Способ получения бесшовных труб


 


Владельцы патента RU 2455092:

Гончарук Александр Васильевич (RU)

Изобретение предназначено для повышения качества и точности геометрических размеров труб, получаемых винтовой прошивкой на агрегате со станами винтовой прошивки и с непрерывным станом продольной прокатки. Способ включает нагрев исходной заготовки, зацентровку, прошивку в стане винтовой прокатки, раскатку в стане продольной прокатки на оправке, калибровку, охлаждение и правку. Интенсификация проработки структуры металла и уменьшение величины растягивающих напряжений обеспечивается за счет того, что после прошивки осуществляют прокатку гильзы в стане винтовой прокатки на короткой конической оправке, задавая гильзу задним концом в очаг деформации, в котором ось разворота валков смещена относительно участка пережима на 0,05-0,25 длины бочки валка к выходу из очага деформации, а угол наклона входного конуса меньше на 1,0-2,5° соответствующего угла наклона в очаге деформации при прошивке. 1 пр.

 

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.

В настоящее время известен способ получения горячекатаных труб, включающий нагрев и последующую прошивку сплошной заготовки в прессвалковом стане, раскатку стенки гильзы в непрерывном стане на удерживаемой оправке с получением черновой трубы, калибровку полученной черновой трубы до размеров готовой трубы и ее охлаждение [1]. Недостатком этого способа является низкий выход годного при получении труб из литого металла вследствие большого количества наружных и внутренних дефектов, возникающих при прокатке труб в непрерывном стане из-за скольжения металла относительно валков и оправки при заданных режимах обжатия по диаметру и толщине стенки. Кроме того, имеет место повышенная разностенность гильз при прошивке в пресс - валковом стане.

Наиболее близким по технической сущности к заявленному техническому решению является способ производства бесшовных труб на ТПА с непрерывным станом, включающий нагрев исходной заготовки, ее зацентровку и прошивку в стане винтовой прокатки, прокатку в непрерывном стане на контролируемо-перемещаемой оправке, калибровку, охлаждение и правку [2].

Недостатками данного способа являются наличие дефектов на внутренней поверхности гильз, а также недостаточно высокая точность геометрических размеров. Это связано с тем, что при прошивке внутренний и наружный диаметр заднего конца гильзы на 1-1,5% меньше соответствующих размеров переднего конца, и при зарядке гильзы оправкой перед продольной прокаткой в непрерывном стане происходит "закусывание" оправки металлом, при этом нанесенная на оправку смазка соскребается с поверхности оправки, на последней появляются задиры и риски, которые затем переносятся на внутреннюю поверхность трубы. Для исключения подобного явления увеличивают внутренний и наружный диаметр гильзы, т.е. прошивают гильзу заведомо большего диаметра. Это приводит к появлению излишнего зазора между оправкой и гильзой в установившемся процессе продольной прокатки и как следствие к повышению разностенности прокатываемых труб.

Задачей изобретения является повышение качества поверхности и точности геометрических размеров труб.

Поставленная задача достигается тем, что в способе производства бесшовных труб, включающем нагрев исходной заготовки, ее зацентровку и прошивку в стане винтовой прокатки в очаге деформации, образованном валками, развернутыми на угол подачи, и имеющем входной конус, участок пережима и выходной конус, раскатку в непрерывном стане продольной прокатки на контролируемо-перемещаемой оправке, калибровку, охлаждение и правку, в соответствии с изобретением, после прошивки осуществляют прокатку гильзы в стане винтовой прокатки на короткой конической оправке, задавая гильзу задним концом в очаг деформации, образованный валками, развернутыми на угол подачи и имеющий входной конус, участок пережима и выходной конус, в котором ось разворота валков смещена относительно участка пережима на 0,05-0,25 длины бочки валка к выходу из очага деформации, а угол наклона входного конуса меньше на 1,0-2,5° соответствующего угла наклона в очаге деформации при прошивке.

Заявляемая совокупность признаков обеспечивает достижение задачи изобретения, а именно повышение качества поверхности и точности геометрических размеров гильз за счет дополнительной прокатки гильзы в стане винтовой прокатки на короткой конической оправке, позволяющей снизить деформацию при продольной прокатке в непрерывном стане и сбалансировать соотношение между деформационными параметрами при винтовой и продольной прокатке, в сочетании с разворотом гильзы после прошивки и подачей ее задним концом на последующую винтовую прокатку, которую ведут в очаге деформации с углом наклона входного конуса меньше на 1,0-2,5° соответствующего угла наклона в очаге деформации при прошивке, и смещением оси разворота валков прокатного стана относительно участка пережима на 0,05-0,25 длины бочки валка к выходу из очага деформации. Смещение оси разворота валков приводит к уменьшению расстояния точек раскатного участка валка, на котором формируется размер наружного диаметра гильзы в процессе перемещения металла в зазоре между поверхностью валка на этом участке и поверхностью оправки на соответствующем (раскатном) участке оправки, от оси разворота и тем самым к меньшему отклонению формы очага деформации от правильного конуса при развороте валков на угол подачи.

