оправки - участок обратного конуса. Кольцевая выемка может быть образована пересечением поверхностей участка обратного конуса и рабочего конуса оправки в носовой части и сопряжением поверхности кольцевой выемки с поверхностью рабочего конуса оправки в сечении, соответствующем началу калибрующего участка оправки. 7 з.п. ф-лы, 7 ил.

Способ винтовой прокатки гильз // 2510714

Изобретение предназначено для исключения образования дефектов на внутренней поверхности гильз в процессе их винтовой прокатки. Способ включает подачу смазки на внутреннюю поверхность гильз и прокатку гильз на короткой удерживаемой оправке. Предотвращение вытекания смазки из полости гильзы обеспечивается за счет того, что прокатку производят с расположением оси прокатки и оси гильзы с наклоном вниз по ходу прокатки на угол 3-10 минут к горизонтальной плоскости. 1 ил.

Способ производства бесшовных горячекатаных труб размером 530х25-60 мм для паровых котлов, паропроводов и коллекторов установок с высокими и сверхкритическими параметрами пара из стали марки 10х9мфб-ш // 2514240

Изобретение относится к трубопрокатному производству, а именно к способу производства бесшовных горячекатаных труб размером 530×25-60 мм из стали марки 10Х9МФБ-Ш для паровых котлов, паропроводов и коллекторов установок с высокими и сверхкритическими параметрами пара. Способ включает выплавку слитков электрошлаковым переплавом, механическую обработку-обточку слитков в слитки-заготовки, сверление в слитках-заготовках центрального отверстия диаметром 100±5 мм, нагрев слитков-заготовок до температуры пластичности, прошивку их в стане поперечно-винтовой прокатки в гильзы-заготовки, охлаждение гильз-заготовок, ремонт гильз-заготовок при необходимости, повторный нагрев гильз-заготовок с холодного посада до температуры пластичности, прошивку-раскатку гильз-заготовок в стане поперечно-винтовой прокатки в гильзы, прокатку гильз на пилигримовых станах, отрезку пилой горячей резки технологических отходов, термическую обработку труб, травление, правку, ультразвуковой контроль и приемку товарных труб. Обеспечивается производство труб с механическими свойствами и геометрическими размерами, превышающими требования существующих технических условий при снижении расходного коэффициента металла и повышении производительности пилигримовой установки. 3 з.п. ф-лы, 1 табл.

Технологический инструмент стана поперечно-винтовой прокатки для прошивки-раскатки гильз-заготовок и полых слитков-заготовок электрошлакового переплава большого диаметра из легированных труднодеформируемых марок стали и сплавов // 2517068

Изобретение предназначено для снижения себестоимости товарных и передельных труб большого диаметра из легированных труднодеформируемых марок стали и сплавов. Технологический инструмент состоит из рабочих приводных валков, установленных на угол подачи и угол раскатки, оправки с носиком, выдвинутой за пережим и жестко насаженной на вращающийся стержень - дорновую штангу. Повышение производительности ТПУ с пилигримовыми станами обеспечивается за счет того, что инструмент снабжен дополнительной оправкой, которая надета на дорновую штагу за основной оправкой и имеет две степени свободы - вращения и скольжения по дорновой штанге до фиксирующего упора - и состоит из четырех участков, профиль поверхности которых регламентирован математическими зависимостями. 3 з.п. ф-лы, 2 ил., 1 табл.

Технологический инструмент для прошивки непрерывнолитых заготовок // 2518040

Изобретение предназначено для улучшения проработки непрерывнолитой структуры заготовок при их прошивке в двухвалковых прошивных станах винтовой прокатки. Инструмент имеет биконические валки с пережимом между их конусами и установленную между ними прошивную оправку, носок которой выдвинут за пережим в сторону входа в очаг деформации, а также направляющие линейки, имеющие входной конический и выходной участки с гребнем между ними, который расположен в пережиме валков или сдвинут в сторону носка оправки. Повышение доли поперечной деформации за счет изменения характера овализации заготовки обеспечивается за счет того, что выходной участок линеек выполнен с продольным профилем, имеющим криволинейную вогнутость со стороны прошиваемых заготовок. 3 ил.