В результате подбора оптимального сочетания этих параметров достигается интенсивная проработка структуры металла т.к. траектории течения металла при винтовой прошивке и прокатке направлены в противоположные стороны, уменьшение величины растягивающих напряжений, повышение точности прокатываемых труб. При разнице значений углов наклона входного конуса в прошивном стане и стане винтовой прокатки прокатном станах меньше 1,0° нарушаются условия первичного захвата в прокатном стане, т.к. вследствие заниженного диаметра заднего конца гильзы при задаче его в очаг деформации прокатного стана гильза утыкается в оправку и процесс прокатки прекращается. При разнице значений углов наклона входного конуса в прошивном стане и стане винтовой прокатки больше 2,5° за счет увеличения длины контактной площади металла с валком во входном конусе возрастает число циклов деформации перед оправкой, что приводит к ухудшению качества наружной поверхности. В случае, когда ось разворота валков прокатного стана смещена к выходу из очага деформации относительно участка пережима менее, чем на 0,05 длины бочки валка вследствие искажения формы очага деформации при развороте валков на угол подачи уменьшается длина раскатного участка валков и снижается точность прокатываемых труб. При смещении оси разворота валков более, чем на 0,25 длины бочки валка, длина раскатного участка недостаточна для формирования наружного профиля трубы, и последняя имеет большую овальность. Применение винтовой прокатки позволяет уменьшить степень деформации при продольной прокатке в непрерывном стане, тем самым снизить неравномерность деформации и вероятность образования дефектов в виде разрывов стенки при прокатке тонкостенных труб.

Реализация предлагаемого способа позволит повысить точность прокатываемых труб за счет оптимизации деформационного режима прокатки в непрерывном стане, заключающейся в снижении коэффициента вытяжки и за счет этого более равномерного распределения деформации по клетям непрерывного стана, и улучшить качество путем формирования более дисперсной структуры при винтовой прокатке.

Способ прокатки осуществляется следующим образом. Заготовка нагревается и задается в рабочие валки, где обжимается ими в калибре, образованном за счет взаимного сближения контактных поверхностей валков, обусловленного углом конусности валка. Размеры калибра определяются размерами получаемой гильзы и расчетной величиной суммарного относительного обжатия перед носком оправки. После прошивки гильза подвергается прокатке в стане винтовой прокатки на короткой конической оправке, причем подача гильзы в валки прокатного стана осуществляется задним концом. Очаг деформации прокатного стана образован валками, развернутыми на угол подачи, и имеет входной конус, участок пережима и выходной конус, а ось разворота валков смещена относительно участка пережима на 0,05-0,25 длины бочки валка к выходу из очага деформации, причем угол наклона входного конуса меньше на 1,0-2,5° соответствующего угла наклона в очаге деформации при прошивке. Это позволяет интенсивно проработать структуру заготовки и уменьшить вероятность образования дефектов на внутренней поверхности при продольной прокатке. После винтовой прокатки гильзу раскатывают в непрерывном стане продольной прокатки на контролируемо-перемещаемой оправке, а затем подвергают операциям калибровки, охлаждения и правки.

Пример осуществления способа.

Для получения труб диаметром 150 мм с толщиной стенки 7 мм длиной 4 м в соответствии с заявляемым способом исходную заготовку диаметром 180 мм зацентровывали, нагревали и прошивали в стане винтовой прокатки в полую гильзу диаметром 160 мм с толщиной стенки 25 мм, затем прокатывали в стане винтовой прокатки на короткой конической оправке в черновую трубу диаметром 175 мм с толщиной стенки 14 мм прокатывали в стане продольной прокатки на контролируемо-перемещаемой оправке в трубу диаметром 155 с толщиной стенки 7 мм и осуществляли калибровку трубы до готового размера и охлаждение. Нагрев заготовок осуществляли в камерной печи до температуры 1180°. Перед прошивкой устанавливали расстояние между валками В=155 мм, расстояние между линейками Л=166 мм. Диаметр оправки - 105 мм, угол подачи β=14°, диаметр валка - 800 мм, длина бочки валка - 700 мм. Угол наклона образующей входного конуса валка прошивного стана составлял 3°. Перед винтовой прокаткой гильзу разворачивали на 180° и задавали в прокатный стан задним концом. При винтовой прокатке устанавливали расстояние между валками В=150 мм, расстояние между линейками Л=170 мм. Диаметр оправки - 142 мм, угол подачи 16°. Угол наклона образующей входного конуса валка раскатного стана назначали в соответствии со способом на 1,5° меньше, т.е. его величина составляла 1,5°. По аналогии с прошивным станом для унификации рабочего инструмента диаметр валка составлял 800 мм, а длина бочки - 700 мм. Также в соответствии со способом центр разворота валка раскатного стана на угол подачи смещали относительно пережима валков к выходу из очага деформации на 0,2 длины бочки рабочего валка, т.е. на 140 мм. Продольную прокатку вели в четырехклетевом стане со скоростью 3 м/с, скорость перемещения оправки составляла 1 м/с. После продольной прокатки трубы прокатывали в трехклетевом калибровочном стане, охлаждали на воздухе и подвергали правке в правильной машине. Прокатанные трубы проверяли на соответствие требованиям по геометрии и состоянию поверхности.

Всего по предлагаемому варианту прокатано 15 труб. Осмотр внутренней и наружной поверхности труб показал отсутствие дефектов. Трубы по качеству соответствовали требованиям ГОСТ. Разностенность прокатанных труб не превышала 6%. Металлографические исследования показали полную проработку литой структуры, отсутствие несплошностей и трещин.

Таким образом, предлагаемый способ прокатки обеспечивает получение труб высокой точности по геометрическим размерам с качественной внутренней и наружной поверхностью.

Источники информации

1. Чикалов С.Г. Производство бесшовных труб из непрерывнолитой заготовки. - Волгоград. Комитет по печати и информации, 1999 г. - 416 с.

2. В.Н.Данченко, А.П.Коликов, Б.А.Романцев, С.В.Самусев. Технология трубного производства. - М. Интермет инжиниринг, 2002 г., с.138.

Способ получения бесшовных труб, включающий нагрев исходной заготовки, ее зацентровку и винтовую прошивку в гильзу на оправке в очаге деформации, образованном валками, развернутыми на угол подачи, и имеющем входной конус, участок пережима и выходной конус, раскатку в непрерывном стане продольной прокатки на контролируемо-перемещаемой оправке, калибровку, охлаждение и правку, отличающийся тем, что после прошивки осуществляют прокатку гильзы в стане винтовой прокатки на короткой конической оправке, при этом задают гильзу задним концом в очаг деформации, образованный валками, развернутыми на угол подачи, и имеющий входной конус, участок пережима и выходной конус, в котором ось разворота валков смещена относительно участка пережима на 0,05-0,25 длины бочки валка к выходу из очага деформации, а угол наклона входного конуса меньше на 1,0-2,5° соответствующего угла наклона в очаге деформации при прошивке.



 

Похожие патенты:

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.

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

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

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

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

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

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.

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.
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.

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

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

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.

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.

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.

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.

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.

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.

Изобретение относится к трубному производству. Способ включает нагрев слитков-заготовок до температуры пластичности и прошивку их в стане поперечно-винтовой прокатки в гильзы с разными вытяжками по длине µпр, µпр1 и µпр2. В стане поперечно - винтовой прокатки слитки-заготовки прошивают в гильзы, имеющие форму двух полых совмещенных усеченных конусов, один из которых имеет длину, равную (0,10-0,15) длины гильзы, и меньшее основание его расположено на переднем конце по ходу прошивки гильз, а второй конус имеет длину, равную (0,85-0,9) длины гильзы, и меньшее основание его расположено на заднем конце по ходу прошивки гильз. Гильзы i-го размера прокатывают на пилигримовом стане в трубы J-го размера с постоянной величиной подачи mij при установившемся процессе прокатки и вытяжками µпг1ij, µпг2ij, и µпг3ij, соответственно, при затравке, установившемся процессе и конце прокатки - при выведении пилигримовых головок из конусных частей гильз. Трубы-плети режут на трубы - краты и удаляют технологические отходы - пилигримовые головки и затравочные концы пилой горячей резки. Обеспечивается снижение расхода металла, поперечной разностенности труб, колебаний нагрузок на привод пилигримового стана при прокатке труб-плетей с фиксированной величиной подачи, повышение производительности и исключение смятия задних концов гильз. 2 з.п. ф-лы,1 табл.

Изобретение может быть использовано при производстве бесшовных горячедеформированных котельных и паропроводных труб для энергетического оборудования с суперсверхкритическими параметрами пара. Полые слитки ЭШП стали марки 10Х9К3В2МФБР-Ш размером 620хвн.180-260х2100±50 мм, с отношением диаметра к толщине стенки D/S=2,8-4,2 обтачивают и растачивают в полые слитки-заготовки размером 600хвн.200-280х2100±50 мм с отношением диаметра к толщине стенки D/S=3,0-4,6. Нагревают слитки-заготовки до температуры 1190-1210оС и прошивают-раскатывают в стане поперечно-винтовой прокатки в гильзы размером 600хвн.415-315х3160-2160 мм. Гильзы прокатывают на пилигримовом стане с вытяжками µn, равными 5,17-2,48 в трубы размером 426х21-70х13800-4900мм. Технологические отходы отрезают пилой горячей резки, трубы правят, подвергают термической обработке, травлению, ультразвуковому контролю и приемке. Обеспечивается увеличение суммарной вытяжки и повышение производительности ТПУ. 1 табл.
Наверх